THIẾT KẾ MÔ HÌNH TRẠM TRỘN BÊ TÔNG NHỰA NÓNG ASPHALT (Vol. 2)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP
====o0o====

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP
====o0o====

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ MƠ HÌNH TRẠM TRỘN BÊ TƠNG NHỰA NĨNG
ASPHALT

Trưởng bộ mơn

: PGS.TS. Trần Trọng Minh

Giáo viên hướng dẫn

: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quang

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Ngọc Trung

Lớp

: KS2-TĐH-K57

MSSV

: 20127005

Giáo viên duyệt

:

Hà nội, 06/2018


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế mơ hình trạm trộn bê tơng nhựa
nóng asphalt” do em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Nguyễn
Hồng Quang. Các kết quả thu được hoàn toàn là thực tế.
Để hoàn thành đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh mục
tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác. Nếu phát
hiện có sự sao chép em xin chịu hồn tồn trách nhiệm.
Hà Nội, ngày 12 tháng 06 năm 2018
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Trung


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH ....................................................................................... i
DANH MỤC BẢNG BIỂU.................................................................................... iv
DANH MỤC LƯU ĐỒ ........................................................................................... v
LỜI NÓI ĐẦU ......................................................................................................... 1
Tổng quan về trạm trộn bê tông nhựa nóng asphalt................... 2
1.1. Các khái niệm chung về cơng nghệ sản xuất bê tơng nhựa nóng .................. 2
1.1.1 Bê tơng nhựa nóng .................................................................................... 2
1.1.2. Trạm trộn bê tơng nhựa nóng .................................................................. 3
1.2. Nguyên lí hoạt động của trạm trộn bê tơng nhựa nóng ................................. 6
1.3. Cấu tạo, ngun lí hoạt động từng cụm cấu thành của Trạm trộn ................ 8
Thiết kế mơ hình trạm trộn bê tơng nhựa nóng asphalt ........... 20
2.1. Mục tiêu đề tài .............................................................................................. 20
2.2. Cấu tạo mơ hình trạm trộn bê tơng nhựa nóng asphalt ............................... 21
2.3. Thiết kế phần cứng mơ hình ......................................................................... 24
2.4. Lựa chọn các thiết bị sử dụng trong mơ hình .............................................. 27
2.4.1. Động cơ DC giảm tốc 5V ...................................................................... 27
2.4.2. Xi lanh SMC đường kính 10mm hành trình 50mm ............................... 27
2.4.3. Van điện từ khí nén ( Van khí nén 5/2 ) ............................................... 29
2.4.4. Van điện nước ........................................................................................ 29
2.4.5. Đầu cân (loadcell) .................................................................................. 30
2.4.6. Bộ khuếch đại ........................................................................................ 33
2.4.7. Khối Relay ............................................................................................. 35
2.4.8. Khối nguồn ............................................................................................ 36
2.4.9. PLC S7 300 ............................................................................................ 38
2.5. Mơ hình thực tế ............................................................................................ 41
Xây dựng hệ thống điều khiển mơ hình trạm trộn bê tơng nhựa
nóng ................................................................................................ 43
3.1. Lưu đồ điều khiển ......................................................................................... 43
3.1.1. Lưu đồ thuật toán điều khiển cấp vật liệu. ............................................ 43
3.1.2. Lưu đồ thuật tốn điều khiển phần tháp chính. ..................................... 44

3.1.3. Thuyết minh lưu đồ. .............................................................................. 48
3.2. Phân các cổng tín hiệu vào, ra trên module PLC ........................................ 50
3.3. Mạch lực điều khiển ..................................................................................... 51
3.4. Xử lý tín hiệu đầu cân .................................................................................. 53
3.5. Cấu hình phần cứng (Hardware) cho PLC S7-315 2-DP............................ 54
3.5.1. Cấu hình các thành phần của module PLC trong mục Hardware.......... 54
3.5.2. Cấu hình module CPU 315-2DP ........................................................... 55
3.5.3. Cấu hình module truyền thơng CP343 .................................................. 56
3.5.4. Cấu hình module đầu vào tương tự AI331 ............................................ 57
3.6. Lập trình chương trình điều khiển ............................................................... 58
3.6.1. Các chế độ điều khiển mơ hình Trạm trộn bê tơng nhựa nóng ............. 58
3.6.2. Danh sách và ý nghĩa các ơ nhớ dùng trong chương trình .................... 59
3.6.3. Các khối chương trình trong project ...................................................... 61
3.6.4. Giải thích tóm lược các network chính trong chương trình .................. 62
3.7. Thiết kế giao diện người dùng HMI ............................................................. 65
3.7.1. Giới thiệu phần mềm WinCC và cách kết nối với PLC ........................ 65
3.7.2. Thiết kế giao diện HMI cho Hệ thống điều khiển mô hình Trạm trộn .. 67
: Vận hành kiểm nghiệm và đánh giá hệ thống ............................ 75

4.1. Vận hành thực tế để kiểm nghiệm mơ hình .................................................. 75
4.2. Đánh giá kết quả đạt được ........................................................................... 79
4.3. Những hạn chế ............................................................................................. 80
4.4. Hướng phát triển .......................................................................................... 80
KẾT LUẬN............................................................................................................81
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 82
PHỤ LỤC...............................................................................................................83
1. Chương trình lập trình cho khối PLC S7-315 sử dụng ngôn ngữ ladder ....... 83
1.1. Khối OB1 .................................................................................................. 83

