Tính toán trạm trộn bê tông xi măng 60m3.giờ (bản vẽ autocad)

TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h

CHƯƠNG II

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU ĐÁ CÁT
*) Hệ thống cấp liệu đá cát gồm có:
+) Phễu chứa cốt liệu đá cát ( hay còn gọi là Bunke).
+) Xe skip, có nhiệm vụ chứa và chở cốt liệu lên thùng trôn.
+) Hệ thống cân định lương.
+) Hệ thống dẫn động xe skip gồm (Động cơ, hộp giảm tốc, tang cuốn cáp và cáp
kéo).
+) Đường chạy xe skip.
2.1. ĐỊNH MỨC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI VÀ THỜI GIAN CHO MỘT
MẺ TRỘN.
2.1.1 ĐỊNH MỨC THÀNH PHẦN CẤP CHO MỘT MẺ TRỘN
Trong xây dựng có nhiều mác bê tôn khác nhau, tuỳ thuộc vào thành phần cấp phối
và đặc tính của thành phần cấp phối đó. Ta đã chọn mác bê tông M300, đây là mác
bê tông phổ biến nhất trên thị trường Việt Nam hiện nay, với thành phần cấp phối
như sau:
Đá ( 1 – 2 ) :

1571,3 (kg)

Cát ( 0,05 ) :

756,2 (kg)

Xi măng :

410

(kg)

Nước + phụ gia

246

(kg)

⇒ Vậy ta sẽ tính toán hệ thống cấp liệu trên cơ sở nhứng thông số của mác bê tông

M300.
2.1.2 THỜI GIAN CHU KỲ CHO MỘT MẺ TRỘN
Theo tính toán, thời gian chu kỳ cho một trộn là :

Tck = 64 (s)

2.1.3. TÍNH SỐ MẺ TRỘN VÀ KHỐI LƯỢNG CỦA MỘT MẺ TRỘN
+) Số mẻ trộn trong 1 (giờ)


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
3600

3600

N = T = 64 = 56.25 , lấy số mẻ là 56 mẻ
ck
+) Dung tích của của mẻ trộn là :
G=

60 60

=
= 1,07 , lấy G = 1,1 (m3)
N 56

2.1.4. TÍNH KHỐI LƯỢNG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CHO MÁC BÊ
TÔNG M300.
Đá ( 1÷2 )

1571,3 × 1,1 = 1728

(kg)

Cát ( < 0,05 )

756,2 × 1,1 = 832

(kg)

410 × 1,1 = 451

(kg)

Xi măng
Nước + phụ gia

246,1

× 1,1 = 271

(kg)

2.2.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHỄU CẤP LIỆU
2.2.1. CHỌN HÌNH DÁNG VÀ KÍCH THƯỚC CỦA PHỄU.
– Trọng lượng của đá cát trong một mẻ cấp liệu là:
Mđc = 1728 + 832 = 2560

(kg)

– Thể tích của đá cát la:
Vđc =

1728 832
+
= 1,52
1600 1400

(m3)

Tham khảo những trạm trộn bê tông xi măng có năng xuất 60 m3/h, các phễu có thể
tích xấp xỉ 20 m3.
Hình dáng và kích thước của phễu như sau:


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h

7960

2655
e

c

1600

Hình

2.1-

Trong đó:
a

= 7960 mm

b

= 2655 mm

a1 = 1600 mm

6°

°
72

62
°

2670

d

400

hình

dáng

và

kích

thước

phễu


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
b1 = 400 mm
α1 (góc nghiêng của bản phễu ngắn, qua tham khảo thực tế các trạm có
cùng năng suất α1 = 400)
từ đó ta tính được chiều cao phễu là H = 2670 (mm)
Các phễu trên thực tế có nghiêng 1 góc 6 0 so với phương thẳng đứng để thận lợi
cho việc cấp đá cát, do đó gọi α1, α2 là góc nghiêng của 2 bản phễu dài như (hình
vẽ). Tính α1, α2 của 2 vỏ phễu như sau:
Từ hình vẽ ta có:
c = H × tg60 = 2670 ×tg60 = 280

