Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật 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 xây dựng

- 1 - PHẦN MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của đề tài. Chúng ta đang tiến hành sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Để đạt được những kết quả như mong muốn thì cơ sở hạ tầng phải đi trước một bước. Cơ sở hạ tầng được nâng cao và bền vững đồng nghĩa với việc nâng cao chất lượng của cơ sở vật chất. Đối với ngành xây dựng muốn làm được điều này thì các sản phẩm vật liệu xây dựng phải có chất lượng cao và sản lượng lớn để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội cùng với yêu cầu về kỹ thuật hiện đại đạt tiêu chuẩn quốc tế. Vật liệu trộn khô là một sản phẩm đa dạng về chủng loại và phổ biến trong xây dựng như vữa khô, bê tông trộn khô, hỗn hợp bêtông asphalt, hỗn hợp cấp phối dải đường, bêtông đầm lăn….Việc nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến chất lượng cũng như chi phí năng lượng riêng của máy trộn các sản phẩn này là một việc làm cần thiết nhằm nâng cao chất lượng của sản phẩm và hiệu quả về kinh tế là một vấn đề cấp thiết. Vì vậy đề tài được lựa chọn là: “ 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 xây dựng”. II. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài. *Ý nghĩa khoa học: - Xác định được quy luật chuyển động của vật liệu rời trong máy trộn hai trục cưỡng bức. - Xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng trộn, tiêu thụ năng lượng trong quá trình trộn. - Xây dựng mô hình vật lý của hệ thống trộn cưỡng bức vật liệu rời. *Ý nghĩa thực tiễn - Đúc kết, lựa chọn xác định các thông số hợp lý của máy trộn hai trục cưỡng bức đang sử dụng trong ngành sản xuất vật liệu xây dựng. - Đề xuất dãy máy trộn hai trục cưỡng bức thích hợp. III. Tổng quan nội dung nghiên cứu của đề tài. 3.1 Tình hình, kết quả nghiên cứu máy trộn vật liệu rời ở các nước và ở Việt Nam. 3.2 So sánh ưu nhược điểm của các loại máy trộn vật liệu rời đang phổ biến. 3.3 Kết quả của những công trình nghiên cứu về lý thuyết máy trộn của các tác giả đi trước trên thế giới và Việt Nam. - 2 - 3.4 Tồn tại, những vấn đề cần nghiên cứu. IV. Mục đích nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu. * Mục đích đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học, xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng trộn và tiêu thụ năng lượng riêng của máy trộn cưỡng bức, trên cơ sở đó tìm dãy máy trộn phù hợp quy mô sản xuất công nghiệp. * Đối tượng nghiên cứu - Một số thông số chính của máy trộn hai trục cưỡng bức trong sản xuất vật liệu xây dựng. - Nghiên cứu chuyển động của khối phối liệu trong máy trộn. * Phương pháp nghiên cứu. - Phương pháp xử lý số liệu thống kê, đánh giá kết quả thu được thông qua chương trình tính toán hồi quy. - Phương pháp quy hoạch thực nghiệm, lý thuyết đồng dạng, phép phân tích thứ nguyên. *Mô hình thực nghiệm Xây dựng mô hình thực nghiệm, xác định các yếu tố “vào”- “ra” tìm mối quan hệ phụ thuộc thông số hợp lý của máy. *Phương pháp đo: -Phương pháp xác định độ đồng đều của vật liệu trộn trên cơ sở của các phương pháp thông dụng. -Đo các chỉ số về điện năng của nguồn điện nối với động cơ của máy trộn được thể hiện dưới dạng bảng số và đồ thị. * Nội dung nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu của đề tài. -Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến tính năng làm việc của máy trộn vật liệu