“Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo”

“Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo”

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ở nước ta hiện nay, các máy trộn bê tông xi măng (BTXM) lắp trên các trạmtrộn chủ yếu là nhập ngoại với giá thành đắt, thời gian chờ đợi lâu dẫn đến giáthành của toàn trạm trộn tăng lên đáng kể Một số đơn vị chế tạo cơ khí trong nướcđang tìm cách nghiên cứu, tính toán, thiết kế máy trộn nhằm tiến tới thay thế hoàntoàn các thiết bị ngoại nhập Tuy nhiên việc nghiên cứu, chế tạo sản phẩm của cácđơn vị cơ khí chủ yếu theo kiểu chép mẫu và theo kinh nghiệm thực tế, chưa có

những nghiên cứu cơ bản Chính vì vậy, đề tài: “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức, chu kỳ hai trục ngang do Việt Nam chế tạo” nhằm giải quyết các khó khăn trong việc

thiết kế, chế tạo máy trộn trong nước và tiến tới làm chủ công nghệ chế tạo máy,thay thế hoàn toàn máy trộn ngoại nhập Vì vậy đề tài có tính thời sự và tính cấpthiết cao

2 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu xây dựng được công thức xác định công suất của động cơ dẫn độngmáy trộn, đồng thời nghiên cứu xác định các thông số kỹ thuật hợp lý của máy trộnnhằm đạt công suất tiêu thụ riêng là nhỏ nhất

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a) Đối tượng nghiên cứu

Một số thông số kỹ thuật hợp lý của máy trộn BTXM hai trục ngang do ViệtNam chế tạo

b) Phạm vi nghiên cứu

- Máy trộn BTXM kiểu cưỡng bức chu kỳ hai trục ngang, dung tích thùng trộn 1m3

do Việt Nam chế tạo Sơ đồ cấu tạo và các thông số kỹ thuật chính của máy đượctrình bày như dưới đây

Hình I Sơ đồ cấu tạo của máy trộn BTXM hai trục ngang,

dung tích thùng trộn 1m 3 do Việt Nam chế tạo 1- Ổ đỡ; 2- Trục trộn; 3- Vỏ thùng trộn; 4- Bánh răng dẫn động; 5- Hộp giảm tốc; 6- Động

cơ điện; 7- Cặp bánh răng ăn khớp ngoài; 8- Bộ truyền đai; 9- Bàn tay trộn;

10- Cánh tay trộn; 11- Cửa xả hỗn hợp bê tông.

10 A

A

A-A

11 8

Thông số kỹ thuật chính của máy: Công suất động cơ điện dẫn động máy trộn, Nđc = 18,5 (kW); Số cánh tay trộn, z1 = 14 (chiếc); Tốc độ quay của trục trộn,

n = 38 (vòng/phút); Chiều dài thùng trộn, Lt = 1,25 (m); Bước vít, S = 0,785 (m);Bán kính cong của thùng trộn, Rt = 0,4 (m); Dung tích thùng trộn, Vt = 1,0 (m3);Thể tích nạp liệu tối đa, Vnl = 0,8 (m3); Thể tích một mẻ trộn Vm = 0,5 (m3)

- Mác bê tông để tính toán lý thuyết và làm thí nghiệm: C30/38,5 có cường độ chịunén ở 28 ngày tuổi Cbt = 38,5 (MPa), độ sụt của bê tông tươi Sbt = 18±2 (cm); phục

vụ thi công cọc khoan nhồi tuyến đường sắt trên cao Ga Hà Nội - Nhổn

4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu xây dựng công thức tính công suất của động cơ dẫn động máy trộn

- Nghiên cứu xác định mặt cắt hợp lý của cánh tay trộn theo tiêu chí tiết kiệm nănglượng trộn

- Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước hình học của thùng trộn đến công suấtđộng cơ dẫn động máy trộn

- Nghiên cứu thực nghiệm xác định hệ số cản chuyển động của bàn tay trộn trongcấp phối vật liệu

- Nghiên cứu xác định các thông số kỹ thuật hợp lý của máy trộn bằng tính toán tốiưu

