Đồ án tốt nghiệp thiết kế xe trộn bê tông

MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................................. 3 PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ XE CHỞ BÊ TÔNG ........................................................................ 5 1.1. GIỚI THIỆU MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ BÊ TÔNG VÀ MÁY TRỘN BÊ TÔNG. ........ 5 1.2. CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA XE TRỞ BÊ TÔNG ................................................ 7 1.3. BỐ TRÍ THÙNG TRỘN BÊ TÔNG ................................................................................ 11 1.3.1. THÙNG TRỘN CÓ MIỆNG HƯỚNG VỀ PHÍA TRƯỚC .................................... 11 1.3.2. THÙNG TRỘN CÓ MIỆNG HƯỚNG VỀ PHÍA SAU .......................................... 12 1.4. NGUYÊN LÝ TRỘN VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA THÙNG TRỘN ................. 13 1.4.1. CẤU TẠO THÙNG TRỘN BÊ TÔNG ................................................................... 13 1.4.2. NGUYÊN LÝ TRỘN ............................................................................................... 14 1.4.3. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA THÙNG TRỘN ........................................... 16 1.4.4. TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT CẢN VÀ MÔ MEN CẢN .......................................... 17 1.5. LỰA CHỌN XE CƠ SỞ .................................................................................................. 24 1.5.1. YÊU CẦU CỦA XE CƠ SƠ ............................................................................................ 24 1.5.2. LỰA CHỌN XE CỞ SỞ .................................................................................................. 24 PHẦN 2: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC THÙNG TRỘN BÊ TÔNG .......................................................................................................................................................... 29 2.1. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN XE CHỞ BÊ TÔNG. ....................................................................................................................................... 29 2.2. GIỚI THIỆU CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY THỦY LỰC THỂ TÍCH .......... 29 2.3. GIỚI THIỆU VỀ SƠ ĐỒ MẠCH THỦY LỰC ............................................................... 33 2.3.1. CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA THÙNG TRỘN ................................................. 33 2.3.2. GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ MẠCH THỦY LỰC ............................................................. 34 2.4. LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ THỦY LỰC ............................................................................. 37 2.4.1. LỰA CHỌN BỘ SƠ BỘ ĐỘNG CƠ THỦY LỰC ................................................. 37 2.4.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC ............................................................ 43 2.4.3. KIỂM NGHIỆM CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC THỰC TẾ CỦA ĐỘNG CƠ THỦY LỰC 86 2.5. LỰA CHỌN BƠM THỦY LỰC VÀ PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN ĐỘNG .................... 88 PHẦN 3: THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC 3D BẰNG PHẦN MỀM SOLIDWORK ................ 104 3.1. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PHẦN MỀM SOLIDWORKS. ....................................... 104 3.2. CÁC BƯỚC VẼ MỘT SỐ CHI TIẾT ĐẶC TRƯNG. .................................................. 107 3.2.1. VẼ CÁC BÁNH RĂNG. ........................................................................................ 107 3.2.2. VẼ Ổ ĐỠ. ............................................................................................................... 1083.2.3. VẼ THEN HOA ..................................................................................................... 108 3.2.4. VẼ CẦN DẪN. ...................................................................................................... 109 3.2.5. VẼ VÒNG CHẮN LÒ XO. ................................................................................... 110 3.2.6. VẼ BU LÔNG VÍT .............................................................................................. 111 3.2.7. VẼ VỎ HỘP GIẢM TỐC. ..................................................................................... 112 3.3. QUY TRÌNH THÁO LẮP HỘP GIẢM TỐC ................................................................ 114 PHẦN 4: KIỂM NGHIỆM ĐỘNG LỰC HỌC VÀ ỔN ĐỊNH XE TRỘN BÊ TÔNG. ......... 115 4.1. KIỂM NGHIỆM ĐỘNG LỰC HỌC ............................................................................. 115 4.1.1. CÔNG SUẤT LỚN NHẤT
 ...................................................................... 115 4.1.2. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC XE ..................................................................... 117 4.2. KIỂM NGHIỆM TÍNH ỔN ĐỊNH XE CHỞ BÊ TÔNG .............................................. 128 4.2.1. KHI XE CHUYỂN ĐỘNG LÊN RỐC .................................................................. 128 4.2.2. KHI XE CHUYỂN ĐỘNG TRÊN ĐƯỜNG NGHIÊNG NGANG ....................... 129 4.2.3. KHI XE CHUYỂN ĐỘNG QUAY VÒNG TRÊN ĐƯỜNG BẰNG VỚI BÁNKÍNH Rmin = 7,5 m ......................................................................................................................... 131 PHẦN 5: VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮAVẬN HÀNH .......................................... 133 5.1. VẬN HÀNH .................................................................................................................. 133 5.2. BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA ......................................................................................... 133 PHẦN 6: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH ....................... 135 6.1. LỰA CHỌN CHI TIẾT GIA CÔNG ............................................................................. 135 6.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA BÁNH RĂNG MẶT TRỜI CẤP CHẬM ........................................ 135 6.3. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI ......................................................... 135 6.4. CÁC NGUYÊN CÔNG TRONG GIA CÔNG BÁNH RĂNG ...................................... 136 6.5. XỬ LÝ NHIỆT BÁNH RĂNG. ..................................................................................... 139 KẾT LUẬN ................................................................................................................................... 140 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................... 141 PHỤ LỤC THAM KHẢO ............................................................................................................... 1

