tóm tắt luận án (tiếng việt) nghiên cứu, đánh giá độ tin cậy của trạm trộn và xác định một số thông số kỹ thuật hợp lý của buồng trộn thuộc trạm trộn btnn do việt nam chế tạo

1 MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài: Để phục vụ nhu cầu xây dựng kết cấu hạ tầng giao thơng, năm qua có 500 trạm trộn BTNN đƣợc đƣa vào sử dụng Việt Nam; phần lớn (khoảng 80%) trạm Việt Nam chế tạo Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá độ tin cậy trạm trộn xác định số thông số kỹ thuật hợp lý buồng trộn thuộc trạm trộn BTNN Việt Nam chế tạo” bƣớc đầu giải vấn đề tồn việc thiết kế, chế tạo khai thác trạm trộn BTNN Việt Nam 2.Mục đích luận án: Nghiên cứu, đánh giá độ tin cậy trạm trộn BTNN đƣợc chế tạo khai thác Việt Nam; đề xuất cơng thức tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn; nghiên cứu ảnh hƣởng số thông số đến công suất dẫn động buồng trộn xác định giá trị hợp lý thông số Đây sở để hồn thiện cơng tác thiết kế, chế tạo khai thác trạm trộn BTNN Việt Nam Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Luận án trạm trộn BTNN chế tạo Việt Nam, chủ yếu khảo sát giai đoạn trộn khô giai đoạn có mức độ tải trọng cao điển hình Nội dung nghiên cứu: - Khảo sát, đánh giá độ tin cậy trạm trộn khối máy trạm trộn BTNN chế tạo Việt Nam - Nghiên cứu, đề xuất cơng thức tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn BTNN kiểu cƣỡng bức, chu kỳ, hai trục ngang - Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng số thông số kỹ thuật đến công suất dẫn động buồng trộn BTNN Xác định giá trị hợp lý số thông số kỹ thuật theo mục tiêu chi phí lƣợng riêng thấp đảm bảo độ trộn mẻ trộn Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài a/ Ý nghĩa khoa học: - Kế thừa kết nghiên cứu có nƣớc giới, làm sở khoa học cho việc đề xuất cơng thức tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn - Xây dựng đề xuất công thức để tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn BTNN 2 - Đánh giá ảnh hƣởng số yếu tố; xác định giá trị tối ƣu yếu tố theo mục tiêu giảm chi phí cơng suất riêng, đảm bảo độ đồng mẻ trộn b/ Ý nghĩa thực tiễn: Kết nghiên cứu luận án tài liệu tham khảo cho đơn vị sản xuất chế tạo buồng trộn BTNN vận dụng thiết kế loại buồng trộn có dung lƣợng mẻ trộn khác Điểm luận án: - Thống kê đƣợc hỏng hóc thƣờng gặp, nguyên nhân giải pháp khắc phục; đánh giá mức độ tin cậy khối máy thuộc hệ khí trạm trộn, khối máy có độ tin cậy thấp hơn, từ có hƣớng để tập trung giải nâng cao độ tin cậy - Đề xuất cơng thức tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn phản ánh thành phần trở lực, đơn giản thuận lợi cho vận dụng Kết tính tốn theo cơng thức sát với giá trị thực tế - Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng yếu tố đến độ đồng mẻ trộn mức độ tiêu thụ lƣợng riêng; xác định đƣợc giá trị thông số kỹ thuật hợp lý cho buồng trộn CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ BÊ TƠNG NHỰA NĨNG, THIẾT BỊ SẢN XUẤT BÊ TƠNG NHỰA NĨNG VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÁC VẤN ĐỀ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 1.1- Bê tơng nhựa nóng thiết bị sản xuất bê tơng nhựa nóng: 1.1.1- Nhu cầu sử dụng bê tơng nhựa nóng giới Việt Nam: Trong xây dựng đƣờng ô tô giới Việt Nam thƣờng sử dụng rộng rãi hỗn hợp vật liệu khống- bitum, có bê tơng Asphalt (hay BTNN) 1.1.2- Thành phần BTNN phân loại BTNN: 1.1.2.1- Thành phần BTNN: BTNN hỗn hợp vật liệu (đá, cát), bột đá nhựa đƣờng đƣợc gia công nhiệt độ 160- 2000C đá cát, 1700C nhựa đƣờng, nhiệt độ môi trƣờng bột đá 1.1.2.2- Phân loại BTNN: BTNN có nhiều loại phân loại theo độ chặt, mức độ cỡ hạt đá dăm… 1.1.3 Công nghệ sản xuất BTNN thiết bị sản xuất BTNN 1.1.3.1- Khái quát công nghệ sản xuất BTNN: Công nghệ sản xuất BTNN gồm giai đoạn: Chuẩn bị cốt liệu; sấy nóng ngun liệu, trộn khơ, nấu nhựa đƣờng; trộn hỗn hợp 3 1.1.3.2- Giới thiệu thiết bị sản xuất BTNN: Trạm trộn BTNN tổ hợp thiết bị gồm nhiều khối thiết bị để nhào trộn hỗn hợp vật liệu (cát đá nóng, phụ gia với nhựa đƣờng nóng) đƣợc định lƣợng theo tỷ lệ quy định 1.2-Tình hình nghiên cứu vấn đề có liên quan đến đề tài luận án: 1.2.1- Tình hình nghiên cứu độ tin cậy trạm trộn BTNN: Theo thơng tin mà tác giả có đƣợc, chƣa có cơng trình nghiên cứu ở nƣớc nƣớc độ tin cậy trạm trộn BTNN đƣợc cơng bố 1.2.2- Tình hình nghiên cứu trộn vật liệu rời: 1.2.2.1- Tình hình nghiên cứu giới: a- Các xu hướng nghiên cứu nâng cao hiệu buồng trộn: Đêmin O.B [48] qua nghiên cứu lựa chọn kết cấu chế độ làm việc hợp lý buồng trộn cánh gạt: bàn tay trộn bố trí theo đƣờng xoắn trục vít; hệ số làm đầy thùng chứa buồng trộn vào khoảng 0,35-0,6 dung tích thùng chứa; vận tốc vịng tối thiểu công tác vào khoảng Wmin= 0,15m/s b- Nghiên cứu động học trình nhào trộn buồng trộn hoạt động chu kỳ: Đêmin O.B [48] chứng minh trình trộn tạo thành vùng “ứ đọng” trƣớc bàn tay trộn Kích thƣớc vùng “ứ đọng” giảm với mức tăng góc nghiêng bàn tay trộn so với đƣờng tâm vuông góc với phƣơng chuyển động