TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ – CHẾ TẠO HỆ THỐNG SẢN XUẤT HỔN HỢP CHẤT GIA CƯƠNG BỀ MẶT HTTHHGC – 2A CÓ NĂNG XUẤT 2 TẤNH.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ
FG

TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ – CHẾ TẠO HỆ THỐNG
SẢN XUẤT HỔN HỢP CHẤT GIA CƯƠNG BỀ MẶT
HTTHHGC – 2A CÓ NĂNG XUẤT 2 TẤN/H.

Chuyên ngành: cơ khí chế biến và bảo quản nông sản thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

TS: Nguyễn Như Nam

Lê Minh Châu
Phạm Ngọc Quân

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 8/2007

1


LỜI CẢM TẠ

Con mãi khắc ghi công ơn sinh thành, nuôi dưỡng của cha mẹ và gia
đình đã tạo điều kiện cho con học tập và có được ngày hôm nay.
Lời đầu tiên chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến Ban giám hiệu

Trường ĐHNL, Ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí - Công Nghệ đã tạo điều kiện để
chúng em được học tập tại trường.
Trong suốt bốn năm học vừa qua tại trường, những kiến thức mà chúng
em nhận được là vô cùng quý báu. Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân
thành đến toàn thể quý thầy cô khoa Cơ Khí - Công Nghệ và các thầy cô
Trường Đại Học Nông Lâm Tp. HCM.
Chúng em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc tới tiến sĩ Nguyễn Như Nam đã
quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn và truyền đạt cho chúng em những kiến thức
quý báu để chúng em hoàn thành luận văn cũng như trong suốt quá trình học
tập.
Chúng em xin chân thành cảm ơn anh Trần Anh Vũ đã giúp đỡ chúng
em hoàn thành trong công việc chế tạo máy.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn các bạn đã động viên, giúp đỡ chúng
tôi trong thời gian học tập, cũng như làm luận văn.
Nông lâm, ngày

tháng

LÊ MINH CHÂU

PHẠM NGỌC QUÂN
TÓM TẮT LUẬN VĂN

2

năm 2007.


Sinh viên thực hiện:

Giáo viên hướng dẫn:

Lê Minh Châu

TS: Nguyễn Như Nam

Phạm Ngọc Quân
1.Mục đích luận văn
Nghiên cứu ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật của quá trình trộn ở trong và ngoài
nước để thiết kế – chế tạo – lắp đặt hệ thống sản xuất hỗn hợp chất gia cường bề mặt có
năng suất 2 tấn/h.
2. Nội dung thực hiện
+ Lựa chọn mô hình máy.
+ Tính toán thiết kế bộ phận làm việc chính của máy.
+ Theo dõi chế tạo máy.
+ Khảo nghiệm và đưa vào sử dụng.
3. Kết quả tính toán
a) Kết quả tính toán
Năng suất (kg/h)

2000

Kích thước máng cấp liệu
Dài (mm)

1830

Rộng (mm)

1630

Cao (mm)

700

Kích thước của vít tải cấp liệu
Đường kích ngoài của trục vít (mm)

200

Đường kích trong của trục vít (mm)

70

Bước vít (mm)

160

Chiều dài vít xoắn (mm)

2600

Kích thước của vít tải đứng
Đường kích ngoài của trục vít (mm)

160

Đường kích trong của trục vít (mm)

60

Bước vít (mm)

130

Chiều dài vít xoắn (mm)

3200

3


Kích thước thùng trộn chính
Đường kính (mm)

900

Chiều dài (mm)

2100

Chiều rộng (mm)

1000

Chiều cao

1200

Kích thước bun ke chứa sản phẩm

Chiều dài (mm)

2100

Chiều rộng (mm)

1000

Chiều cao (mm)

2000

Công suất cần thiết của động cơ:
Truyền động cho trục vít tải của máng cấp liệu (kW)

2

Truyền động cho trục vít tải đứng (kW)

4

Truyền động cho trục thùng trộn (kW)

7

Truyền động cho trục vít tải định lượng (kW)

2

Truyền động cho trục vít tải vô bao (kW)

1

b) Kết quả khảo nghiệm
+ Hệ thống làm việc ổn định, đảm bảo chất lượng sản phẩm sản xuất theo
TCVN.
+ Máy làm việc có độ tin cậy cao, chưa có hư hỏng đáng kể trong suốt thời gian
vận hành, chăm sóc, bảo dưỡng đơn giản.
+ Hệ thống có giá thành thấp.
+ Máy làm việc có tính kinh tế cao cả về chi phí lao động lẫn chi phí điện năng.
4. Kết luận
Máy đã được thiết kế, chế tạo và đưa vào sản xuất tại nhà máy sản xuất hóa chất
tại khu công nghiệp Lê Minh Xuân – Bình Chánh – Thành Phố Hồ Chí Minh. Máy hoạt
động ổn định, phù hợp với yêu cầu sản xuất đề ra.

4


SUMMARY

Students:

Advistor:

Le Minh Chau

Nguyen Nhu Nam, Dsc

Pham Ngoc Quan
1. Purpose

Researching and application all the development of mixing technology in our
country and abroad to design – manufacture – install produced system of mixing skin
coating with power 2 tons/ hour.
2. Contents
Choose a model of machine.
Design main parts of machine.
Follow the process of manufacture.
Test and apply.
3. Resuts
a/ Results of caculating
Power, (tons/hour)

2

Size of raw matierial trough:
Length, (millimeter)

1830

Width, (millimeter)

1630

Height (millimeter)

700

Size of raw matierial auger
External Diameter (millimeter)

200

Internal Diameter (millimeter)

70

Auger pitch

160

Length, (millimeter)

2600

Size of standing auger
External Diameter (millimeter)

160

Internal Diameter (millimeter)

60

5


Auger pitch

130

Length, (millimeter)

3200

Size of main mixing bucket
Diameter (millimeter)

900

Length, (millimeter)

2100

Width, (millimeter)

1000

Height (millimeter)

1200

Size of containing bunke
Length, (millimeter)

2100

Width, (millimeter)

1000

Height (millimeter)

2000

Motor power
Tranmission for auger axis of raw matierial trough, (kW):

2

Tranmission for standing auger axis, (kW)

4

Tranmission for metering auger axis, (kW)

2

Tranmission for mixing bucket axis, (kW)

7

Tranmission for packed auger axis, (kW)

1

b. Result of testing
The system worked firmly, guaranteed quality products to be manufactured according
to Viet Nam Standard.
The machine worked in high confidence,
The system has low prices.

