thiết kế kỹ thuật xe trộn bê tông di động cở nhỏ cho các công trình xây dựng nhỏ ở địa bàn nông thôn

Luận Văn Tốt Nghiệp & Lớp 43DLTT Nguyễn Tất Đạt Nhân Trang 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY SẢN NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN ĐỘNG LỰC Sinh viên thực hiện: NGUYỄN TẤT ĐẠT NHÂN. Lớp: 43DLTT. Chuyên ngành: Động lực tàu thuyền. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tên đề tài: THIẾT KẾ KỸ THUẬT XE TRỘN BÊ TÔNG DI ĐỘNG CỞ NHỎ CHO CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG NHỎ Ở ĐỊA BÀN NÔNG THÔN. Cán bộ hướng dẫn: GVC Nguyễn Quốc Hiệp. Nha Trang, tháng 6 năm 2006 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Luận Văn Tốt Nghiệp & Lớp 43DLTT Nguyễn Tất Đạt Nhân Trang 2 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, trên Thế Giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng ngành xây dựng đang rất phát triển. Các máy móc phục vụ cho xây dựng ngày một hiện đại và tiết kiệm được nhiều lao động và nâng cao năng suất. Tuy nhiên ở một số vùng nông thôn Việt Nam hiện nay đời sống còn rất khó khăn, cơ sở vật chất nghèo nàn, khoa học kỹ thuật còn lạc hậu. Nhu cầu về phát triển xây dựng ở đây là rất lớn. Chính vì lẽ đó việc nghiên cứu thiết kế các máy móc trang bò cho các vùng nông thôn là hết sức cần thiết. Với vai trò là một sinh viên chuẩn bò tốt nghiệp, nhằm mục đích tổng hợp và mở rộng kiến thức đã học, làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, vận dụng và giải quyết một vấn đề mang ý nghóa thực tế, tôi được hội đồng đào tạo khoa Cơ Khí giao nhận thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài : “ Thiết kế kỹ thuật xe trộn bê tông di động cở nhỏ cho các công trình xây dựng nhỏ ở đòa bàn nông thôn”. Nội dung của đề tài bao gồm những phần chính sau đây. - Giới thiệu chung về nhu cầu sử dụng máy trộn bê tông ở nông thôn - Giới thiệu về các loại máy trộn bê tông đang được sử dụng trong xây dựng - Thiết kế kỹ thuật bộ trộn bê tông - Thiết kế hệ truyền động và bộ phận di chuyển - Tính toán thiết kế bộ truyền động Mặc dù đã có nhiều cố gắng tìm hiểu nghiên cứu thực tế của đề tài, nhưng đây là lần đầu tiên độc lập thực hiện một công việc mang tính chất nghiên cứu khoa học và do kiến thức bản thân còn hạn chế nên khó tráng khỏi những thiếu sót. Kính mong quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp thông cảm và chân thành góp ý kiến để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn sự tận tình hướng dẫn sâu sắc của thầy giáo Nguyễn Quốc Hiệp, các thầy cô trong khoa và các bạn sinh viên đãgiúp tôi hoàn thành đề tài tốt nghiệp này. Nha Trang, ngày 21 tháng 6 năm 2006 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Luận Văn Tốt Nghiệp & Lớp 43DLTT Nguyễn Tất Đạt Nhân Trang 3 Sinh viên thực hiện Nguyễn Tất Đạt Nhân Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHU CẦU SỬ DỰNG MÁY TRỘN BÊ TÔNG Ở NÔNG THÔN. 1.1 NHU CẦU SỬ DỤNG MÁY TRỘN BÊ TÔNG Ở NÔNG THÔN. Từ những năm đầu của thập niên 90 trở đi, cùng với công cuộc đổi mới của đất nước, ngành xây dựng Việt Nam đã có những bước phát triển rất mạnh. Nhiều công trình xây dựng có quy mô lớn, thời gian dài, đòi hỏi nhiều máy móc hiện đại. Tuy nhiên ở các công trình xây dựng cở nhỏ, thời gian xây dựng ngắn, đặt biệt là ở các vùng nông thôn, máy móc phục vụ cho ngành xây dựng còn hạn chế, thô sơ, dựa vào sức lao động là chính. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Luận Văn Tốt Nghiệp & Lớp 43DLTT Nguyễn Tất Đạt Nhân Trang 4 nước ta cho đến nay, mức độ cơ giới hóa trong ngành xây dựng đã phát triển rất cao, máy xây dựng thường xuyên được cải tiến hoàn thiện và đáp ứng được đòi hỏi ngày càng khắc khe, nhằm đảm bảo hiệu quả và chất lượng kỹ thuật xây dựng tiên tiến. Cùng với sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, một vấn đề quan trọng cần phải giải quyết là xây dựng và phát triển các vùng nông thôn văn minh giàu mạnh. Vấn đề xây dựng ở nông thôn trở thành một nhu cầu rất lớn, bao gồm việc xây dựng nhà cửa, các công trình phúc lợi xã hội: điện, đường, trường, trạm… Đặc biệt ở các vùng sâu, vùng xa chưa có điện không thể sử dụng các máy móc hiện đại. Trong ngành xây dựng công việc trộn bê tông giữ một vai trò rất quan trọng vì nó quyết đònh đến chất lượng công trình và tốn rất nhiều công lao động. Nông thôn Việt Nam đang trên đà phát triển, do đó nhu cầu về máy xây dựng nói chung và nhu cầu về máy trộn bê tông là rất lớn. Trong khi các máy móc hiện đại phục vụ ở các vùng đô thò có giá thành cao lại không phù hợp với điều kiện sản xuất ở nông thôn thì việc nghiên cứu, thiết kế ra những máy móc thiết bò phục vụ cho vùng nông thôn là rất có ý nghóa và cần thiết. Ngày nay trên thò trường có rất nhiều loại máy trộn với dung lượng khác nhau, tùy thuộc vào năng suất và dung lượng trộn, tùy theo nhu cầu trộn mà người ta sử dụng loại máy trộn phù hợp. Tuy nhiên không phải loại nào cũng có thể sử dụng được trên đòa bàn nông thôn, mà bắt buộc phải qua sự cải tiến hoán cải cho phù hợp. Do vậy việc thiết kế một loại máy trộn phục vụ cho đòa bàn nông thôn có ý nghóa thực tế. 1.2 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: 1.2.1 Thiết kế kỹ thuật: Thiết kế kỹ thuật là giai đoạn thiết kế bao gồm việc tính toán các kết cấu cơ bản, tính sức bền hệ thống, từ đó chọn công suất, loại máy phù hợp, đảm bảo tính năng kỹ thuật của máy móc thiết kế. 1.2.2 Máy trộn bê tông di động: Di động là khả năng di chuyển từ vò trí này sang vò trí khác. Máy trộn bê tông thiết kế có tính năng di động nghóa là được lai kéo bằng một phương tiện giao thông phù hợp và được phép lưu thông trên đòa bàn sử dụng. Có hai phương thức di động cho máy trộn: + Được lai kéo bởi một xe khác, hay được vận chuyển bởi một xe khác. Khi đó máy trộn là loại máy trộn cố đònh trong suốt quá trình làm việc. + Máy trộn được đặt ngay trên xe kéo, khi đó trở thành xe chuyên dùng. Ở đây ta chọn phương án di động thứ hai. Nghóa