nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng trộn và mức tiêu thụ năng lượng của máy trộn hai trục cưỡng bức với các loại vật liệu xây dựng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - GIÁP HUY TƯỜNG “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG TRỘN VÀ MỨC TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY TRỘN HAI TRỤC CƯỠNG BỨC VỚI VÁC VẬT LIỆU XÂY DỰNG” LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY TháI Nguyên- năm 2011 -1- LỜI CAM ĐOAN Tôi Giáp Huy Tƣờng, học viên lớp Cao học K12 – CN CTM Sau hai năm học tập nghiên cứu, đƣợc giúp đỡ thầy cô giáo đặc biệt giúp đỡ GS.TSKH Phạm Văn Lang, thầy giáo hƣớng dẫn tốt nghiệp tơi, thầy phịng thí nghiệm trƣờng Giao thông vận tải, đến cuối chặng đƣờng để kết thúc khố học Tơi định chọn đề tài tốt nghiệp là: “Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số đến chất lượng trộn mức tiêu thụ lượng máy trộn hai trục cưỡng với loại vật liệu xây dựng” Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân dƣới hƣớng dẫn GS.TSKH Phạm Văn Lang tham khảo tài liệu đƣợc liệt kê Tôi không chép cơng trình cá nhân khác dƣới hình thức Nếu có tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm NGƢỜI CAM ĐOAN Giáp Huy Tƣờng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn -2- LỜI CẢM ƠN Lời xin đƣợc cảm ơn GS.TSKH Phạm Văn Lang - Thầy hƣớng dẫn khoa học định hƣớng đề tài, hƣớng dẫn thầy việc tiếp cận khai thác tài liệu tham khảo nhƣ bảo q trình tơi viết luận văn Tơi xin cảm ơn cán cơng nhân viên phịng thí nghiệm cơng trình trƣờng ĐH Giao thơng vận tải tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi q trình làm thí nghiệm thực nghiệm để hồn thành luận văn Tơi muốn cảm ơn thày cô khoa sau đại học trƣờng ĐH KTCN Thái Ngun giúp đỡ tơi hồn thành khóa học Cuối tơi muốn bày tỏ lịng cảm ơn gia đình tơi, thầy giáo, bạn đồng nghiệp ủng hộ động viên suốt trình làm luận văn Tác giả Giáp Huy Tường Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn -3- MỤC LỤC Lời cam đoan 01 Lời cảm ơn 02 Danh mục ký hiệu chữ viết tắt 06 Danh mục bảng biểu 07 Danh mục đồ thị, hình vẽ 08 PHẦN MỞ ĐẦU 09 I Tính cấp thiết đề tài 09 II Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài 09 III Tổng quan nội dung nghiên cứu đề tài 10 IV Mục đích nghiên cứu, đối tƣợng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu 10 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI Chƣơng TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU - ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ TRỘN HỖN HỢP VẬT LIỆU XÂY DỰNG (Ở DẠNG HẠT RỜI) TRONG NƢỚC VÀ TRÊN 12 THẾ GIỚI 1.1 Khái quát sản phẩm VLXD đƣợc sản xuất từ công nghệ trộn khô hỗn hợp vật liệu xây dựng 12 1.1.1 Sản phẩm vữa khô 12 1.1.2 Sản phẩm hỗn hợp cấp phối dải đƣờng theo tiêu chuẩn AASHTO 16 1.1.3 Các sản phẩm vật liệu xây dựng khác trộn dạng hạt rời 19 1.2 Tình hình nghiên cứu khoa học máy trộn vật liệu rời 20 1.2.1Giới thiệu chung trạm trộn vật liệu rời, cấu