(mm)

 b − b1 

 2655 − 400 
d =
+c =
 + 280 = 1407 (mm)
2


 2 
 b − b1 
 2655 − 400 
e=
−c =
 − 280 = 847 (mm)
2


 2 

Vậy có:

tgα1 =

2670
=3
847

tgα2 =

2670
= 1,897 ⇒ α2 = 62,210 ≈ 620

1407

⇒ α1 = 72,40 ≈ 740

Thể tích của phễu được tính như sau:
V=

h
[ a.b + (a + b)(a1 + b1 ) + a1.b1 ]
6

Thay số vào công thức trên ta tính được thể tích phễu có giá trị :
V=

2,67
[ 7,96.2,655 + (7,96 + 2,655)(1,6 + 0,4) + 1,6.0,4] = 19
6

(m3)

Thực tế ở các miệng phễu người ta đặt thêm các tấm chắn trên miệng phễu để có
thể chứa được nhiều vật liệu hơn. Do đó ta phải nhân thêm các hệ số điền đầy k =
1,1 ÷ 1,2 lấy k = 1,1. do vậy thể tích thực của phễu là:
V = 19 × 1,1 = 20,9 m
2.2.2. TÍNH TOÁN PHỄU:
– Cấu tạo các phần chính của phễu.


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h

3

2
1

Hình 2.2- cấu tạo phễu
Trong đó: 1 – Vỏ phễu; 2 – Gân tăng cứng; 3 – Dầm đỡ phễu.
– Ở đây, vỏ phễu đựoc tính toán với sự tác động đồng thời của thanh chống,
mô men uốn và lực căng bổ sung trọng lượng của các hạt trong phễu. Các gờ
ngang được tính toán theo mô men uốn do áp lực của các hạt tác dụng theo phương
vách trong phạm vi cho phép của các đầu gờ. Còn dầm phễu được tính toán với
thẳng đứng do trọng lượng của các hạt chứa trong phễu và khối lượng của phễu.
Trong quá trình tính toán nếu đại lượng nào liên quan đến khối lượng riêng của vật
liệu thì ta lấy theo γ max là γ = 2000 (Kg/m3); còn nếu đại lượng nào liên quan đến
góc dốc tự nhiên của vật liệu thì ta lấy theo vật liệu có độ dốc ϕ max = 450 (góc chân
nón).
2.2.2.1 Tính bền phễu
*) vách phễu nghiêng 400
– chiều dài vách :
2

L=

 7,96 − 1600 
2

 + 2,67 = 4,15 (m) = 4150 (mm)
2



TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
Chọn số gờ cứng là 2
Vậy khoảng cách giữa các gờ là:
a2 =

l 4150
=
= 1380 (mm)
3
3

Biểu đồ áp lực vuông góc với vỏ phễu: (bên trái)

q3

z1=5/6.H

H

q3
q2
q2

1

q1
q1

1

Hình 2.3- biểu đồ áp lực tác dụng lên vỏ phễu (bên trái) và
tác dụng lên gân tăng cứng (bên phải)
Xét tiết diện 1- 1 cắt ngang phễu,cách đáy phễu 1 đoạn:
z=

5
5
× h = × 2670 = 2225 (mm) = 2,225 (m)
6
6

Các cạnh của hình chữ nhật theo tiết diện 1-1 là:


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h

b

a

Hình 2.4
1
6

a = 1600 + × ( 7960 − 1600) = 2660 (mm) = 2,66

(m)

1
6

b = 400 + × ( 2655 − 400) = 776 (mm) = 0,776 (m)
Theo tài lệu [ 4] trang (136-139) ta có áp lực tiêu chuẩn theo phương vuôg góc với
vỏ phễu tại tiết diện 1-1 là:
2
2
qtc = γ .z.(k.sin α + cos α )

(Kg/cm2)

trong đó:
+) γ : khối lượng trên một đơn vị thể tích hạt ( γ = 1 ÷4,2 lấy γ = 2
t/m3).
+) K : Tỉ số áp lực ngang trên vách và áp lực đứng trên vách.



ϕ
2



2
0
2
K = tg  45 −  = tg  45 −



40 0 
 = 0,217
2 

Thay vào biểu thức ta có:
qtc = 2×2,225×(0,217.sin2400 + cos2400) = 3 (T/m2)= 0,3 (Kg/cm2)
Áp lực tính toán theo phương vưông góc với vỏ phễu
q = n.qtc (n là hệ số vượt tải, lấy n = 1,2)
Thay vào ta có:
q = 1,2.0,3 = 0,36 (Kg/cm2)
Sơ bộ lấy chiều dày vỏ: δ = 8

(mm) = 0,8 (cm)

⇒ Tham số v để xác định các hệ số u,x, ϕ được tính theo công thức.