rời. -Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của quá trình làm việc của bộ phận trộn. -Nghiên cứu đề xuất dãy máy trộn. *Dự kiến kết quả đạt được. -Xác định được tính chất vật liệu rời. -Xác định được thông số hợp lý, thiết kế, chế tạo mô hình. - 3 - -Thực nghiệm (trên cơ sở máy mô hình), xác định các thông số hợp lý. Luận văn này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của: GS.TSKH. Phạm Văn Lang.Tôi xin trân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn, cảm ơn những ý kiến đóng góp của GS.TSKH Phạm Văn Lang, các thầy cô trong phòng thí nghiệm công trình-Trường đại học Giao thông vận tải, các cán bộ công nhân viên Khoa sau đại học-Trường Đại học KTCN Thái Nguyên đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thí nghiệm lấy số liệu và hoàn thành luận văn này. Do kinh nghiệm và thời gian có hạn, chắc chắn luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi xin trân trọng tiếp thu những ý kiến đóng góp cho bản luận văn này. CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU - ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRỘN HỖN HỢP VẬT LIỆU XÂY DỰNG (Ở DẠNG HẠT RỜI) TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI. 1.1 Khái quát về các sản phẩm VLXD được sản xuất từ công nghệ trộn khô hỗn hợp vật liệu xây dựng. 1.1.1 Sản phẩm vữa khô. 1.1.2 Sản phẩm hỗn hợp cấp phối dải đường theo tiêu chuẩn AASHTO. 1.1.3 Các sản phẩm vật liệu xây dựng khác trộn ở dạng hạt rời. 1.2 Tình hình nghiên cứu khoa học về máy trộn vật liệu rời. 1.2.1 Giới thiệu chung về trạm trộn vật liệu rời, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của trạm. - 4 - Hình 1-4. Trạm trộn trong dây truyền sản xuất VLXD 1- Silô chứa xi măng 2- Vít tải 3- Cân định lượng 4- Phễu chờ cốt liệu 5- Phễu cốt liệu 6- Băng tải 7- Máy trộn 8- Cabin điều khiển Hình 1-5. Hình ảnh Trạm trộn VLXD . Hình 1-6 – Sơ đồ nguyên lý hoạt động trạm 1.2.2 Tình hình và kết quả nghiên cứu khoa học về máy trộn vật liệu rời trên thế giới. 1.2.2.1 Về nghiên cứu tính toán lý thuyết. 1.2.2.2 Nghiên cứu tính toán các chỉ tiêu chính của máy trộn. 1.2.2.3 Tình hình và kết quả nghiên cứu khoa học về máy trộn vật liệu rời ở Việt Nam. - 5 - Kết luận chương I Đề tài luận văn cao học được lựa chọn là: “ 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”. CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRỘN HỖN HỢP VẬT LIỆU RỜI TRONG MÁY TRỘN HAI TRỤC CƯỠNG BỨC NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỒNG DẠNG - MÔ HÌNH - THỨ NGUYÊN 2.1 Nghiên cứu quy luật chuyển động của hỗn hợp vật liệu rời. 2.1.1 Quy trình trộn 2.1.2 Nguyên lý cấu tạo của máy trộn cưỡng bức hai trục 2.1.3 Chuyển động của các hạt vật liệu trong buồng trộn CBCK 2 trục. 2.1.3.1 Cách bố trí các cánh trộn và bàn tay trộn trong buồng trộn. Hình 2-1 : Bố trí cánh tay trộn và bàn tay trộn trên hai trục trộn buồng trộn cưỡng bức. 2.1.3.2 Sự chuyển động của các hạt vật liệu trong buồng trộn a) Sự chuyển động và vị trí của các bàn tay trộn trong quá trình trộn. b) Sự chuyển động của các hạt vật liệu trong buồng trộn 2.2. Nghiên cứu ứng dụng cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm. 2.2.1. Ứng dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trong nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố 2.2.2. Ứng dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trong nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố 2.2.2.1.Xác định các thông số chính ảnh hưởng đến