tạo nguyên lý hoạt động trạm 1.2.2 Tình hình kết nghiên cứu khoa học máy trộn vật liệu rời giới 1.2.3 Tình hình kết nghiên cứu khoa học máy trộn vật liệu rời Việt Nam Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 20 25 32 http://www.lrc-tnu.edu.vn -4- Kết luận chƣơng I 36 Chƣơng NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRỘN HỖN HỢP VẬT LIỆU RỜI TRONG MÁY TRỘN HAI TRỤC CƢỠNG BỨC NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LÝ 37 THUYẾT ĐỒNG DẠNG - MƠ HÌNH - THỨ NGUN 2.1 Nghiên cứu quy luật chuyển động hỗn hợp vật liệu rời 37 2.1.1 Quy trình trộn 37 2.1.2 Nguyên lý cấu tạo máy trộn cƣỡng hai trục 38 2.1.3 Chuyển động hạt vật liệu buồng trộn CBCK trục 38 2.2 Nghiên cứu ứng dụng sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm 49 2.2.1 Ứng dụng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố 2.2.2 Ứng dụng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố 2.3 Cơ sở lý thuyết đồng dạng - mơ hình - phép phân tích thứ ngun 2.3.1.Ứng dụng lý thuyết đồng dạng mơ hình phƣơng pháp nghiên cứu máy móc điện 49 53 64 64 2.3.2 Mơ hình, chất dạng mơ hình 65 2.3.3.Chuẩn số đồng dạng 67 2.3.4 Lý thuyết thứ nguyên 68 2.3.5.Nguyên lý lý thuyết đồng dạng - Định lý đồng dạng 70 2.3.6 Phƣơng pháp xác định chuẩn số đồng dạng 71 Kết luận chƣơng II 74 Chƣơng NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐỂ XÁC ĐỊNH ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƢỢNG TRỘN VÀ MỨC TIÊU THỤ NĂNG LƢỢNG CỦA MÁY TRỘN HAI TRỤC CƢỠNG BỨC VỚI CÁC LOẠI VẬT LIỆU 75 RỜI 3.1 Một số tính chất lý vật liệu rời Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 75 http://www.lrc-tnu.edu.vn -5- 3.2 Phƣơng pháp xác định độ trộn chi phí lƣợng riêng 79 3.3 Giới thiệu mơ hình thí nghiệm 82 3.3.1 Các thơng số mơ hình máy trộn hai trục cƣỡng 83 3.3.2 Thiết bị đo 85 3.4 Các bƣớc thực thí nghiệm 86 3.4.1 Chọn giá trị thông số đầu vào 86 3.4.2 Mục đích thí nghiệm 86 3.4.3 Các bƣớc thí nghiệm 86 3.5 Nghiên cứu ảnh hƣởng số thông số đến chất lƣợng trộn 87 3.6 Nghiên cứu ảnh hƣởng số thông số đến mức tiêu thụ lƣợng Kết luận chƣơng III 103 Chƣơng ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỒNG DẠNG – MƠ HÌNH – PHÉP PHÂN TÍCH THỨ NGUN ĐỂ TÌM DÃY MÁY TRỘN HỢP LÝ 4.1 Lực tác động nên cấu khuấy trộn Kết luận chƣơng IV KẾT LUẬN CHUNG hƣớng phát triểncủa đề tài TÀI LIỆU THAM KHẢO Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 104 104 4.2 Tính tốn tiêu thụ lƣợng đơn vị thể tích vật liệu máy trộn (kiểu trục nằm ngang) đề xuất dòng máy trộn 90 108 110 111 112 http://www.lrc-tnu.edu.vn -6- DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT f : Hệ số ma sát N : Lực tác dụng vật liện lên mặt tiếp xúc (N) S: Độ rỗng (xốp) vật liệu γ: Khối lƣợng riêng vật liệu (kg/m3) ρ: Độ chặt vật liệu (g/m3) a: Khoảng cách hai trục (mm) R: bán kính dáy thùng (mm) B: chiều rộng thùng (mm) L: chiều dài thùng (mm) h1: Chiều cao từ tâm lên (mm) M: khối lƣợng máy (kg) Z: Số đĩa xích β: Hệ số điền đầy