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
4

4

37 
δ
37  100.0,8 

 = 11,6
v = .100.  =
l1 

0,36  138 
q 

Tra trong (bảng 42) tài liệu [ 4] ta tìm được : u = 5 , χ = 0,079
- Thể tích của hạt gây nên ứng suất kéo bổ sung trong vỏ (tại bản đang xét)
V1 = F1 .z.
Trong đó:

⇒

(

H +h−z
. F1 + F0 + F1 .F0
3

)

F0, F1 lần lượt là diện tích tiết diện ngang của 2 đáy phễu, trong đó:
+) F1 = 0,776 × 2,66 = 2,06

(m3)

+) F0 = 0,4 × 1,6

(m3)

V1=2,06×2,225×

= 0,64

2,67 − 2,225
× (2,06 + 0,64 + 2,06 × 0,64 ) = 2,62 (m3).
3

- Tổng chiều dài miệng trên của mặt cắt phễu đang xét là:

∑l

= 2.(2,66 + 0,776) = 6,872

(m)

- Ứng suất ở vỏ :
σ = σ N +σM +σQ

+) Trong đó:
σ N : ứng suất nén do tác dụng của thanh chống
δ
σ N = 77. u2.(100. )2
a
1

σ M : ứng suất do tác dụng của mô men uốn
2

a 
σ M = 0,75.q.  1  × χ
δ 

σ Q : ứng suất bổ sung trong vỏ:
σ Q = 1,2.

Thay số có:

γ .V1
×sin α
δ .∑ l

( ∑ l : là chu vi tiết diện ngang của vỏ)


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
2

2

σ

2000 × 2,62
 138 
 100 × 0,8 
× sin 40 0 = 1290
 × 0,079 + 1,2 ×
 + 0,75 × 0,36 × 
= 77 × 5 × 
0,8 × 687,2
 138 
 0,8 
2

(Kg/cm2) = 129 (Mpa)
- Chọn thép CT3 có [ σ ] = 206
Vậy

Mpa

σ < [ σ ] ⇒ vỏ đủ bền.

-) Kiểm Tra độ võng:
Tham số Vtc để xác định ψ:
Vtc =

37  100 × δ
×
qtc  a1

4

4


37  100 × 0,8 
 =
×
 = 13,9
0,3  138 


Tra bảng (42) tai liệu [9] ta có:

ψ = 0,088
Độ võng của phễ1u được tính theo công thức trang 39 tài liệu [9] như sau:
4

4

 138 
 a

 × 0,088 = 1,26 (cm)
f = 6,77×qtc×δ×  1  ×ψ = 6,77 × 0,3 × 0,8 × 
 100 × δ 
 100 × 0,8 

So sánh tỷ số:

f 1,26  f  1  f 
=
<
=
(
độ võng cho phép của vỏ phễu).
l 138  l  50  l 

Vậy phễu đảm bao yêu cầu vê độ võng.
*) Xét vách nghiêng α1 = 620.
Chiều dài của vách la:
l = H 2 + d 2 = 2,67 2 + 1,407 2 = 3 (m) = 300 (cm)
- Khi có 2 gờ tăng cứng trung gian thì khẩu độ của 1 bản la:
a2 =

l 3
= = 1 (m)
3 3

- Ta lấy bản dưới để tính toán vì qua biểu đồ ta thấy áp lực tác dụng vuông góc với
vỏ phễu thì bản dười chịu tác dụng của áp lực lớn hơn.
- Xét tiết diện (1-1) nằm ngang cách miệng phễu 1 đoạn z1
z1 =

5
× 2670 = 2225 (mm) = 2,225 (m)
6


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
Các cạnh của hình chữ nhật theo tiết diện (1-1) là:
1600 +
400 +

1
× 6360 = 2660 (mm) = 2,66 (m)
6

1
× 2255 = 776 (mm) = 0,776 (m)
6

- Áp lực tiêu chuẩn theo phương vuông góc với vỏ phễu được tính toán theo công
thức trang (139) tài liệu [9].

q’tc = δ×z×(k×sin2α + cos2α)
trong đó: k là tỷ số áp lực ngang trên vách và áp lực đứng trên vách
ϕ
62 
2
0
2
0
K = tg  45 −  = tg  45 −  = 0,062


2



2 

Thay vào biểu thức tính qtc ta có:
q’tc = 2×2,225×(0,062×sin262 + cos262) = 1,2 (T/m2) = 0,12 (Kg/cm2)
-Áp lực tính toán theo phương vuông góc với vỏ phễu:
q’ = n ×q’tc (n là hệ số vượt tải lấy n = 1,2)
thay vào ta có:
(Kg/cm2)

q’ = 1,2×q’tc = 1,2×0,12 = 0,14
- Sơ bộ lấy chiều dày vỏ δ = 8 (mm)
- ta có tham số v để xác định các hệ số u,χ,ψ.
4