máy trộn Máy trộn (Hộp đen) x 1 :Tốc độ trộn x 2 :Góc nghiêng y N: Độ trộn đều y K: mức tiêu thụ điện năng riêng - 6 - 2.2.2.2.Lập ma trận thí nghiệm, chọn phương án quy hoạch thực nghiệm * Kế hoạch trung tâm hợp thành * Kế hoạch trung tâm hợp thành trực giao 2.2.2.3. Xử lý kết quả - Xác định mô hình toán phương án bậc 1 * Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy theo tiêu chuẩn Student * Kiểm tra tính thích ứng của mô hình toán: 2.2.2.4.Xác định mô hình toán bậc 2 * Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy theo tiêu chuẩn student * Kiểm tra tính thích ứng của mô hình toán trước hết tính phương sai thích ứng: 2.2.2.5. Xác định giá trị tối ưu của các yếu tố hàm mục tiêu 2.3. Cơ sở của lý thuyết đồng dạng - mô hình - phép phân tích thứ nguyên 2.3.1.Ứng dụng lý thuyết đồng dạng và mô hình trong phương pháp nghiên cứu về máy móc cơ điện 2.3.3.Chuẩn số đồng dạng 2.3.4. Lý thuyết thứ nguyên 2.3.5.Nguyên lý của lý thuyết đồng dạng - Định lý đồng dạng 2.3.5.1.Định lý đồng dạng thứ nhất 2.3.5.2. Định lý đồng dạng thứ hai - định lý Π 2.3.5.3.Định lý đồng dạng thứ ba 2.3.6. Phương pháp xác định chuẩn số đồng dạng Kết luận chương II 1. Chuyển động của vật liệu xây dựng trong buồng trộn là ứng dụng công nghệ trộn phối hợp, với tác động ngoại lực, vật liệu được hoà vào nhau và tách thành các thể tích nhỏ đảm bảo chất lượng trộn đáp ứng yêu cầu công nghệ, do ngành đề ra. 2. Để đảm bảo quá trình trộn đạt hiệu quả, chất lượng cao, luận văn chọn dạng buồng trộn cưỡng bức hai trục, vật liệu trong buồng trộn vừa di chuyển liên tục dọc trục và vừa trộn đều. 3. Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm chọn thông số “vào” là tốc độ quay và khối lượng nguyên liệu khi trộn nhằm xác định tiêu thụ năng lượng riêng và độ trộn đều, trên cơ sở đó tìm chế độ sử dụng hợp lý. 4. Trên cơ sở chọn các thông số hợp lý, sử dụng phương pháp đồng dạng, phân tích thứ nguyên nhằm xác định dòng máy trộn phù hợp với từng đối tượng sử dụng. - 7 - Chương III NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐỂ XÁC ĐỊNH 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 RỜI 3.1 Một số tính chất cơ lý cơ bản của vật liệu rời. Vật liệu rời trong xây dựng thường ở các dạng: - Dạng hạt như: Đá, cát … - Dạng bột hay còn gọi dạng hạt mịn như: Xi măng, bột đá, đất sét, tro… - Dạng hỗn hợp như: Hỗn hợp bêtông xi măng khô, vữa khô, cấp phối dải đường, bêtông asphalt… a) Hệ số ma sát b) Mật độ c) Độ rỗng d) Độ hạt của vật liệu e) Các thông số vật lý của vật liệu làm thí nghiệm là đá 0,5x1 và cát vàng Do điều kiện và thời gian có hạn nên tác giả chỉ xác định được một số thông số cơ bản phục vụ cho luận văn. Khối lượng riêng của hỗn hợp đá 0,5x1: 1,44 Tấn/m 3 Khối lượng riêng của hỗn hợp cát vàng: 1,43 Tấn/m 3 Khối lượng riêng của hỗn hợp sau khi trộn: 1,997 Tấn/m 3 3.2 Phương pháp xác định độ trộn đều và chi phí năng lượng riêng. a) Phương pháp xác định độ trộn đều. Theo định nghĩa chung độ trộn đều là một đặc trưng định lượng của quá trình trộn, được xác định bằng tỷ số khối lượng của một chất thành phần trong mẫu phân tích với khối lượng của thành phần chất đó được quy định trong hỗn hợp. Cho chất A, khi trộn với khối lượng a; khối lượng b thuộc chất B trộn vào nhau, cần đảm bảo tính đồng nhất của hỗn hợp. Thành phần của chất A và B trong hỗn hợp là: - 8 - ba a C A + = ba b C B + = (3-6) Thời gian trộn trong phạm vi giời hạn cho phép, do đó trong hỗn hợp chịu