1.2. Khối hàm FC1......................................................................................... 112
1.3. Khối hàm FC3......................................................................................... 118
1.4. Khối hàm FC5......................................................................................... 120
1.5. Khối hàm FC8......................................................................................... 122
1.6. Khối hàm FC9......................................................................................... 124
1.7. Khối hàm FC14....................................................................................... 128
1.8. Khối hàm FC15....................................................................................... 133


2. Các chương trình lập trình bằng Global Script của phần mềm WinCC ...... 136
2.1. Hàm kết nối giữa WinCC Runtime với Access Database ...................... 136
2.2. Hàm Lưu giá trị cấp phối ........................................................................ 136
2.3. Hàm Tải giá trị cấp phối ......................................................................... 138
2.4. Hàm Xuất lịch sử hoạt động ra file Excel............................................... 140


Danh mục hình ảnh

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Tổng quan Trạm trộn bê tơng nhựa nóng Asphalt .................................... 8
Hình 1.2 Phễu cấp liệu nguội.................................................................................... 8
Hình 1.3 Băng tải cao su nằm ngang ........................................................................ 9
Hình 1.4 Băng tải cao su nghiêng ............................................................................. 9
Hình 1.5 Tang sấy vật liệu ...................................................................................... 10
Hình 1.6 Băng gầu nóng ......................................................................................... 11
Hình 1.7 Phễu nóng ................................................................................................ 13
Hình 1.8 Khối tháp trộn phía dưới.......................................................................... 14
Hình 1.9 Hệ thống lọc bụi ướt ................................................................................ 15
Hình 1.10 Hệ thống khí nén.................................................................................... 16
Hình 1.11 Hệ thống nấu nhựa gián tiếp .................................................................. 17

Hình 1.12 Bàn điều khiển ....................................................................................... 18
Hình 1.13 Tủ điện động lực .................................................................................... 19

Hình 2.1 Sơ đồ phác họa ý tưởng ........................................................................... 22
Hình 2.2 Giao diện làm việc của phần mềm SolidWorks ...................................... 24
Hình 2.3 Thiết kế tổng thể mơ hình ........................................................................ 25
Hình 2.4 Thiết kế mơ hình thùng chứa nhựa nóng ................................................. 25
Hình 2.5 Thiết kế mơ hình phễu chứa .................................................................... 25
Hình 2.6 Thiết kế mơ hình phễu cân ...................................................................... 26
Hình 2.7 Bản vẽ gia cơng chi tiết ........................................................................... 26
Hình 2.8 Động cơ giảm tốc 5V ............................................................................... 27
Hình 2.9 Xi lanh CDJ2B10 - 50B........................................................................... 28
Hình 2.10 Van điện từ khí nén airtac 4V110-06 .................................................... 29
Hình 2.11 Van điện từ nước 24V. .......................................................................... 30
Hình 2.12 Các loại đầu cân. .................................................................................... 30
Hình 2.13 Loadcell HL-8 5kg................................................................................. 32
Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo INA128 .......................................................... 34

i


Danh mục hình ảnh
Hình 2.15 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại ......................................................... 34
Hình 2.16 PCB 3D mạch khuếch đại...................................................................... 35
Hình 2.17 Relay 24V10A SRD-24VDC-SL-C ...................................................... 35
Hình 2.18 PCD 3D mạch nguồn ±12VDC , +5VDC ............................................ 36
Hình 2.19 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn ±12VDC, +5VDC. ................................. 37
Hình 2.20 Module PLC thực tế sử dụng trong mơ hình ......................................... 40
Hình 2.21 Mơ hình cơ thực tế ................................................................................. 42
Hình 2.22 Các cơ cấu chấp hành của mơ hình ....................................................... 42

Hình 3.1 Các thành phần tháp chính ...................................................................... 48
Hình 3.2 Mạch động lực mơ hình ........................................................................... 51
Hình 3.3 Mạch lực mơ hình .................................................................................... 52
Hình 3.4 Phương pháp nội suy tuyến tính .............................................................. 53
Hình 3.5 Cấu hình phần cứng cho PLC .................................................................. 54
Hình 3.6 Cấu hình địa chỉ các module ................................................................... 55
Hình 3.7 Cấu hình các ơ nhớ Retentive Memory ................................................... 55
Hình 3.8 Cấu hình module truyền thơng CP343 .................................................... 56
Hình 3.9 Cấu hình giao thức truyền thơng ............................................................. 56
Hình 3.10 Cấu hình phần cứng Module analog AI331 .......................................... 57
Hình 3.11 Cấu hình đầu vào module analog AI331 ............................................... 57
Hình 3.12 Xây dựng bảng Tags và kết nối với PLC. ............................................. 66
Hình 3.13 Xây dựng bảng Tags và kết nối với PLC. ............................................. 67
Hình 3.14 Giao diện thiết kế Graphics Designer .................................................... 67
Hình 3.15 Màn hình trang chủ ................................................................................ 68
Hình 3.16 Thiết lập thanh menu ............................................................................. 68
Hình 3.17 Màn hình điều khiển trung tâm ............................................................. 69
Hình 3.18 Giao diện HMI rút gọn .......................................................................... 69
Hình 3.19 Hộp thoại tải giá trị cấp phối ................................................................. 70
Hình 3.20 Hộp thoại lưu giá trị cấp phối ................................................................ 70
Hình 3.21 Cơng cụ viết chương trình VBS ............................................................ 71
Hình 3.22 Màn hình hiệu chỉnh giá trị đầu cân ...................................................... 71

ii


Danh mục hình ảnh
Hình 3.23 Màn hình truy xuất Lịch sử hoạt động .................................................. 72
Hình 3.24 Cửa sổ truy xuất Lịch sử hoạt động ....................................................... 73