4

37 
δ 
37 
0,8 
× 100 ×
 = 105
v = ' × 100 ×  =
a1 
0,14 
100 
q 

Tra bảng 42 tài liệu [9] ta có: u = 2,5; χ = 0,268
- Thể tích của hạt gây lên ứng suất kéo bổ sung trong vỏ (tại bản đang xét) là:
V1 = F1 × z1 ×

(

H + h − z1
× F1 + F0 + F1 × F0
3

)

Trong đó: F0, F1 là diện tích tiết diện ngang của 2 đáy phễu:
F1 = 0,776 × 2,6 = 2,06 (m2)
F0 = 0,4 × 1,6

= 0,64

(m2)


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
Thay số ta có:
V1 = 2,06 × 2,225 ×

(

)

2,67 − 2,225
× 2,06 + 0,64 + 2,06 + 0,64 = 2,62 (m3)
3

-Tổng chu vi tiết diện ngang Σ l :
Σ l = 2×(2,66 + 0,776) = 6,872 (m)
- Ứng suất ở vỏ : σ = σN + ΣM + σQ
Trong đó:
σ N : ứng suất nén do tác dụng của thanh chống
σ N = 77× u2×(100.

δ 2
)
a1

σ M : ứng suất do tác dụng của mô men uốn
2

a 
σ M = 0,75×q’×  1  × χ
δ 

σ Q : ứng suất bổ sung trong vỏ:
σ Q = 1,2.

γ .V1
×sin α
δ .∑ l

Thay số ta có:
2

2

2000 × 2,62
 100 
 100 × 0,8 
× sin 62 0 = 758
 × 0,268 + 1,2 ×
σ = 77 × 2,5 × 
 + 0,75 × 0,14 × 
0,8 × 687
 100 
 0,8 
2

(Kg/cm2)

= 75,8 (Mpa)

- Chọn thép CT3 có [ σ ] = 206
Vậy

Mpa

σ < [ σ ] ⇒ vỏ đủ bền.

- Kiểm tra độ võng :
Tham số V để xác định ψ:
Vtc =

37  100 × δ
×
qtc  a1

4

4


37  100 × 0,8 
 =
×
 = 126,3
0,12  100 


Tra bảng (42) tai liệu [9] ta có:

TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
ψ = 0,38
Độ võng của phễu được tính theo công thức trang 39 tài liệu [9] như sau:
4

4

 100 
 a

 × 0,38 = 0,6 (cm)
f = 6,77×q’tc×δ×  1  ×ψ = 6,77 × 0,12 × 0,8 × 
 100 × δ 
 100 × 0,8 
f
0,6  f  1  f 
=
<
=
(
độ võng cho phép của vỏ phễu).
l 100  l  50  l 

So sánh tỷ số:

Vậy phễu đảm bao yêu cầu vê độ võng.
2.2.2.2 Tính gờ cứng
Ta chọn gờ cứng ở mặt phễu rộng (góc nghiêng 640).

Xét gờ trên cùng. (vẽ hình vào nhé)
- Chiều dài của gờ:
l0 = 7960 -

2  7960 − 1600 
×
 = 5840 (mm)
3 
2


- Khoảng cách từ gờ đến mép miệng:
z=

2,78
= 0,926 (m)
3

- Theo phân tích lực như trên ta thấy tải trọng tác dụng lên vỏ theo phương vuông
góc với vỏ sẽ được phân tích thành 2 thành phần: 1 thành phần tác dụng dọc theo
thành gờ, thành phần còn lại tác dụng theo mặt phễu. Ở đây gờ chịu tác dụng mô
men uốn do áp lực của các hạt tác dụng theo phương vuông góc với vách và lực
căng do phạm vi áp lực của các hạt tác dụng lên phần vách trong phạm vi các đầu
gờ.
(vẽ hình vào)
- Ta có áp lực tác dụng theo phương vuông góc với gờ:
z

1,85

qg = qtc × n × z = 1,2 × 0,1 × 2,317 = 0,096 (Kg/cm2) = 0,0096 Mpa
1

- Tải trọng tác dụng gờ theo phương vuông góc với vỏ


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
P = qg × a2 = 0,0096 × 1 = 0,0096 (Mn/m)
- Mô men uốn tác dụng lên gờ:
Mg =