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ XE CHỞ BÊ TÔNG 5

1.1 GIỚI THIỆU MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ BÊ TÔNG VÀ MÁY TRỘN BÊ TÔNG 5

1.2 CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA XE TRỞ BÊ TÔNG 7

1.3 BỐ TRÍ THÙNG TRỘN BÊ TÔNG 11

1.3.1 THÙNG TRỘN CÓ MIỆNG HƯỚNG VỀ PHÍA TRƯỚC 11

1.3.2 THÙNG TRỘN CÓ MIỆNG HƯỚNG VỀ PHÍA SAU 12

1.4 NGUYÊN LÝ TRỘN VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA THÙNG TRỘN 13

1.4.1 CẤU TẠO THÙNG TRỘN BÊ TÔNG 13

1.4.2 NGUYÊN LÝ TRỘN 14

1.4.3 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA THÙNG TRỘN 16

1.4.4 TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT CẢN VÀ MÔ MEN CẢN 17

1.5 LỰA CHỌN XE CƠ SỞ 24

1.5.1 YÊU CẦU CỦA XE CƠ SƠ 24

1.5.2 LỰA CHỌN XE CỞ SỞ 24

PHẦN 2: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC THÙNG TRỘN BÊ TÔNG 29

2.1 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN XE CHỞ BÊ TÔNG 29

2.2 GIỚI THIỆU CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY THỦY LỰC THỂ TÍCH 29

2.3 GIỚI THIỆU VỀ SƠ ĐỒ MẠCH THỦY LỰC 33

2.3.1 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA THÙNG TRỘN 33

2.3.2 GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ MẠCH THỦY LỰC 34

2.4 LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ THỦY LỰC 37

2.4.1 LỰA CHỌN BỘ SƠ BỘ ĐỘNG CƠ THỦY LỰC 37

2.4.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC 43

2.4.3 KIỂM NGHIỆM CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC THỰC TẾ CỦA ĐỘNG CƠ THỦY LỰC 86 2.5 LỰA CHỌN BƠM THỦY LỰC VÀ PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN ĐỘNG 88

PHẦN 3: THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC 3D BẰNG PHẦN MỀM SOLIDWORK 104

3.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PHẦN MỀM SOLIDWORKS 104

3.2 CÁC BƯỚC VẼ MỘT SỐ CHI TIẾT ĐẶC TRƯNG 107

3.2.1 VẼ CÁC BÁNH RĂNG 107

3.2.2 VẼ Ổ ĐỠ 108

3.2.3 VẼ THEN HOA 108

3.2.4 VẼ CẦN DẪN 109

3.2.5 VẼ VÒNG CHẮN LÒ XO 110

3.2.6 VẼ BU LÔNG - VÍT 111

3.2.7 VẼ VỎ HỘP GIẢM TỐC 112

3.3 QUY TRÌNH THÁO LẮP HỘP GIẢM TỐC 114

PHẦN 4: KIỂM NGHIỆM ĐỘNG LỰC HỌC VÀ ỔN ĐỊNH XE TRỘN BÊ TÔNG 115

4.1 KIỂM NGHIỆM ĐỘNG LỰC HỌC 115

4.1.1 CÔNG SUẤT LỚN NHẤT
 115

4.1.2 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC XE 117

4.2 KIỂM NGHIỆM TÍNH ỔN ĐỊNH XE CHỞ BÊ TÔNG 128

4.2.1 KHI XE CHUYỂN ĐỘNG LÊN RỐC 128

4.2.2 KHI XE CHUYỂN ĐỘNG TRÊN ĐƯỜNG NGHIÊNG NGANG 129

4.2.3 KHI XE CHUYỂN ĐỘNG QUAY VÒNG TRÊN ĐƯỜNG BẰNG VỚI BÁN KÍNH R min = 7,5 m 131

PHẦN 5: VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮAVẬN HÀNH 133

5.1 VẬN HÀNH 133

5.2 BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA 133

PHẦN 6: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH 135

6.1 LỰA CHỌN CHI TIẾT GIA CÔNG 135

6.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA BÁNH RĂNG MẶT TRỜI CẤP CHẬM 135

6.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 135

6.4 CÁC NGUYÊN CÔNG TRONG GIA CÔNG BÁNH RĂNG 136

6.5 XỬ LÝ NHIỆT BÁNH RĂNG 139

KẾT LUẬN 140

TÀI LIỆU THAM KHẢO 141

PHỤ LỤC THAM KHẢO 1

LỜI NÓI ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển làm cho nhu cầu về xây dựng gia, tăng đặc biệt là các tòa nhà cao tầng, công trình lớn mọc lên ngày càng nhiều tại các khu đô thị và các thành phố, dẫn đến nhu cầu rất lớn về bê tông tươi có chất lượng tốt Quá trình sản xuất trực tiếp bê tông tại công trường gặp khó khăn do: việc chuyên chở, lưu trữ nhiều vật liệu thành phần cấu thành bê tông, không gian của nhiều công trường còn hạn chế Lượng bê tông sản xuất trực tiếp không đảm bảo cả về mặt chất lượng cũng như số lượng cho các công trình Do vậy, đòi hỏi phải có những thiết bị chuyên chở bê tông tươi từ các trạm trộn bê tông tới các công trường xây dựng Thiết bị đó chính là những chiếc xe chở bê tông