thùng α: Góc nghiêng bàn tay trộn (độ) m: khối lƣợng mẻ trộn (Kg) n: tốc độ quay trụ trộn (vg/ph) tn: thí nghiệm tn 1-1: thí nghiệm lần thứ với số liệu tn 1-2 : thí nghiệm lần thứ lặp lần số liệu T: thời gian trộn (Giây) UA: Hiệu điện tức thời pha A (V) IA: Dòng điện tức thời phai A (A) CosA: Góc lệch pha pha A (Rad) QA : Công suất phản kháng tức thời pha A (VAR) Hữu công : Năng lƣợng tiêu thụ động (Wh) Vô công: công suất phản kháng động (VAR/h) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn -7- X1: biến thí nghiệm đặc trƣng cho tốc độ trục trộn (vg/ph) X2: biến thí nghiệm đặc trƣng cho góc nghiêng bàn tay trộn (độ) YN: Chi phí lƣợng riêng cho thí nghiệm g: Gia tốc trọng trƣờng (g/s2) Yk: độ trộn (%) s: bƣớc cánh trộn (mm) DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Vị trí bàn tay trộn lẻ trục A buồng trộn thời điểm Bảng 2.2 Vị trí bàn tay trộn chẵn trục A buồng trộn thời điểm Bảng 2.3 Vị trí bàn tay trộn lẻ trục B buồng trộn thời điểm Bảng 2.4 Vị trí bàn tay trộn chẵn trục B buồng trộn thời điểm Bảng 2.5 kế hoạch toàn phần n=2 Bảng 3.1 Khối lƣợng riêng số vật liệu thể rắn Bảng 3.2 Khối lƣợng riêng số hỗn hợp vật liệu Bảng 3.3 Kết thí nghiệm loại Bảng 3.4 Kết thí nghiệm loại Bảng 3.5 Số vòng quay trục trộn để hỗn hợp đạt yêu cầu Bảng 3.6 Danh sánh thí nghiệm thực Bảng 3.7 Tổng hợp số liệu thí nghiệm Bảng 3.8 Ma trận thí nghiệm ảnh hƣởng vận tốc góc nghiêng bàn tay trộn đến chi phí lƣợng riêng Bảng 4.1 Thứ nguyên yếu tố trục trộn Bảng 4.2 Dùng máy trộn dự báo loại nhỏ Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn -8- DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ mơ tả cấu tạo lớp áo đƣờng Hình 1.2 Thi cơng đập BTĐL xe lu rung Hình 1.3 Thi cơng sân bãi cơng nghệ BTĐL Hình 1.4 Trạm trộn dây chuyền sản xuất VLXD Hình 1.5 Trạm trộn VLXD Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý hoạt động trạm Hình 2.1 Bố trí cánh tay trộn bàn tay trộn trục trộn Hình 2.1 Đánh số vị trí bàn tay trộn buồng trộn Hình 2.3 Quy ƣớc chiều quay vị trí bàn tay trộn Hình 2.4 Quan hệ sai lệch bình phƣơng trung bình thời gian trộn Hình 3.1 Sơ đồ dàn thí nghiệm Hình 3.2 Hình vẽ tổng thể mơ hình máy trộn Hình 3.3 cơng tơ điện pha có tích hợp truyền dẫn thơng tin vào máy tính Hình 3.4 Mối quan hệ thời gian hữu cơng Hình 3.5 Nhập số liệu vào Minitab Hình 3.6 Phân tích tìm hệ số hồi quy Hình 3.7 Đồ thị phƣơng trình hồi quy Hình 3.8 Điểm tối ƣu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn -9- PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Chúng ta tiến hành nghiệp công nghiệp hoá, đại hoá đất nƣớc Để đạt đƣợc kết nhƣ mong muốn sở hạ tầng phải trƣớc bƣớc Cơ sở hạ tầng đƣợc nâng cao bền vững đồng nghĩa với việc nâng cao chất lƣợng sở vật chất Đối với ngành xây dựng muốn làm đƣợc điều sản phẩm vật liệu xây dựng phải có chất lƣợng cao sản lƣợng lớn để đáp ứng nhu cầu ngày cao xã hội với yêu cầu kỹ thuật đại đạt tiêu chuẩn quốc tế Vật liệu trộn khô sản phẩm đa dạng chủng loại