các thành phần C A và C B ở các thành phần thể tích khác nhau của hỗn hợp sẽ khác nhau. Nếu sự khác nhau này càng ít thì hỗn hợp càng gần với hỗn hợp lý tưởng. Độ trộn đều của các thành phần là: %100)1( 1 x a aa Y ka − −= %100)1( 1 x b bb Y kb − −= (3-7) với: 1 a - Khối lượng thành phần chất A sau khi trộn. 1 b - Khối lượng thành phần chất B sau khi trộn. a - Khối lượng thành phần chất A trong mẫu. b - Khối lượng thành phần chất B trong mẫu. b) Phương pháp xác định chi phí năng lượng riêng Mức tiêu thụ điện năng riêng W r được xác định bằng phương pháp đo điện thông dụng: - Dùng công tơ điện tử để đo điện năng W trong mỗi lần thí nghiệm. Công tơ điện tử được kết nối với máy tính và cho ta các thông số chính của động cơ bao gồm: + Thời gian trộn. + Hiệu điện thế hiệu dụng. + Dòng điện hiệu dụng + Hệ số Cosφ + Công suất điện kháng P tt . + Công suất trở kháng Q tt . + Điện năng tiêu thụ. - 9 - 3.3 Giới thiệu mô hình thí nghiệm. Hình 3-1 Sơ đồ dàn thí nghiệm 3.3.1 Các thông số cơ bản của mô hình máy trộn hai trục cưỡng bức. Hình 3.2 hình vẽ mô hình tổng thể máy trộn Khoảng cách giữa hai trục: a = 270 mm Bán kính đáy thùng: R = 190 mm - 10 - Chiều rộng thùng: B = 656 mm Chiều dài thùng: L = 900 mm Chiều cao từ tâm lên: h 1 = 290 mm Số lượng tay trộn: 32 chiếc ( có thể thay đổi được) Bước cánh tay trộn: s = 110 mm (Với trường hợp có 8 cặp cánh tay trộn trên một trục) Khối lượng máy: M = 350 kg Động cơ liền Hộp giảm tốc: + Công suất: 3,2 kw + Số vòng quay trục ra 50 vòng/phút Chuyển động xích (bước xích) t = 15,4 mm Đĩa xích lắp trên trục để thay đổi vận tốc quay của trục trộn: Số răng: Z = 12,15,18,21,24. Ứng với tốc độ quay của trục:n = 40,50,60,70,80 (vòng/phút). Các thông số thay đổi 1. Khoảng cách giữa các cánh tay trộn. Thay đổi khoảng cách giữa các cánh tay trộn bằng cách vặn lỏng các bulông M12 của tấm quay nhê. Sau đó chỉnh khoảng cánh tay trộn theo ý muốn rồi vặn chặt 2 bulông M12 lại. 2. Góc nghiêng của bàn tay trộn. Chỉnh góc nghiêng của bàn tay trộn bằng cách vặn lỏng Êcu M24 , vặn tay trộn nghiêng một góc theo ý muốn sau đó vặn chặt Êcu aM24 đó lại. 3. Trọng lượng mẻ. Có thể thay đổi tải đổ vào máy không vượt quá 140 kg đối với vật liệu là cát và đá có γ x ≤ 1,5 g/cm 3 4. Tốc độ của máy. Thay đổi tốc độ của máy bằng cách thay đổi bánh xích trên trục động cơ (giữ nguyên bánh xích trên trục máy trộn) Số vòng quay của trục trộn tương ứng với các loại bánh xích: Số răng bánh xích Số vòng quay trục trộn Z 1 = 12 n 1 = 40 v/p Z 2 = 15 n 2 = 50 v/p Z 3 = 18 n 3 = 60 v/p Z 4 = 21 n 4 = 70 v/p Z 5 = 24 n 5 = 80 v/p [...]... -1996 [20] – Trần Văn Viết – Nghiêng cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng trộn và mức tiêu thụ năng lượng trên máy trộn hai trục cưỡng bức nằm ngang với các vật liệu rời – luận văn thạc sĩ kỹ thuật – ĐH Xây dựng 2009 [21] – Đỗ Thị Tám - Nghiên cứu cải tiến một số thông số chính của máy trộn thức ăn gia súc kiểu vít đứng nhằm tăng năng suất, chất lượng, giảm giá thành sản phẩm ... MÁY TRỘN HỢP LÝ 4.1 Lực tác động nên cơ cấu khuấy trộn 4.2 Tính toán tiêu thụ năng lượng trên đơn vị thể tích vật liệu của máy trộn (kiểu 2 trục nằm ngang) đề xuất dòng máy trộn Từ kết quả thực nghiệm trên máy trộn hai trục cưỡng bức (dùng làm máy mô hình) đã thiết kế dãy máy trộn với công suất khác nhau Bảng 4.2: Dùng máy trộn dự báo loại nhỏ Công suất cần thiết (kw) Khối lượng máy (kg) Bán kính trục. .. phẩm đi đôi với giá thành hạ và