Ở Việt Nam hiện nay 100% xe chuyên chở bê tông nhập khẩu nguyên chiếc từ nước ngoài với giá của một chiếc xe là khá cao Theo một số Website giao bán xe chở bê tông nhập khẩu giá xe chuyên chở bê tông như sau:

-Huyndai HD 270 giá khoảng 1,5 tỉ VNĐ

-Xe của Dongfeng giá khoảng 1 tỉ VNĐ

-Xe của Daewoo giá khoảng 1,5 tỉ VNĐ

Do vậy việc nghiên cứu thiết kế tính toán xe chở bê tông để tiến hành nội địa hóa, sản xuất nội địa một số phụ tùng trên xe chuyên chở bê tông là cần thiết nhằm mục đích giảm giá thành Bên cạnh đó việc nghiên cứu còn giúp ích nhiều cho quá trình sử dụng và sửa chữa bảo dưỡng xe chuyên chở bê tông

Đồ án: “Tính Toán Thiết Kết Xe Chở Bê Tông 7 m3 ”đòi hỏi vận dụng nhiều kiến thức chuyên nghành: nguyên lý máy, sức bền vật liệu, toán thiết kế chi tiết máy, hệ thống truyền động thủy lực, lý thuyết ô tô, tính toán thiết kế ô tô… Thông qua đề tài này, nhóm tác giả đã bổ sung, hoàn thiện và vận dụng một cách linh hoạt kiến thức đã học, tạo điều kiện đáp ứng nhu cầu công việc sau khi ra trường

Để đạt được mục đích mà đề tài đã đề ra trước hết đó là nhờ sự chỉ bảo tận tình

của PGS TS Nguyễn Trọng Hoan và các thầy trong bộ môn, bên cạnh đó là sự cố

gắng nỗ lực của nhóm tác giả: Kiều Đức Thịnh, Nguyễn Thế Hoàng

Nhóm sinh viên thực hiện

Nguyễn Thế Hoàng Kiều Đức Thịnh

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ XE CHỞ BÊ TÔNG

1.1 GIỚI THIỆU MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ BÊ TÔNG VÀ MÁY TRỘN BÊ TÔNG

Bê tông và vữa xây dựng là loại vật liệu xây dựng thu được từ hỗn hợp các chất kết dính (xi măng, vôi) với các cốt liệu (đá dăm, sỏi và cát) Nhờ phản ứng hoá học giữa các chất kết dính với nước mà tạo nên đá xi măng (vôi), lấp đầy khoảng trống giữa đá và cát Nhằm tiết kiệm xi măng và thu được bê tông có cường độ chịu lực cao, cần phải chọn các cốt liệu sao cho khoảng trống giữa chúng là nhỏ nhất Để tạo

ra các bê tông nhẹ, người ta thường sử dụng các vật liệu nhẹ: xỉ lò, đá bọt…thay cho cốt liệu bê tông

Khối lượng chất kết dính và nước về cơ bản tạo nên độ linh động và khả năng làm đầy khuôn của hỗn hợp, ngoài ra khối lượng này còn ảnh hưởng đến tới công nghệ sản xuất bê tông và tạo hình chúng Các thành phần này cũng tạo nên độ bền của bê tông Giới hạn độ bền nén của mẫu bê tông sau 28 ngày đông kết được gọi là mác của bê tông

Độ đồng nhất của hỗn hợp ảnh hưởng tới độ bền của bê tông, mà độ đồng nhất này lại phụ thuộc vào chất lượng nhào trộn

Việc sản xuất (nhào trộn) vữa bê tông và vữa xây dựng được thực hiện ở trong các máy trộn bê tông và các máy trộn vữa xây dựng Các cụm chủ yếu trong các máy trộn là các bộ phận công tác, các thiết bị và các cơ cấu dùng để nạp liệu và xả hỗn hợp, động cơ và hệ thống truyền động

Các công đoạn phụ trợ không thể thiếu được cho công việc nhào trộn là việc định lượng, nạp các phối liệu và xả hỗn hợp thành phẩm Các thiết bị để thực hiện các công việc phụ trợ này có thể thiết kế như các bộ phận không thể tách rời máy trộn, cũng có thể được thiết kế như các loại máy làm việc độc lập cùng tham gia với máy trộn trong các trạm trộn

Máy trộn cưỡng bức

Các cánh trộn được bố

trục trộn, khi trục trộn qu

cánh trộn sẽ nhào trộn h

Máy trộn làm việc theo chu k

Các công đoạn phân tách r

một chu kì lam việc; n

lớn hơn

c theo chu kì

n phân tách rõ ràng trong ệc; nạp phối liệu,

ợp và xả hỗn hợp

m Thông số chính của loại

dung tích hỗn hợp bê

ột mẻ trộn

Máy trộn làm việc liên tụ

Quá trình nạp phối liệu vthành phẩm được tiến hành liên tloại máy này có năng su

Thông số chính của loại máy trliên tục làm việc liên tục l

chúng

Theo phương pháp nhào trộn

ộn cưỡng bứcưỡng bức)

Máy trộn nhào trộn tự(Máy trộn tự do)

Theo nguyên lí làm việc

ệc theo chu kì Máy trộn làm việc liên t

ng suất tương đối cao

ại máy trộn làm việc

ục là năng suất của

ộn tự do

ự do)

