ĐỀ TÀI THIẾT KẾ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG DẠNG THÁP CÓ SỬ DỤNG MÁY TRỘN HỖN HỢP VỮA BÊ TÔNG LOẠI HÀNH TINH potx

Để đảm bảo chế độ làm việc tự động của trạmtrộn, tất cả các bunke chứa cốt liệu và xi măng đều phải được trang bị các thiết bị tự động cảnh bảo mức trên 18 và mức báo dưới 5 qua các máng

BỘ MÔN CƠ GIỚI HÓA XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY VÀ CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG

ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG DẠNG THÁP

CÓ SỬ DỤNG MÁY TRỘN HỖN HỢP VỮA BÊ TÔNG LOẠI HÀNH TINH

Họ và Tên: TRƯƠNG THẾ NAM MSSV: 9153.54

Lớp : 54KG2

Ngành Cơ Giới Hóa Xây Dựng.

Giảng viên hướng dẫn: GVC.Th.S: NGUYỄN KIẾM ANH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

-0O0 -

-0O0 -NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN

MÔN HỌC MÁY VÀ CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG

I Đầu đề thiết kế: -Trạm trộn bê tông dạng tháp.

-Thiết kế máy trộn hỗn hợp vữa bê tông loại hành tinh

II Số số liệu ban đầu: Năng suất của trạm: 75 (m 3 ).

III Nội dung các phần thiết minh và tính toán:

3.1 Thành lập và mô tả dây truyền công nghệ, quy trình sản xuất của trạm.

3.2 Lựa chọn và bố trí các thiết bị trong trạm: Thiết bị định lượng, cấp liệu, vận chuyển…

3.3 Mô tả máy thiết kế : Cấu tạo và chức năng các bộ phận chính có sơ đồ minh họa, nguyên lý làm việc của máy.

3.4 Tính, chọn các thông số cơ bản: Thông số hình học ( Đường kính nồi trộn), kiểm tra lại năng suất theo thông số hình học đã chọn, công suất động cơ, số vòng quay của trục mang cánh trộn (của nồi trộn).

V Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 02/11/2012.

VI Ngày hoàn thành đồ án: 20/12/2012.

Bộ môn thông qua Giáo viên hướng dẫn

Nguyễn Kiếm Anh

Lời Nói Đầu

Đồ án môn học: “Thiết bị và công nghệ phục vụ công tác bê tông” là đồ ánchuyên ngành của sinh viên khoa Cơ Khí Xây Dựng cũng như của nghành CơGiới Hóa Xây Dựng Trên cơ sở những kiến thức và vẫn dụng kiến thức đã học,cũng như kiến thức các môn học khác để làm đồ án Trong quá trình học tập vàlàm đồ án đã giúp cho sinh viên chúng em nắm vững kiến thức môn học và cũng

cố kiến thức, các bước để tính toán thiết kế các công trình phục vụ cho công tácthi công về nghành Cơ Giới Hóa Xây Dựng Và từ đó em có thể rút ra nhữngkinh nghiệm để sau này có thể học tốt những môn học tiếp theo và những đồ áncác môn học khác

Đồ án môn học: “Máy và công nghệ bê tông” giúp cho hiểu sâu hơn về cácloại máy phục cho công tác bê tông, giúp nắm được nguyên lý, tính toán, lựachọn máy, so sánh các loại máy hay thiết kế máy phù hợp với yêu cầu đề ra

Ngày nay khoa học kĩ thuật phát triển và thay đổi liên tục, không nằmngoài những quy luật đó, các máy móc cũng ngày một thay đổi và tiên tiến hơn,nhờ những kiến thức đã học và làm đồ án mà có thể nắm bắt và hiểu được nhữngthay đổi đó Chỉ khi chúng ta có kiến thức thì chúng ta mới theo kiệp thời đại vàkhông bị lạc hậu so với nó, như vậy chúng ta mới có thể phục cho tốt cho đấtnước sau này

Trong đồ án này, em trình bày tính toán thiết kế máy trộn hành tinh sửdụng trong trạm trộn bê tông dạng tháp

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Kiếm Anh đã hướng dẫn emhoàn thành đồ án này !

Sinh viên thực hiện

TRƯƠNG THẾ NAM

I THÀNH LẬP VÀ MÔ TẢ DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ.

Chọn trạm trộn bêtông dạng tháp làm việc chu kỳ:

a Sơ đồ cấu tạo.