- Xác định dãy máy trộn trong điều kiện thực tế

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

a/ Ý nghĩa khoa học

- Kế thừa các kết quả nghiên cứu đã có ở trong nước và trên thế giới, tác giả đãtiến hành xác định quy luật và khối lượng vật liệu chuyển động theo các phươngtrong quá trình làm việc của máy trộn, làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất côngthức tính toán công suất của động cơ dẫn động máy trộn BTXM hai trục ngang doViệt Nam chế tạo

- Tác giả sử dụng công thức xác định công suất của động cơ dẫn động máy trộnluận án đã xây dựng được để xác định mặt cắt hợp lý của cánh tay trộn và kíchthước hình học của thùng trộn theo tiêu chí tiết kiệm năng lượng trộn, từ đó làm cơ

sở khoa học cho việc tính toán, thiết kế hợp lý máy trộn BTXM hai trục ngang doViệt Nam chế tạo

- Tác giả đã đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố đến tiêu thụ năng lượngriêng của động cơ dẫn động máy trộn và xác định giá trị tối ưu của các yếu tố nàytheo mục tiêu giảm chi phí công suất riêng, từ đó làm cơ sở khoa học cho việc xácđịnh dãy máy trộn trong điều kiện thực tế

6 Điểm mới của Luận án

- Luận án đã xác định được tỉ lệ % khối lượng vật liệu chuyển động theo cácphương, từ đó làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất một công thức tính công suấtđộng cơ dẫn động máy trộn ở giai đoạn trộn khô, trộn ướt và công suất tiêu haotrung bình của quá trình trộn trên cơ sở kế thừa và phát triển những công thức, hệ

số của các tác giả trước đó Kết quả tính toán theo công thức do tác giả đề xuấttương đối sát với giá trị thực tế

- Luận án đã nghiên cứu ảnh hưởng của hình dạng mặt cắt cánh tay trộn và kíchthước hình học của thùng trộn đến công suất tiêu thụ của động cơ dẫn động máytrộn BTXM hai trục ngang do Việt Nam chế tạo

- Luận án đã nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của một số thông kết cấu vàthông số làm việc đến công suất tiêu thụ của động cơ dẫn động máy trộn BTXMhai trục ngang, dung tích thùng trộn 1m3 do Việt Nam chế tạo; xác định được cácgiá trị thông số kỹ thuật hợp lý cho máy trộn

- Thông qua nghiên cứu thực nghiệm và ứng dụng lý thuyết mô hình đồngdạng, phân tích thứ nguyên; luận án đã xác định được các thông số kỹ thuật của cácmáy trộn có dung tích thùng trộn 2, 3, 4 (m3) Từ đó làm cơ sở khoa học cho việctính toán, thiết kế các máy trộn BTXM hai trục ngang sản xuất tại Việt Nam

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU MÁY TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG HAI TRỤC NGANG Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI

1.1 Các công trình nghiên cứu về máy trộn BTXM hai trục ngang trên thế giới

1.1.1 Các công trình nghiên cứu về kết cấu của máy trộn

Các tác giả [49] đã nghiên cứu và đề xuất sử dụng cửa xả mở rộng về hai phíatheo phương hướng kính để giảm thời gian xả và xả sạch hỗn hợp bên trong thùngtrộn; để nâng cao năng suất của máy trộn, nên bố trí các cửa cấp vật liệu đầu vàodọc theo trục trộn Tác giả [41] đã nghiên cứu hình dạng của cánh tay trộn theohướng giảm bớt trọng lượng và nâng cao tuổi thọ cho cánh tay trộn Tác giả [64] đã

sử dụng phần mềm Ansys để thiết kế và mô phỏng máy trộn BTXM hai trụcngang, dung tích thùng trộn 2m3 theo hướng nâng cao chất lượng trộn và giảm rungđộng cho máy Các tác giả [49], [41], [64] chưa quan tâm nghiên cứu ảnh hưởngcủa các thông số kết cấu và thông số làm việc khác của máy trộn đến công suất tiêuthụ riêng của động cơ dẫn động máy trộn.