là phải thiết kế cải tiến một loại phương tiện giao thông nhằm vào mục đích chuyên chở máy trộn bê tông và đẫn động cho PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Luận Văn Tốt Nghiệp & Lớp 43DLTT Nguyễn Tất Đạt Nhân Trang 5 Hình 2 - 1 : Máy trộn cố đònh máy trộn. Trong đó bao gồm việc tính toán thiết kế hệ thống trích lực và truyền động cho thùng trộn. 1.2.3 Công suất cở nhỏ: Máy trộn cần thiết kế ở đây có công suất nhỏ, dùng để phục vụ cho các công trình xây dựng nhỏ. Các công trình xây dựng nhỏ ở đây chủ yếu là các công trình nhà ở, kênh mương,… ở nông thôn với khối lượng bê tông yêu cầu khoảng vài chục m 3 / ngày. Công suất máy trộn được xác đònh dựa vào khối lượng bê tông máy sản xuất được trong một giờ và cường độ làm việc của máy trong một ngày. 1.2.4 Sử dụng trên đòa bàn nông thôn: Đặc điểm của đòa bàn nông thôn là: + Các công trình xây dựng thường qui mô nhỏ. + Kinh tế kém phát triển, một số vùng không có điện sản suất. + Đường xá đi lại chật hẹp khó khăn. Với những đặc điểm đó đòi hỏi máy trộn thiết kế phải đáp ứng các yêu cầu: công suất máy vừa và nhỏ, có thể đi lại ở những con đường ghồ ghề chật hẹp, giá thành thấp và sử dụng năng lượng từ xăng dầu. Chương II: GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI MÁY TRỘN BÊ TÔNG ĐANG ĐƯC SỬ DỤNG TRONG XÂY DỰNG. 2.1 GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI MÁY TRỘN. Máy trộn bê tông là máy dùng để sản xuất hổn hợp bê tông từ các thành phần vật liệu: xi măng, cát, đá và nước được xác đònh theo tỷ lệ. Có rất nhiều loại máy trộn bê tông và có thể được phân loại như sau: 2.1.1 Phân loại theo dung lượng trộn V: Tùy theo quy mô và tiến độ công trình thông thường trong xây dựng các loại thùng trộn có dung lượng trộn V = 100; 250; 500; 1000; 1200; 2400… 2.1.2 Phân loại theo khả năng di chuyển: có hai loại. - Loại cố đònh: loại này khi di chuyển phải tháo dỡ, thường có năng suất vừa và lớn. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Luận Văn Tốt Nghiệp & Lớp 43DLTT Nguyễn Tất Đạt Nhân Trang 6 Hình 2 - 3 : Máy trộn cưỡng bức - Loại di động: được đặt trên giá có bánh xe để kéo hoặc đặt trên ôtô. 2.1.3 Theo phương pháp trộn: có hai loại tự do và cưỡng bức. - Loại tự do: thùng trộn gắn với các cánh trộn. Khi thùng quay các cánh trộn mang bê tông lên cao rồi trượt, rơi tự do hòa trộn vào nhau. - Loại cưỡng bức: có trục quay gắn chặt với cánh trộn. Khi trục quay các cánh trộn khoáy trộn bê tông bằng lực cưỡng bức. Loại này trộn nhanh và đều nhưng cấu tạo phức tạp và tốn nhiều năng lượng. 