The machine has high valuable economy in both manual labour and electrical energy’s
expenses.
4. Conclude
The machine was designed, manufactured and operated at chemical substance
manufactured factory in Le Minh Xuan industrial park – Binh Chanh – HCM City. The
machine worked firmly, suitable to manufacture demands.

6


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU

-1-

1.1. Đặt vấn đề
1.2. Mục đích của đề tài
Chương 2. TRA CỨU TÀI LIỆU SÁCH BÁO PHỤC VỤ TRỰC TIẾP ĐỀ TÀI
2.1. Nghiên cứu công nghệ sản xuất hỗn hợp chất gia cường bề mặt
2.1.1. Khái niệm về hỗn hợp chất gia cường bề mặt
2.1.2. Công nghệ sản xuất hỗn hợp chất gia cường bề mặt
2.1.2.1. Nguyên liệu sản xuất
2.1.2.2. Sơ đồ công nghệ
2.2. Cơ sở lý thuyết quá trình trộn vật liệu rời
2.2.1. Khái niệm
2.2.2. Phân loại máy trộn vật liệu
2.2.1.1. Phân loại theo phương pháp làm việc
2.2.1.2. Phân loại theo nguyên tắc làm việc
2.2.1.3. Phân loại theo nguyên tắc cấu tạo
2.2.3. Lý thuyết trộn hỗn hợp vật liệu rời

2.2.3.1. Các thông số ảnh hưởng đến quá trình trộn
2.2.3.2. Các chỉ tiêu đánh giá quá trình trộn hỗn hợp
2.2.3.3. Cơ chế quá trình trộn
2.2.4. Cấu tạo và lý thuyết tính toán máy trộn dải băng xoắn
2.2.4.1. Cấu tạo
2.2.4.2. Lý thuyết tính toán máy trộn dải băng xoắn
2.3. Lý thuyết tính toán các thiết bị vận chuyển trong hệ thống
2.3.1. Lý thuyết tính toán vít tải
2.3.1.1. Cấu tạo và phân loại vít tải
2.3.1.2. Lý thuyết tính toán vít tải
2.4. Tình hình sản xuất hỗn hợp chất gia cường bề mặt ở trong nước và
trên thế giới
2.4.1. Tình hình sản xuất ở trong nước
2.4.2. Tình hình sản xuất hỗn hợp chất gia cường bề mặt ở ngoài nước
Chương 3. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN
3.1. Phương pháp điều tra và thu nhập thông tin
3.2. Phương pháp tính toán thiết kế
3.2.1 Lựa chọn mô hình, nghuyên tắc làm việc của máy thiết kế
3.2.2. Phương pháp tính toán thiết kế các bộ phận làm việc chính và phụ trợ
3.2.2.1. Phương pháp thiết kế bộ phận cấp liệu
3.2.2.2. Phương pháp thiết kế bộ phận trộn
3.2.2.3. phương pháp thiết kế bộ phận vận chuyển nghuyên liệu,
sản phẩm và xử lý bụi

-1-2-3-3-3-3-3-3-4-4-4-4-5-5-5-5-9-12-13-13 -13-16 - 16 - 16 - 17 -

7

- 21 -

- 21- 21 - 22 - 22 - 22 - 22 - 22 - 23 - 23 - 23 -


3.2.2.4. Phương phàp thiết kế bộ phận truyền động
3.3. Phương pháp khảo nghiệm
3.3.1. Phương pháp đo đạc
3.3.1.1. Các thiết bị và dụng cụ đo
3.3.1.2. Cách xác định các thông số
3.3.2. Phương pháp khảo nghiệm chạy rà máy sau khi chế tạo
3.3.3.2. Phương pháp xử lý số liệu
3.3.3. Phương pháp khảo nghiệm xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
3.3.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
Chương 4. THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ KẾT QUẢ THẢO LUẬN
4.1. Tính toán thiết – kế chế tạo – lắp đặt hệ thống sản xuất HTTHHGC – 2A
4.1.1. Xác định các dữ liệu thiết kế
4.1.2. Sơ đồ cấu tạo HTTHHGC – 2 A
4.1.2.1.Bộ phận nạp liệu
4.1.2.2. Bộ phận trộn
4.1.2.3 Bộ phận chứa thành phẩm và cân vô bao
4.2. Tính toán máng cấp liệu
4.2.1. Chọn kích thước máng cấp liệu
4.2.2. Kiểm tra dung tích chứa
4.2.3 Kiểm tra điều kiện chảy của vật liệu
4.3. Tính toán vít tải nghiêng dẩn liệu
4.3.1. Năng suất của vít tải nghiêng
4.3.2. Xác định đường kính ngoài của vít
4.3.3. Tính lại bước vít
4.3.4. Tính đường kính trong của vít
4.3.5. Chiều dài vít xoắn
4.3.6. Đường kính phần ống bao vít