P × l 0 0,0096 × 5,84 2
=
= 0,04 (M.m)
8
8

*) Xác định lực kéo trong gờ
- áp lực trên mặt tiếp giáp ở cao độ gờ:
z

1,85

q’ = q × z = 0,12 × 2,317 = 0,096
1
- chiều dài gờ thứ 2 ở mặt phễu nhỏ la:
lg = 2,665 -

2  2,665 − 400 
×

 = 1,9
3 
2


(m)

- lực căng do áp lực của các hạt tác dụng lên phần vách trong phạm vi đầu gờ là:
lg

1

1,9

1

Ng = q’× a2 × 2 × sin α = 0,096 × 1 × 2 × sin 48 0 = 0,122 (Mn)
1
Chọn thép CT3 ký hiệu L80×80×7 có các thong số sau:
F = 10,8 cm2 ; Jx = Jy = 119 cm4 ; z0 = 2,23 cm
*) Kiểm nghiệm
-) kiểm tra ứng suất cho phép của gờ:
- mô men quán tính của gờ với trục x’-x’ (đi qua trọng tâm tiết diện và vuông góc
với vỏ phễu).
Jx’ = Jx × cos2α + Jy × sin2α – Jxy × sin2α
Với
Jx = Jy = 119 cm4;
Jxy = 0 ;
α = 450 ;
Vậy

Jx’ = Jx ×( cos2α + sin2α) = 119,4 cm3

- khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt đến điểm xa nhất của gờ : (nghiên cứu lại)
2.2.2.3. Tính toán dầm phễu


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
a) định hình dáng và kích thước cho khung đỡ chính.

8715
2909
2656

1855

2670

500

7960

1845

°
73

3700

40°

62
°

4500

6°

400

400

200
1600

3554
2206

7107

Hình

2.7

–

Hình

dáng

và

kích

thước

phễu

*) Yêu cầu đối với khung chính:
Kết cấu khung đỡ chính phải đủ vững để có thể chị được các tải trọng sau :
- Trọng lượg bản thân của phễu chứa.
- Trọng lượng của vật liệu chứa đầy trong phễu.
- Trọng lượng của bản thân kết cấu khung đỡ chính.
*) Định sơ bộ hình dáng và kích thước cho khung đỡ chính:
Để phù hợp với hình dáng, kích thước và đặc điểm cấp liệu của máy bốc xúc cũng
như phễu chứa liệu đã được đã được thiết kế ở trên và qua tham khảo thực tế các


TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
trạm có cùng năng suất ta định hình dáng và kích thước cho khung chính như hình
vẽ trên.
b) Tính toán kết cấu thép của khung.
*) Tính sơ bộ mặt cắt dầm.
*) Với dầm ngang đỡ phễu có kích thước 796 cm.
Các lực tác dụng vao dầm gồm có:
-)Trọng lượng bản thân phễu chứa
Qp = n × kd × (Qv + Qd)
Trong đó:

+) kd hệ số tải trọng động

+) Qd trọng lượng bản thân dầm (sơ bộ lấy Qd = 0)
+) Qv trọng lượng của vỏ phễu, được tính như sau:
Qv = γ1× δ × ΣF

với

(kg)

+) γ1 = 7800 (kg/m3) là khối lượng riêng của thép
+) δ = 0,008 (m) chiều dày tấm vỏ phễu.
+) F tổng diện tích bề mặt của phễu

Chiều dài vỏ phễu với góc nghiêng α2 = 720 là:
lα1 =
ΣF =

(H

2

)

+ e 2 = 2,67 2 + 0,847 2 = 2,8 (m)

(1,6 + 7,96) × 3 + (1,6 + 7,96) × 2,8 + 2 × ( 0,4 + 2,655) × 4,15 = 40,4
2

2

2

Thay vào Qv ta có:
Qv = 7800×0,008×40,4 = 2521 (kg) = 25210 (N)
-) Trọng lượng của vật liệu đá cát chứa đầy trong phễu là:
Qvl = Vvl×γ2 = 20,9×2000 = 41800 (kg) = 418000 (N)
Vậy có tải trọng tác dụng lên 1 đơn vị chiều dài dầm la:
q=

( Qv + Qvl )

∑l

=

25210 + 418000
= 238 (N/cm)
2 × (710,7 + 220,6)

Sử dụng SAP 2000 để tính toán mô men và nội lực tác dụng lên dầm:

(m3)