Hình 1: Trạm trộn bêtông dạng tháp làm việc chu kỳ

1 2

3 4

5 6 7 8 9 10 11 12

13 14

15

16 17 18

12

11 21

19

13 26

15

1- Băng tải vận chuyển cốt liệu nạp

cho các bunke chứa

2- Phễu quay.

3- Thiết bị phá vòm cát.

4- Máng chuyển.

5- Thiết bị báo mức dưới.

6- Các máng chuyển tới các thiết bị

10- Thiết bị phân phối nước

11- Máy trộn bê tông cưỡng bức

12- Bunke nạp hỗn hợp bê tông vào

18- Thiết bị báo mức trên

19- Máng chuyển tới thiết bị định lượng ximăng

20- Thiết bị định lượng ximăng

21- Các máng nạp ximăng vào các thùng trộn

22- Máy hút bụi

23- Thiết bị báo tín hiệu

24- Thùng chứa phụ gia lỏng

25- Thiết bị định lượng chất lỏng.26- Ông dẫn khí nén 27- Thùng chứa nước

b Mô tả dây chuyền công nghệ và quy trình sản xuất của trạm trộn.

Cốt liệu (đá dăm, cát) từ kho chứa cốt liệu được băng tải 1 vận chuyển lênphễu nạp quay 2 để đưa vào các bunke chứa cốt liệu tương ứng Xi măng từ cáckho chứa được đưa lên siclôn 15 để phân tách ra khỏi khí nén và được vậnchuyển vào bunke chứa nhờ vít tảI 17 Khí bụi từ siclôn được đưa thiết bị lọc bụi

13, sau khi được làm sạch, không khí thoát ra ngoài còn xi măng lọc tách đượcvít tải vận chuyển vào bunke chứa Để đảm bảo chế độ làm việc tự động của trạmtrộn, tất cả các bunke chứa cốt liệu và xi măng đều phải được trang bị các thiết bị

tự động cảnh bảo mức trên 18 và mức báo dưới 5 qua các máng chuyển 6 tới thiết

khi định lượng xong được xả vào phễu tiếp nhận có đáy phân phối 9 để nạp vàotừng máy trộn bêtông 11 tương ứng theo chương trình làm việc của trạm trộn.Nước và phụ gia sau khi định lượng xong bởi thiết bị định lượng 24 được đưavào máy trộn bêtông tương ứng, nhờ thiết bị phân phối chất lỏng 10 làm việcđồng bộ với đáy lật phân phối các phối liệu khô 9 Sau khi trộn xong, hỗn hợpbêtông chứa được xả vào bunke chứa 12 để nạp cho các thiết bị vận chuyển Cácbunke chứa cốt liệu và xi măng phải chứa đủ lượng vật liệu để đảm bảo cho trạmtrộn làm việc thường xuyên trong vòng 2–2,5 giờ.

* Chu kỳ làm việc của trạm trộn

Các thành phần phối liệu của một mẻ trộn gồm có:

Đá 1, đá 2, cát vàng, ximăng, phụ gia nếu có

Chu kỳ làm việc của một mẻ trộn là khoảng thời gian Tck giữa hai mẻ trộnliên tiếp Các quá trình diễn ra bao gồm các công việc sau:

- Đổ cốt liệu vào nồi trộn

- Đổ nước, ximăng, phụ gia đồng thời

- Trộn bêtông

- Xả bêtông

Quy trình công nghệ sản xuất bê tông.

Có thể gói gọn trong 3 giai đoạn sau:

- Nạp liệu 15 -> 20 (s).

- Trộn bêtông 60 -> 80 (s).

- Xả bêtông 15 -> 20 (s).

Từ đó ta có T ck = 90 -> 120 (s)

II-TÍNH TOÁN LỰA CHỌN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ TRONG TRẠM.

1 Tính chu kỳ trạm trộn:

Thời gian cân nguyên vật liệu như cát ,đá,… là 20 (s)

Sau khi cân được cấp phối dưới băng tải cân đủ cấp phối cho một mẻ trộn đổ vàogầu skip với thời gian là 7 (s)

Thời gian kéo gầu lên là 20 (s)

Sau đó thời gian từ gầu skip nạp vào nồi trộn là 10 (s)

Tổng thời gian nạp vào nồi trộn thì bê tông sống xả đồng thời nước, ximăng vàphụ gia vào nồi trộn, thời gian này là 7 (s)

Thời gian trộn: t = 40 (s)

Thời gian xả bê tông : t=10 (s)