4.3.7. Xác định trọng lưọng vật liệu trên một m
4.3.8. Tính công suất vít tải
4.3.9. Xác định lực chiều trục tác dụng lên trục vít
4.3.10. Xác định momen trên bề mặt vít tải
4.3.11. Xác định trọng lượng vít tải và lực vòng trên vít
4.3.12. Xác định tải trọng hướng tâm
4.3.13. Xác định momen xoắn trên trục vít do trở lực trong các ổ đỡ
4.3.14. Xác định momen tổng
4.3.15. Xác định momen gây uốn trục
4.3.16. Xác định momen tương đương và kiểm tra bền
4.3.17. Xác định độ võng và kiểm tra khe hở giữa máng vít và vít
4.4. Tính toán máy trộn vi lượng
4.4.1.Tính toán các kích thước hình học của thùng trộn
4.4. 2. Tính toán thiết kế bộ phận trộn dải băng
4.4.2.1. Kết cấu dải băng trong máy trộn vi lượng
4.4.2.2. Tính toán các kích thước hình học của dải băng
4.4.2.3. Tính toán động học của dải băng

8

- 24 - 24 - 24 - 24 - 24 - 25- 26 - 26 - 26 39
39
39
39

-2841
41

-3042
42

43
43
43
43
44
44
44
44
44
45
45
45
46
46
46
46
47
47
47

- 35 - 35 -

48

- 36 - 36 - 37 -


4.4.2.4. Tính toán động lực học của dải băng
4.5. Tính toán vít tải đứng nạp liệu
4.5.1. Năng suất của vít tải đứng

4.5.2. Xác định đường kính cánh vít
4.5.3. Tính bước vít
4.5.4. Tính đường kính trong của trục vít
4.5.5 Tính chiều dài vít xoắn đứng
4.5.6 Xác định trọng lượng vật liệu trên một mét
4.5.7. Xác định công suất truyền động của vít tải đứng
4.5.8. Xác định lực chiều trục tác dụng lên trục vít
4.5.9. Xác định momen trên bề mặt vít tải
4.5.10. Xác định trọng lượng vít tải và lực vòng trên vít
4.5.11. Xác định tải trọng hướng tâm
4.5.12. Xác định momen xoắn trên trục vít do trở lực trong các ổ đỡ
4.5.13. Xác định momen xoắn tổng
4.5.14. Xác định momen gây uốn trục
4.5.15. Xác định momen tương đương và kiểm tra bền
4.5.16. Xác định ứng suấ sinh ra trong vít
4.5.17. Xác định độ võng và kiểm tra khe hở giữa máng vít và vít
4.6. Tính toán máy trộn chính
4.6.1. Tính toán các kích thước hình học của thùng trộn
4.6.2. Tính toán thiết kế bộ phận trộn dải băng
4.6.2.1. Kết cấu bộ phận trộn trong máy trộn chính
4.6.2.2. Tính toán các kích thước hình học của dải băng
4.6.2.4. Tính toán động học của dải băng
4.6.2.3. Tính toán động học của dải băng
4.7. Tính toán thiết kế bun ke chứa sản phẩm
4.7.1. Nhiệm vụ và các dữ liệu thiết kế
4.7.1.1. Nhiệm vụ của bun ke
4.7.1.2. Các dữ liệu thiết kế
4.7.2. Tính toán các kích thước của bun ke
4.8. Tính toán vít tải nghiêng tháo kết hợp cân định lượng
4.8.1. Năng suất của vít tải nghiêng tháo liệu

4.8.2. Xác định đường kính ngoài của vít
5.8.3. Tính lại bước vít
4.8.4. Tính đường kính trong của vít
4.8.5. Chiều dài vít xoắn
4.8.6. Đường kính phần ống bao vít
4.8.7. Xác định trọng lượng vật liệu trên môt m
4.8.8. Tính công suất vít tải
4.8.9. Xác định lực chiều trục tác dụng lên trục vít
4.8.10. Xác định momen trên bề mặt vít tải
4.8.11. Xác định trọng lượng vít tải và lực vòng trên vít
4.8.12. Xác định tải trọng hướng tâm

9

- 38 51
51
51
52
52
52
52
52
53
53
53
54
54
54
54
54

54
54
55
55
56

- 44 - 44 - 46 - 46 60
61

- 49- 49 61
62
62
63
63
63
63
64
64
64
65
65
65
65


4.8.13. Xác định momen xoắn trên trục vít do trở lực trong các ổ đỡ
4.8.14. Xác định momen tổng
4.8.15. Xác định momen gây uốn trục
4.8.16. Xác định momen tương đương và kiểm tra bền
4.8.17. Xác định độ võng và kiểm tra khe hở giữa mang vít và vít

4.13. Khảo nghiệm và ứng dụng dự án vào sản suất
4.13.1. Khảo nghiệm
4.13.1.1.Mục đích khảo nghiệm
4.13.1.2. Kết quả khảo nghiệm
4.13.2. Xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy HTTHHGC – 2A
4.13.3. Chất lượng sản phẩm

65
66
66
66
66
66
67
67
67
67
Erro

r! Bookmark not defined.

4.13.4. Năng suất
Erro

r! Bookmark not defined.

4.13.5. Công suất tiêu thụ và mức tiêu thụ điện năng riêng
4.13.6. Chi phí lao động

68

Erro

r! Bookmark not defined.

4.13.7 Chất lượng làm việc cơ khí của hệ thống
Erro

r! Bookmark not defined.

4.13.8. Kiểm tra đánh giá tác động môi trường
Erro

r! Bookmark not defined.