phổ biến xây dựng nhƣ vữa khô, bê tông trộn khô, hỗn hợp bêtông asphalt, hỗn hợp cấp phối dải đƣờng, bêtông đầm lăn….Việc nghiên cứu thông số ảnh hƣởng đến chất lƣợng nhƣ chi phí lƣợng riêng máy trộn sản phẩn việc làm cần thiết nhằm nâng cao chất lƣợng sản phẩm hiệu kinh tế vấn đề cấp thiết Vì đề tài đƣợc lựa chọn là: “ Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số đến chất lượng trộn mức tiêu thụ lượng máy trộn hai trục cưỡng với loại vật xây dựng” II Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài *Ý nghĩa khoa học: - Xác định đƣợc quy luật chuyển động vật liệu rời máy trộn hai trục cƣỡng - Xác định đƣợc yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng trộn, tiêu thụ lƣợng trình trộn - Xây dựng mơ hình vật lý hệ thống trộn cƣỡng vật liệu rời Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn - 99 - Từ phƣơng trình hồi quy sử dụng phần mềm Minitab ta vẽ đƣợc Đồ thị Đồ thị contour Đồ thị surface Hình 3.7 đồ thị phƣơng trình hồi quy Từ đồ thị dễ dàng quan sát đƣợc dƣới hai yếu tố ảnh hƣởng tốc độ trục trộn góc nghiêng bàn tay trộn ta tìm đƣợc điểm tối ƣu điểm thấp mặt cong , giá trị mức chi phí lƣợng riêng nhỏ Bằng phần mềm Minitab rõ cho điểm hình sau: Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn - 100 - Điểm tối ƣu Tốc độ tối ƣu Chi phí lƣợng thấp Góc nghiêng tối ƣu Hình 3.8 điểm tối ƣu  nhƣ thông số tối ƣu thu đƣợc nhƣ sau: Tốc độ : 66,7776 ≈ 70 (Vg/ph) Góc nghiêng bàn tay trộn: 50,29680 ≈ 500 Chi phí lƣợng riêng: 17,1985 (Ws/vg.kg) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn - 101 - Nhận xét: - Phƣơng trình hồi quy hoàn toàn với tranh thực nghiệm - Sự tƣơng tác (ảnh hƣởng) vận tốc quay khối lƣợng trộn khơng có - Khối lƣợng trộn tỷ lệ thuận với Hàm mục tiêu (chính giá trị cần tối ƣu) vây khơng có điểm dừng phạm vi thực nghiệm nên khơng có tối ƣu - Vận tốc quay có quan hệ bậc hai với Hàm mục tiêu Xét với giá trị khối lƣợng tốt m = 120 kg ta đƣợc quan hệ hàm mục tiêu so với vận tốc quay: Y = 17,5901 +1,5606 X1 + 2,4489 X1X1 – 0,9389X2 + 1,4259 X22 Ta đ ƣợc giá trị tối ƣu tâm mặt quy hoạch: Ytƣ = 17,1985 (Ws/vg.kg) X1tƣ = 70 vg/ph Vậy chi phí lƣợng nhỏ cho kg sản phẩm trộn đạt tốt khối lƣợng trộn lớn (nhƣng phải đảm bảo điều kiện ảnh hƣởng bàn tay trộn phải toàn hỗn hợp vật liệu trộn sau vịng quay) vận tốc góc tối ƣu n = 70 vịng/phút Với máy mơ hình chế độ làm việc tối ƣu: + Vận tốc quay trục n = 70 vòng/phút + Khối lƣợng tải mẻ trộn: Q = 120 kg Với cách nạp liệu nhƣ thí nghiệm ta đƣợc thời gian trộn đạt yêu cầu là: tt = (45/70).60 = 38,57 s ; Lấy tt = 39 s (45 số vòng quay trục trộn để mẻ trộn đạt yêu cầu) Năng suất trộn máy là: Π = 3600Q/ tt = 3600.120/39 = 11076,9 (kg/h)  11 tấn/h Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn - 102 - chọn Π = 11 Tấn/h Ta tìm đƣợc giá trị thơng số sau máy: Chế độ x2 CStb v/p Tối ƣu x1 Độ w 70 50 NL/vg 1753.846 NL/vg.kg wh/vòng ws/vòng.kg 0,4176 17,1985 Rc Mxt  N Nm rad/s 103 239,29 Từ ta chọn đƣợc