1.1.2 Các công trình nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả trộn và thực nghiệm quá trình trộn

Để nâng cao tính đồng nhất và chất lượng của sản phẩm sau khi trộn, đồng thờigiảm thời gian trộn, các tác giả [47] đã phát minh ra loại máy trộn bê tông xi mănghai trục ngang kiểu có rung kết hợp Để khắc phục các hiện tượng “ứ đọng” củavùng vật liệu ở gần với trục trộn bằng cách cho trục trộn chuyển động quay kết hợpvới rung ở bên trong trục trộn Tác giả [61] đã thử nghiệm trên máy trộn BTXM

mô hình, dung tích thùng trộn là 100 lít và tác giả [66] đã nghiên cứu và thửnghiệm trên máy trộn BTXM có dung tích thùng trộn là 1m3 Tác giả [55] đã sửdụng các phần mềm mô phỏng để xác định quỹ đạo chuyển động của các hạt cốtliệu trong máy trộn và xây dựng chương trình tính toán các thông số động họctrong quá trình trộn Các tác giả [47], [61], [66] chưa quan tâm nghiên cứu ảnhhưởng đồng thời của 4 thông số kết cấu và thông số làm việc của máy trộn (Tốc độquay của trục trộn, góc nghiêng của bàn tay trộn so với trục trộn, khe hở giữa bàntay trộn với vỏ thùng trộn, bề rộng của bàn tay trộn) đến công suất tiêu thụ riêngcủa động cơ dẫn động máy trộn

1.2 Các công trình nghiên cứu về máy trộn BTXM hai trục ngang ở Việt Nam

1.2.1 Tổng quan về sản xuất các máy trộn và trạm trộn BTXM ở Việt Nam

Ở nước ta hiện nay, có nhiều đơn vị đã nghiên cứu sản xuất các máy trộn vàtrạm trộn BTXM trong nước, các đơn vị này chủ yếu nằm ở hai miền là Miền Nam

và Miền Bắc như: Công ty CP công nghệ cao - Hitechco (Đồng Nai), Công ty CPxây dựng và thiết bị công nghiệp CIE1 (Hà Nội) Tác giả [17] đã nghiên cứu vềcác dạng hư hỏng của cánh trộn như bị mòn, bị gãy, bị mỏi của máy trộn BTXM cóhai trục ngang Tác giả [1] đã nghiên cứu thiết kế máy trộn vật liệu rời kiểu trụcngang cho các trạm trộn bê tông cỡ lớn 80200 (m3/h) Nội dung chính của cáccông trình là nghiên cứu về mòn, mỏi hoặc tính bền cho các chi tiết trên cơ sở cácmáy trộn của nước ngoài để chế tạo trong nước, chưa quan tâm nghiên cứu cácthông số hợp lý của máy trộn theo tiêu chí tiết kiệm năng lượng trộn

1.2.2 Các công trình nghiên cứu tính toán công suất của động cơ dẫn động máy trộn bê tông xi măng hai trục ngang

Các tác giả [56] đã sử dụng tiêu chuẩn Ơle, tiêu chuẩn Râynôn và tiêu chuẩnFruit để xây dựng phương trình chuyển động của hỗn hợp trong quá trình trộn Sau

đó, các tác giả đã giải phương trình chuyển động và tiến hành làm thực nghiệm đểxác định các hệ số trong phương trình Từ kết quả nghiên cứu đó các tác giả đã xâydựng được công thức xác định công suất cần thiết của động cơ dẫn động máy trộnBTXM hai trục ngang Các tác giả [20] đã triển khai công thức của Szevrov để xâydựng công thức tính công suất của động cơ dẫn động máy trộn BTXM hai trụcngang dựa trên việc xác định các thành phần lực cản chủ yếu như lực ma sát củahỗn hợp trên cánh trộn, lực ma sát của hỗn hợp trên vỏ thùng trộn, lực nâng vậtliệu và các lực cản xuất hiện khi cánh trộn cắt vật liệu Xuất phát từ công thức củaM.K Morozov, các tác giả [2] đã triển khai công thức tính toán công suất của động

cơ dẫn động máy trộn BTXM hai trục ngang, bao gồm 4 thành phần từ N1N4 Theo ý kiến chủ quan của tác giả, có công thức khó áp dụng trong tính toán vìquá phức tạp, có công thức dễ áp dụng trong tính toán thì cho kết quả chưa sát vớithực tế sử dụng Mặt khác, các công thức này chủ yếu tính cho giai đoạn trộn ướt,chưa xét đến ở giai đoạn trộn khô Trong thực tế sử dụng, công suất của động cơdẫn động máy trộn ở giai đoạn trộn khô có thể lớn hơn giai đoạn trộn ướt Chính vìvậy các công thức chưa bao trùm hết các giai đoạn làm việc của máy trộn