70

4.13.9. Ý kiến thảo luận
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
5.1. Kết luận
5.2. Đề nghị
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
TẬP BẢN VẺ

- 60-

72
72

- 61-

10


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất hỗn hợp chất gia cường bề mặt
Hình 2.2. Các hàm phân bố mật độ qr(d) và hàm phân bố tổng Qr(d)
Hình 2.3. Các đường cong động học quá trình trộn
Hình 2.4. Sơ đồ tính toán để xác định các thông số hình học của vít tải
Hình 4.1. Sơ đồ cấu tạo hệ thống sản xuất bột trát tường HTTHHGC – 2
Hình 4.2. Cấu tạo máng cấp liệu
Hình 4.3. Cấu tạo vít tải nghiêng dẫn liệu
Hình 4.4.Các kích thước của thùng trộn vi lượng
Hình 4.5. Cấu tạo vít tải đứng
Hình 4.6 Cấu tạo máy trộn chính
Hình 4.7. Bun ke chứ a sản phẩm sau khi trộn
Hình 4.8. Cấu tạo vít tải tháo sản phẫm
Hình 4.9. Bun ke chứa sản phẩm vô bao

11


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Thành phẩn hỗn hợp chất gia cường bề mặt
Bảng 2.2. Kích thước tiêu chuẩn của đường kính và bước vít
Bảng 2.3. Giá trị hệ số C
Bảng 2.4. Hệ số A phụ thuộc vào loại vật liệu.
Bảng 2.5. Giá trị của C0 phụ thuộc vào loại vật liệu
Bảng 2.6. Trị số qv
Bảng 4.1. Kết quả khảo nghiệm xác định độ trộn đều và độ chính xác cân vô bao

Bảng 4.2. Kết quả khảo nghiệm xác địmh một số chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm
Bảng 4.3. Kết quả khảo nghiệm xác định công suất tiêu thụ.
Bảng 4.4. Kết quả khảo nghiệm xác định mức tiêu thụ điện năng

12


CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Hỗn hợp chất gia cường bề mặt bắt đầu được sử dụng phổ biến ở nước ta vào đầu
những năm 2000, khi có nhu cầu nâng cao chất lượng xây dựng ở các công trình quan
trọng như cầu, cống, khách sạn, trụ sở làm việc,...là những nơi có vật thể kiến trúc có
kích thước lớn. Hỗn hợp này hiện đang còn phải nhập hoàn toàn từ Singapore để tiêu
dùng nội địa.
Công nghệ sản xuất hỗn hợp chất gia cường bề mặt chỉ là quá trình phối trộn hỗn
hợp các thành phần xi măng, cát vàng, chất phụ gia và bao gói sản phẩm . Tỉ lệ thành
phần cấu từ và chất phụ gia là bí quyết của mọi cơ sở sản xuất.Chất phụ gia được từ
Singapore hoặc từ cộng hòa liên bang Đức. Thành phần này có thể bị điều chỉnh tùy
từng lọai bê tông hay kết cấu công trình.
Như vậy chất lượng hỗn hợp chất gia cường bề mặt phụ thuộc vào 2 yếu tố chính
là cấu trúc thành phần và công nghệ sản xuất. Cấu trúc thành phần phụ thuộc hoàn toàn
vào nhà sản xuất cho ra công thức phối trộn và chất lượng của các cấu tử. Công nghệ
sản xuất đảm bảo chất lượng cơ học của sản phẩm được sản xuất, phụ thuộc chất lượng
thiết bị và chế độ công nghệ. Vì vậy phát triển các hệ thống sản xuất hỗn hợp chất gia
cường bề mặt góp phần nâng cao chất lượng kiến trúc, giảm chi phí cho xã hội khi đầu
tư xây dựng các công trình nhà ở, nhà làm việc,…
Nhu cầu sản phẩm hỗn hợp chất gia cường bề mặt trong nước hiện nay ước tính
250÷ 300 ngàn tấn / năm .Nhu cầu này sẽ gia tăng lớn trong những năm tới do tốc độ
xây dựng tăng cao. Tuy nhiên sản lượng hỗn hợp chất gia cường bề mặt của các đơn vị
sản xuất trong nước hiện nay mới chỉ đạt dưới 1.000 tấn / năm. Vì vậy thực hiện đề tài

mang tính cấp thiết cao.

13


Ý nghĩa khoa học của đề tài là đây là lần đầu tiên một thiết bị trộn hỗn hợp chất
gia cường bề mặt được nghiên cứu, sản xuất trong nước. Đây là một hỗn hợp khó trộn
để đạt độ trộn đều hỗn hợp cao. Do trong hỗn hợp có thành phần vi lượng (chỉ chiếm
không quá 0,75%), thành phần hỗn hợp không đồng nhất cao về kích thước, khối lượng
riêng.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là ở chỗ, sản phẩm của đề tài phục vụ trực tiếp sản
xuất. Đồng thời cùng với thiết bị, với những cải tiến về công nghệ trộn đã góp phần
nâng cao chất lượng sản phẩm hỗn hợp chất gia cường bề mặt, hạ giá thành sản xuất
cũng như hạ giá thành đầu tư cho các doanh nghiệp sản xuất mặt hàng này.
Được sự chấp thuận của Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí – Công nghệ, dưới sự
hướng dẫn của thầy TS. Nguyễn Như Nam, chúng tôi tiến hành đề tài:
˝Tính toán – thiết kế – chế tạo hệ thống sản xuất hỗn hợp chất gia cường bề
mặt HTTHHGC– 2A có năng xuất 2 tấn /giờ.
1.2. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật của quá trình trộn ở trong và ngoài nước
để thiết kế – chế tạo – lắp đặt hệ thống sản xuất hỗn hợp chất gia cường bề mặt có năng
suất 2 tấn/h. Sản phẩm của đề tài phục vụ trực tiếp sản xuất.
Trong quá trình thực hiện đề tài khó tránh khỏi những thiếu sót chúng tôi kính mong sự
góp ý của Quí thầy – Cô, các bạn đồng nghiệp.