quay c- Các phương pháp tính tốn cơng suất tiêu thụ buồng trộn  Tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn theo cơng thức A.S Corolko: A.S Corolko cho trộn khấy trộn mơi chất rời rạc coi nhƣ mơi trƣờng chất lỏng khơng nhớt, sử dụng công thức Newton không kể đến ma sát cạnh trình Giả thiết Corolko ứng với giai đoạn trộn khơ  Tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn theo công thức I.P Kerov I.P Kerov xây dựng công thức dựa giả thiết môi chất trộn chất lỏng nhớt chịu nén Giả thiết ứng với giai đoạn trộn ƣớt Kerov sử dụng hệ phƣơng trình Nave- Stoke lý thuyết đồng dạng để đến kết  Tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn theo I.P Borodatrep.: I.P Borodatrep cho rằng: Lực cản vật liệu cánh trộn đƣợc xét nhƣ lực cản thuỷ lực vật rắn chuyển động khối chất lỏng không nhớt Với máy trộn chế tạo Liên Xô (cũ) Việt Nam, chủ yếu sử dụng cơng thức I.P Borodatrep tính tốn thơng số hình học cơng suất dẫn động buồng trộn 4  Tính tốn cơng suất buồng trộn theo Szevrov K.P: Công suất dẫn động trục trộn dựa việc xác định thành phần lực cản: lực ma sát hỗn hợp cánh trộn, lực ma sát hỗn hợp thành buồng trộn, lực nâng vật liệu lực cản cắt vật liệu d- Nghiên cứu thực nghiệm q trình trộn: Racz Kornelia (Bộ mơn Máy xây dựng- Trƣờng Đại học kỹ thuật Tổng hợp Budapet- Hung-ga-ri) [51] dùng mơ hình nghiên cứu thực nghiệm q trình trộn bê tơng xi măng e- Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đến công suất dẫn động buồng trộn: - Nghiên cứu ảnh hưởng góc nghiêng bàn tay trộn đến công suất buồng trộn: Đemin O B [48] nghiên cứu vấn đề đƣợc tiến hành cho loại buồng trộn cánh gạt trục 1.2.2.2- Các cơng trình nghiên cứu nước: a/ Nghiên cứu tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn: - PGS-TS Nguyễn Văn Vịnh, PGS-TS Vũ Thế Lộc cộng Trƣờng Đại học Giao thông vận tải [43] dùng phƣơng pháp lƣợng; nghĩa tìm lƣợng hao phí cần thiết dùng để trộn hỗn hợp - KS Đoàn Tài Ngọ, PGS-TS Trần Văn Tuấn, TS Nguyễn Thiệu Xuân cộng Trƣờng Đại học Xây dựng [26] nghiên cứu mối tƣơng quan góc nghiêng cánh trộn với vận tốc góc trục trộn, đƣợc xác định thực nghiệm - Ngô Thanh Long [23]; tác giả tập hợp đƣa phƣơng pháp tính tốn để xác định cơng suất động trạm trộn cấp phối theo chu kỳ suất 80T/h b/ Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số đến công suất dẫn động buồng trộn */Nghiên cứu quan hệ thời gian trộn hiệu trộn: - PGS-TS Trần Quang Quý, PGS-TS Nguyễn Văn Vịnh cộng Trƣờng Đại học Giao thơng vận tải [29] giới thiệu cơng trình nghiên cứu quan hệ hiệu trộn V% theo thời gian trộn, kích thƣớc cánh trộn số lần trộn N trộn bê tông xi măng - Ngô Thanh Long [23] bƣớc đầu nghiên cứu quan hệ góc nghiêng bàn tay trộn, tốc độ vịng quay trục trộn với cơng suất dẫn động buồng trộn d/ Nghiên cứu động học trình trộn: - Nguyễn Hoàn Thiện [33] xác định đƣợc quỹ đạo chuyển động hạt vật liệu buồng trộn tác động bàn tay trộn lên hỗn hợp q trình trộn 1.3-Những vấn đề cịn tồn mà luận án tập trung giải quyết: Qua phân tích cho thấy số điểm cịn tồn mà đề tài cần quan tâm giải là: - Việc tính tốn thiết kế trạm trộn BTNN chế tạo nƣớc chủ yếu dựa tài liệu nƣớc ngoài, lựa chọn tham số theo kinh nghiệm, có nhiều tham số có giá trị phạm vi rộng, gây khó khăn cho ngƣời thiết kế - Trong trình khai thác, sử dụng trạm trộn BTNN, việc theo dõi, đánh giá độ tin cậy khối máy tồn trạm chƣa đƣợc quan tâm - Việc nghiên cứu ảnh hƣởng thông số kỹ thuật (kết cấu, khai thác…) đến công suất dẫn động buồng trộn loại chu kỳ, hai trục ngang chƣa đƣợc xem xét đầy đủ tài liệu nƣớc 1.4 Mục tiêu đề tài luận án: a/ Mục tiêu chung: Nghiên cứu, đề xuất công thức dùng để tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn theo hƣớng phản ánh thành phần trở lực chính; nghiên cứu ảnh hƣởng số yếu tố đến công suất dẫn động buồng trộn độ đồng mẻ trộn lý thuyết nhƣ mô hình; đề xuất các thơng số kỹ thuật hợp lý dùng thiết kế buồng trộn b/ Mục tiêu phần lý thuyết: - Khảo sát, đánh giá độ tin cậy trạm trộn BTNN chế tạo Việt Nam lý thuyết độ tin cậy - Xây dựng, đề xuất cơng thức tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn theo mục tiêu chi phí cơng suất riêng (kW/tấn sp) nhỏ đảm bảo độ đồng mẻ trộn c/ Mục tiêu phần thực nghiệm: - Kiểm chứng đánh giá mức độ xác thực cơng thức tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn đề xuất - Thực nghiệm để xem xét ảnh hƣởng số yếu tố nhƣ kiểu bố trí cánh trộn, hƣớng nghiêng cánh trộn so với trục trộn đến lƣợng tiêu thụ độ đồng mẻ trộn - Ứng dụng quy hoạch thực nghiệm để xác định giá trị thông số kỹ thuật hợp lý buồng trộn theo mục tiêu chi phí cơng suất riêng nhỏ độ đồng mẻ trộn 1.5 Phương pháp nghiên cứu: a/ Nghiên cứu lý thuyết: Phƣơng pháp phân tích, xử lý số liệu thống kê, lý thuyết đồng dạng mơ hình lý thuyết tính tốn hồi quy b/ Nghiên cứu thực nghiệm: - Sử dụng phƣơng pháp “nhuộm màu cốt liệu”, đo đạc, xác định thông số động học buồng trộn q trình trộn để quan sát trực tiếp ghi nhận phim, ảnh - Sử dụng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm, lý thuyết đồng dạng, phép phân tích thứ ngun để xây dựng mơ hình nghiên cứu, thực nghiệm mơ hình Kết luận chương 1: Trạm trộn BTNN tổ hợp gồm nhiều khối máy, cụm máy, thiết bị khác Ở Việt Nam trang bị 500 trạm, 80% số trạm chế tạo nƣớc Công tác thiết kế trạm chủ yếu dựa tài liệu nƣớc ngồi Trong q trình khai thác, trạm chƣa đƣợc khảo sát, đánh giá độ tin cậy khối máy tồn trạm làm định hƣớng nâng cao chất lƣợng cho công tác thiết kế, chế tạo Các cơng trình nghiên cứu nƣớc buồng trộn trạm trộn BTNN bƣớc đầu thiết lập sở khoa học để nghiên cứu trình trộn buồng trộn; ảnh hƣởng yếu tố đến chất lƣợng trộn công suất tiêu thụ buồng trộn; đƣa cơng thức tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn Tuy nhiên cơng thức tính tốn phần lớn công thức thực nghiệm, giá trị thông số đƣợc lựa chọn phạm vi rộng đòi hỏi ngƣời thiết kế phải có kinh nghiệm đƣa kết xác Các cơng trình nghiên cứu nƣớc trình trộn vật liệu rời nói chung, trộn hỗn hợp BTNN nói riêng khiêm tốn phần lớn nghiên cứu thực nghiệm sở lý thuyết tác giả nƣớc ngồi; chƣa có cơng trình nghiên cứu sâu làm sáng tỏ lựa chọn giá trị hệ số thực nghiệm cơng thức tính tốn buồng trộn Việc tính toán, thiết kế trạm BTNN chế tạo nƣớc chủ yếu dựa tài liệu nƣớc ngoài, nhiều tham số lựa chọn theo kinh nghiệm có phạm vi rộng, gây khó khăn cho ngƣời thiết kế CHƢƠNG KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA TRẠM TRỘN VÀ CỦA CÁC KHỐI MÁY CHÍNH TRÊN TRẠM TRỘN BÊ TƠNG NHỰA NĨNG DO VIỆT NAM CHẾ TẠO 2.1- Tình hình trang bị sử dụng trạm trộn BTNN Việt Nam 2.1.1.- Số lượng trạm trộn BTNN trang bị Việt Nam: Theo thống kê [2] , đến năm 2009, nƣớc có 512 trạm trộn BTNN, Việt Nam chế tạo 413 trạm, chiếm tỷ lệ 80% Chất lƣợng trạm trộn BTNN Việt Nam chế tạo không thua trạm nƣớc 2.2 Khảo sát, đánh giá độ tin cậy trạm trộn BTNN Việt Nam chế tạo 2.2.1-Cơ sở lý thuyết giả thiết cho trình khảo sát: 2.2.1.1- Cơ sở lý thuyết: Sử dụng lý thuyết độ tin cậy phương pháp chuyên gia; tiến hành đánh giá mức độ tin cậy khối máy tồn trạm 2.2.1.2- Các giả thiết cho trình khảo sát:Theo quan điểm độ tin cậy, hệ thống khí trạm trộn phân thành khối máy là: Khối 1: Cấp vật liệu nguội; Khối 2: Cấp vật liệu nong; Khối 3: Cấp phụ gia; Khối 4: Cấp nhựa đƣờng, Khối 5: Buồng trộn Khối 6: Lọc bụi Riêng hệ thống điều khiển trạm trộn BTNN bao gồm linh kiện điện tử, điều kiện chuyên môn khảo sát, đánh giá đƣợc nên giả thiết nhƣ hệ thống hồn hảo 2.2.2- Khảo sát q trình làm việc đánh giá độ tin cậy trạm trộn BTNN Việt Nam chế tạo 2.2.2.1- Lựa chọn trạm mẫu để khảo sát: Khảo sát 10 trạm trộn BNTT Việt Nam sản xuất, lắp đặt khu vực phía Bắc Nhận xét chung kết khảo sát: Các trạm hoạt động chủ yếu vào tháng mùa khô năm (từ tháng đến tháng tƣ năm sau) Các hỏng hóc trạm thƣờng rơi vào tháng mùa khô 2.2.2.2- Tổng hợp số liệu hỏng hóc khối máy thuộc trạm trộn: Nguyên tắc tổng hợp: a- - Chỉ tổng hợp hỏng hóc trạm với phạm vi tháng năm làm việc - Trong thời gian hoạt động, sản lƣợng trạm sản xuất tƣơng đƣơng nhau, dẫn tới cƣờng độ làm việc trạm tƣơng đƣơng - Các trạm trộn BTNN đƣợc đƣa vào khai thác trạm mới qua lần đại tu nên coi trạng thái kỹ thuật trạm tƣơng đƣơng Bảng 2.11- Tổng hợp số lần hỏng hóc năm 2007 2008 TT Khối Khối Khối Khối Khối Khối 8 16 15 23 12 10 10 23 14 5 28 20 16 11 12 27 7 17 11 12 9 11 10 5 11 12 5 12 3 13 14 6 14 16 15 7 11 16 2 Bảng 2.12 Bảng tổng hợp số liệu thời gian làm việc tới hỏng thời gian phục hồi khối máy trạm trộn BTNN khảo sát Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm số số số số số số số số số số 10 Khối Thông số Khối (cấp VL nguội) Thời gian làm việc tới hỏng, h 240 240 240 1920 1920 480 720 240 480 960 Thời gian phục hồi, h 0,5 1,5 1,0 16 10 1,0 0,5 30 33 Khối (cấp VL nóng) Thời gian làm việc tới hỏng, h 240 Thời gian phục hồi, h Khối (cấp phụ gia) 240 1,0 Thời gian làm việc tới hỏng, h 240 1920 240 240 480 480 240 240 36 14 72 1,0 960 2160 240 2880 2880 1200 960 240 240 480 Thời gian phục hồi, h Thời gian làm việc tới hỏng, h 480 240 Thời gian phục hồi, h 12 Thời gian làm việc tới hỏng, h 24 Khối (hút bụi) 10 480 2880 720 480 240 480 240 240 24 12 72 72 12 240 240 480 960 480 240 480 480 240 720 13 72 12 18 10 Thời gian làm việc tới hỏng, h 240 480 720 1920 960 960 480 240 480 Thời gian phục hồi, h Khối (buồng trộn) Thời gian phục hồi, h Khối (cấp nhựa đƣờng) 10 48 48 12 0 72 240 Bảng 2.13 Kết tính tốn thơng số độ tin cậy khối máy trạm trộn BTNN Khối Khối Khối Khối Khối Khối Trạm TT Các thơng số Kỳ vọng tốn thời gian làm việc tới hỏng, Tlvi , [h] 823,33 590,000 1401,11 790,00 490,00 706,66 737,51 Cƣờng độ hỏng, i,[h-1] 0,00121 0,10359 0,00071 0,00127 0,00204 0,00142 0,00136 Kỳ vọng toán thời gian phục hồi, Tphi , [h] 11,78 20,72 5,09 23,33 17.38 23,06 15,47 Cƣờng độ phục hồi hƣ 0,08486 hỏng, i,[h-1] 0,04826 0,19636 0,04286 0,05755 0,78363 0,06464 Hệ số sẵn sàng, Si 0,96607 0,99638 0,97132 0.96575 0,96840 0,86904 trộn 0,98589 Bảng 