Hình 3.25 Xuất báo cáo dưới dạng file Excel ........................................................ 73
Hình 3.26 File Excel xuất báo cáo .......................................................................... 73
Hình 3.27 Cơng cụ cấu hình phân quyền điều khiển .............................................. 74

Hình 4.1 Khởi động quá trình trộn Tự động ........................................................... 75
Hình 4.2 Bắt đầu xả đá, phụ gia và nhựa để cân vật liệu ....................................... 76
Hình 4.3 Xả đá và phụ gia sau khi cân xong .......................................................... 76
Hình 4.4 Bắt đầu giai đoạn trộn khơ ....................................................................... 77
Hình 4.5 Xả nhựa vào thùng trộn sau khi trộn khơ ................................................ 77
Hình 4.6 Giai đoạn trộn ướt .................................................................................... 77
Hình 4.7 Kết thúc mẻ bằng cơng việc xả thảm....................................................... 78
Hình 4.8 Kết quả cả quá trình trộn ......................................................................... 78

iii


Danh mục bảng biểu

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Thông số động cơ giảm tốc 5V ............................................................... 27
Bảng 2.2 Thông số xi lanh CDJ2B10 – 50B .......................................................... 28
Bảng 2.3 Thông số van Airtac 4V110-06 ............................................................... 29
Bảng 2.4 Ý nghĩa các thông số kĩ thuật đầu cân .................................................... 31
Bảng 2.5 Thông số loadcell HL-8 5kg ................................................................... 33
Bảng 2.6 Thông số Relay 24V10A SRD-24VDC-SL-C ........................................ 36
Bảng 2.7 Thông số chip LM2576 – 5V .................................................................. 36
Bảng 2.8 Liệt kê số lượng đầu vào/ra PLC cần thiết .............................................. 40
Bảng 3.1 Phân cổng vào/ra PLC ............................................................................. 50
Bảng 3.2 Các ô nhớ quan trọng .............................................................................. 59
Bảng 3.3 Các bit nhớ quan trọng ............................................................................ 60

Bảng 3.4 Các cổng đầu vào PLC ............................................................................ 61
Bảng 3.5 Các cổng đầu ra PLC............................................................................... 61
Bảng 3.6 Các timer/counter quan trọng .................................................................. 61

iv


Danh mục lưu đồ

DANH MỤC LƯU ĐỒ
Biểu đồ 1.1 Sơ đồ công nghệ trạm trộn BTNN kiểu chu kỳ .................................... 6
Biểu đồ 2.1 Lưu đồ hoạt động của mơ hình ........................................................... 23
Biểu đồ 3.1 Lưu đồ thuật toán điều khiển cấp vật liệu ........................................... 43
Biểu đồ 3.2 Lưu đồ thuật tốn điều khiển tháp chính ............................................ 47
Biểu đồ 3.3 Lưu đồ các chế độ hoạt động của hệ thống ......................................... 58

v


Lời nói đầu

LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay, cùng với các cuộc cách mạng công nghệ, các hệ thống điều khiển tự động
ngày càng phổ biến. Nhờ được tự động hoá làm giảm sức lao động của con người, các
hệ thống máy móc tự động đã đem lại hiệu quả kinh tế rõ rệt, nâng cao chất lượng sản
phẩm, tăng năng suất lao động, hạ giá thành, sử dụng nguyên liệu tiết kiệm v.v..
Trong lĩnh vực cầu đường, việc ứng dụng tự động hóa trong q trình sản xuất Bê
tơng Asphalt tại các trạm trộn bê tơng nhựa nóng thực sự đã mang lại hiệu quả về năng
suất, chất lượng rất lớn cho quá trình sản xuất. Nhận thấy đây là một cơng nghệ thiết
thực, có thể tiếp xúc, làm quen với các thiết bị tự động và vận dụng những kiến thức đã

học vào thực tế, nhóm em đã chọn đề tài: “Thiết kế Mơ hình trạm trộn bê tơng nhựa
nóng Asphalt”. Trong suốt thời gian thực hiện đồ án, không chỉ củng cố và học hỏi
thêm được rất nhiều kiến thức về điện tử mà em còn được tiếp xúc với những hiểu biết
mới về cơ khí hay khí nén.
Dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy PGS.TS Nguyễn Hồng Quang cùng
với sự cố gắng của bản thân cũng như cả nhóm, em đã hồn thành đồ án đúng thời gian
cho phép. Qua đồ án này em xin được bày tỏ lịng biết ơn của mình tới các thầy cô giáo
trong Viện Điện, đặc biệt là các thầy cơ trong bộ mơn Tự động hóa Cơng nghiệp đã hết
lòng chỉ bảo, truyền đạt kiến thức cho em trong suốt 5 năm học qua.
Do trong một thời gian ngắn, hiểu biết cịn hạn chế và chưa có kinh nghiệm thực tế
nên đồ án của em không tránh khỏi những sai sót, nhầm lẫn, vì vậy em rất mong có thêm
sự chỉ bảo, hướng dẫn của các thầy cô trong bộ mơn để em có thể phát triển và hồn
thiện thêm đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 12 tháng 06 năm 2018
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Trung