14


Chương 2. TRA CỨU TÀI LIỆU SÁCH BÁO PHỤC VỤ
TRỰC TIẾP ĐỀ TÀI

2.1. Nghiên cứu công nghệ sản xuất hỗn hợp chất gia cường bề mặt
2.1.1. Khái niệm về hỗn hợp chất gia cường bề mặt
Hỗn hợp chất gia cường bề mặt là hỗn hợp gốc xi măng poóclăng ,dùng để cải
thiện bề mặt các khối bê tông trong quá trình xây dựng.Các thành phần hỗn hợp chất
gia cường bề mặt đều có dạng bột khô.
Hỗn hợp chất gia cường bề mặt và nước có được gọi là chất đông cứng bề mặt.
2.1.2. Công nghệ sản xuất hỗn hợp chất gia cường bề mặt
2.1.2.1. Nguyên liệu sản xuất
Nguyên liệu sản xuất hỗn hợp chất gia cường bề mặt bao gồm các thành phần sau:
Chất kết dính: xi măng poóclang. Ngoài ra còn có cát hạt to.
Chất phụ gia: polime tía phân tán trong nước
Yêu cầu cơ bản với nguyên liệu sản xuất hỗn hợp chất gia cường bề mặt là phải
đảm bảo độ kết dính, thời gian đông tụ, độ ẩm.
Công thức phối chế các thành phần tùy thuộc nhà sản xuất, nhưng phải bảo đảm
các chỉ tiêu kỹ thuật đối với hỗn hợp chất gia cường bề mặt qui định.
Bảng 2.1. Thành phẩn hỗn hợp chất gia cường bề mặt
Thành phần

Xi măng

Cát hạt to

Vôi

Phụ gia

Khối lượng (kg)

230 ÷ 290

680 ÷ 730

30

5,75 ÷ 7,50

2.1.2.2. Sơ đồ công nghệ
Công nghệ sản xuất hỗn hợp chất gia cường bề mặt theo sơ đồ hình 2.1

15


Nguyên liệu → tiếp nhận → định lượng → trộn đều → đóng bao → chuyển giao
hoặc lưu kho.
Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất hỗn hợp chất gia cường bề mặt.
Theo sơ đồ công nghệ đã nêu, nguyên liệu được tiếp nhận vào nhà máy sản xuất
ở dạng bao gói hoặc thùng. ở dạng bao gói, nguyên liệu được tiếp nhận bằng số lượng
bao qui đổi thành khối lượng tiếp nhận rồi xếp lưu kho thành dãy đóng.
Quá trình trộn được tiến hành theo phương pháp trộn từng mẻ để đảm bảo độ
trộn đều hỗn hợp cao. Trước khi trộn hỗn hợp, các thành phần được định lượng theo
công thức qui định cho mẻ trộn. chất phụ gia có tỉ lệ thấp được trộn chung với một
phần khối lượng xi măng hay cát, sao cho thành phần khối lượng chiếm từ 5 ÷ 10 %
khối lượng một mẻ trộn. Hỗn hợp sau khi được trộn đều được đóng bao có khối lượng
5kg, 20 kg, 40 kg. Bao đóng phải bền, không rách vỡ khi vận chuyển, và cách ẩm tốt
nên thường được tráng một lớp polime.
Theo qui định của TCVN 7239:2003, khi xuất xưởng hỗn hợp chất gia cường bề
mặt phải có giấy chứng chất lượng với các nội dung ghi như sau:
+ Tên nhà sản xuất;
+ Tên gọi, ký hiệu và chất lượng bột trát tườngtheo tiêu chuẩn này;
+ Khối lượng;

+ Ngày, tháng, năm, sản xuất và hạn sử dụng.
2.2. Cơ sở lý thuyết quá trình trộn vật liệu rời
2.2.1. Khái niệm
Trộn là quá trình kết hợp các khối lượng của các vật liệu khác nhau với mục đích
nhận được một hỗn hợp đồng nhất, nghĩa là tạo thành sự phân bố đồng nhất của các
phần tử ở mỗi cấu tử trong tất cả khối lượng hỗn hợp, bằng cách sắp xếp lại chúng dưới
tác dụng của ngoại lực. Hỗn hợp tạo ra như thế để tăng cường quá trình trao đổi nhiệt
và trao đổi khối lượng.
2.2.2. Phân loại máy trộn vật liệu
2.2.1.4. Phân loại theo phương pháp làm việc
Theo phương pháp làm việc, máy trộn hỗn hợp rời hoạt động theo ba
phương pháp cơ học sau:

16


• Sự chuyển động của cánh trộn.
• Sự quay của thùng có chứa hỗn hợp trộn.
• Cho hỗn hợp cần trộn đi qua một lỗ phun.
2.2.1.5. Phân loại theo nguyên tắc làm việc
Theo nguyên tắc làm việc, người ta chia máy trộn ra làm hai loại: liên tục và gián
đoạn
Máy trộn làm việc gián đoạn gồm mấy loại sau:
• Máy trộn thùng quay.
• Máy trộn cánh nằm ngang, thẳng đứng.
• Máy trộn vít tải đứng.
• Máy trộn lớp sôi có cánh đảo.
Máy trộn làm việc liên tục gồm những loại sau:
• Máy trộn vít tải ngang.
• Máy trộn ly tâm.