ệc liên tục

Bên trong cabin là không gian dành cho ng

phận thông thường như bàn

khiển… trong cabin của xe ch

vòi phun nước chúng có th

phụ thuộc vào mức độ hiệ

ư bàn đạp ga, bàn đạp phanh, bàn đạp côn, vô lă

a xe chở bê tông có thêm các bộ phần điều khichúng có thể là cần điều khiển, công tác điều khiển ho

ện đại của chiếc xe

Theo khả năng di động

ùng trên các công trường có

Động cơ (3) là nguồn cung cấp năng lượng chính cho toàn bộ xe Giúp cho chiếc

xe có thể chuyển động được và làm quay thùng trộn bê tông Động cơ trên xe tải nói chung và trên xe chở bê tông nói riêng thường là động cơ diezen

Giá đỡ trước (18) và giá đỡ sau (17) làm nhiệm vụ nâng đỡ thùng trộn tạo điều kiện cho thùng trộn có thể quay quanh trục của nó Giái đỡ ụ sau còn là nơi bố trí các thiết bị hỗ trợ cho việc nạp và xả bê tông được dễ dàng và thuận tiện

Hình 1.2: Khung phụ, giá đỡ, thùng trộn

Hình 1.3: Kết cấu phễu hấng bê tông và máng dẫn bê tông

Quá trình vận chuyển bê tông trên quãng đường dài khối bê tông có thể bị khô đi khi nó cần phải bổ sung thêm một lượng nước để duy trì tỉ lệ giữa các thành phần trong khối bê tông giúp cho bê tông luôn được tươi Khi xe đa xả hết bê tông thì một phần bê tông sẽ bám vào thành thùng trộn chúng sẽ bị lẫn vào bê tông trong những lần vận chuyển sau, hiện tượng này làm giảm chất lượng cũng như khối lượng bê tông trong những lần vận chuyển sau Do đó sau mỗi lần xả hết bê thông cần phải làm sạch thùng trộn Các công trường thi công nằm ở các vị trí khác nhau,

việc chủ động nguồn nước rất khó khăn vì vậy trên xe cần phải dự chữ một lượng nước nhất định bằng việc sử dụng thùng chứa nước (19)

Hình 1.4: Sơ đồ bố trí chung xe chở bê tông

Hình 1.5: Sơ đồ bố trí chung xe chở bê tông

- Người ngồi trên cabin dễ dàng điều khiển việc nạp và xả bê tông

- Đảm bảo rút ngắn được kích thước của xe nhưng vẫn chở được một thể tích lớn

Hinh 1.6: Xe chở bê tông có miệng thùng trộn hướng về phía trước

1.3.2 THÙNG TRỘN CÓ MIỆNG HƯỚNG VỀ PHÍA SAU

Kết cấu thùng trộn ngắn, thể tích vần chuyển nhỏ hơn

Hinh1.7: Xe chở bê tông có miệng thùng trộn hướng về phía sau

Ưu điểm:

- Dễ bố trí hệ thống truyền lực Động cơ kéo và đáy thùng trộn gần nhau

- Đảm bảo giảm được lực cản không khí, hệ thống giá dẫn bê tông được bố trí

ở phía sau Điều này giúp cho mặt đầu xe có hình dạng động học hợp lý hơn

Nhược điểm:

- Người người ngồi trên ca bin khó thao tác điều khiển thùng trộn hơn khi không có khả năng quan sát Việc này có thể được khắc phục khi sử dụng thêm thiết

bị điều khiển bố trí ở bên ngoài

Những phân tích ở trên cho ta thấy đối với xe trộn bê tông với dung tích 7 m3 thì việc bố trí theo phương án 2 có nhiều điểm hợp lý hơn

1.4 NGUYÊN LÝ TRỘN VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA THÙNG TRỘN 1.4.1 CẤU TẠO THÙNG TRỘN BÊ TÔNG

Để hỗn hợp được nhào trộn tự do trong thùng, dung tích hình học của thùng trộn phải lớn hơn khoảng 1,5 – 2,5 lần dung tích hỗn hợp Tốc độ quay của thùng trộn không lớn, bởi vì nếu quá lớn thì lực quán tính li tâm của hỗn hợp sẽ cản trở quá trình nhào trộn tự do

Hình 1.8: Cấu tạo miệng thùng trộn

Hình 1.9: Kết cấu cánh trộn

Toàn bộ thùng trộn được làm bằng thép 16Mn Thùng cấu tạo gồm có vỏ thùng

và 2 dải cánh hình xoắn ốc Bê tông được nạp, xả qua miệng thùng, trên phần thân thùng phần hình trụ có bố trí 2 cửa để xả bê tông ra ngoài khi xe gặp sự cố để bê tông không bị đông cứng trong thùng Khi lắp đặt trên xe thùng nghiêng một góc

15
so với mặt phẳng ngang, phần đáy thùng có mặt bích lắp với mặt bích của hộp giảm tốc, gần miệng thùng có vành tì tì lên 2 con lăn của cụm giá đỡ thùng