1


Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

Tổng quan về trạm trộn bê tơng nhựa nóng asphalt
1.1. Các khái niệm chung về công nghệ sản xuất bê tơng nhựa nóng
1.1.1 Bê tơng nhựa nóng
a. Bê tơng nhựa nóng
Bê tơng nhựa nóng (BTNN) là hỗn hợp cấp phối gồm: đá, cát, bột khoáng (phụ gia)
và nhựa đường, được sử dụng chủ yếu làm kết cấu mặt đường mềm.Tính chất và chất

lượng của BTNN phụ thuộc vào thành phần cấp phối, cỡ hạt, cường độ hạt và tỷ lệ nhựa
đường; đồng thời chịu ảnh hưởng trực tiếp của nhiệt độ, chế độ trộn.
b. Phân loại Bê tông nhựa nóng
Bê tơng nhựa có nhiều loại và có thể phân loại như sau:
 Căn cứ vào loại nhựa và nhiệt độ lúc rải có thể chia thành loại rải nóng khi
dùng nhựa đặc có độ kim lún 60/90, 40/60 và rải ở nhiệt độ 1200 C-1400 C,
đây chính là BTNN. Loại rải ấm khi dùng nhựa có độ kim lún 200/300,
130/200, loại rải nguội khi dùng nhựa lỏng nguội hay nhũ tương.
 Căn cứ vào độ chặt khi lu lèn chia thành loại có độ chặt lớn – có độ rỗng 35% khi rải thảm lớp bề mặt; loại có độ chặt nhỏ có độ rỗng 5-10% dùng cho
lớp dưới.
 Theo hàm lượng đá dăm có cỡ hạt >5 (mm), có thể chia thành loại nhiều đá
dam (50%-60%), loại vừa ( 30-50%), loại ít ( 20-25%).
 Theo kích cỡ lớn nhất của viên đá chia thành:
 Loại hạt thô dùng cho lớp lót hoặc lớp bù vênh có dmax hạt < 40(mm)
 Loại hạt vừa (hạt trung) có dmax < 20 (25) (mm)
 Loại bê tông hạt mịn dung cho lớp mặt khi có cỡ hạt lớp nhất là
5(mm).

2


Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt
1.1.2. Trạm trộn bê tơng nhựa nóng
a. Trạm bê tơng nhựa nóng
Trạm trộn bê tơng nhựa nóng(TTBTNN) là một tổng thành gồm nhiều thiết bị và
cụm thiết bị mà mỗi cụm thiết bị đều phối hợp làm việc nhịp nhàng với nhau để trộn các
hạt cát đá nóng, phụ gia với nhựa đường nóng đã được định lượng theo tỷ lệ quy định
để tạo thành sản phẩm là bê tơng nhựa nóng.
b. Phân loại Trạm trộn bê tơng nhựa nóng
Có nhiều cách phân loại trạm trộn bê tơng nhựa nóng, trên thực tế thưồng phân

loại như sau:
 Dựa vào tính cơ động của trạm chia ra: Trạm trộn di động, trạm trộn cố
định, và trạm có tính cơ động cao (trên móng nổi).
 Dựa vào nguyên tắc làm việc chia ra: Trộn theo chu kỳ và trộn liên tục.
 Dựa theo năng suất thường dùng của trạm trộn, chia làm 3 loại: Loại trạm
trộn năng suất lớn (từ 80 - 150 (tấn/giờ)); Loại trạm trộn năng suất vừa (40 60 (tấn/ giờ)) và loại trạm trộn có năng suất nhỏ (dưới 30 (tấn/ giờ)). Loại rất
lớn từ 200- 400 (tấn/ giờ) ít dùng.
 Dựa theo đường di chuyển của luồng vật liệu, chia thành: Trạm trộn nằm
ngang, và trạm bố trí theo kiểu hình tháp.
c. Ưu nhược điểm các loại trạm trộn bê tơng nhựa nóng
 Trạm trộn BTNN cố định: được bố trí trên nền móng bê tơng cố định có mặt
bằng tương đơi rộng, để sản xuất với một khối lượng bê tông nhựa lớn. Do trạm
phải đặt trên nền móng bê tơng tương đối kiên cố, cho nên mỗi lần di chuyển
trạm thường rất khó khăn, tốn kém đáng kể (cho nên ít khi nghĩ tới di chuyển
trạm). Trạm loại này thưịng có năng suất lớn và rất lớn.
 Trạm BTNN kiểu cơ động: thường được bố trí trên một số kết cấu kiểu rơmc,
có thể kéo đi được. Loại này chỉ phù hợp với trạm có năng suất nhỏ dưới 30
(T/h). Tuy là loại cơ động nhưng ở Việt Nam, tính cơ động này trở nên rất kém
vì quá trình di chuyển thực ra rất cồng kềnh vì phải dùng đầu kéo.

3


Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt
 Trạm BTNN kiểu đặt trên móng nổi: thích hợp cho tất cả các trạm có năng suất
từ 30 đến 120 (T/h) có thể lên tới 150 (T/h). Loại này có tính cơ động cao, hiệu
quả kinh tế lớn và lần đầu tiên được Việt Nam đưa vào sử dụng năm 1993.
 Trạm trộn BTNN làm việc theo chu kỳ: tức là vật liệu đưa vào trộn và lấy sản
phẩm ra khỏi thùng trộn theo từng mẻ một. Thông thường thùng trộn của trạm
này có kết cấu gồm các cánh trộn khuấy lắp trên 2 trục quay ngược chiều nhau.