2.1.3 Theo phương pháp đổ bê tông ra khỏi thùng: có hai loại. - Dở bằng cách nghiêng thùng để đổ. Hình 2-2: Máy trộn di động PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Luận Văn Tốt Nghiệp & Lớp 43DLTT Nguyễn Tất Đạt Nhân Trang 7 - Dở bằng cách dùng máng để chuyển bê tông ra khỏi thùng khi thùng vẫn cố đònh 2.2 GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI MÁC BÊ TÔNG. Mác xi măng là trò số cường độ chòu nén của các mẫu xi măng được chế tạo và thử nghiệm theo phương pháp tiêu chuẩn được bảo dưỡng sau 28 ngày trong môi trường nhiệt độ và độ ẩm cho phép. Mác bê tông là chỉ số biểu thò chỉ tiêu chất lượng cơ bản của bê tông. Có 3 loại mác bê tông: - Mác theo cường độ chòu nén (M): là trò số cường độ chòu kéo tính theo daN/cm 2 của mẫu chuẩn. Thông thường có các loại mác M100, M150, M200, M250, M300… - Mác theo cường độ chòu kéo (K): là trò số cường độ chòu kéo tính ra daN/cm 2 của mẫu chuẩn. Thông thường có các loại mác K10, K15, K20, K25, K30… - Mác theo khả năng chống thấm (T): là trò số áp suất lớn nhất mà mẫu chòu được để nước không thấm qua. Thông thường có các loại mác T2, T4, T6, T8, T10, T12… Trong xây dựng nhỏ ở vùng nông thôn ta chỉ quan tâm đến các loại mác bê tông từ M150 trở lên. Trong đồ án này ta chọn loại mác M250 để tính toán. Bảng 1: Đònh mức cấp phối vật liệu cho 1m 3 vữa bê tông.[4] Vật liệu dùng cho 1m 3 vữa bê tông Mác bê tông Mác xi măng Xi măng (kg) Cát vàng (m 3 ) Đá sỏi (m3) 200 264 0.377 0.869 100 300 239 0.383 0.879 200 334 0.373 0.846 150 300 288 0.381 0.861 400 252 0.385 0.871 300 347 0.373 0.846 200 400 302 0.380 0.857 300 410 0.362 0.831 250 400 349 0.373 0.846 300 435 0.364 0.808 300 400 397 0.381 0.328 400 454 0.366 0.796 400 500 438 0.364 0.817 2.3 CHỌN MỘT KIỂU MÁY TRỘN PHÙ HP ĐỂ THIẾT KẾ: Theo yêu cầu thiết kế máy trộn có công suất nhỏ, phục vụ ở vùng nông thôn có tổng dung lượng bê tông sản xuất trong một ngày vào khoảng 10m 3 / ngày. Thời gian làm việc liên tục 8h/ ngày. Năng suất máy trộn bê tông: PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Luận Văn Tốt Nghiệp & Lớp 43DLTT Nguyễn Tất Đạt Nhân Trang 8 Q bt = V s .K s .K f .n (m 3 /h). [3] Trong đó: V s : dung lượng trộn. K s : hệ số suất liệu. K s = 0.65 – 0.7 K f : hệ số hiệu suất làm việc. K f = 0.9 – 0.95 n: số mẻ trộn trong một giờ; n = 3600/t t: thời gian một mẻ trộn. Trên thực tế t ~ 5phút. V s = (V đá(sỏi) + V cát + V xi măng + V nước )/ 1 mẻ trộn t M n M V × × = × = 8 3600 8 s Với M: Khối lượng bê tông máy sản xuất trong một ngày. 102.0605 8 3600 10 =×× × =Þ s V (m 3 ) Với dung lượng trộn như trên ta chọn máy trộn mẫu sau làm cơ sở để thiết kế: Model : JG 150-2 Dung tích thùng trộn: V = 250 lít Dung tích bê tông: V s = 150 lít Tốc độ trộn: n = 18 vòng/phút Đây là loại máy trộn kiểu lự do, kết cấu đơn giản dễ sử dụng, sử dụng động cơ điện 1 pha 220V. Þ Năng suất máy trộn: = × ×××= 60 5 3600 95.07.015.0 bt Q 1.2 (m 3 /h) 2.4 CHỌN PHƯƠNG ÁN DI ĐỘNG CHO MÁY TRỘN. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Luận Văn Tốt Nghiệp & Lớp 43DLTT Nguyễn Tất Đạt Nhân Trang 9 Máy trộn bê tông thiết kế có tính năng di động, lại hoạt động ở vùng nông thôn. Do đó xe dùng để chở máy trộn phải có các đặc điểm giá thành thấp, được phép hoạt động, kích thước nhỏ có thể đi lại trên các đoạn đường nhỏ hẹp. Với các đặc điểm đó ta có thể cải tiến loại ôtô tải nhỏ 500kg đã qua sử dụng. Loại này có giá thành tương đối rẻ lại thuận tiện cho hoạt động ở nông thôn. Trên thực tế hiện nay có một loại xe đáp ứng các đặc điểm trên, đó là loại ôtô tải nhỏ nhãn nhãn hiệu SuZuKi đã qua sử dụng có thể tận dụng lại, cải tiến phù hợp theo mục đích sử dụng: Loại xe : SuZuKi SK410. Kích thước L x B x H : 3240 x 1393 x 1765 (mm). Khoảng cách trục bánh trước và sau: 1840 mm. Khoảng cách 2 bánh xe :1200 mm. Trọng lượng xe : 675kg. Đònh mức trọng lượng xe gộp : 1450 kg. Máy : 4 thì làm mát bằng nước Công suất máy : 44HP Tốc độ quay : n = 5300 rpm. Hộp số : 5 số tiến, 1 số lùi. Số 1 2 3 4 5 Số lùi Tỷ số truyền 3.652 1.947 1.423 1.0 0.795 3.466 Số xylanh : 4. Đường kính xylanh :65.5 mm Hành trình : 72 mm. Mô men xoắn cực đại: 75 N.m/3200 rpm Dung tích thùng xăng: 36 lít. Khởi động điện : bình acquy 12v. Hình 2-4 : Xe SUZUKI SK 410 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Luận Văn Tốt Nghiệp & Lớp 43DLTT Nguyễn Tất Đạt Nhân Trang 10 Chương III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT BỘ TRỘN BÊ TÔNG. 3.1 GIỚI THIỆU CÁC KIỂU BỘ TRỘN. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com [...]... hoạt động có hai kiểu bộ trộn: bộ trộn kiểu tự do và bộ trộn kiểu cưỡng bức Hình:2-5 3.1.1 Máy trộn tự do: Khi động cơ dẫn động làm việc, thông qua bộ truyền động đai làm quay thùng trộn 2 Các cánh trộn được gắn cố đònh trên thùng trộn mang bê tông lên cao rồi trượt xuống hòa trộn vào nhau 3.1.2 Máy trộn cưỡng bức: Khi động cơ dẫn động làm việc, thông qua bộ truyền động đai làm trục ngang của máy trộn. .. trong khi thùng trộn vẫn cố đònh Các cánh trộn được gắn chặt trên trục ngang cùng quay theo trục làm nhiệm vụ khoáy trộn bê tông Tùy theo cách bố trí các trục của thùng trộn mà ta co các loại máy trộn cưỡng bức một trục ngang, hai trục ngang, hai trục đứng… 3.2 CHỌN VÀ THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHO MỘT LOẠI PHÙ HP 3.2.1 Xác đònh thành phần phối liệu bê tông Giả sử máy trộn làm việc với bê tông có mác M250,... PHƯƠNG ÁN DI CHUYỂN 4.2.1 Di chuyển bằng cách dùng xe lai kéo: Máy trộn được lắp 2 bánh xe ở chân giá đỡ Máy được đặt cố đònh một chỗ trông suốt quá trình làm việc Khi cần di chuyển đến nơi làm việc mới phải dùng một xe ôtô lai kéo Theo phương pháp này thì máy trộn kém tính cơ động, đặt biệt là đối với các công trình kênh mương dài việc di chuyển bê tông đến nơi cần đổ rất mất nhiều công lao động Mặt... × 0.98 5.3.3 Xây dựng bản vẽ bố trí chung ôtô – máy trộn : Dựa trên các thông số cơ bản tính toán ở trên ta xây dựng bản vẽ bố trí chung ôtô máy trộn Việc lắp đặt các thiết bò trên xe phải đảm bảo nhỏ gọn vè kích thước, dễ điều khiển, bảo dưỡng và hoạt động không bò vướng Các kích thước cở bản của hệ thống thể hiện trên bản vẽ Sau khi xây dựng bản vẽ bố trí chung của hệ thống do khoảng cách trục thay... www.pdffactory.com Luận Văn Tốt Nghiệp & Lớp 43DLTT Hình 4-1: 4.3 THIẾT KẾ MỘT KIỂU HỆ TRUYỀN ĐỘNG VÀ DI CHUYỂN PHÙ HP 4.3.1 Hệ thống di