1.4.2 NGUYÊN LÝ TRỘN

Khi nạp bê tông thì thùng quay theo chiều kim đồng hồ khi ta nhìn từ phía sau thùng vào miệng nạp và khi xả bê tông thì thùng quay theo chiều ngược lại Tốc độ quay của thùng khi nạp, xả vào khoảng 14  17 vg/ph Các cánh của thùng trộn theo dạng xoắn ốc, mối liên hệ chuyển động giữa bê tông và thùng giống như bu lông và đai ốc Ở đây bê tông đóng vai trò như là bu lông còn thùng trộn như đai ốc Khi nạp bê tông thì thùng quay theo chiều kim đồng hồ, bê tông chảy từ phễu trạm trộn bê tông xuống phễu nạp của cụm thùng trộn, bê tông được hướng vào miệng thùng Do tác dụng của trọng lực khi bê tông được nạp từ phía trên miệng và do góc

nghiêng của thùng, bê tông có xu hướng chảy về phía đáy thùng Bê tông ở dạng lỏng sệt chảy trong không gian giữa 2 dải cánh theo chiều xoắn ốc đi vào thùng trộn

vì bu lông- bê tông và đai ốc- thùng trộn có chuyển động tương đối xa nhau theo chiều trục của thùng do thùng quay trong khi đứng yên Và cũng với nguyên lí tương tự khi thùng quay theo chiều ngược lại tức quay ngược chiều kim đồng hồ khi nhìn thùng từ phía sau, thùng quay và đứng yên, còn bê tông được các dải cánh đẩy

ra ngoài

Khi nạp hoặc xả bê tông thì xe đứng yên, khi xe vận chuyển bê tông tới công trường xây dựng thì trong khi xe chuyển động thùng quay để chống bê tông bị đông cứng Chiều quay của thùng giống như khi nạp bê tông nhưng tốc độ quay của thùng thấp hơn, tốc độ lúc này vào khoảng 2  6 vg/ph Bê tông theo cánh thùng dồn về phía đáy thùng, vì vậy để tránh bê tông bị dồn nén vào khe giữa cánh và đáy thùng thì trong kết cấu của thùng có bố trí tấm chặn chặn bê tông lại và đẩy bê tông hướng lên trên theo chiều trục thùng quay Các dải cánh trong thùng ngoài tác dụng hướng bê tông nạp vào thùng hay xả ra khỏi thùng còn có tác dụng lớn nữa là chống

bê tông đông cứng Các cánh như lưỡi cắt sọc vào khối bê tông, cắt từng lớp ra để các phần tử bê tông không liên kết với nhau Cả khối bê tông nằm trong thùng gần như ổn định cho nên các cánh quay theo thùng sẽ cắt vào toàn bộ phần bê tông mà cánh đi qua Phần bê tông nằm gần trục quay của thùng được trộn ít hơn Chúng sẽ dần dần thay thế các lớp bê tông mỏng nằm gần sát với cánh và thành trong của thùng, khi các lớp này chuyển động tương đối theo thùng lên phía trên mặt thoáng

bê tông Như vậy toàn bộ khối bê tông nằm trong thùng sẽ được xáo trộn tránh được

sự đông kết, nhưng mức độ được trộn của phần bê tông gần trục quay sẽ kém hơn

so với những phần nằm xa hơn Để mức độ trộn đồng đều hơn ta tăng chiều rộng của cánh, nhưng khi đó cản sẽ lớn hơn và như vậy công suất trích cung cấp cho việc dẫn động quay thùng trộn sẽ yêu cầu lớn hơn

1.4.3 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA THÙNG TRỘN

Thùng trộng có kết cấu dạng hình thoi Việc tính toán với hình dạng này gặp nhiều khó khăn Để đơn giản viêc tính toán, ta quy về mô hình một thùng trộn có dạng hình trụ với bán kính tưng đương phụ thuộc vào tốc độ quay của thùng trộn

Bằng sử dụng phần mềm Solidwork để vẽ lại thùng trộn ta có được bảng số liệu sau:

1.4.4 TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT CẢN VÀ MÔ MEN CẢN

Để quay được thùng trộn thì công suất cung cấp tới thùng sinh ra mô men phải

đủ thắng được các mô men cản tác dụng lên thùng Các thành phần cản tác dụng lên thùng gồm có: cản do ma sát bao gồm ma sát tại các ổ lăn đỡ thùng, ma sát giữa bê tông và thùng, ma sát giữa thùng với không khí và cản do quán tính của thùng quay

Vì thùng quay với tốc độ rất chậm nên cản do ma sát giữa thùng với không khí không đáng kể có thể bỏ qua nên tổng mô men cần thiết để quay thùng được tính như sau:

  !"# $ # % Trong đó:

!" : Công suất thắng cản lăn tại các ổ đỡ

 & : Công suất thắng cản quán tính của thùng

% : Công suất thắng cản giữa bê tông và thùng trộn

1.4.3.1 CÔNG SUẤT CẢN TẠI CÁC Ổ LĂN !"

Thùng được đỡ trên giá tại 2 vị trí: vị trí thứ nhất tại ổ lăn của hộp giảm tốc thông qua việc đáy thùng nối với mặt bích hộp giảm tốc, mặt có trục lắp vào ổ lăn nằm

trong vỏ hộp giảm tốc và vị trí thứ hai tại vành tì gần miệng thùng, vành tì tì lên 2 con lăn đặt trên giá đỡ

Mô men cản lăn xác định theo:

'!"  '(# '  )(*(# )*

Trong đó '(, ' là mô men cản lăn tại ổ thứ nhất và thứ hai

Công thức tính mô men cản lăn tại ổ (tr116, [3]):