Vật liệu đưa vào trộn gồm có cát, đá nóng và chất phụ gia,sau khi đã được định
lượng chính xác theo yêu cầu mỗi mác thảm được xả vào thùng trộn để trộn với
nhựa đường nóng. Nhựa đường phun vào thùng trộn nhờ bơm nhựa và các ống
phun. Nhựa được phun dưới dạng sương bao bọc lấy các hạt vật liệu. Sau một
thời gian hoà trộn, hỗn hợp được xả xuống một lần qua cửa mở dưới đáy thùng
trộn đưa vào phương tiện vận chuyển. Ưu điểm của loại trạm trộn này là khả
năng khuấy trộn đều, dễ dàng thay đổi được thành phần % của các loại vật liệu
đem trộn, khả năng định lượng chính xác hơn. Nhược điểm là, năng lượng chi
phí cho việc trộn tổn hao khá lớn.
 Trạm trộn BTNN liên tục: sản phẩm sau khi trộn được đưa ra liên tục qua cửa
thùng trộn. Thùng trộn cua loại trạm này có 2 cửa. Một cửa vật liệu được cấp
vào liên tục gồm cát. đá nóng và chất phụ gia. Ống phun nhựa đường bố trí trong
thùng trộn phun liên tục. Một cửa đầu kia của thùng trộn được mở thường xuyên
để sản phẩm liên tục đổ ra phương tiện vận chuyển. Ưu điểm của trạm trộn
BTNN liên tục là năng suất cao. Năng lượng chi phí cho việc trộn một khối thảm
nhỏ. Nhược điểm là: hỗn hợp trộn không thể đồng đều và khả nâng định lượng
cốt liệu khơng chính xác bằng trộn chu kỷ: do đó chất lượng sản phẩm khơng
cao.


Trạm trộn bê tơng nhựa bố trí trên cùng một mặt bằng: với loại trạm trộn này
thì các cụm máy được bố trí trên một mặt bằng, khơng có cụm nào nằm trên cụm
máy nào. Ưu điểm: việc lắp ráp dễ dàng, chiều cao trạm thấp, việc sửa chữa,
điều chỉnh thuận lợi. Nhược điểm: mặt bằng quá rộng và cồng kềnh.

 Trạm trộn BTNN bố trí theo kiểu tháp: với loại trạm trộn này, một số các cụm
máy được bố trí chồng lên nhau theo kiểu tháp như cụm thiết bị sàng và chứa
vật liệu nóng bố trí trên thiết bị cân, thiết bị cân trên thiết bị trộn. Ưu điểm của
4

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt
cách bố trí này là: mặt băng được thu gọn máy làm việc liên hoàn từ trên xuống
dưới. Nhược điểm: chiều cao trạm khá lớn công việc lắp đặt phức tạp, sửa chữa
bảo dưỡng khó, nền móng cho khối tháp phải đảm bảo độ ổn định khi làm việc
và khi có gió bão.
d. Các yêu cầu đặt ra cho trạm trộn
 Độ trộn đều mà năng suất cao.
 Nhiệt độ trong các bộ phận gia nhiệt như sấy vật liệu, nấu nhựa đều được khống
chê tự động có điều khiển từ xa.
 Hệ thống cân đong được tự động hố hồn tồn có hiện số bằng các thiết bị điện
tử đảm bảo độ chính xác cao về thành phần cốt liệu trộn.
 Kết cấu trạm gọn, nhẹ, cơ động, tiêu hao nhiên liệu ít.
 Ngồi ra, trạm trộn BTNN hiện đại cịn bảo đảm tránh gây ơ nhiễm mơi trường
xung quanh. Khả năng thu bụi đạt được> 95% những hạt bụi có kích thước nhỏ
hơn 8 micrơmet.

5


Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

1.2. Ngun lí hoạt động của trạm trộn bê tơng nhựa nóng
Sau khi tìm hiểu các loại trạm trộn phổ biến ở Việt Nam của các nhà sản xuất như
SPECO (Hàn Quốc), Vinabima (Việt Nam), Nhà máy Cơ khí Cơng trình (Việt Nam),
chúng em thấy Trạm trộn bê tơng nhựa nóng làm việc theo chu kì là loại trạm được dùng
chính ở trên các cơng trình khắp nước ta hiện nay. Vì vậy đồ án này chúng em quyết
định sẽ tìm hiểu, xây dựng bản mơ phỏng theo cơng nghệ của loại trạm này.
 Sơ đồ công nghệ của trạm BTNN kiểu chu kỳ