1.2.3 So sánh kết quả xác định công suất của động cơ dẫn động máy trộn BTXM hai trục ngang của các tác giả [2], [20], [56]

Để so sánh kết quả xác định công suất của động cơ dẫn động máy trộn BTXMhai trục ngang của các tác giả khác nhau, luận án đã sử dụng mác bê tôngC30/38,5, phục vụ thi công tuyến đường sắt trên cao Ga Hà Nội - Nhổn Các máytrộn dùng để so sánh về công suất có dung tích thùng trộn là 1, 2, 3, 4 (m3) do ViệtNam chế tạo Kết quả tính toán được thể hiện như bảng dưới đây

Bảng 1 1 Bảng so sánh kết quả xác định công suất của động cơ dẫn động máy trộn theo [2], [20], [56] và các máy trộn đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam

[2]

Theo [20]

Theo [56]

Việt Nam sản xuất

Trung Quốc sản xuất

Italia sản xuất

- So sánh công thức tính công suất của các tác giả khác nhau, thì cho kết quả cũngkhác nhau Nguyên nhân của sự sai khác này là do: Cách thành lập công thức vàcách xác định các hệ số thực nghiệm cũng khác nhau.

- Công suất của động cơ dẫn động máy trộn được tính bằng lý thuyết nhỏ hơn sovới công suất thực tế của động cơ lắp trên các máy trộn hiện nay

KẾT LUẬN CHƯƠNG I

Qua phân tích tình hình nghiên cứu những vấn đề liên quan đến đề tài luận ántrên thế giới và trong nước cho thấy một số điểm còn tồn tại mà đề tài cần quantâm giải quyết là:

- Việc tính toán thiết kế các máy trộn và các trạm trộn BTXM chế tạo trongnước chủ yếu dựa trên các tài liệu của nước ngoài, lựa chọn các tham số theo kinhnghiệm, theo hình thức chép mẫu, trong đó có nhiều tham số có giá trị trong phạm

vi rộng, gây khó khăn cho người thiết kế Nếu xác định được miền giá trị hợp lýcủa các tham số này thì sẽ thiết kế được các trạm trộn có chất lượng tốt, tiết kiệmđược chi phí năng lượng, tăng tuổi thọ và hạ giá thành sản phẩm của trạm

- Việc tính toán công suất dẫn động máy trộn của trạm trộn BTXM hiện nay cónhiều phương pháp được nhiều nhà khoa học trên thế giới và Việt Nam đưa ra vớinhiều quan điểm khác nhau và phụ thuộc nhiều yếu tố; giá trị công suất tính toán

có sự chênh lệch đáng kể (bảng 1.1) Do đó cần thiết phải xây dựng một công thứctính công suất động cơ dẫn động máy trộn BTXM hai trục ngang sát với thực tếsản xuất hơn Mặt khác, các công thức tính toán đều là những công thức lý thuyếtnên có tính gần đúng Vì vậy cần thông qua thực nghiệm để đánh giá, kiểm chứng

sự đúng đắn của các công thức này

- Việc nghiên cứu về ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật (kết cấu, khaithác…) đến công suất của động cơ dẫn động máy trộn BTXM hai trục ngang chưađược xem xét đầy đủ trong các tài liệu ở trong và ngoài nước Vì vậy, việc xemxét, đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố đến công suất của động cơ dẫn độngmáy trộn là cần thiết

- Luận án sẽ đề xuất công thức tính toán công suất dẫn động máy trộn; nghiêncứu ảnh hưởng của một số thông số đến công suất động cơ dẫn động máy trộn, xácđịnh các giá trị hợp lý của các thông số đó theo mục tiêu chi phí năng lượng riêngcho quá trình trộn là nhỏ nhất và đảm bảo chất lượng của bê tông sau khi trộn

CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC XÂY DỰNG CÔNG THỨC TÍNH CÔNG SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ DẪN ĐỘNG MÁY TRỘN BÊ TÔNG