máy trộn mơ hình với thông số hợp lý sau: - Khối lƣợng máy: 350 kg - Bán kính đáy buồng trộn: 190 mm - Chiều rộng thùng: 656 mm - Chiều dài thùng: 900 mm - Khoảng cách hai trục: 270 mm - Số lƣợng cánh: 32 - Kích thƣớc bàn tay trộn 80x70 mm - Khoảng cách cánh tay trộn: 110 mm - Công suất tiêu thụ: 2,8 kw (Chọn hệ số tải 1,25) - Tốc độ quay trục: 70 vòng/phút - Dung lƣợng mẻ trộn: 120 kg - Góc nghiêng bàn tay trộn 500 - Năng suất máy: 11 tấn/h Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 7,33 - 103 - Kết luận chƣơng III Trên sở máy mơ hình, phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm kết hợp xử lý số liệu phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm, xác định yếu tố ảnh hƣởng tiêu hao phí lƣợng Kết thu đƣợc cho thấy: Ở chế độ làm việc với vận tốc quay trục trộn 70 vịng/phút, góc nghiêng bàn tay trộn 500 tải trọng 120 kg chi phí lƣợng riêng đơn vị khối lƣợng sản phẩm Với kết đạt đƣợc làm sở cho việc tính tốn dãy máy trộn với cơng suất khác Trong quy trình trộn sản phẩm vật liệu xây dựng, việc xác định cách xác mức độ đồng sản phẩm sau trộn việc khó khăn, mang giá trị tƣơng đối Chất lƣợng trộn sản phẩm phụ thuộc chủ yếu vào số lần đảo trộn trục trộn, ngồi cịn phụ thuộc vào quy trình cấp liệu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn - 104 - Chƣơng IV ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỒNG DẠNG – MƠ HÌNH – PHÉP PHÂN TÍCH THỨ NGUN ĐỂ TÌM DÃY MÁY TRỘN HỢP LÝ 4.1 Lực tác động nên cấu khuấy trộn Nghiên cứu trình làm việc cấu chuyển động bất động môi trƣờng vật liệu rời (hoặc đất) ta tính mối quan hệ sau nhằm tính tốn lực tác dụng lên cấu R = ( p, h, b, , v,g…) (4-1) Trong đó: yếu tố phƣơng trình (4-1) đựợc mơ tả thí nghiệm sau: Bảng 4.1: Thứ nguyên yếu tố trục trộn Thứ Các yếu tố Các đại lƣợng nguyên M, L, T  1 -2 Độ ăn sâu cánh nguyên liệu, h (m) Kích thƣớc đặc trƣng cấu khuấy trộn, b (m) 0 -1 Khối lƣợng riêng hỗn hợp, (kg/m3) -3 -1 -2 Gia tốc trọng trƣờng, g (m/s2) Môi trƣờng Lực cản chuyển động máy khuấy trộn, R (N) Độ cứng hỗn hợp , p (N/m2) việc  Tốc độ chuyển động v (m/s) Cơ cấu làm  -2 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn - 105 - Chọn đại lƣợng bản: p, h, g nhận đựơc   1  Δ= 1 ≠0 2 Ta tìm đƣợc chuẩn số sau: 1  R ; p.h.b 2  b ; h 3   g.h p ; 4  v2 ; gh Từ ta đƣợc phƣơng trình chung là:  b  g.h v  R    , , h p.h.b p g.b    ' 1  (4-2) 1 R g.h p  C   p.h.b v  g.h Hay R = C..F.v2 (4-3) Trong đó: F÷h2 diện tích hình chiếu cánh khuấy trộn máy trộn, tỉ lệ với chuyển động ĐÂY CHÍNH LÀ PHƢƠNG TRÌNH NEWTON lực cản cánh trộn - khuấy môi trƣờng cản Hệ số C số thực nghiệm với loại cánh khuấy trộn cụ thể Kết thực nghiệm máy mơ hình thu đƣợc giá trị lực cản cánh R = 103 N ρ = 1997 kg/m3 khối lƣợng riêng vật liệu trộn F = 0,08x0,07x sin50o = 42,9 x 10-4 m2, diện tích hình chiếu theo mặt phẳng đứng cánh tiện Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn - 106 - v = LC x ω = 0,145 x 7,33 = 1,063 m/s Từ tìm đƣợc hệ số C hệ số thực nghiệm rõ tác dụng cấu trộn dùng để trộn bêtông ximăng khô C R 103   10,64 4 F  v 42,9.10 1997.1,0632 Vậy ta đƣợc công thức xác định lực tác động lên cánh máy mơ hình làm việc chế độ hợp lý: R = 10,64 .F.v2 (4-4) * Từ ta xác định lực cản lên cánh máy thực  Xét chuẩn số 1 1  R hay viết R = k0.b p.h.b (4-5) Nếu xét tổng số bề rộng cánh trục bề rộng toàn dàn khuấy trộn sẽ: ko.B = R Khi biết lực cản cuả mơ hình, tìm lực cản vật thực R0  R M Hay Hoặc k B k M B M Ro  RM (4-6) k h0 B0 k hM BM C  F Ro  R M C M  M FM v  v  M     (4-7) (4-8) Kí hiệu “0” vật thực, “M” mơ hình Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn - 107 - Từ thực nghiệm giúp ta xác định mối quan hệ lực cản theo phƣơng ngang độ chặt nguyên liệu, qua tìm đƣợc lực cản trộn vật liệu trộn Từ phƣơng trình chuẩn số đồng dạng viết: 1 =  (2, 3) 1 = A (m2, n3) Trị số A1, m, n đƣợc xác định thực nghiệm Phƣơng trình nêu viết dƣới dạng: R  A p 1 n b1 m h1 m  n  n (4-9) Trong đó:  = .g trọng lƣợng thể tích vật liệu trộn, kg/m3; với điều kiện cụ thể, xác định lực cản vật thực điều kiện khác ( 0, p0, h0 b0) theo phƣơng trình sau:  p  R0  RM   p   M  1 n b  b  M     1 m h  h  M     1 m  n     M     n (4-10) Khi cánh khuấy làm việc độ sâu nguyên liệu trộn, với hc = lực cản cánh khuấy trộn cần thiết kế h R0  RM  h  M     1 m  n b  b  M     1 m (4-11) Khi cánh khuấy làm việc độ sâu lƣu chất, có hc = lực cản cánh khuấy trộn cần thiết kế Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn - 108 - b R0  R M  b  M Trong đó: *      1 m  RM 1 m * (4-12) b0  bc hệ số đồng dạng cánh khuấy- trộn bM Lực cản trở cấu trộn lực cản máy nhân với tỉ lệ bề rộng cánh 4.2 Tính tốn tiêu thụ lƣợng đơn vị thể tích vật liệu máy trộn (kiểu trục nằm ngang) đề xuất dòng máy trộn Nhƣ nêu, nghiên cứu trình trộn tạo loại máy dãy máy đạt hiệu kinh tế cao sở ứng dụng lý thuyết mơ hình với chuẩn số đồng dạng Chuẩn số chọn trƣờng hợp máy trộn cƣỡng hai trục ngang tiêu thụ lƣợng riêng Np với mơ hình vật thực V Đối với máy mơ hình thí nghiệm luận văn (nhƣ nêu chƣơng III) Năng suất máy trộn phụ thuộc vào đƣờng kính d cách trộn, bƣớc S cánh trộn, tốc độ quay n, khối lƣợng riêng vật liệu trộn ρ, gia tốc trọng trƣờng g số hệ số khác (hệ số nạp đầy, độ đặt nghiêng cánh trên…) Phƣơng trình tổng qt có dạng: Q =  (d, s, n, p, g…) (4-13) Chọn p, d, n đại lƣợng Sẽ nhận đƣợc  ≠ Kh phƣơng trình chuẩn số đồng dạng máy trộn là: Q g S  ( , )  n.d n d d Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN (4-14) http://www.lrc-tnu.edu.vn - 109 - 1  Q  n.d 2  g n d 3  Trong đó: S d  Với chuẩn số đồng dạng Π2, ta tính số đồng dạng L2  d c n2 gc 1 Khi gc = 1, tìm đƣợc do.no2 = dM.nM2 no  nM dM d0 Tức số vịng quay vật thực số vịng quay mơ hình nhân với bậc hai tỉ số đƣờng kính mơ hình dM vật thực  Từ chuẩn số Π3, có: L3  Sc 1 dc S o  S M dM Bƣớc cánh trộn máy thực tích số bƣớc cánh trộn máy mơ hình nhân với tích tỉ số đƣờng kính cánh trộn  Từ chuẩn số Π1, xác định đƣợc suất trộn máy