Ổ thứ nhất là ổ đũa đỡ 2 dãy tự lựa nằm trong hộp giảm tốc, ổ thứ hai là ổ đũa đỡ

1 dãy, các ổ tham khảo có các thông số như sau:

Như vậy:

'!"  +,-.. )*(# +,-.. )*

Hình 1.11 : Sơ đồ tính lực hướng kính tác dụng lên các ổ đỡ

1.4.3.2 MÔ MEN CẢN QUÁN TÍNH CỦA THÙNG  &

Mô men cản quán tính của thùng:

1.4.3.3 MÔ MEN CẢN GIỮA BÊ TÔNG VÀ THÙNG %

Phần lớn năng lượng truyền động từ thùng trộn vào khối bê tông bị tiêu hao cho việc nâng một phần hỗn hợp trong thùng trộn lên khi quay thùng

Ở dạng tổng quát, công tiêu hao cho một chu kỳ di chuyển khép kín của hỗn hợp:

C  8 D

D : Chiều cao nâng hỗn hợp trong thùng trộn

8 : Trọng lượng hỗn hợp

8  EFG  7 1 1800 1 9,8  123480 (N) Trong đó:

E Dung tích của hỗn hợp bê tông ở trong thùng trộn

hỗn hợp được nâng lên bằng các cánh trộn, phần còn lại được nâng lên do tác dụng của lực ma sát

Trong các loại bê tông dạng quả trám, tại mỗi thời điểm các cánh trộn nâng lên

J(K Chiều cao nâng của hỗn hợp do tác dụng của lực ma sát

J Chiều cao nâng của hỗn hợp bằng cánh trộn

Hình 1.11: Sơ đồ tính toán máy trộn bê tông

Theo sơ đồ tính toán thể hiện trên hình:

Áp dụng công thức trên ta tính đươc

R  T/WYG<V=

f: Hệ số ma sát giữa bê tông và thành cánh trộn

Pcos(a)

a Pcos(a) Psin(a)

Fms

đó phần tử này sẽ trượt xuống theo bề mặt của hỗn hợp

Tiếp nhận góc chuyển dịch của hỗn hợp từ điểm A tới điểm B (F  90\) thì chiều cao nâng của hỗn hợp do tác dụng của lực ma sát sẽ là: J(K   Số lượng chu trình chuyển động khép kín của hỗn hợp dưới tác dụng của lực ma sát sau một vòng quay của tang trộn (coi thời gian mà hỗn hợp trượt xuống về vị trí ban đầu bằng thời gian nâng lên tới độ cao J(K):

Với

n= 17 (vg/ph)    !"# %  12,46 # 81801,19  81813,65 (W) n= 6 (vg/ph)   ′  !"# % ′  4,40 # 28871,01  28875,41 (W)

Mô men cản của thùng trộn

rqq  c4,d(,]  45833,98 (Nm)

1.5 LỰA CHỌN XE CƠ SỞ

1.5.1 YÊU CẦU CỦA XE CƠ SƠ

Tải trọng thực tế của xe phải nhỏ hơn tải trọng cho phép của xe Để đảm bảo khả năng vận chuyển an toàn khi xe đi trên đường trong các trường hợp khi phanh, leo dốc…

Vận tốc thực tế của xe Vmax > 60 km/h Đối với xe trộn bê tông do vấn đề động

cơ đốt trong truyền công suất cho thùng trộn để chúng quay do đó công suất thực tế của xe sẽ phải lớn hơn nhiếu so những chiếc xe tải thông tường có cùng tải trọng Nếu sử dùng cùng một loại xe cơ sở có công suất động cơ như nhau, tốc độ tối đa của xe trộn bê tông sẽ nhỏ hơn tốc độ tối đa của xe tải

Kết cấu phần khung của xe cơ sở phải đảm bảo cho việc bố trí khung phụ và thùng trộn bê tông được dễ dàng, chắc chắn

Hộp số của xe cơ sở phải có bánh răng trích công suất dùng để lấy công suất truyền cho thùng trộn

1.5.2 LỰA CHỌN XE CỞ SỞ

Tính toán sơ bộ các tải trọng chính của xe trộn bê tông

Tổng khối lượng 15258

Từ các yêu cầu trên ta chọn được xe Huyndai HD270 thỏa mãn điều kiện đã đề

ra Thông số của xe cơ sở như sau:

Thông tin chung

Phân bố lên cầu 1 6300

Thông số về tính năng chuyển động

Loại nhiên liệu, số kì, số xi lanh Diesel, 4 kì, 6 xi lanh thẳng hành,

Vành bánh xe và lốp trên từng trục Cầu 1: đơn, 11.00 x 20-16PR

Cầu 2: kép, 11.00 x 20-16PR Cầu 3: kép, 11.00 x 20-16PR

Hệ thống treo

bằng

Hệ thống phanh

2, kiểu phanh tang trống

Hệ thống điện

PHẦN 2: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC THÙNG TRỘN BÊ TÔNG

2.1 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN XE CHỞ BÊ TÔNG

Đối với trường hơp là xe chở bê tông, phương pháp truyền động thủy lực tỏ ra có nhiều ưu thế so với những phương pháp truyền động khác:

Thuận lợi cho việc bố trí

Xe cơ sở thường được bố trí động cơ ở phía trước, cầu sau chủ động, thùng được

bố trí ở phía sau Khoảng cách từ đáy thùng trộn tới động cơ là khá xa Hệ thống thủy lực đảm bảo cho việc thiết kế bộ truyền đơn giảm hơn so với các phương pháp truyền động khác

Điều khiển dễ dàng

Hệ thống thủy lực thường được điều khiển thông qua các van Các van này có thể được điều khiển bằng điện hoặc cơ khí một cách dễ dàng Các phần tử điều khiển thường được tích hợp thành một bộ và được gắn bên cạch bơm hoặc động cơ Điều này khiến cho việc bố trí khá gọn

Đảm bảo làm việc tốt trong điều kiện nhiều bụi, bẩn

Điều khiện làm việc trong môi trường xây dựng, xe chuyên chở bê tông Bộ truyền lực thường dễ bị bám bẩn, nếu bộ truyền không được làm kín tốt sẽ làm cho giảm tuổi thọ, giảm chất lượng truyền động

Ngăn chặn dao động

Thùng trộn quay khối bê tông bị trộn sẽ tạo lên một tải trọng động Tải trọng động này truyền ngược lại theo đường hệ thống truyền lực gây quá tải cho các chi tiết Với hệ thống thủy lực, các dao động này được chuyển hóa thành dòng chất lỏng

có áp suất thay đổi Nhờ thiết bị ổn định sẽ hấp thụ sự thay đổi này

2.2 GIỚI THIỆU CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY THỦY LỰC THỂ TÍCH

Trong kỹ thuật hiện đại, truyền động thuỷ lực ngày càng được ứng dụng rộng rãi

Có thể chia làm hai loại:

Tổ hợp các máy cánh d

tuabin) Việc truyền cơ

bộ phận máy chủ yếu đư

suất làm việc của máy th

Còn lưu lượng thì không ph

của máy Nhưng trong th

rò rỉ Do đó trong máy th

nó

Lưu lượng

Lưu lượng lý thuyết Q

trong một đơn vị thời gian:

được thực hiện chủ yếu bcủa dòng chất lỏng

máy thủy lực thể tích

tích làm việc theo nguyên lý nén chất lỏng trong thtích có thể làm việc thuận nghịch, nghĩa là v

n của máy thể tích là áp suất và lưu lượng Về

a máy thể tích chỉ phụ thuộc vào tải trọng ngoài và công su

ng thì không phụ thuộc vào áp suất, mà phụ thuộc vào th

ng trong thực tế, khi tăng áp suất thì lưu lượng giảm vì có hi

ó trong máy thể tích cần có van an toàn để hạn chế áp su

áp suất làm việc của

tích làm việc của máy

ng thuỷ tĩnh

y( : Là lưu lượng riêng của máy trong một chu kỳ làm việc, hay thể tích làm

việc của máy

N : Số vòng quay

Trong máy thể tích, z( thay đổi theo thời gian Vì có rò rỉ nên lưu lượng thực tế

Q nhỏ hơn lưu lượng ( z { z(l)

P : hệ số mô men phụ thuộc vào từng loại máy

Hệ số KM có thể suy từ công suất lý thuyết

(  }z(D  |z(

Mặt khác: (  '@

 '  pir  €ir |

 P  €i

r  $i



ql: là lưu lượng riêng của máy

Hiệu suất và công suất

Hiệu suất toàn phần của máy thuỷ lực xác định theo công thức:

Công suất hữu ích của động cơ được xác định như sau:

- Động cơ có chuyển động tịnh tiến:

Công suất thuỷ lực của động cơ, xác định theo công thức:

 "‡  |z  pˆ

† Trong đó:

‚ : Hiệu suất toàn phần của động cơ

| : Áp suất của dòng chất lỏng nạp vào động cơ

z : Lưu lượng của dòng chất lỏng nạp vào động cơ

2.3 GIỚI THIỆU VỀ SƠ ĐỒ MẠCH THỦY LỰC

Tại công trường xây dựng, bê tông tươi được đưa từ thùng trộn qua hệ thống máng dẫn ra ngoài

Khi lái xe dừng xe, để nghỉ giữa đường, thùng trộn vẫn phải quay để duy trì cho khối bê tông không bị đông kết Yêu cầu thay đổi được chiều quay của thùng trộn và thay đổi được tốc độ của thùng trộn

Một số công trường lớn, khi thùng trộn quay, xe vẫn di chuyển chậm, bê tông được đưa trực tiếp tới vị trí đang thi công

Xe không làm việc, động cơ tăt máy

2.3.2 GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ MẠCH THỦY LỰC

Hình 2.1: Sơ đồ mạch thủy lực

1 : Cụm bơm thủy lực 2 : Cụm mô tơ thủy lực

7 : Van an toàn của bơm cấp dầu 8 : Van một chiều

9 : Bộ phận làm mát dầu 10 : Lọc dầu

11 : Đồng hồ áp suất 12 : Đường ống dầu chính

13 : Đường ống dẫn dầu rò rỉ 14 : Mô tơ

15 : Van điều khiển xả dầu nóng 16 : Van xả dầu nóng

17 : Van an toàn của mô tơ 18 : Tích năng

MB : Cửa nối áp kế

Hình 2.2: Sơ đồ mạch thủy lực

Hình 2.3: Kết cấu bơm

Sơ đồ H.2.1 là sơ đồ thủy lực mạch điều khiển thùng trộn bê tông Đường nét liền mô tả dòng thủy lực làm việc Đường nét chấm gạch mô tả giới hạn của các cụm, sơ đồ trên có 2 cụm là cụm bơm 1và cụm động cơ 2 Đường nét đứt mô tả dòng dầu điều khiển