2.14 Hàm tin cậy khối máy trạm trộn BTNN Hàm tin cậy P(t) TT Khối Hàm tin cậy P(t) Phƣơng án (không xét trình phục hồi) Phƣơng án (có xét q trình phục hồi) Khối (cấp VL nguội) P1(t) = exp(-0,00121.t) P1(t) = 0,98589+0,01411.exp(-0,0861.t) Khối (cấp VL nóng) P2(t) = exp(-0,00169.t) P2(t) = 0,96607+0,03393.exp(-0,04996.t) Khối (cấp phụ gia) P3(t) = exp(-0,00071.t) P3(t) = 0,99638+0,00362.exp(-0,19718.t) Khối (cấp nhựa đƣờng) P4(t) = exp(-0,00127.t) P4(t) = 0,97132+0,02868.exp(-0,04413.t) Khối (buồng trộn) P5(t) = exp(-0,00204.t) P5(t) = 0,96575+0,03425.exp(-0,05958.t) Khối (hút bụi) P6(t) = exp(-0,00834.t) P6(t) = 0,96840+0,03160.exp(-0,04478.t) Tổng hợp trạm trộn Ps(t) = exp(-0,00834.t) Ps(t) = 0,86904+0,13096.exp(-0,06372.t) Bảng 2.15 Mức độ tin cậy khối máy trạm trộn BTNN Mức TT tin cậy 0,98589 0,96607 (cấp phụ gia) Khối (cấp nhựa đƣờng) 0,96575 Khối 0,86904 Khối (buồng trộn) 0,96840 (cấp VL nóng) 0,97132 (cấp VL nguội) Khối 0,99638 Khối Khối (hút bụi) Tổng hợp trạm trộn Khối Khối Khối Khối Khối Khối Trạm trộn Kết luận chương 2: - Số lƣợng trạm trộn BTNN có Việt Nam lớn (512 trạm); có nguồn gốc từ nhiều nƣớc, thời điểm đƣa vào sử dụng khác nhau, tình trạng kỹ thuật trạm khác Phần lớn trạm trộn sử dụng Việt Nam chế tạo nƣớc Thông số kỹ thuật trạm trộn Việt Nam chế tạo không thua trạm nhập ngoại nhƣng giá thành thấp nhiều - Qua khảo sát, thu thập số liệu hỏng hóc 10 trạm thời gian năm 20072008 xử lý số liệu phần mềm chuyên dụng, luận án đánh giá đƣợc độ tin cậy khối máy tồn trạm, làm sở định hƣớng cho công tác thiết kế, chế tạo vận hành trạm - Cũng qua khảo sát cho thấy buồng trộn trạm trộn bê tông nhựa nóng khối máy có vai trị quan trọng việc định tới suất, chất lƣợng trạm; nhiên độ tin cậy khối buồng trộn thấp so với khối máy khác, cần đƣợc quan tâm, nghiên cứu đầy đủ CHƢƠNG NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CƠNG THỨC TÍNH TỐN CƠNG SUẤT DẪN ĐỘNG BUỒNG TRỘN TRẠM TRỘN BÊ TƠNG NHỰA NĨNG, KIỂU CƯỠNG BỨC CHU KỲ, HAI TRỤC NGANG 10 3.1 Nghiên cứu buồng trộn trạm trộn BTNN kiểu cưỡng bức, chu kỳ, hai trục ngang: 3.1.1- Các hình thức trộn sản xuất BTNN: Hiện có hình thức trộn sau: Trộn cƣỡng theo chu kỳ (trộn theo mẻ); trộn liên tục; trộn liên tục kết hợp sấy vật liệu 3.1.2- Các loại buồng trộn BTNN kiểu cưỡng chu kỳ sử dụng nay: Trên trạm trộn Việt Nam chế tạo chủ yếu dùng loại bố trí bàn tay trộn đối xứng điểm Tổng thành buồng trộn đƣợc thể hình 3.8 Việc tính tốn thiết kế buồng trộn Việt Nam thƣờng dựa tài liệu nƣớc ngồi, dung lƣợng mẻ trộn Q đƣợc coi thông số dẫn Q 3600 (T ) t ck (3.1) Trong đó: - : suất thiết kế (tấn/h) - tck thời gian mẻ trộn (s); tck=1/401/70(h) Để trộn hỗn hợp khoảng thời gian định trƣớc, số vòng quay trục trộn đƣợc xác định số vòng quay n theo công thức sau [29]: n 45.3 R n (v/phút) 9.8  52 (v/phút) Q (3.15) Tuy nhiên, số vòng quay trục trộn không đƣợc vƣợt giới hạn 80(v/ph), giá trị tối đa vận tốc vòng điểm mút bàn tay trộn vt  2,32,5 (m/s) Hình 3.8- Cấu tạo tổng thể buồng trộn BTNN Việt Nam chế tạo 1- Bánh bị động 2- Gối đỡ đầu trục 3- Đáy thùng trộn 4- Dầm đỡ thùng trộn 5- Xi lanh mở cửa thùng trộn 6- Gối đỡ cuối trục 7- Cụm cánh tay trộn 8- Trục trộn 9- Bánh chủ động 10- Động dẫn động 11- Cửa xả 12- Vỏ thùng trộn 11 3.2 Đề xuất cơng thức tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn trạm trộn BTNN kiểu cưỡng bức, chu kỳ, hai trục ngang 3.2.1- Định hướng nghiên cứu: Nhƣ trình bày chƣơng 1, nay, việc tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn trạm trộn BTNN Việt Nam chủ yếu dựa tài liệu nƣớc ngồi Việc nghiên cứu đề xuất cơng thức kết hợp nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm 3.2.2 Khai triển cơng thức tính tốn mới: 3.2.2.1- Xác định trở lực máy trộn: Tiến hành định lƣợng nghiên cứu nhƣ vừa liệt kê tác giả thấy trở lực máy trộn hoạt động là: P1- Trở lực bàn tay trộn khuấy trộn môi trƣờng vật liệu rời (trộn khô) P2- Trở lực ma sát với đáy buồng trộn vật liệu bàn tay trộn gạt qua P3- Trở lực nâng cao vật liệu lên thùng trộn P4- Trở lực kẹt cỡ đá ngẫu nhiên P5- Trở lực hiệu suất khí máy trộn Ngoài ra, trở lực khác nhƣ ảnh hƣởng lực ly tâm, ảnh hƣởng va đập, ảnh hƣởng dịch chuyển dọc thùng trộn… qua phân tích, đo đạc tính tốn có trị số khơng đáng kể Nhƣ vậy, cơng thức tổng qt tính cơng suất máy trộn là: WT   i 1 PVi i 102 (3.16) (KW) Trong đó: WT – Tổng công suất máy trộn (KW) PiVi – Lực cản tốc độ tƣơng ứng thành phần  - Hiệu suất khí máy trộn 3.2.2.2 Xác định trở lực P1 V1 cho W1 Ứng dụng công thức Newton cứng khuấy động môi trƣờng rời rạc chất lỏng khơng nhớt (Hình 3.14)  (3.17) dP   dF.V g Trong : dP1 – Vi phân lực cản  - Hệ số cản môi chất  - Mật độ môi chất (kg/m3) R, r- Bán kính nhỏ lớn bàn tay trộn (m) B- Chiều rộng bàn tay trộn (m) dF =Bdx g- Gia tốc trọng trƣờng.