chuyển: Ta sử dụng phương án di chuyển là xe chuyên dùng Máy trộn đặt ngay trên ôtô tô đóng vai trò là xe di chuyển thùng trộn, truyền động cho máy trộn và vận chuyển bê tông 1 Động cơ: Động cơ của ơtơ là loại động cơ F10A, bốn thì, 4 làm mát bằng nước Cơng suất máy: N... nên các bánh răng hành tinh cùng quay với bọc vi sai Hình 4-5: Cầu chủ động sau của ôtô tải SuZuKi SK410 4.3.2 Bộ truyền động: 1 Bộ trích lực: Ta gắn thêm một hộp số phụ sau hộp số chính Hộp số phụ có công dụng: + Đổi số chậm để tăng mô men xoắn cho các bánh xe chủ động khi xe phải di chuyển trên những đoạn đường xấu + Trích lực từ hộp số chính truyền động cho thùng trộn bê tông khi làm việc + Ở các xe. .. khác, thời gian vận chuyển bê tông kéo dài làm cho bê tông phân tầng, gây ảnh hưởng đến chất lượng Tuy nhiên khi dùng phương án di chuyển này sẽ đơn giản, ơtơ sẽ cơ động hơn 4.2.2 Di chuyển bằng xe chuyên dùng: Máy trộn đặt ngay trên khung và liên kết với xát xi ôtô Khi đó ôtô vừa làm nhiệm vụ di chuyển máy trôn vừa làm nhiệm vụ di chuyển bê tông đến nơi cần đổ Thùng trộn được dẫn động từ máy chính của... gắn chặt trên thùng trộn nhận mômen từ bánh răng 2 làm quay thùng trộn Thùng trộn quay quanh trục nhờ 2 ổ trượt và bộ truyền bánh răng Z1, Z2 thùng trộn quay liên tục trong suốt quá trình nạp liệu, khoáy trộn, và dở đổ bê tông Khi đổ bê tông, dùng chân tác dụng lực vào bàn đạp 8 thắng lực lò xo đẩy cần 7 đi xuống Quay tay quay 6, thông qua bộ truyền động bánh răng làm quay lật thùng trộn Nguyễn Tất Đạt... www.pdffactory.com Luận Văn Tốt Nghiệp Chương IV: & Lớp 43DLTT THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG VÀ BỘ PHẬN DI CHUYỂN 4.1 CÁC KIỂU TRUYỀN ĐỘNG 4.1.1 Truyền động đai: Truyền động đai được dùng để truyền chuyển động giữa các trục tương đối xa nhau Bộ truyền có ưu điểm là kết cấu đơn giản, giá thành rẽ, làm việc êm, có khả năng bảo vệ các chi tiết máy khác và động cơ khi bò quá tải đột ngột Tuy nhiên chúng có nhược điểm... trượt giữa bê tông và thùng trộn M mst = Fmst × R Với Fmst : lực ma sát trượt giữa bê tông và thùng trộn Fmst = f × N Với N : áp lực của bê tông tác dụng lên thùng trộn N = mbt × 9.18 = 488 × 9.18 = 4480 N Þ Fmst = 0.25 × 4480 = 1120 N Þ M mst = 1120 × 0.425 = 476 N.m Þ å M = 360 + 476 = 836 N.m Công suất trên trục thùng trộn: N= M ×n 836000 × 18 = = 1.576 KW 6 9.55 ×10 9.55 × 10 6 3.2.4 Các thông số . thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài : “ Thiết kế kỹ thuật xe trộn bê tông di động cở nhỏ cho các công trình xây dựng nhỏ ở đòa bàn nông thôn . Nội dung của đề tài bao gồm những phần. dụng máy trộn bê tông ở nông thôn - Giới thiệu về các loại máy trộn bê tông đang được sử dụng trong xây dựng - Thiết kế kỹ thuật bộ trộn bê tông - Thiết kế hệ truyền động và bộ phận di chuyển. cho các công trình xây dựng nhỏ. Các công trình xây dựng nhỏ ở đây chủ yếu là các công trình nhà ở, kênh mương,… ở nông thôn với khối lượng bê tông yêu cầu khoảng vài chục m 3 / ngày. Công