=> tổng chu kì làm việc cho mẻ đầu là :Tckd = 114 (s)

khi xả mẻ đầu vào nồi trộn ta kết hợp cân đá, khi nồi trộn được 5 (s) ta cânximăng, nước, phụ gia

Với hệ số nạp liệu ε = 0,65

Dung tích sản xuất của mỗi máy trộn (dung tích sản phẩm) mỗi mẻ được xác địnhnhư sau:

V1mẻ = 7554 = 1,4 (m3)

2 Tính chọn thiết bị định lượng:

Trạm trộn bêtông hiện đại cần phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của kháchhàng về: mác bêtông, độ linh động của hỗn hợp bêtông, thành phần cấp phốibêtông, v.v… Do đó để tính chọn được thiết bị định lượng cho trạm trộn bêtôngcần phải xác định khối lượng tối đa của các thành phần phối liệu cho 1 m3

bêtông trong tất cả các mác bêtông từ 100 ÷ 400 Theo kinh nghiệm thực tế cóthể định ra khối lượng tối đa của các thành phần phối liệu cho 1 m³ hỗn hợpbêtông như sau:

-Khối lượng đá dăm (γ= 1800 kg/m³):

a Thiết bị định lượng cốt liệu:

Tổng khối lượng lớn nhất của các thành phần cốt liệu (đá1+đá2 + cát) được xácđịnh như sau :

m đ1 + mđ2 + mc = 2000 (kg)

Khối lượng vật liệu lớn nhất của các thành phần cốt liệu (đá 1, đá 2, cát) cho 1 m3

bê tông mà thiết bị định lượng cốt liệu làm việc chu kì theo nguyên lý cộng dồn

Độ chínhxác (%)

Áp lực khí nén các xilanh chấp hành (Mpa)

Chu kỳđịnh lượng (s)

Dung tích thùng cân (m -

3 )

Kích thước bao thiết bị (mm)

Khối lượn

g (kg)

Nước sản xuất

1650 222

0

b.Thiết bị định lượng xi măng:

Ta tiến hành lựa chọn thiết bị định ximăng dựa vào khối lượng lớn nhất của

mỗi thành phần trong một mẻ trộn Khối lượng lớn nhất của ximăng trong một

mẻ trộn được xác định nh sau :

mx.max = 700.ρ.Vsx = 700.0,65.2,14 = 974 (kg)

Lựa chọn đầu thùng cân và đầu cân:

Chọn 2 thùng cân có các thông số cơ bản sau:

g (kg)

Độ chín

h xác(%)

Giá trị mỗi vạc

h chia(kg)

Áp lực khí nén các xilan

h chấp hành (Mpa)

Chu

kỳ định lượn

g (s)

Dung tích thùng cân (m -

3 )

Kích thước bao thiết bị (mm)

Khối lượn

g (kg)

Nướ

c sảnxuất

1400 267

0

1120 269

0-Tổng trọng lượng tác dụng lên cân: mcân= 700+1070= 1770 (kg)

- Thùng cân ximăng được treo trên 2 đầu cân, vì vậy tải trọng của thùng cân

ximăng tác dụng lên mỗi đầu cân một lực là : 1770/2 = 885 (kg)

=>Ta chọn đầu cân điện tử loại ngàm côngxôn Z6 của hãng HBM có kí

hiệu Z6/1000; trọng lượng cân: 1000 (kg)

c Thiết bị định lượng nước và phụ gia:

Tương tự ta tiến hành lựa chọn thiết bị định lượng nước và phụ gia dựa vào

khối lượng lớn nhất của mỗi thành phần trong một mẻ trộn Khối lượng lớn nhất

của nước và phụ gia trong một mẻ trộn được xác định như sau:

Độ chínhxác (%)

Giá trị mỗi vạc

h chia(kg)

Áp lực khí néncác xilanh chấp hành (Mpa)

Chu

kỳ định lượn

g (s)

Dung tích thùng cân (m -

3 )

Kích thước baothiết bị(mm)

Khối lượn

g (kg)

Nướ

c sảnxuất

1100 260

0

- Tổng tải trọng tác dụng lên cân: mcân = 500+540= 1040 (kg)

- Đối với thùng định lượng nước ta tính tương tự với tải trọng thùng cân là 540

(kg), do ta dùng đầu cân loại móc treo nên đầu cân phải chịu một lực là 1040

(kg)

=>Ta chọn đầu cân điện tử loại treo ZGUW của hãng HBM có ký hiệu đầutreo U2A/ 1t / ZGUW; trọng lượng nâng: 1000 (kg).