(g=9,81 m/s2) 12   (0.1n)3 Bcos dx1 r dP1 (3.21) dx 408g ( R  r ) (KW) csin R x W1  z x1 V- Tốc độ tiếp tuyến bàn tay trộn dF, v =  x (m/s) Ta đƣợc kết Theo Newton, β phụ thuộc vào tốc độ khuấy mật độ môi chất Theo Corlko cho β= 5-6 trung bình β = 5,5 [1] bsina Hình 3.14 Sơ đồ xác định trở lực 3.2.2.3 Xác định trở lực P2V2 cho W2: P2 có trị số P1 V1 lớn lúc bắt đầu trộn sau nạp đủ vật liệu Khi tối thiểu 1/2 số trộn liên tiếp lần lƣợt vét 1/2 khối vật liệu (chƣa xả nhựa) đƣa sang ngang dựa đáy buồng trộn Chính từ phát sinh trở lực cản ma sát P2 P2 V2 (3.22) (KW) 102 Trở lại với trƣờng hợp phổ biến là: - Số bàn tay trộn tham gia trộn có tải 1/2 tổng số bàn tay trộn - Lƣợng vật liệu tựa đáy máng trộn 1/2 tổng lƣợng mẻ G f 0,1n.R (3.23) W2  (KW) 204 Trong đó: G- Khối lƣợng mẻ trộn (kg); f – Hệ số ma sát thép cốt liệu; R – Bán kính lớn bàn tay trộn (m); n – Số vòng quay trục trộn, (v/phút) 3.2.1.3 Xác định trở lực P3V3 cho W3 Trở lực P3 có hai tác dụng là: - Nâng cao 1/2 vật liệu (tung lên) để hoà trộn - Dịch chuyển 1/2 vật liệu theo chiều dọc máy trộn rơi xuống mặt bàn tay trộn có góc nghiêng phổ biến  = 45 (3.24) G.H (KW) W3  W2  204.t(1800 2700 ) Trong đó: G: Khối lƣợng mẻ trộn (kg)  H : Cao độ trọng tâm (m) Bằng phƣơng pháp chia hình để tính tọa độ trọng tâm khối vật liệu:  H= R.sin  (3.25) 13 Với - R: Bán kính đầu mút cánh trộn -  : Góc nội ma sát vật liệu (tang  = f ) W3  n.G.R.sin  (KW) 15.204 (3.16) (3.15) 3.2.1.4 Xác định trở lực P4 P5 P5 công suất tiêu tốn phản ánh qua  - hiệu suất khí máy trộn (3.14) P4 đƣợc xác định qua thực nghiệm.Theo tác giả Nguyễn Minh Tuyển [37], giá trị (3.26) K= 1,5- máy trộn cánh Công thức xác định công suất máy trộn BTNN luận án đề xuất nhƣ sau: WT  K  (W1  W2  W3 ) (3.27) (KW) Hình 3.15 Sơ đồ để tính trở lực P3V3 Với thành phần W1,W2, W3 xác định nhƣ trên, cụ thể là: K   (0,1n)3 Bcos 4 nGR sin   WT  ( R  r )  0,1nG f R  z  (KW)(3.28) 204  2g 15  Trên sở cơng thức đề xuất, tính tốn kiểm nghiệm ứng với mẻ trộn có dung lƣợng 1000 kg, 1200 kg 1400 kg; so sánh với giá trị công suất dẫn động buồng trộn trạm trộn BTNN Việt Nam số nƣớc sản xuất (bảng 3.2) Bảng 3.2 So sánh cách tính cơng suất dẫn động buồng trộn theo công thức đề xuất Dung lƣợng mẻ trộn (kg) 1000 1200 1400 Công suất dẫn động buồng trộn tính theo cơng thức I.P Borodatrep (KW) 39,5 48,5 59,4 Cơng suất dẫn động buồng trộn tính theo công thức đề xuất (KW) 36,7 45,6 46 Công suất dẫn động buồng trộn Hàn Quốc chế tạo (KW) (Hãng SPECO) 32 37 40 - - 45 Công suất dẫn động buồng trộn Hàn Quốc chế tạo (KW) (Hãng Dong Sung) 14 Công suất dẫn động buồng trộn Trung Quốc chế tạo (KW) (Hãng LBQ) 33 37 45 Công suất dẫn động buồng trộn Nhật Bản chế tạo (KW) (Hãng Nigata) - 37 - Công suất sử dụng trạm Việt Nam chế tạo (KW) (Cơng ty Ơ tơ 1-5) 32 42 44 Kết luận chương 3: 1.Buồng trộn phận quan trọng trạm trộn BTNN, định suất, chất lƣợng mẻ trộn Tuy nhiên vấn đề tính tốn, kết cấu buồng trộn cịn chƣa đƣợc hồn thiện, buồng trộn hãng khác có khác biệt đáng kể thông số kỹ thuật có suất trộn (Ví dụ: Cùng mẻ trộn BTNN có xuất, dung tích mẻ trộn nhƣ nhau, cơng suất động buồng trộn chênh lệch lớn) Điều cho thấy công thức xác định công suất dẫn động buồng trộn trƣớc chƣa tiệm cận thực tế không hội tụ kết Phần lớn trạm trộn BTNN sản xuất Việt Nam sử dụng hình thức trộn cƣỡng bức, chu kỳ, trục ngang Khi nghiên cứu chế độ tải trọng trình trộn buồng trộn trạm trộn BTNN cho thấy: công suất tiêu thụ giai đoạn trộn khơ lớn nhất, xem nhƣ cơng suất đại diện q trình tính tốn, thiết kế buồng trộn Mặt khác, tính tốn, thiết kế cần quan tâm tới cơng suất vƣợt tải tƣợng kẹt đá buồng trộn bàn tay trộn mòn nhiều, dẫn đến tình trạng trộn nghiền Phân tích cơng thức tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn có cho thấy khoa học ƣu nhƣợc điểm cơng thức Nhƣ trình bày chƣơng 1, công thức phần lớn cơng thức thực nghiệm, có cơng thức q phức tạp nhƣ nhƣ cơng thức Szevrov K.P, có cơng thức mà khoảng lựa chọn giá trị hệ số thực nghiệm lớn nhƣ công thức I.P Borodatrev gây khó khăn cho q trình thiết kế Trên quan điểm kế thừa hợp lý, sát với thực tế, khai triển chƣa đề cập, lƣợng hố có định tính thực nghiệm; luận án đề xuất cơng thức để tính tốn công suất dẫn động buồng trộn giản đơn nhƣng phản ánh đẩy đủ thành phần lực cản, có khả ứng dụng rộng rãi, tiệm cận giá trị thực tế (công thức 3.84) Khi nghiên cứu buồng trộn cƣỡng bức, chu kỳ, hai trục ngang, phƣơng pháp tính tốn lý thuyết khó xác định đƣợc đầy đủ, xác giá trị, biến thiên thông số kỹ thuật quan hệ chúng Mặt khác, nghiên cứu lý thuyết phƣơng trình tốn học khó khăn, khơng tránh khỏi việc phải xác định hệ số thực nghiệm Trong chƣơng trình bày việc nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng số thông số đến công suất dẫn động buồng trộn BTNN độ đồng mẻ trộn 15 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CÔNG SUẤT DẪN ĐỘNG BUỒNG TRỘN BTNN VÀ ĐỘ ĐỒNG ĐỀU CỦA MẺ TRỘN 4.1- Cơ sở lý thuyết nghiên cứu thực nghiệm: 4.1.1 Lý thuyết mơ hình hóa: Lý thuyết đồng dạng thứ ngun có khả mơ tả đƣợc mối liên quan đại lƣợng mà khơng cần phải giải phƣơng trình vi phân Các đại lƣợng đƣợc gọi chuẩn số đồng dạng, đƣợc