XI MĂNG HAI TRỤC NGANG

Công suất của động cơ dẫn động các máy trộn BTXM hai trục ngang rất lớn, từvài chục kilô oát đến vài trăm kilô oát Do đó việc tính toán chính xác công suấttiêu thụ của động cơ dẫn động máy trộn đóng một vai trò rất quan trọng; nó quyếtđịnh đến chi phí đầu tư mua sắm trạm trộn, mức tiêu thụ điện và giá thành của bêtông sau khi trộn Như đã phân tích ở trên, có nhiều công thức tính công suất tiêuthụ của động cơ dẫn động máy trộn của các tác giả khác nhau Tuy nhiên, kết quảtính toán không giống nhau và chưa sát với thực tế sử dụng Do đó, việc nghiêncứu và triển khai một công thức mới để thuận lợi hơn trong quá trình tính toán vàphù hợp với quá trình làm việc của máy trộn BTXM là một việc làm cần thiết.Trong khuôn khổ của luận án này, tác giả sẽ đề xuất cách xác định công suất củađộng cơ dẫn động máy trộn BTXM hai trục ngang ở cả hai giai đoạn là trộn khô vàtrộn ướt như dưới đây

2.1 Nghiên cứu xác định công suất của động cơ dẫn động máy trộn ở giai đoạn trộn khô và giai đoạn trộn ướt

Công suất của động cơ dẫn động máy trộn ở giai đoạn trộn khô và trộnướt, tác giả đề xuất đều gồm 6 thành phần như sau:

(2 0)

Trong đó:

N1 - Công suất để quay các bàn tay trộn trong hỗn hợp trộn, (W);

N2- Công suất để quay các cánh tay trộn trong hỗn hợp trộn, (W);

N3- Công suất để thắng lực ma sát sinh ra do chuyển động của hỗn hợp trộn với

vỏ thùng trộn, (W);

N4- Công suất để vận chuyển hỗn hợp trộn đi dọc theo thùng trộn, (W);

N5- Công suất để nâng hỗn hợp trộn lên cao trong quá trình trộn, (W);

N6- Công suất để thắng lực ma sát giữa hỗn hợp trộn với các cạnh của bàn taytrộn, cánh tay trộn; lực ma sát do kẹt đá ngẫu nhiên ;

- Hiệu suất của truyền động cơ khí, bao gồm: Tổn thất ma sát trong các ổ đỡtrục trộn, tổn thất ma sát do hộp giảm tốc, tổn thất ma sát do bộ truyền độngđai , =0,85

Sau khi tính toán và biến đổi, luận án thu được công suất của động cơ dẫn độngmáy trộn ở giai đoạn trộn khô NK và trộn ướt NU như dưới đây

N= N1+N2+N3+N4+N5+N6

(2 0)

(2 0)

Trong đó:

 = 1,11,3;  = 1,1 - Hệ số kể tới ảnh hưởng của công suất tiêu hao do: Lực

ma sát giữa hỗn hợp trộn với các cạnh của bàn tay trộn, cánh tay trộn; lực phá

vỡ đá do kẹt đá ngẫu nhiên chưa tính được; - Vận tốc góc của trục trộn, (rad/giây); z- Số cánh trộn chìm trong hỗn hợp trộn, (chiếc); K- Hệ số cản chuyểnđộng của bàn tay trộn, cánh tay trộn trong hỗn hợp trộn, (N/m2); b- Bề rộng củabàn tay trộn, (m); α- Góc nghiêng của bàn tay trộn so với trục trộn, (độ); r-Khoảng cách từ tâm của trục trộn đến mép ngoài của bàn tay trộn, (m);

a- Chiều dài của cánh tay trộn, (m); b1- Bề rộng của cánh tay trộn, (m); r1- Bánkính trục trộn, (m); 1, 2- Hệ số ma sát giữa vỏ thùng trộn với hỗn hợp trộn; g-Gia tốc trọng trường, (m/s2); m1- Khối lượng của hỗn hợp trộn vận chuyển vòngtheo vỏ thùng trộn, (kg); m2- Khối lượng của hỗn hợp trộn vận chuyển dọc trụctrộn, (kg); m3- Khối lượng của hỗn hợp trộn được nâng lên cao, (kg); S- Bướcvít, (m); - Góc nghiêng của cánh trộn so với phương ngang, (độ)