Kho phụ
gia

Bãi cát đá

Nhựa đường

Máy xúc

Thùng nấu
thơ

Băng gầu

Tháp tách +
ống khói

Phễu cát

Phễu đá lớn

Phễu đá
một

Phễu đá
nhỏ

Thùng nấu
tinh
Bơm

dầu

Băng tải tiếp
liệu

Bể nước

Băng tải tiếp
liệu

Băng tải tiếp
liệu

Băng tải tiếp
liệu
Thùng nấu
dầu mơi chất

Bồn chứa

Vít tải

Bơm

Băng tải dài

Tháp tưới
nước

Băng gầu phụ

gia

Băng gầu
nguội

Phễu trung
gian

Tang sấy
Bụi lớn

Vít tải

Cân phụ gia

Quạt
gió
hút

Xi lơ
lắng
bụi

Bơm nhựa
nóng

Cân nhựa
nóng

Băng gầu

nóng
Sàng phân
loại

Tưới nhựa

Các ơ chứa
vật liệu nóng
Phễu cân cát
đá
Buồng trộn
Xả thảm

Biểu đồ 1.1 Sơ đồ công nghệ trạm trộn BTNN kiểu chu kỳ

6


Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt
 Ngun lí hoạt động của trạm BTNN kiểu chu kỳ
Cát đá từ kho bãi được máy bốc xúc đưa vào các ngăn phễu cấp vật liệu, mỗi ngăn
chứa một loại vật liệu riêng biệt. Phía dưới mỗi phễu có gắn thiết bị định lượng sơ bộ
vật liệu, vật liệu sẽ rơi xuống máng cấp liệu trước khi đưa vào băng chuyền rồi đưa lên
thùng sấy vật liệu. ở đây vật liệu cát, đá dăm được rang sấy đến nhiệt độ 200 - 220°c
nhờ ngọn lửa (nguồn nhiệt) ở buồng đốt. Hơi nóng sau khi đã đi từ đầu này sang đầu
kia của thùng sây sẽ đi vào các thiết bị thu bụi và các xilo trước khi được thải ra ngồi
khơng khí. Bụi được thu lại nếu khơng chứa hạt sét và có tính cơ lý thích hợp sẽ được
đưa về thùng chứa bột đá để sử dụng lại. Vật liệu đá dăm các cỡ và cát sau khi được
rang nóng đến nhiệt độ 200 - 220°C sẽ theo bằng gầu nóng đưa vào máy sàng. Tại đây,
máy sàng sẽ phân ra các cỡ hạt: 0 - 5(mm);5 – 15(mm) và 15 - 35(mm). Mỗi cỡ hạt sẽ

rơi xuống một ngăn tương ứng của thùng chứa. Bột đá được chuyển từ kho chứa phụ gia
đến một ngăn riêng của thùng chứa nhờ băng gầu. Dưới các ngăn của thùng chứa là thiết
bị cân đong. Tại đây, các hỗn hợp vật liệu lại được cân đong theo đúng tỷ lệ quy định
của hỗn hợp bê tông nhựa (sai số cho phép < ± 1% trọng lượng) và rồi được đưa vào
thùng trộn.
Nhựa sau khi đã được đun nóng đến nhiệt độ (160° - 165°C) ở thiết bị nấu nhựa,
qua ống dẫn và bơm, nhựa được bơm và định lượng tại thiết bị định lượng rồi bơm vào
thùng trộn (sai sô cho phép ± 1,5%). Hỗn hợp đá, cát, bột đá (hoặc có thêm chất phụ
gia) được trộn đều trong thùng trộn với thời gian từ 10 - 25 (giây). Sau đó, nhựa sẽ phun
vào và nhào trộn tiếp từ 10 - 20 (giây) rồi mới mở cửa xả để sản phẩm đổ vào xe vận
chuyển chở tới công trường hoặc chứa sẵn vào xilo có vỏ bọc cách nhiệt. Nhiệt độ của
hỗn hợp bê tông sau khi trộn phải đạt được từ 150° - 160° (C), có thể tới 170° (C) tuỳ
cự ly chuyên chở.

7


Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt

1.3. Cấu tạo, ngun lí hoạt động từng cụm cấu thành của Trạm trộn

Hình 1.1 Tổng quan Trạm trộn bê tơng nhựa nóng Asphalt
1.3.1. Phễu cấp liệu nguội:
Phễu cấp liệu dùng để chứa vật liệu (Cát, đá các loại) và cung cấp cát, đá xuống
băng tải cao su nằm ngang ở phía dưới nhờ hệ thống băng tải định lượng sơ bộ tại các
phễu. Phễu cấp liệu được lắp ráp trên khung cứng, kết cấu chia làm 2 tầng. Phía trên 4
phễu có bố trí các lưới chắn sơ bộ nhằm giữ lại các viên đá quá cỡ, cành cây và tất cả
các vật lạ có kích thước lớn hơn mắt lưới 100x100. Phía đáy phễu có bố trí các băng tải
định lượng sơ bộ kết hợp với hệ thống biến tần.

Hình 1.2 Phễu cấp liệu nguội

8


Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt
Vật liệu được định lượng sơ bộ bằng cách kết hợp điều chỉnh cao độ của cửa mở
(Điều chỉnh thô) làm cho khe hở giữa băng tải với cánh cửa thay đổi, tạo ra tiết diện
dòng chảy vật liệu phù hợp với thành phần cấp phối yêu cầu. Trong quá trình làm việc
độ cao cửa mở được giữ nguyên và việc điều chỉnh vật liệu được thực hiện bằng cách
điều chỉnh tần số động cơ thông qua biến tần, làm thay đổi tốc độ băng tải cấp liệu.
1.3.2. Băng tải cao su nằm ngang:

Hình 1.3 Băng tải cao su nằm ngang
Băng tải cao su có nhiệm vụ vận chuyển vật liệu từ các phễu chứa vật liệu sau khi
đã định lượng sơ bộ đưa vào máng đón của băng tải nghiêng.
1.3.3. Băng tải cao su nghiêng:
Có nhiệm vụ cung cấp vật liệu đều đặn vào tang sấy. Cấu tạo chủ yếu của băng
tương tự như băng tải cao su nằm ngang nhưng băng tải này nghiêng 1 góc 16O so với
phương nằm ngang. Máng đón vật liệu của băng tải nghiêng kết hợp sàng sơ bộ dạng
thanh để loại bỏ tiếp đá quá cỡ >= 80mm.