2.2.1.6. Phân loại theo nguyên tắc cấu tạo
Về cấu tạo máy trộn gồm hai loại chính sau đây
• Máy trộn có bộ phận trộn quay
Loại này được dùng phổ biến trong nông nghiệp gồm các kiểu :vít tải, cánh gạt,
hành tinh, cánh gạt…; ưu điểm lớn nhất của loại này là chất lượng cao, dễ nạp và xả
liệu, dễ sử dụng, làm việc liên tục được, có thể trộn vật liệu ở dạng thái khô, ẩm, lỏng.
Nhược điểm là khó làm sạch nhất là khi trộn ẩm, mức tiêu thụ điện năng cao.
• Máy trộn thùng quay
Loại này gồm các kiểu trống, lập thể, côn… được dùng rộng rãi trong nông
nghiệp. Ưu điểm của loại này là có cấu tạo đơn giản, dễ làm sạch, công suất thấp.
Nhược điểm là tốc độ trộn thấp, chỉ làm việc gián đoạn, thể tích hữu ích thấp, không thể
trộn nguyên liệu dính.
2.2.3. Lý thuyết trộn hỗn hợp vật liệu rời
2.2.3.1. Các thông số ảnh hưởng đến quá trình trộn:
a) Đường kính tương đương của hạt :

17


Các hạt vật liệu thường có hình dạng không đều và không phải là hình cầu nên
kích thước dài của chúng theo nhiều chiều khác nhau rất khác nhau. Vì vậy người ta
dùng đường kính tương đương dtđ để đặt trưng cho kích thước hạt. Yếu tố ảnh hưởng
lớn đến hiệu suất của quá trình trộn là khối lượng hạt, nên việc xác định đường kính hạt
cần có cùng khối lượng.
dtd =
Trong đó :

3

6m

πρ

, (mm) ;

(2.1)

m - khối lượng hạt, g;
ρ - khối lượng riêng của hạt, g/mm3.

Nếu vật liệu rời bị chặn trên lỗ sàng có kích thươc a1, và a2 thì đường kính tương
đương xác định theo công thức :
dtd =

a1 .a 2 ;

(2.2)

Nhờ phân loại bằng sàng mà nhận được N phần có đưòng kính tương đương dtd1
và dtd2 ,v.v… cùng với các phần có khối lượng tương ứng x1,x2,……..xn.Như vậy
đường kính tương đương của cả tập hợp hạt này có thể xác định gần đúng theo công
thức :
N

Dtd =

∑ x .d
i

i =1

N

∑x
i =1

tdi

,

[mm] ;

(2.3)

i

b) Phân bố của lớp hạt :
Các lớp hạt là những tập hợp hạt bao gồm các hạt có kích thước không đều nhau
rải trong khoảng rộng từ dmin = dtd1 tới dmax = dtdN và có các phần khối lượng tương
ứng cũng không bằng nhau x1 ≠ x2 ≠ x3 ≠ ….. ≠ xN, nghĩa là lớp hạt có cấu trúc đa
phân tán. Để mô tả cấu trúc đó ta dùng các hàm phân bố tổng Qr(d) biểu thị phần hạt có
đường kính nhỏ hơn hoặc bằng d, khi d = dmin có Qr(dmin)= 0, còn khi d = dmax có
Qr(dmax) = 1. Hàm phân bố mật độ qr(d) biểu thị của hạt ở tại kích thước d và giá trị của
qr(d) càng lớn khi mật độ hạt tại kích thướt d càng lớn. Quan hệ giữa Qr(d) và qr(d) được
xác định theo công thức :
qr(d) =

dQr ( d )
d (d )

d

hoặc Qr(d) =

∫q

d min

18

r (d )

d (d ) ;

(2.4)


Đồ thị được trình bày như hình 2.2.
Các loại vật liệu rời khác nhau có cấu trúc theo những qui luật phân bố khác
nhau. Tập trung lại có thể qui làm ba loại : phân bố chuẩn, phân bố lôgarit dùng để mô
tả các vật liệu hữu cơ (thực vật) được nghiền dùng làm thức ăn gia súc. Hàm phân bố
mật độ và hàm phân bố tổng theo khối lượng của phân bố này có dạng :
qr(d)lg =

⎧ lg d − lg d z ⎫
⎨−
⎬
2σ 2 ⎭

1

σ . 2π

. e⎩

lg d

1

Qr(d)lg =

σ . 2π

.

∫

;

(2.5)

⎧ lg d − lg d z ⎫
⎨−
⎬
2σ 2 ⎭

e⎩

;

lg d min

(%)

1

1

d(mm)

2

2

3

d(mm)

b

a

m=1,5
n=1,0

lgd
1

1

1

d(mm) 0,01 0,02 0,03

c

lgd(lgmm)

1 2 3 4 5 d(mm)

d

e

Hình 2.2. Các hàm phân bố mật độ qr(d) và hàm phân bố tổng Qr(d),.
a)

Hàm phân bố mật độ qr(d) ;

b)

Hàm phân bố tổng Qr(d) ;

c)

Hàm phân bố mật độ qr(d) của phân bố chuẩn;

d)

Hàm phân bố mật độ qr(d) của phân bố lôgarit;

e)

Hàm phân bố mật độ qr(d) của phân bố RRS.

c) Hình dạng hạt :
Hình dạng hạt được xác định bằng hệ số hình dạng ϕ là tỷ số giữa bề mặt F
của bề mặt hạt dạng cầu có cùng thể tích V :
ϕ = 0,205.

F
3

V2

;

(2.6)

19


Hệ số hình dạng của mặt cầu bằng một, của các hạt khác lớn hơn một. Hệ số
hình dạng giảm thì kích thước tương đương giảm.
d) Bề mặt riêng của hạt :
Bề mặt của một đơn vị khối lượng hoặc một đơn vị thể tích của lớp hạt gọi là
bề mặt riêng và kí hiệu là O’m hoặc O’v .
Bề mặt riêng của khối lượng được tính theo công thức:
O’m =

6.ρ
γ .d td

,

m2/kg ;

O’v =

6ϕ .γ
d td ρ

,

m2/m3 ;

(2.7)

γ - khối lượng thể tích của vật liệu, kg/m3;

Trong đó :

ρ - khối lượng riêng của hạt, kg/m3.