Từ công suất của động cơ dẫn động máy trộn ở giai đoạn trộn khô và trộn ướt

đã xây dựng được ở trên, hoàn toàn có thể tính được công suất tiêu hao trung bình

của quá trình trộn như sau:

Nm - Công suất tiêu thụ trung bình của động cơ dẫn động máy trộn/mẻ trộn,(kWh/mẻ trộn);

Vm - Thể tích hỗn hợp bê tông/mẻ trộn, (m3 bê tông/mẻ trộn);

TK - Thời gian trộn khô trong một mẻ trộn, (giây);

TU - Thời gian trộn ướt trong một mẻ trộn, (giây)

Từ công thức (2.2), (2.3), (2.4) và (2.5), thấy rằng: Tất cả các thông số kết cấu vàthông số làm việc của máy trộn hoàn toàn xác định được giá trị ứng với từng máytrộn cụ thể, chỉ còn các thông số: m1, m2, m3 trong công thức chưa xác định được.Luận án sẽ tiến hành xác định giá trị của các thông số này như mục 2.2 dưới đây

2.2 Xác định khối lượng vật liệu vận chuyển theo các phương trong quá trình làm việc của máy trộn

Luận án mô phỏng quá trình làm việc của máy trộn theo [61], sau đó tiến hànhtính toán và biến đổi, thu được: Tỉ lệ % khối lượng của hỗn hợp trộn vận chuyểntheo từng phương Ki được tính như sau:

Trong đó: m = (m1 + m2 + m3), (kg/phút)

m1 - Khối lượng của hỗn hợp trộn chuyển động vòng theo vỏ thùng trộn trong một phút được xác định như sau:

(2 0)

m2 - Khối lượng của hỗn hợp trộn chuyển động theo phương dọc trục trộn trong một phút được xác định như sau:

(2 0)

m3 - Khối lượng của hỗn hợp trộn được nâng lên cao trong một phút được xác định như sau:

(2 0)

Trong các biểu thức trên, thì: z1- Số bàn tay trộn trên hai trục trộn, (chiếc); Tốc độ quay của trục trộn trong một phút, (vòng/phút); r- Khoảng cách từ tâm trụctrộn đến đầu mút của bàn tay trộn, (m); a- Khoảng cách từ tâm trục trộn đến méptrong của bàn tay trộn, (m); - Hệ số điền đầy thùng trộn; α- Góc nghiêng của bàntay trộn so với trục trộn, (độ); - Khối lượng riêng của vật liệu, (kg/m3); r1- Bánkính của trục trộn, (m); b1- Bề rộng của cánh tay trộn, (m); S- Bước vít, (m); - Sốtrục vít trong buồng trộn; - Góc chân nón của vật liệu trên bàn tay trộn, (độ)

2.3 Xây dựng chương trình tính khối lượng vật liệu vận chuyển theo 3 phương trong thùng trộn và xác định công suất động cơ dẫn động máy trộn BTXM hai trục ngang, dung tích thùng trộn 1m 3 do Việt Nam chế tạo

Để thuận lợi trong quá trình tính khối lượng vật liệu vận chuyển theo cácphương trong thùng trộn và xác định công suất động cơ dẫn động máy trộn, luận án

đã xây dựng các chương trình tính toán dựa trên phần mềm Visual Basic 6.0, đồngthời đã sử dụng các số liệu sau đây để đưa vào phần mềm tính toán:

+ Máy trộn và mác bê tông được trình bày trong “Phạm vi nghiên cứu”.

+ Hệ số ma sát giữa vật liệu cấp phối với thép: µ1 = 0,72; giữa bê tông với thép: µ2 = 0,5; góc chân nón động của hỗn hợp trên bàn tay trộn:  = 350; hệ số cảnchuyển động của vật liệu cấp phối lên bàn tay trộn: K =35000 (N/m2); hệ số cảnchuyển động của bê tông lên bàn tay trộn: c = 6; các hệ số khác:  = 1,2;  = 1,1.+ Thời gian trộn khô: TK = 35 (giây); thời gian trộn ướt: TU = 40 (giây)

Sau khi tính toán, luận án thu được các kết quả như dưới đây

Bảng 2 1 Tỉ lệ % khối lượng vật liệu vận chuyển theo 3 phương

T

T

Ký

hiệu

Khối lượng vật liệu vận chuyển theo

3 phương trong 1 phút (kg/phút)