3 Xác định dung tích của các bunke chứa các thành phần phối liệu của trạm

trộn bê tông.

a Dung tích của bunke chứa đá dăm.

Dung tích của một bunke chứa cốt liệu được xác định như sau:

Ta chọn dung tích bunke chứa là: V bunke = 25 (m³) và lượng cốt liệu được chứatrong hai bunke chứa.

b Dung tích của bunke chứa cát :

Dung tích của một bunke chứa cốt liệu được xác định như sau:

c Dung tích của bunke chứa xi măng :

Dung tích của một bunke chứa cốt liệu được xác định như sau:

Năng suất của vít tải được xác định theo công thức sau :

D = 160 (mm): đường kính bao ngoài vít xoắn

d = 30 (mm): đường kính trục của vít tải

Kd = 0,125: hệ số đầy thùng quay (đối với xi măng)

Kβ = 0,65: hệ số kể tới độ nghiêng lắp đặt trục vít (β= 200 đặt theophương nghiêng)

V: vận tốc vật liệu dọc trục vít (m/s)

V= t.n.Kv (m/s)

Kv= 0,75 hệ số kể tới tổn thất dọc đường vít tải

t= 0,8D= 0,8.0,16 = 0,128 (m) bước vít Thay vào công thức (*) => n: Số vòng quay trục vít (vòng/phút)

Vậy vít vít tải có: Số vòng quay của trục vít là n = 70 (vòng/phút)

Đường kính bao ngoài vít xoắn là 160 (mm)

Tính kiểm tra lại vít tải:

Ta cần tính chọn băng tải cho cả cốt liệu đá và cát:

* Tính chọn băng tải cho cốt liệu đá.

Trong đó: v là vận tốc chuyển của băng tải, ta chọn v=1,5 (m/s)

c: là hệ số kể đến loại tiết diện của dòng vật liệu

Ta chọn dạng băng tải ở nhánh vận chuyển lòng máng 3 con lăn với góc đặt conlăn tạo lòng máng α = 20 độ => C=470

k β : hệ số kể đến góc nghiêng làm việc của băng ta chọn:

β =20 => k β =0,85

=> B=0,323 (m)

Chọn chiều rộng của băng tải theo tiêu chuẩn: B= 400 (mm)

* Tính băng tải cho cốt liệu cát.

B=√C k Q β v+0,05(m)

Trong đó: v là vận tốc chuyển của băng tải, ta chọn v=1,5 (m/s)

c: là hệ số kể đến loại tiết diện của dòng vật liệu

Ta chọn dạng băng tải ở nhánh vận chuyển lòng máng 3 con lăn với góc đặt conlăn tạo lòng máng α = 20 độ => C=470

k β : hệ số kể đến góc nghiêng làm việc của băng ta chọn:

β =20 => k β =0,85

=> B=0,28 (m)

Chọn chiều rộng của băng tải theo tiêu chuẩn: B= 300 (mm)

III- MÔ TẢ MÁY THIẾT KẾ.

1 Mô tả máy thiết kế.

Đặc trưng cho máy trộn bê tông có các cánh trộn quay kiểu hành tinh là các cánhtrộn quay xung quanh 2 trục khác nhau nên quỹ đạo của chúng không phải hìnhtròn mà là hình xiclôit và nhờ đó chúng trộn vật liệu tốt hơn so với loại máy cócánh trộn quay theo quỹ đạo đường tròn Máy trộn được chia thành 2 loại:

Máy trộn cùng chiều: hướng quay xung quanh 2 trục của cánh trộn giống nhau(Quỹ đạo là đường Epixicloit )

Máy trộn cùng chiều : hướng quay quanh 2 trục ngược chiều nhau (quỹ đạo làđường hypôxicloit )

Trong máy trộn có cánh trộn hành tinh còn bố trí các cánh trộn chỉ thực hiệnchuyển động quay tròn xoay xung quanh trục trọng tâm Nhiệm vụ của chúngmột phần là trộn hỗn hợp cùng với cánh trộn hành tinh, phần khác làm sạch thùngtrộn

2 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động.