xem thông số phức hợp thể ảnh hƣởng tổng hợp yếu tố riêng rẽ trình 4.1.2 Lý thuyết đồng dạng: Cơ sở mơ hình hố đồng dạng đối tƣợng đƣợc tổng quát theo phƣơng trình, cơng thức đƣợc gọi chuẩn số đồng dạng Những tập hợp bao gồm thông số vật lý đặc trƣng cho đối tƣợng nghiên cứu ta có chuẩn số: M L     T 2  L.T 1 L M L3 1 1   1 Với: M - khối lƣợng, kg; L - chiều dài, m; T - Thời gian, s (4.1) ) 4.2- Ứng dụng lý thuyết mơ hình hóa phân tích thứ ngun việc xác định thông số thực nghiệm buồng trộn BTNN kiểu cưỡng bức, chu kỳ, hai trục ngang: 4.2.1 Xác định thơng số “vào”, “ra” Có nhiều thông số ảnh hƣởng đến tiêu thụ lƣợng máy trộn nhƣ độ đồng sản phẩm trộn với mức độ ảnh hƣởng khác Thông số đầu đƣợc xác định thực nghiệm mơ hình buồng trộn hai trục ngang tiêu thụ lƣợng riêng N/Q Năng suất trộn Q phụ thuộc vào yếu tố sau: Q = f (D, , Lc, l1, S, , , , , , f, W, g) (4.4) Theo phƣơng trình thứ nguyên, chuẩn số nhận đƣợc là: 1  L Q D  ; 2    Frc1 ;   c ; D g  n.D l 6  ; D d   ; 8 =  ; D 4   S ; 5  ; D D (4.6) 9 = f; 4.2.2 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 10 = ; 11 = W 16 Trong trình nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng đến chi phí lƣợng chất lƣợng sản phẩm sau trộn máy trộn ngang, luận án áp dụng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố 4.2.2.1 Bộ thơng số thí nghiệm Trong điều kiện khuôn khổ đề tài, luận án chọn thơng số ảnh hƣởng đến độ trộn mức tiêu thụ điện riêng, là: - Chọn x1=    D  Frc g Để thay đổi x1 ta thay  thông qua tốc độ vòng quay n; hay x1 = n (vòng/phút); - Chọn x2=    (độ) - Chọn x3 =  10   hệ số điền đầy; hệ số điền đầy đƣợc tính gián tiếp thơng qua khối lƣợng mẻ trộn, chọn x3 = q (kg); - Thời gian trộn: 1,5 phút (90s); x1 = n; x2 =  ; YK: Mức tiêu thụ điện riêng Quá trình trộn YN: Độ trộn x2 = q Hình 4.1- Mơ hình tốn quy hoạch thực nghiệm 4.2.2.2 Lập ma trận thí nghiệm, chọn phương án quy hoạch thực nghiệm Sử dụng kế hoạch thực nghiệm bậc Box- Behnken thông số 4.2.2.3 Xác định mơ hình tốn Mơ hình tốn biểu thị phƣơng trình hồi quy bậc [21]: n y  b0   bi xi  i 1 n n b x x  b x i , k 1 ij i j i 1 ii i (4.12)   u 1 i 1 u 1  N  bi  k3  xiu y u  u 1  N  bij  k  xiu x ju y u  u 1 N n N N  b jj  k5  xiu y u  k6  x y u k  y u  ju u 1 j 1 u 1 u 1  N n N b0  k1  y u  k  xiu y u 17 Sau tính xong hệ số hồi quy cần phải đánh giá mơ hình, phải kiểm tra tính tƣơng thích mơ hình so với kết thực nghiệm, kiểm tra mức ý nghĩa hệ số tính 4.2.2.4 Xác định giá trị tối ưu yếu tố hàm mục tiêu Sau lập đƣợc phƣơng trình hồi quy y = f(xi) xác định đƣợc cực trị y cách lấy đạo hàm riêng yếu tố cho đạo hàm 0, đƣợc hệ phƣơng trình tuyến tính: y y y  0;  0; 0 x1 x2 x3 (4.34) Giải phƣơng trình xác định đƣợc giá trị yếu tố x1,x2 ứng với giá trị y, thay vào phƣơng trình hồi quy đƣợc giá trị y 4.2.2.5 Giải toán thương lượng giá trị tối ưu hai hàm mục tiêu Áp dụng phƣơng pháp giải vấn đề thƣơng lƣợng có điều kiện Chọn hàm điều kiện độ trộn YN tìm cực trị hàm mục tiêu YK mức tiêu thụ điện riêng Kết xác định đƣợc giá trị thƣơng lƣợng yếu tố cho mức tiêu thụ điện riêng YK tƣơng đối nhỏ độ trộn YN cần thiết [46] 4.2.3 Phương pháp xác định độ trộn hỗn hợp sau trộn Độ trộn đƣợc xác định cách phân tích mẫu (sàng) xây dựng đồ thị phần trăm lọt sàng, so sánh với tiêu chuẩn TCVN 8819:2011[2] 4.3 Nghiên cứu thực nghiệm 4.3.1.Mục đích : - Kiểm chứng cơng thức tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn; xác định hệ số vƣợt tải K - Xác định ảnh hƣởng số yếu tố (hƣớng bố trí bàn tay trộn; đặc tính tải trọng trình trộn, ảnh hƣởng tốc độ vịng quay trục trộn, góc nghiêng bàn tay trộn, hệ số điền đầy) đến tiêu thụ lƣợng độ trộn mẻ trộn - Lựa chọn thông số kỹ thuật hợp lý theo mục tiêu chi phí lƣợng riêng nhỏ đảm bảo độ đồng mẻ trộn 4.3.2 Các thông số, tiêu cần xác định thực nghiệm Thông số đầu vào: - Góc nghiêng bàn tay trộn cánh trộn  , rad; - Tốc độ trục trộn n, v/ph; - Khối lƣợng mẻ trộn q, kg Thông số đầu ra: - Năng lƣợng tiêu thụ YK, kwh; (ws) - Độ trộn YN 18 THỰC NGHIỆM TRÊN MÔ HÌNH ẢNH HƯỞNG GĨC NGHIÊNG BÀN TAY TRỘN BỐ TRÍ CÁNH TRỘN: ẢNH HƯỞNG ĐA YẾU TỐ: - Có cánh đảo n= 40,60,80 v/ph α= 350, α= 400 α= 400, 450, 500 -Không cánh đảo α= 45 , α= 50 - Vòng tròn α= 550 0 φ= 0.6; 0.8; 1.0 4.3.3 Thiết bị thực nghiệm Với KL= xác định đƣợc thơng số mơ hình dựa theo mẫu buồng trộn trạm trộn BTNN suất 60- 80T/h Xí nghiệp Cơ khí Cơng trình chế tạo nhƣ bảng dƣới đây: Bảng 4.2.Các thơng số mơ hình buồng trộn thí nghiệm: TT Thơng số Dung lƣợng mẻ trộn Máy thực Mơ hình 800 kg 100 kg 1.430 mm 720 mm Chiều dài buồng trộn L Bán kính đáy buồng trộn R 420mm 210 mm Tốc độ vòng quay trục trộn 60v/phút 60 v/phút Tổng số cánh trộn 24 24 Chiều dài cánh tay trộn (tính từ tâm trục tới đỉnh bàn tay trộn) 320 mm 160 mm Công suất động điện dẫn động buồng trộn 30 kw 2,0 kw 4.3.3.3 Phương pháp thiết bị đo thông số đầu a/ Đo mức hao phí lượng trình trộn: Đo trực tiếp mức tiêu thụ điện riêng Wr đƣợc xác định phƣơng pháp đo điện thơng dụng: b/ Đo đặc tính tải trọng q trình trộn thơng qua biến dạng trục trộn: Sử dụng nguyên lý mạch cầu Wheatstone để đo mômen xoắn biến dạng dầm đàn hồi lắp trục trộn 19 4.3.4- Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng hướng bố trí bàn tay trộn đến tiêu thụ lượng riêng độ trộn đều: 4.3.4.1: Chuẩn bị vật liệu: a- Lấy vật liệu: Trạm trộn BTNN Cơng ty CP Xây dựng Cơng trình Giao thơng 116 (TCT Xây dựng cơng trình Giao thơng 1) đặt Yên Nghĩa- Hà Đông (Hà Nội) Vật liệu đƣợc rang sấy, sàng phân loại theo cỡ hạt trạm trộn: cỡ hạt từ 15- 25 mm; cỡ hạt 10- 15 mm, cỡ hạt 5- 10 mm cỡ hạt 0- mm; nhuộm màu b-Xác định tỷ lệ thành phần mẻ trộn theo tiêu chuẩn Việt Nam cấp phối BTNN Tỷ lệ % theo khối lƣợng thành phần vật liệu là: Vật liệu cỡ hạt từ 15- 25 mm: 6%; cỡ hạt 10- 15 mm: 35%, cỡ hạt 5- 10 mm: 20% cỡ hạt 0- mm:33%, Phụ gia: 6% 4.3.4.2 - Chuẩn bị thiết bị thực nghiệm 4.3.4.3- Tiến hành thực nghiệm 4.3.4.4- Kết thực nghiệm a- Phương án 1: Bố trí cánh trộn theo kiểu vật liệu chuyển động vịng trịn, có cánh đảo Nhận xét: Vật liệu phân bố suốt chiều dài thùng trộn, thành phần vật liệu đƣợc trộn đồng b- Phương án 2: Bố trí cánh trộn theo kiểu vật liệu chuyển động vòng tròn, khơng có cánh đảo 20 Nhận xét: Vật liệu phân bố tƣơng đối nhƣng có xu hƣớng dồn ép vào đầu thùng trộn c- Phương án 3: Bố trí cánh trộn theo kiểu vật liệu dồn vào thùng Nhận xét: Vật liệu phân bố khơng đều, có xu hƣớng dồn ép vào thùng trộn 4.3.5-Nghiên cứu thực nghiệm đặc tính tải trọng q trình trộn: Bằng cách đo biến dạng dầm đàn hồi lắp trục trộn, cho thấy đƣờng đặc tính tải trọng q trình trộn khơ trộn ƣớt Qua biểu đồ cho thấy, giây thứ 40 cấp nhựa đƣờng, ứng suất trục giảm (tƣơng đƣơng với tải trọng trục giảm) nhƣng trộn vƣợt qua chu kỳ trộn (90 s) tải trọng khơng giảm gây tƣợng kẹt đá làm tăng tải trọng Điều phù hợp với tình hình thực tế trộn thời gian q dài gây tình trạng trộn nghiền 4.3.6- Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng số thơng số (Tốc độ vịng quay n, góc nghiêng bàn tay trộn  , hệ số điền đầy  ) đến tiêu thụ lượng riêng độ trộn đều: 4.3.6.1 Tiến hành thí nghiệm: * Số vịng quay trung bình trục trộn: Chọn mức thí nghiệm: n= 40 vg/ph ứng với mã -1; n= 60 vg/ph ứng với mã 0; n= 80 vg/ph ứng với mã +1 Mức biến thiên k = 3; Khoảng biến thiên 20 v/ph * Góc trục trộn bàn tay trộn:  = 400 ứng với mã -1;  = 450 ứng với mã 0;  = 500 ứng với mã +1 Mức biến thiên k = 3; Khoảng biến thiên 50 * Giá trị biến thiên khối lượng tải: 60 kg tƣơng ứng với hệ số đầy thùng β = 0, ứng với mã -1; 80 kg tƣơng ứng với hệ số đầy thùng β = 0,8 ứng với mã 0; 100 kg tƣơng ứng với hệ số đầy thùng β = 1,0 ứng với mã Mức biến thiên k = 3; Khoảng biến thiên 20 kg * Thời gian trộn: Thời gian trộn có ích: t = 1,5 ph cho lần thực nghiệm; thí nghiệm thực lần 4.3.6.2 Xử lý số liệu sau thí nghiệm: a/ Xử lý lựa chọn thông số tối ưu theo hàm mục tiêu lượng chi phí nhỏ nhất: Kết xử lý phần mềm Minitab 16 cho phƣơng trình hồi quy ảnh hƣởng yếu tố x1, x2, x3 đến lƣợng tiêu thụ YK nhƣ sau: YK = 20,7718- 13,0252x1 + 10,2696x2 + 23,3370 x3 + 94,7259 x12 + 143,788x22 + 120,851 x32 – 37,9167 x1x2 – 56,0833 x2x3 (4.42) Xét cực trị hàm YK cho giá trị tối ƣu máy mơ hình: 21 x1 = 40,3544 v/phút x2= 46,1108 độ Bảng 4.5 Kết tối ưu buồng trộn mơ hình YK Dạng Thực YN ws/kg x1(n) v/ph x2() độ x3(q) kg 40,3544 46,1108 86,532 2800 Đạt b/ Kiểm tra điều kiện độ trộn đều: Thực thí nghiệm trộn với thơng số tối ƣu, sàng phân loại vật liệu dựng đồ thị phần trăm lọt sàng theo tiêu chuẩn TCVN 8819:2011 [2] cho thấy độ đồng mẻ trộn đảm bảo 4.3.6.3- Xác định thông số dãy máy mẫu chuẩn số đồng dạng: Từ chuẩn số đồng dạng xác định thông số dãy máy mẫu: Bảng 4.6: Các thông số dãy máy mẫu TT Các tiêu Dung lƣợng mẻ trộn (kg) Số vịng qua trục trộn n (v/ph) Góc nghiêng cánh trộn  (độ) Công suất dẫn động (kW) Máy trộn MT – 1A 86,5 40 45 2,5 MT - MT -2 800 62 45 23 1000 65 45 29 4.3.7- Xác định hệ số vượt tải K: Căn đồ thị đƣờng đặc tính tải trọng đo đƣợc trục trình trộn cho thấy K= 1,226 – 1,512; nhƣ chọn hệ số vƣợt tải K= 1,3 phù hợp Bảng 4.7- So sánh cơng suất tính theo cơng thức đề xuất thực tế sử dụng: Kết luận chương 4: 22 Bằng cách ứng dụng lý thuyết mơ hình đồng dạng phân tích thứ nguyên, luận án xác định đƣợc thơng số máy mơ hình sở buồng trộn thực trạm trộn suất 60- 80 T/h Công ty ôtô 1-5 chế tạọ; xác định đƣợc chuẩn số đồng dạng, xác định thông số “vào”, “ra” kế hoạch thực nghiệm; lập ma trận thí nghiệm để tiến hành xác định giá trị đầu vào tối ƣu theo hàm mục tiêu chi phí lƣợng nhỏ đảm bảo độ trộn hỗn hợp sau trộn Sử dụng phƣơng pháp nhuộm màu vật liệu, xem xét ảnh hƣởng việc bố trí hƣớng bàn tay trộn đến lƣợng tiêu thụ chất lƣợng trộn Qua khảo sát cho thấy việc bố trí bàn tay trộn theo kiểu vịng trịn, có cánh đảo nhƣ phần lớn trạm trộn BTNN Việt Nam sản xuất dùng hợp lý Sau tiến hành thí nghiệm phân tích, xử lý số liệu phần mềm Minitab 16, xác định đƣợc giá trị tối ƣu thơng số vào x1 (tốc độ vịng quay trục