thực: Q = 3.Qm Với   dM Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn - 110 - Từ kết thực nghiệm máy trộn hai trục cƣỡng (dùng làm máy mô hình) thiết kế dãy máy trộn với cơng suất khác Bảng 4.2: Dùng máy trộn dự báo loại nhỏ Máy mơ hình Máy thực Máy thực 2,8 - 3,0 4,5 - 7,0 - 8,0 Khối lƣợng máy (kg) 350 430 510 Bán kính trục trộn (mm) 190 217 250 Bƣớc trục trộn (mm) 110 126 146 N/S trộn (Tấn/h) 11 15,03 23 0,3-0,4 0,3-0,4 0,3-0,4 Công suất cần thiết (kw) Tiêu thụ (kwh/tấn) Kết luận chƣơng IV - Việc xác định phƣơng trình Newton lực cản cánh trộn-khuấy môi trƣờng cản – Phƣơng trình (4-4) - mơ hình thực nghiêm thông số làm việc hợp lý, giúp xác định đƣợc lực cản cánh trộn máy thực từ giúp ta thiết kế chế tạo kết cấu máy hợp lý - Từ kết thực nghiệm xác định đƣợc thông số làm việc hợp lý mơ hình, kết hợp với ứng dụng lý thuyết đồng dạng – mơ hình – phép phân tích thứ ngun giúp ta tìm đƣợc dãy máy trộn thực theo yêu cầu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn - 111 - KẾT LUẬN CHUNG - Trong trình phát triển xã hội nay, chất lƣợng sản phẩm đôi với giá thành hạ sản lƣợng phải lớn Vì lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng nói chung sản phẩm vật liệu đƣợc sản xuất máy trộn hai trục cƣỡng nói riêng việc nghiên cứu để đƣa thông số công nghệ sử dụng để sản phẩm tạo với chi phí lƣợng riêng với chất lƣợng đảm bảo vấn đề cấp bách - Nghiên cứu, ứng dụng lý thuyết quy hoạch thực nghiệm để xác định ảnh hƣởng số yếu tố đến chất lƣợng chi phí lƣợng riêng máy trộn, từ xác định thơng số chế tạo sử dụng hợp lý máy trộn cƣỡng hai trục nằm ngang - Trên sở máy mơ hình, ứng dụng lý thuyết mơ hình đồng dạng phép phân tích thứ ngun, để xác định dãy máy theo mong muốn Từ đề xuất dãy máy trộn nghiên cứu ngƣời ta cho ứng dụng thực tế đƣa đƣợc chế độ hợp lý, thông số kết cấu máy tối ƣu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn - 112 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] - Đoàn Tài Ngọ (Chủ biên), Nguyễn Thiệu Xuân, Trần Văn Tuấn, Nguyễn Thị Thanh Mai, Nguyễn Kiếm Anh Máy sản xuất vật liệu xây dựng cấu kiện xây dựng Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 2000 [2] - Trần Quang Quý, Nguyễn Văn Vịnh, Nguyễn Bính (2001) Máy thiết bị sản xuất vật liệu xây dựng, NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội, 2001 [3] - Nguyễn Minh Tuyển - Các máy khuấy trộn công nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1987 [4] - Nguyễn Minh Tuyển – Quá trình thiết bị khuấy trộn công nghệ - NXB Xây dựng, Hà Nội – 2006 [5] - Nguyễn Hoàn Thiện (2006) Nghiên cứu trình trộn hỗn hợp bê tơng nhựa nóng buồng trộn cƣỡng chu kỳ hai trục Luận văn Thạc sĩ Đại học GTVT chuyên ngành máy xây dựng xếp dỡ, Hà Nội, 2006 [6] - Phạm Văn Lang (1985) Cơ sở lý thuyết kế hoạch hóa thực nghiệm việc ứng dụng kỹ thuật nông nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 1985 [7] - Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang (1998) Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm ứng dụng kỹ thuật nông nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 1998 [8] - L.I.Xedov (1984) Các phƣơng pháp đồng dạng thứ nguyên học Bùi Hữu Dân dịch, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1984 [9] - Phạm Văn Lang (1996) Đồng dạng mơ hình thứ ngun, ứng dụng kỹ thuật nông nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 1996 [10] V.A Vennhicop (1976) Lý thuyết mơ hình đồng dạng, NXB Trƣờng Đại học Mockba, 1976 [11] Đậu Thế Nhu (1996) Chƣơng trình xử lý thực nghiệm ứng dụng giới hóa nơng nghiệp Báo cáo khoa học Viện Cơ điện nông nghiệp chế biến nông sản, Hà Nội, 1996 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn - 113 - [12] - Phan Nguyên Di (2001) Cơ học môi trƣờng liên tục NXB Quân đội nhân dân, Hà Nội, 2001 [13] - Franz Holzweibig Hans Dresig (2001) – Giáo trình động lực học máy Vũ Liêm Chính Phan Nguyễn Di dịch từ tiếng Đức NXB Khoa học Kỹ thuật, HÀ Nội, 2001 [14] - Cokolob I A (1975) – Cơ sở thiết kế máy máy móc tự động sản xuất thực phẩm NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1976 (Bản dịch từ tiếng Nga) [15] - L.D.Landau E.M Lifsitx (2001) – Thủy động lực học NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2001 [16] - Nguyễn Văn Vịnh - Đề tài cấp mã số: B2003-35-63-TĐ: “ Nghiên cứu tính tốn thiết kế trạm trộn cấp phối suất 80-100 Tấn/h phục vụ thi cơng móng đƣờng theo quy trình AASHTO” [17] – Ngơ Long – Nghiên cứu sở khoa học máy trộn cấp phối phục vụ thi cơng móng đƣờng theo quy trình AASHTO- Luận văn thạc sỹ kỹ thuật- Đại học giao thông vận tải 2003 [18] Nguyễn Văn Dự - phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm kỹ thuật – NXB Khoa học kỹ thuật -2011 [19] Nguyễn Đăng Bình – nghiên cứu công nghệ để sản xuất vật liệu xây dựng cao cấp từ nguồn nguyên liệu địa phƣơng Bắc Thái -1996 [20] – Trần Văn Viết – Nghiêng cứu ảnh hƣởng số thông số đến chất lƣợng trộn mức tiêu thụ lƣợng máy trộn hai trục cƣỡng nằm ngang với vật liệu rời – luận văn thạc sĩ kỹ thuật – ĐH Xây dựng 2009 [21] – Đỗ Thị Tám - Nghiên cứu cải tiến số thơng số máy trộn thức ăn gia súc kiểu vít đứng nhằm tăng suất, chất lƣợng, giảm giá thành sản phẩm Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ... tốt nghiệp là: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số đến chất lượng trộn mức tiêu thụ lượng máy trộn hai trục cưỡng với loại vật liệu xây dựng? ?? Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu cá nhân tơi... cấp thiết Vì đề tài đƣợc lựa chọn là: “ Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số đến chất lượng trộn mức tiêu thụ lượng máy trộn hai trục cưỡng với loại vật xây dựng? ?? II Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực... chuẩn số đồng dạng 71 Kết luận chƣơng II 74 Chƣơng NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐỂ XÁC ĐỊNH ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƢỢNG TRỘN VÀ MỨC TIÊU THỤ NĂNG LƢỢNG CỦA MÁY TRỘN HAI TRỤC CƢỠNG BỨC VỚI