Khối lượng vật liệu vận chuyển theo 3 phương (%)

Bảng 2 2 Công suất của động cơ dẫn động máy trộn

Hình 2 2 Giao diện của chương trình tính công suất của động cơ dẫn động máy trộn BTXM hai trục ngang, dung tích thùng trộn 1m 3 do Việt Nam chế tạo

2.4 So sánh công suất của động cơ dẫn động máy trộn BTXM hai trục ngang

do Việt Nam chế tạo được tính theo công thức của tác giả đề xuất và các tác giả khác

Bảng 2 3 Bảng so sánh kết quả xác định công suất của động cơ dẫn động máy trộn theo các tác giả và các máy trộn đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam

Công suất tính theo [2], [20]

lắp trên các trạm trộn ở Việt Nam (kW)

Trộn khô

N K

Trộn ướt

- Luận án đã xây dựng được công thức xác định công suất của động cơ dẫnđộng máy trộn BTXM hai trục ngang do Việt Nam chế tạo ở hai giai đoạn là trộnkhô và trộn ướt Trên cơ sở công thức đã xây dựng được, luận án đã ứng dụng phầnmềm Visual Basic 6.0 để xây dựng chương trình "Tính công suất của động cơ dẫn

động máy trộn BTXM hai trục ngang" và áp dụng tính toán đối với các máy trộnBTXM đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam Kết quả tính toán cho thấy, công suấtcủa động cơ dẫn động máy trộn ở giai đoạn trộn khô lớn hơn giai đoạn trộn ướt(bảng 2.3)

- Từ kết quả tính toán công suất của động cơ dẫn động các máy trộn ở trên, tathấy rằng: Cần lựa chọn công suất của động cơ lắp trên các máy trộn theo côngsuất tính được ở giai đoạn trộn khô và hệ số quá tải cho phép của nó

CHƯƠNG III NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ KẾT CẤU VÀ THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY TRỘN ĐẾN CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA ĐỘNG CƠ DẪN ĐỘNG MÁY TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG HAI TRỤC

NGANG DO VIỆT NAM CHẾ TẠO 3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số kết cấu của máy trộn đến công suất tiêu thụ của động cơ dẫn động bộ máy

Để thuận lợi trong quá trình so sánh giữa kết quả nghiên cứu lý thuyết vớiquá trình làm thực nghiệm xác định công suất tiêu thụ nhỏ nhất của động cơ dẫnđộng máy trộn và xác định dãy máy trộn trong điều kiện thực tế ở chương IV, luận

án đã nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của 4 thông số kết cấu của máy trộn đếncông suất tiêu thụ của động cơ dẫn động máy trộn bao gồm:

- Góc nghiêng giữa bàn tay trộn và trục trộn α (độ);

- Tốc độ quay của trục trộn n (vòng/phút);

- Bề rộng của bàn tay trộn b (m);

- Khe hở giữa bàn tay trộn và vỏ thùng trộn k (mm)

Các thông số này được gọi là thông số "đầu vào", khoảng giá trị của chúng đượcxác định theo [2] và [20] Thông số "đầu ra" là:

- Công suất tiêu thụ của động cơ dẫn động máy trộn N (Y), (kWh/m3 bê tông)

- Chất lượng của bê tông sau khi trộn Yc (đánh giá bằng TCVN 3106 -1993,

3118-1993 và thiết kế cấp phối bê tông của dự án) Chất lượng của bê tông được trình

bày trong phần thực nghiệm của chương IV

Để nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của 4 thông số kết cấu đến công suấttiêu thụ của động cơ dẫn động máy trộn, luận án đã sử dụng phần mềm Minitab16.0 để xây dựng bảng ma trận thí nghiệm, sau đó sử dụng giá trị của các thông số

α, n, b, k ở các trường hợp thí nghiệm để đưa vào công thức xác định công suất củađộng cơ dẫn động máy trộn (luận án đã xây dựng được), kết quả xây dựng bảng matrận thí nghiệm và kết quả tính toán được thể hiện như bảng 3.1 dưới đây

Bảng 3 1 Bảng kết quả xác định công suất của động cơ dẫn động máy trộn