trộn) = 40,3544 v/phút; x2 (góc nghiêng bàn tay trộn) = 46,1108 độ x3 (khối lƣợng mẻ trộn ) = 86,532 kg; từ ứng dụng chuẩn số đồng dạng để xác định thông số cho máy loại có dung lƣợng mẻ trộn 800 kg 1000kg Qua xác định chuẩn số đồng dạng cho thấy việc thay đổi kích thƣớc đƣờng kính buồng trộn tốc độ quay trục trộn có ảnh hƣởng lớn đến công suất dẫn động buồng trộn Cụ thể là: Khi thay đổi kích thƣớc đƣờng kính buồn g trộn có tác động bậc đến công suất dẫn động buồng trộn; thay đổi tốc độ quay có tác động bậc đến công suất dẫn động buồng trộn Thông qua việc đo biến dạng trục quay buồng trộn, xác định đƣợc đƣờng đặc tính tải trọng Trên sở phân tích đặc tính tải trọng q trình trộn xác định đƣợc hệ số vƣợt tải K = 1,3 để tính chọn cơng suất động dẫn động buồng trộn có kể đến ảnh hƣởng việc kẹt đá trình trộn KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: Kết luận: 1.1 Luận án nghiên cứu, khảo sát việc sử dụng trạm trộn BTNN Việt Nam; sở số liệu khảo sát tình trạng hỏng hóc trạm trộn, đánh giá mức độ tin cậy khối máy thuộc hệ khí trạm trộn Theo quan điểm độ tin cậy, trạm trộn BTNN hệ thống kỹ thuật phức hợp, bao gồm nhiều phần tử cấu thành, phần tử có chức xác định có tiêu độ tin cậy riêng Bằng việc ứng dụng lý thuyết độ tin cậy, xác định số khối máy tổng thể trạm có độ tin cậy thấp hơn, cần đƣợc quan tâm đầy đủ trình thiết kế, chế tạo 1.2 Kế thừa hợp lý, sát với thực tế, khai triển chƣa đề cập, lƣợng hố có định tính thực nghiệm; Luận án đề xuất cơng thức để tính tốn 23 cơng suất dẫn động buồng trộn giản đơn nhƣng phản ánh đầy đủ thành phần lực cản, có khả ứng dụng rộng rãi, tiệm cận giá trị thực tế (công thức 3.28) 1.3 Bằng cách ứng dụng lý thuyết mơ hình đồng dạng phân tích thứ nguyên, luận án xác định đƣợc thơng số máy mơ hình sở buồng trộn thực trạm trộn săng suất 60- 80 T/h Công ty ôtô 1-5 chế tạọ; xác định đƣợc chuẩn số đồng dạng, xác định thông số “vào”, “ra” kế hoạch thực nghiệm;lập ma trận thí nghiệm để tiến hành xác định giá trị đầu vào hợp lý theo hàm mục tiêu chi phí lƣợng nhỏ đảm bảo độ trộn hỗn hợp sau trộn 1.4 Thực nghiệm, đo đạc thơng số mơ hình ứng dụng phần mềm Minitab 16 để xử lý số liệu thực nghiệm; xác định đƣợc giá trị thông số tối ƣu mơ hình (bảng 4.5); từ ứng dụng chuẩn số đồng dạng để xác định thông số cho máy mẫu loại có dung lƣợng mẻ trộn 800 kg 1000kg (Bảng 4.6) Qua xử lý thực nghiệm đánh giá đƣợc mức độ ảnh hƣởng lớn thơng số đƣờng kính buồng trộn tốc độ quay trục trộn đến công suất dẫn động buồng trộn (Kích thƣớc đƣờng kính buồng trộn có tác động bậc 3, tốc độ quay trục trộn có tác động bậc đến công suất dẫn động buồng trộn) 1.5 Qua phƣơng pháp nhuộm màu cốt liệu đo biến dạng trục quay buồng trộn, đánh giá đƣợc ảnh hƣởng cách bố trí hƣớng bàn tay trộn đến lƣợng tiêu thụ trộn chất lƣợng mẻ trộn Việc bố trí bàn tay trộn kiểu có cánh đảo cho độ trộn tốt 1.6 Thông qua kết nghiên cứu, khẳng định tính hợp lý thơng số kỹ thuật buồng trộn trạm trộn BTNN chế tạo Việt Nam nay; đồng thời phải có biện pháp điều chỉnh tốc độ tƣơng thích với dung lƣợng mẻ trộn nhằm đảm bảo tính tối ƣu sử dụng công suất dẫn động Kiến nghị: 2.1 Nhƣ phân tích chƣơng 4, có nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến lƣợng tiêu thụ chất lƣợng mẻ trộn BTNN Đề tài dừng nghiên cứu thơng số ảnh hƣởng tốc độ vịng quay trục, góc nghiêng bàn tay trộn hệ số điền đầy buồng trộn Vì cần tiếp tục mở rộng phạm vi nghiên cứu ảnh hƣởng thơng số khác để hồn chỉnh sở khoa học cho công tác thiết kế buồng trộn 2.2 Các sở sản xuất hỗ trợ tác giả để chế tạo máy thực với thông số kết nghiên cứu luận án tiến hành khảo nghiệm máy thực; sở hồn thiện áp dụng rộng rãi thực tiễn 24 Hướng nghiên cứu tiếp theo: 3.1- Tiếp tục nghiên cứu ảnh hƣởng số thơng khác nhƣ cách bố trí cánh trộn (xoắn vít, xoắn vít đứt đoạn…), khe hở bàn tay trộn với đáy thùng trộn, độ hạt vật liệu… đến công suất dẫn động buồng trộn để hồn chỉnh thơng số hợp lý thiết kế buồng trộn 3.2- Nghiên cứu,xác định lực cản bàn tay trộn, cánh tay trộn thực nghiệm để khẳng định tính đắn cơng thức đề xuất tính tốn cơng suất dẫn động buồng trộn; đồng thời làm sở cho việc tính tốn sức bền chi tiết thiết kế 3.2- Nghiên cứu động lực học buồng trộn sở lý thuyết mơ hình hóa phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm nhằm nâng cao tuổi thọ khai thác buồng trộn nói riêng trạm trộn nói chung  ... 512 trạm trộn BTNN, Việt Nam chế tạo 413 trạm, chiếm tỷ lệ 80% Chất lƣợng trạm trộn BTNN Việt Nam chế tạo không thua trạm nƣớc 2.2 Khảo sát, đánh giá độ tin cậy trạm trộn BTNN Việt Nam chế tạo. .. tổng hợp số liệu thời gian làm việc tới hỏng thời gian phục hồi khối máy trạm trộn BTNN khảo sát Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm Trạm số số số số số số số số số số 10 Khối Thông số. .. dẫn động buồng trộn độ đồng mẻ trộn lý thuyết nhƣ mơ hình; đề xuất các thơng số kỹ thuật hợp lý dùng thiết kế buồng trộn b/ Mục tiêu phần lý thuyết: - Khảo sát, đánh giá độ tin cậy trạm trộn BTNN