Hình 1.4 Băng tải cao su nghiêng
9


Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt
1.3.4. Tang sấy vật liệu:
Tang sấy vật liệu có nhiệm vụ là sấy khô vật liệu từ trạng thái mơi trường (Nguội
và ẩm) lên trạng thái khơ và nóng với nhiệt độ là: 150OC ~ 200OC.

Hình 1.5 Tang sấy vật liệu
Cấu tạo chính của tang sấy bao gồm:
-

Thân tang sấy: Có cấu tạo dạng hình trụ nằm ngang, phía trong được hàn các
cánh nâng bố trí xen kẽ nhau làm tăng hiệu quả sấy vật liệu. Phía ngồi thân
tang sấy được bọc bảo ơn và được bố trí 2 vành lăn ma sát làm cơ sở tỳ cho
thân tang sấy vào 4 con lăn đỡ. 4 con lăn đỡ có nhiệm vụ dẫn động để quay
thân tang sấy.

-

Phễu nhập vật liệu (Đầu vào tang sấy): Là để tiếp nhận vật liệu từ băng tải
nghiêng đổ vào thân tang sấy.

-

Phễu xuất vật liệu (Đầu ra tang sấy): Là để chuyển vật liệu sau khi đã sấy đạt
nhiệt độ công tác 150OC ~ 200OC từ thân tang sấy vào băng gầu nóng. Băng
gầu nóng và phễu xuất có góc dốc tự do đảm bảo vật liệu chạy thơng thốt
vào băng gầu nóng.

-

Khung dầm và chân tang sấy: Là cơ sở để đặt thân tang sấy ở trên. Trên
khung dẫn tang sấy có lắp ráp 4 bộ con lăn ma sát, 02 bộ con lăn tỳ khống
chế sự dịch chuyển dọc của thân tang sấy.Toàn bộ hệ thống tang sấy đặt trên

10

Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt
4 chân trụ và góc nghiêng đều của tồn hệ thống là 4O theo chiều xi của
dịng vật liệu.
-

Hệ thống dẫn động tang sấy: Là động lực xuất phát từ 4 động cơ, thông qua
4 hệ thông truyền động puly và dây đai đến hộp giảm tốc treo gắn vào trục
con lăn ma sát, làm cho thân tang sấy quay đều trong quá trình làm việc.

-

Hệ thống gia nhiệt tang sấy: Sử dụng đầu đốt.Toàn bộ hoạt động của tang sấy
đều được điều khiển tự động hố hồn tồn q trình đốt.

-

Buồng đốt tang sấy có cấu tạo hình trụ đặt trên giá đỡ, góc nghiêng của buồng
đốt trùng với góc nghiêng của tang sấy đảm bảo ngọn lửa đốt được đúng tâm
tang sấy và tận dụng 100% nhiệt lượng của đầu đốt.

-

Vỏ buồng đốt có cấu tạo 3 lớp: Lớp trong xây gạch chịu lửa, lớp giữa là bìa
Amiăng cách nhiệt và lớp ngồi là vỏ tơn.

1.3.5. Băng gầu nóng:
Băng gầu nóng có nhiệm vụ vận chuyển vật liệu sau khi đã sấy đạt nhiệt độ làm việc
(150OC ~ 200 O C) từ tang sấy lên sàng phân loại. Được thiết kế kiểu thang thẳng đứng,

băng gầu nóng được lắp ráp với khung tháp phễu qua supo phía trên có bu lơng xiết chặt.
Phía dưới băng gầu nóng có phễu nhập vật liệu nghiêng dốc vào phía gầu múc. Ngồi
ra băng gầu nóng cịn được trang bị 02 bộ lò xo kép giúp cho giảm chấn chống quá tải
cho động cơ và tăng tuổi thọ cho xích tải. Băng gầu nóng vận chuyển vật liệu khơ và
nóng do vậy nó có vỏ che phía ngồi để trán bụi và thất thốt nhiệt của vật liệu.