Bề mặt riêng của hỗn hợp các lớp hạt có đường kính tương khác nhau xác định
theo công thức :
O’m =

6

∑
ρ

ϕ i .xi
d tdi

;

(2.8)

Trong đó : xi - phần khối lượng của lớp hạt thứ i.
e) Hệ số ma sát trong và góc ma sát trong :
Phương trình cân bằng lực trong môi trường vật liệu rời có dạng :
τ = f. σ + τ

(2.9)

0

Trong đó : τ - ứng suất tiếp ;
τ 0 - ứng suất tách ;

σ - ứng suất pháp ;

f - hệ số ma sát trong.
Ứng suất tách τ

0

chính là độ bền cắt ban đầu của môi trường vật liệu rời,nó là

kết quả tác dụng qua lại của lực liên kết phân tử bên trong lớp hạt. Khi kích thước của
hạt rất nhỏ, ứng suất tách có thể còn do các lực tĩnh điện tạo nên. Lớp hạt ẩm của ứng
suất tách rất lớn và giá trị cực đại của nó có thể xác định theo công thức (khi không để
ý đến ảnh hưởng của trọng lực) :
τ 0 max =

2,4(1 − ε ) σ . cosθ 2
(
) , N/m2 ;
ε
d td

20

(2.10)


Trong đó:

σ - sức căng bề mặt của chất lỏng ở nhiệt độ trộn, mN/m;

θ - góc thấm ướt của chất lỏng với bề mặt rắn, độ;
ε - độ rỗng khối hạt, 2,4 là hệ số lấy ở điều kiện trung bình.

Đối với hạt khô và bề mặt riêng tương đối nhỏ thì τ 0 = 0 lúcđó :
τ = f. σ

rút ra : f = τ . σ -1
Như vậy có nghĩa là hệ số ma sát trong bằng tỷ số giữa ứng suất tiếp gây ra sự

chuyển dịch trong lớp hạt khô và ứng suất pháp tác dụng lên bề mặt lớp hạt.
Trong thực tế người ta dùng khái niêm góc ma sát trong ϕ có quan hệ với hệ số
ma sát trong công thức :
tg ϕ = f

(2.11)

Đối với vật liệu đứng yên,góc ma sát trong tương ứng với góc nghiêng ϕ tn ,góc
này rất dễ đo thường có giá trị khoảng 300 ÷ 400 .
f) Độ khuếch tán :
Độ khuếch tán là số nghịch đảo của kích thước từng phân tử của hỗn hợp. Nếu
hỗn hợp mà các phần tử có kích thước như nhau, thì được gọi là hệ thống ‘’Đơn khuếch
tán’’. Các công trình nghiên cứu của X.V.Melnhikov đã chứng tỏ rằng :’’Nếu hỗn hợp
gồm các cấu tử có phần tử mà kích thước càng bé và đông đều về kích thước thì càng
dễ nhận được hỗn hợp đồng nhất và ngược lại’’.
2.2.3.2. Các chỉ tiêu đánh giá quá trình trộn hỗn hợp
Đặc trưng cho chất lượng của quá trình trộn hỗn hợp là mức độ đồâng nhất của
hỗn hợp còn gọi độ trộn đều hay mức độ trộn hỗn hợp.
V.V Kapharov đã đưa ra công thức tính độ đồng nhất của hỗn hợp như sau :
θ k1 =

1 n1 Bi
∑ với B1 < B0
n1 i =1 B0

θk2 =

1
n2

θk =

Trong đó :

n2

100 − Bi

i =1

0

∑ 100 − B

(2.12)

với B1 > B0

n1θ k1 + n 2θ k 2
n1 + n2

n1- số lượng mẫu kiểm tra có Bi
21


n2 - số lượng mẫu kiểm tra có Bi >B0 ;
Bi - nồng độ của muối kiểm tra ở mẫu i;
B0 - nồng độ của muối kiểm tra trong toàn bộ hỗn hợp ;
θ k1 , θ k2, θ k - mức độ trộn.

Nếu B1 = B0 ta có thể tính trường hợp nào cũng được.
Theo cánh tính của V.V. Kapharov thì giá trị số θ k thay đổi ø khoảng từ
0 ÷ 100%.
A.A. Lapsin đã đưa công thức xác định mức độ đồng nhất của hỗn hợp như sau :
θ L1 =
θ L2 =

θL =

n1

Bi

i =1

0

1
n1

∑B

1
n2

∑

n2

i =1

với B1 < B0

2 Bi − B0
B0

(2.13)

với B1 > B0

n1θ L1 + n2θ L 2
n1 + n2

Trong đó : θ L1, θ L2 , θ L : mức độ trộn.
Theo cách tính của A.A. Lapsin thì mức độ trộn hỗn hợp có thể mang trị số
đến giá trị 1. X. V. Melnhikov đã dùng hệ số biến động trong thống kê để đánh giá mức
độ đồng nhất của hỗn hợp trộn
θ M = 1-

Trong đó :

σ

(2.14)

B0

θ M - mức độ trộn ;
σ - sai số tiêu chuẩn thực nghiệm.

n

σ =

Tỉ số :

σ
B0

∑ (B
i =1

i

− B0 ) 2

n −1

.100 trong thống kê gọi là hệ số biến động.

Bắt đầu quá trình trộn thì hệ số biến động bằng 1, còn mức độ trộn bằng 0, về
cuối quá trình trộn thì θ M tiến đến 1.
Bằng phương pháp thông kê xác suất, GS.TS.Đoàn Dụ đã đưa ra công thức để
xác định mức độ trộn như sau :

22


θσ =

Trong đó :

σΤ
σ

(2.15)

σ T - độ lệch bình phương trung bình lý thuyết :
n

σ T=

∑ (x
i =1

i

− p) 2

n −1
n

σ - độ lệch chuẩn của mẫu. σ =

Trong đó:

∑ (x
i =1

i

− x) 2

n −1

;

x1 - hàm số của cấu tử trong mẫu thứ i;
x - lượng trung bình của cấu tử ;

p - tỉ lệ của cấu tử nghiên cứu trong toàn bộ hỗn hợp.
Độ bình phương trung bình lý thuyết σ T luôn luôn nhỏ hơn độ lệch tiêu chuẩn
của mẫu σ và vì sẽ luôn nhận giá trị từ 0 đến 1. Khi hỗn hợp đạt đến trạng thái lý
tưởng thì σ T = σ ,theo giá trị θ σ có thể đánh giá về mức độ trộn của quá trình trộn. Sự
phụ thuộc θ σ vào thời gian trộn hỗn hợp được biểu diễn ở đồ thị sau:

%

%
97
90

1,0

60

M
0,5

40

M
2

20
0

1

5

10 15 20 t (phuùt)

0

b

a

t (phuùt)

Hình 2.3. Các đường cong động học quá trình trộn.
a) Sự phụ thuộc của mức độ trộn σ vào thời gian trộn hỗn hợp;
b) Đặc tính quá trình ngược (sự thiên tích);
M-M : Trạng thái cân bằng của hỗn hợp.
2.2.3.3. Cơ chế quá trình trộn :
Khi trộn vật liệu hạt , các hạt chịu tác dụng của những lực co hướng khác nhau
và chuyển động của hạt chính là hệ quả của tác động tổng hợp của các lực đó . Ngoài ra
cơ chế trộn còn phụ thuộc vào cấu trúc máy trộn và phương pháp tiến hành quá trình,

23


nên rất khó mô tả bằng toán học, P.M.Latxei (người Anh) đã đưa ra 5 quá trình cơ bản
trong các máy trộn như sau:
- Tạo các lớp trượt với nhau theo các mặt phẳng-Trộn cắt.
- Chuyển dịch một nhóm hạt từ vị trí này sang vị trí khác – Trộn đối lưu.
- Thay đổi vị trí của từng hạt riêng lẻ – Trộn khuếch tán.
- Phân tán từng phần tử nhỏ do va đập vào thành thiết bị – Trộn va đập.
- Biến dạng và nghiền nhỏ từng bộ phận lớp – Trộn nghiền.
Để đánh giá tốc độ gia tăng của phần khối lượng cấu tử kiểm tra, thì phương
trình động học của quá trình trộn trong trường hợp chung sẽ có dạng :
V=
Trong đó :

dC i
= fn(t) –f0(t) ;
dt

(2.16)

V - cường độ của quá trình tạo hỗn hợp, 1/s;
Ci - tỷ lệ phần cấu tử kiểm tra, g/g;
t - khoảng thời gian của quá trình trộn, s;
fn và f0 : cường độ của quá trình thuận nghịch, 1/s.

Từ phương trình trên , hiển nhiên rằng cường độ trộn hỗn hợp có thể được nâng
cao bằng cách tính toán làm giảm tốc độ quá trình ngược (sự thiên tích) f0(t).
Điều này có thể cố gắng đạt được bằng cách làm đều thành phần cỡ hạt của các
cấu tử, ví như bằng sàng phân loại hoặc nghiền bổ sung để nhận được sự nghiền mịn.

Đối với vật liệu rời và bộ nhão, Giáo sư A.I.Peleiev đã giới thiệu thời gian trộn t
của quá trình trộn được xác định theo công thức :
t = ln(

Trong đó :

CH
) ;
CH − CK
P

(2.17)

CH và CK - thành phần khối lượng của cấu tử lúc bắt đầu và kết
thúc quá trình;
P - tham số trạng thái được xác định bằng thực nghiệm đối với
điều kiện đã biết.

2.2.4. Cấu tạo và lý thuyết tính toán máy trộn dải băng xoắn
2.2.4.1. Cấu tạo

24


Máy trộn dải băng xoắn thuộc loại máy trộn vận chuyển. Việc trộn được tiến
hành bằng băng xoắn. Vì vậy, ngoài trộn vật liệu, băng xoắn còn có tác dụng làm dịch
chuyển vật liệu trộn. Thùng trộn ở máy trộn dải băng xoắn có dạng máng hay bình kín
khi thích ứng làm việc với chân không. Để chuyển chỗ sản phẩm khi trộn ở hai hướng
ngược chiều nhau, trong một vài cấu tạo của máy trộn dùng băng xoắn người ta lắp hai
dải băng có chiều xoắn ngược nhau. Dải băng được cố định trên trục. Trong trường hợp

khi dùng máy trộn băng xoắn để trộn sản phẩm rời rắn và đồng thời làm ẩm vật liệu thì
trục máy trộn phải có những cào đặc biệt, để làm sạch máng, khi đó dải băng phải quay
với khe hở thành thùng chỉ vài milimét.
2.2.4.2. Lý thuyết tính toán máy trộn dải băng xoắn
• Tính toán các kích thước hình học
Các kích thước hình học của máy trộn cánh được tính thông qua đường kính của
thùng trộn như sau :
+ Đường kính cánh trộn : dt = (0,95 ÷ 0,98).D ,m

(2.18)

+ Bước xoắn cánh trộn : S = (0,8 ÷ 1,2).dt

(2.19)

,m

+ Chiều cao lớp vật liệu trộn : Hvl = (0,7 ÷ 0,8)dt, ,m
(2.20)
+ Chiều cao thùng trộn : H = (1,2 ÷ 1,5)D ,m

(2.21)

• Xác định năng suất của máy trộn dải băng xoắn
Năng suất của máy dải băng được xác định theo công thức :
− Với máy trộn có 1 trục :
Q = 0,75.ϕ .γ .k1 .π .d t2 .(

dt − d
).Sinα ..Cosα .60.n ,

2

kg/h

(2.22)

− Với máy trộn 2 trục :
Q = 0,75.ϕ .γ .k1 .π .d t2 .(

Trong đó:

dt − d
).Sinα ..Cosα .60.(n1 − n2 ) ,kg/h
2

dt – đường kích dải băng , m;
d – đường kính trục dải băng, m;
α - góc nghiêng trung bình của dải băng, độ;

25

(2.23)