sản lượng phải lớn Vì vậy trong lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng nói chung và các sản phẩm vật liệu được sản xuất bằng máy trộn hai trục cưỡng bức nói riêng việc nghiên - 19 - cứu để đưa ra các thông số về công nghệ và sử dụng để sản phẩm tạo ra với chi phí năng lượng riêng là ít nhất với chất lượng đảm bảo là một vấn đề cấp bách - Nghiên cứu, ứng dụng lý thuyết quy... xác định ảnh hưởng của một số yếu tố chính đến chất lượng và chi phí năng lượng riêng của máy trộn, từ đó xác định bộ thông số chế tạo và sử dụng hợp lý của máy trộn cưỡng bức hai trục nằm ngang - Trên cơ sở máy mô hình, đã ứng dụng lý thuyết mô hình đồng dạng phép phân tích thứ nguyên, để xác định dãy máy theo mong muốn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] - Đoàn Tài Ngọ (Chủ biên), Nguyễn Thiệu Xuân, Trần Văn Tuấn,... dẫn thông tin vào máy tính 2 Cân điện tử Độ chính xác đến gam dung để cân mẫu vật liệu trộn 3 Cân bàn Dùng để cân định lượng vật liệu trước khi trộn 3.4 Các bước thực hiện thí nghiệm 3.4.1 Chọn giá trị của các thông số đầu vào Do điều kiện và thời gian có hạn để hoàn thành luận văn nên tác giả chọn các giá trị biến thiên của thông số đầu vào là vận tốc góc và khối lượng tải theo phương pháp thu thập thông. .. mm - Khoảng cách giữa hai trục: 270 mm - Số lượng cánh: 32 chiếc - Kích thước bàn tay trộn 80x70 mm - Khoảng cách giữa các cánh tay trộn: 110 mm - Công suất tiêu thụ: 2,8 kw (Chọn hệ số quá tải 1,25) - Tốc độ quay trục: 70 vòng/phút - Dung lượng một mẻ trộn: 120 kg - Góc nghiêng bàn tay trộn 500 - Năng suất máy: 11 tấn/h Kết luận chương III Trên cơ sở máy mô hình, bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm... Kiếm Anh Máy sản xuất vật liệu xây dựng và cấu kiện xây dựng Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội 2000 - 20 - [2] - Trần Quang Quý, Nguyễn Văn Vịnh, Nguyễn Bính (2001) Máy và thiết bị sản xuất vật liệu xây dựng, NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội, 2001 [3] - Nguyễn Minh Tuyển - Các máy khuấy trộn trong công nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1987 [4] - Nguyễn Minh Tuyển – Quá trình và thiết bị khuấy trộn trong... nghệ - NXB Xây dựng, Hà Nội – 2006 [5] - Nguyễn Hoàn Thiện (2006) Nghiên cứu quá trình trộn hỗn hợp bê tông nhựa nóng trong buồng trộn cưỡng bức chu kỳ hai trục Luận văn Thạc sĩ Đại học GTVT chuyên ngành máy xây dựng và xếp dỡ, Hà Nội, 2006 [6] - Phạm Văn Lang (1985) Cơ sở lý thuyết kế hoạch hóa thực nghiệm và việc ứng dụng trong kỹ thuật nông nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 1985 [7] - Phạm Văn Lang,... lý số liệu bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm, xác định các yếu tố ảnh hưởng đối với chỉ tiêu hao phí năng lượng Kết quả thu được cho thấy: Ở chế độ làm việc với vận tốc quay của trục trộn là 70 vòng/phút, góc nghiêng bàn tay trộn là 500 và tải trọng 120 kg thì chi phí năng lượng riêng trên một đơn vị khối lượng sản phẩm là ít nhất Với kết quả đạt được làm cơ sở cho việc tính toán dãy máy trộn với. .. tại thời điểm đó dần cao hơn và đến một mức nào đó thì ổn định chỉ tăng giảm đôi chút Lúc đó hỗn hợp coi như đã đạt đều - Bảng tổng hợp số liệu của toàn bộ các thí nghiệm thu được tại Bảng 3-5 - 14 - - 15 - 3.6.1 Ảnh hưởng của vận tốc x1 và góc nghiêng x2 đến chi phí năng lượng riêng YN Bảng 3-8: Ma trận thí nghiệm ảnh hưởng của vận tốc x1 và tải trọng x2 đến chi phí năng lượng riêng YN No x1 X2 x1 X2