Hình 1.6 Băng gầu nóng
11


Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt
1.3.6. Băng gầu vận chuyển phụ gia:
Băng gầu phụ gia có nhiệm vụ vận chuyển phụ gia từ vít xoắn cấp phụ gia đưa lên
tháp phễu. Trên tháp phễu có bố trí phễu chứa phụ gia và xít xoắn cân phụ gia để đưa
phụ gia vào phễu cân phụ gia riêng. Nguyên lý cấu tạo của băng gầu nóng và băng gầu
phụ gia giống nhau. Gầu múc của băng gầu phụ gia nông hơn, đảm bảo vật liệu bột dễ
thốt hơn.
1.3.7. Vít xoắn vận chuyển phụ gia:
Trong trạm trộn có bố trí 2 vít xoắn để vận chuyển phụ gia. Vít xoắn cấp phụ gia có
nhiệm vụ vận chuyển phụ gia ở phía dưới phễu chứa phụ gia hoặc Cyclo đưa vào băng
gầu phụ gia. Vít xoắn cân phụ gia ở trên tháp phễu là để vận chuyển phụ gia từ phễu lưu
phụ gia vào phễu cân phụ gia. Cả 2 vít xoắn có cấu tạo giống nhau. Cấu tạo chính của
vít gồm có vỏ vít, trục cánh xoắn và ổ đỡ 2 đầu. Khi động cơ dẫn động qua hộp giảm
tốc và bộ truyền trung gian làm việc sẽ truyền chuyển động quay cho trục xoắn. Do cấu
tạo có dạng xoắn mà vật liệu được đẩy ra đầu kia của vít.
1.3.8. Sàng rung:
Sàng rung có nhiệm vụ phân loại thành phần cấp phối ra từng loại kích cỡ theo yêu
cầu của tiêu chuẩn AASHTO. Sàng rung có kết cấu kiểu bộ rung 02 trục lệch tâm, rung
định hướng do vậy nâng cao được hiệu quả sàng do lực rung khơng đổi hướng trong
suốt q trình làm việc.

Cấu tạo chủ yếu của sàng rung gồm 2 phần là: phần sàng rung và phần vỏ sàng rung.
Trong quá trình sàng rung làm việc vật liệu sẽ được phân loại trên các lớp lưới của sàng.
Khi trục lệch tâm quay do cấu tạo của trục làm cho khung sàng rung và các lớp lưới
sàng rung đó chính là nguồn gốc để tạo rung và vật liệu được phân loại.
Thông thường 4 kích cỡ thường dùng của lưới sàng là: 4,75 mm, 12,7 mm, 19 mm
và 25,4 mm. Lớp trên cùng là lớp lưới có kích cỡ lớn nhất. Lớp dưới là nhỏ nhất. Các
cỡ hạt này được chứa vào các ngăn riêng biệt của phễu nóng. Các lị xo phía trong hỗ
trợ cho khung sàng khi làm việc và giảm chấn cho lực rung ảnh hưởng ít xuống hệ tháp
trộn. Tồn bộ sàng có vỏ che kín phía ngồi chống bụi và thất thoát nhiệt, khi bụi xuất
12


Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt
hiện trong q trình sàng sẽ được hút qua ống riêng về xyclô, vỏ che chia làm nhiều tấm
đảm bảo cho việc sửa chữa và thay thế lưới sàng được thuận lợi.
1.3.9. Khối tháp phễu phía trên:

Hình 1.7 Phễu nóng
Khối tháp trên gồm có: hệ thống khung trên có lắp ráp phễu nóng, phễu chứa phụ
gia và các cửa cân vật liệu dưới đáy phễu nóng.
Phễu nóng có 4 ngăn chính:
+ Ngăn cát: Kích thước cốt liệu 0 - 4,75 mm.
+ Ngăn đá 1: Kích thước cốt liệu 4,75 - 12,7 mm.
+ Ngăn đá 2: Kích thước cốt liệu 12,7 - 19 mm.
+ Ngăn đá 3: Kích thước cốt liệu 19 - 25,4 mm.
Phễu cân phụ gia và phễu lưu phụ gia theo đường riêng.
1.3.10. Khối tháp trộn phía dưới:
Khối tháp trộn phía dưới chủ yếu cấu tạo gồm: khung chính, khung cân các phễu
cân vật liệu, cân phụ gia, bình cân nhựa, thùng trộn. Phía trên thùng trộn bố trí các phễu

cân, đáy các phễu cân có xi lanh mở cửa.
Thùng trộn kiểu cưỡng bức hoạt động theo chu kỳ, dạng 2 trục quay là trục phải và
trục trái. Bốn ổ gối đỡ lắp ráp ổ bi đũa lòng cầu 2 dãy đảm bảo 2 trục quay nhẹ nhàng.
Trên 2 trục trộn quay ngược chiều có lắp ráp các bàn tay trộn và cánh tay trộn. Góc
13


Chương 1: Tổng quan về Trạm trộn bê tông nhựa nóng Asphalt
nghiêng của bàn tay trộn với trục là 45O, các cánh tay trộn trên 2 trục được lắp ráp tạo
thành 3 vùng đặc trưng của thùng trộn theo chiều dài trục.

Hình 1.8 Khối tháp trộn phía dưới
Hỗn hợp cốt liệu dịch chuyển từ giữa thùng trộn ra được đảo quay vòng vào giữa do
cánh tay nghịch của trục bên kia. Vùng giữa thùng trộn đảm bảo cho vật liệu từ trái qua
phải và từ phải qua trái. Do cấu tạo như vậy nên vật liệu được trộn một cách đồng đều
và khi xả thảm được nhanh, gọn. Nhựa đường lỏng được tưới áp lực cao vào vật liệu
trong thùng trộn qua ống phun nhựa và bơm nhựa khiến cho thảm BTNN được trộn đều
nhanh chóng.
Phần động lực dẫn động thùng trộn là phần động cơ, qua hộp giảm tốc, hệ thống
xích đến trục trộn chủ động và cặp bánh răng ngược chiều đảm bảo chiều quay của 2
trục ngược nhau.
Để mở cửa thùng trộn xả thảm nóng xuống xe ô tô vận chuyển, phía dưới đáy bố trí
01 cửa lật nhanh, đóng mở bằng xi lanh khí. Cửa mở thùng trộn ln đóng trong suốt
q trình trộn và mở khi xả bê tơng nhựa nóng.

14