4 Cửa nạp liệu 9 Vành răng cố định.

5 Cánh vét quay tròn 10 Bộ cánh trộn hành tinh

Hình 2: Sơ đồ cấu tạo của máy trộn bê tông loại hành tinh

* Nguyên lý hoạt động:

Chuyển động của bộ hành tinh được dẫn động bởi động cơ 1, qua hộp giảm tốc 2,

dẫn động cho hệ cánh trộn trung tâm 3 cùng với vỏ hộp hành tinh chuyển động,

đồng thời làm cho cánh vét 5 quay tròn làm sạch thùng trộn, đồng thời truyền qua

bánh răng trung tâm 8 ăn khớp với bánh hệ bánh răng cố định 9, làm quay bộcánh trộn hành tinh 6 và 10 quay ngược chiều với cánh trộn 5 do đó làm cho hỗn

hợp bê tông được trộn đều hơn Sau khi hỗn hợp được trộn đều thì cửa xả 7 sẽ

mở ra và hỗn hợp được xả ra ngoài

IV)TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY TRỘN

V’hh=V hh

2 = 4,282 = 2,14 (m3)

2 Tính năng suất cho một máy trộn.

ω gh≤√g f (1+f ) R

(s−1)

(**) Trong đó f: hệ số ma sát giữa hỗn hợp bê tông và bề mặt cánh trộn, lấy f=0,4

g: gia tốc trọng trưòng , lấy g= 9,81 (m/s2)

Ta chọn: h = 200 (mm)

Vb :Thể tích hỗn hợp bêtông trộn được trong một mẻ của một máy trộn

Dung tích hỗn hợp bê tông đã trộn được Vb tính theo công thức:

Thể tích hỗnhợp

Đường kính ngoàicốc trung tâm

2,28 (m) 0,5 (m) 0,2 (m) 2,14 (m 3 ) 750 (mm)Lấy R=D2= 2,282 = 1,14 (m) Thay vào công thức (**) ta có:

ω gh ¿ 2,2 (s−1)

4 Tính chọn công suất động cơ

Hình 3: Sơ đồ bố trí cánh trộn trên máy

a) Công suất tiêu hao do cánh trộn quay xung quanh trục bánh răng hành

Trong đó: Droto = 840 (mm) Coi như đường kính của thùng trộn bê tông loại rôto.

Chọn các thông số của cơ cấu cánh trộn hành tinh

h c : chiều cao cánh trộn h c=(0 ,15÷0,8)hb lấy h c =0,10 (m)

l o : chiều rộng cánh trộn, lấy l o=(1,2÷1,8)h b lấy l o = 0,25 (m)

Vi phân mô men cản quay trục trộn:

Công suất động cơ tính cho cả 2 cụm cánh trộn:

+ c : hệ số lực cản trực diện, lấy c = 5,5.

+ f: hệ số ma sát giữa bê tông và thùng trộn, f=0,5

+ ρ : khối lượng riêng hỗn hợp bê tông (kg/m3), lấy ρ = 2400 (kg/

m3)=24000 (N)

+ ω 1 : vận tốc góc của trục trộn hành tinh: ω = 2 (s-1)

 n= 6 (vòng/phút)

+ hi= hc: Chiều cao cánh trộn tính toán

+ η : hiệu suất hệ truyền động, lấy η = 0,67

Các bán kính di chuyển của cánh trộn như trên.

Cánh

Chọn các thông số của cơ cấu cánh trộn hành tinh

h c : chiều cao cánh trộn h c=(0 ,15÷0,8)hb lấy h c =0,10 (m)

l o : chiều rộng cánh trộn, lấy l o=(1,2÷1,8)h b lấy l o = 0,25 (m)

Công suất động cơ tính cho cả 2 cụm cánh trộn:

N2'= 2.Nđc2 = 2.2,8= 5,6 (kW)

-Công suất tiêu hao do ma sát của 2 cụm cánh trộn: N2' '

Vi phân mômen do ma sát được xác định như sau:

N2' '

= 2.1000 μ M ms = 2.1000.0,674098 = 12,2(kW).

Trong đó:

+ c : hệ số lực cản trực diện, lấy c = 5,5

+ f: hệ số ma sát giữa bê tông và thùng trộn, f=0,5

+ ρ : khối lượng riêng hỗn hợp bê tông (kg/m3), lấy ρ = 2400 (kg/

m3)=24000 (N)

+ ω 1 : vận tốc góc của trục trộn hành tinh: ω = 0,63 (s-1)

 n= 6 (vòng/phút)

+ hi= hc: Chiều cao cánh trộn tính toán

+ η : hiệu suất hệ truyền động, lấy η = 0,67

=>> Công suất N2= N2'+N2' ' = 5,6+12,2= 17,8 (kW).

c Công suất tiêu hao do cánh vét (N 3 ).

Do bố trí 4 cánh vét trong máy trộn, nên ta tình công suất cho mỗi cánhtương tự như cánh trộn kiểu roto