Chế độ nạp và trộn bê tông Con trượt của van phân phối 5 di chuyển sang phải Bơm 4 được dẫn động quay, làm dầu từ bơm 4 qua đường ống A1-A2 rồi tới động cơ thủy lực 14, động cơ lực quay Thông qua hộp giảm tốc , mô men từ động

cơ thủy lực sẽ làm quay thùng trộn Với chế độ này, đường ống A1-A2 là đường ống có áp suất cao, đường ống B1-B2 có áp suất thấp hơn

Chế độ xả bê tông Con trượt của van phân phối 5 di chuyển sang trái

Bơm 4 đổi chiều quay Dầu tờ bơm 4 qua cửa B2-B1 tới động cơ thủy lực, làm quay động cơ thủy lực Sau đó dầu được hồi về bơm thông qua đường ống A2-A1 Hai van an toàn 17 đảm bảo áp suất dầu không được vượt quá giới hạn cho phép Khối bê tông bị trộn nên luôn xảy ra hiện tượng va đập giữa nó với thùng trộn Sự

va đập này làm phát sinh một tải trọng động truyền ngược vào hệ thống truyền lực Tải trọng động này có nhiều tác dụng xấu đến hệ thống truyền lực như làm các chi tiết bị hư hại vì mỏi, động cơ làm việc bị rung Do đó người ta bố tri thêm bình tích năng 18 nhằm dập tát các rung động và giúp hệ thống làm việc ổn định

Trong quá trình dầu làm việc chúng sẽ bị nóng lên, đồng thời do sự bào mòn tạo

ra nhiều mạt sắt nhỏ trong dầu Vì vậy dầu trong đường ống cần phải được thường xuyên thay thế bằng dầu có nhiệt độ thấp hơn để đảm bảo tính chất cớ, lý, hóa của dầu được ổn đinh Van phân phối 15 được điều khiển bởi chênh lêch áp suất dầu trên hai cửa của động cơ thủy lực Giả sử hệ thống đang làm việc ở chế độ trộn, áp suất dầu tại của MA lớn hơn áp suất dầu tại cửa MB Van phân phối 15 nối thông cửa

xả của động cơ thủy lực với thùng chứa đầu thông qua van an toàn 16 Khi áp suất tới van an toàn 16 đạt đến một giá trị xác định van này sẽ được mở Van an toàn 16

có tác dụng duy trì một áp suất trên đường ống hút của bơm 4 để tránh hiện tượng lọt khí vào bên trong đường ống, đồng thời giúp cho bơm 3 không bị quá tải

Dầu trong đường ống chính bị sụt giảm do nó thoát ra ngoài qua van 16 và rò rỉ Bơm 3 có tác dụng bổ sung dầu cho đường ống chính, đồng thời cũng tạo lên áp suất để điều khiển động bơm 4 Van an toàn 7 nhằm hạn chế áp suất ra bơm 3 không quá cao Van tiết lưu 19 sẽ làm giảm áp suất bơm khi được truyền tới xi lanh điều khiển 6

Dầu thoát ra ngoài theo đường ống C1 – C2 đi qua dàn làm mát 9 Dầu được bổ sung vào hệ thống được lọc thông qua bình lọc 10

2.4 LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ THỦY LỰC

2.4.1 LỰA CHỌN BỘ SƠ BỘ ĐỘNG CƠ THỦY LỰC

Thông số làm việc của thùng trộn được xác định dựa theo yêu cầu kỹ thuật của

bê tông để đảm bảo cho bê tông luôn được duy trì tươi và tiết kiệm nhiên liệu nhất,

thực tế khí đi trên đường vận tốc của thùng trộn từ 2  6 (vg/ph) Với mục đích tăng cường tốc độ xả nạp để rút ngắn thời gian vận chuyển, tốc độ quay của thùng trộn khi xả và nạp trong khoảng 14  17 (vg/ph)

Động cơ thủy lực dẫn động thùng trộn thường yêu cầu một công suất lớn, nếu hiệu suất của chúng mà thấp sẽ làm gia tăng tổn thất đo đó chúng cần được chế tạo một cách đặc biệt Trên thị trường hiện nay có một số hãng lớn có chế tạo loại bơm này và hiện chúng đang được phân phối tại Việt Nam như: Hydromobil, Sauer-danfoss Thông số kỹ thuật dùng cho xe chở bê tông được mà nhóm tác giả sử dụng

ở đây là của hãng Hydromobil, bảng thông số kỹ thuật của bơm có thể được xem thêm trong phần phụ lục ở cuối tài liệu này

Đồ thị cho biết quan hệ giữa áp suất, hiệu suất và tỉ lệ tốc độ của động cơ thủy lực loại pitton hướng trục loại có áp suất làm việc tối đa pmax = 300 bar Trục hoành mô tả tỉ lệ tốc độ của động cơ thủy lực, ứng với 100 sẽ là tốc độ lớn nhất của động cơ thủy lực Trục tung mô tả áp suất làm việc của động cơ Chọn hiệu suất của động cơ thủy lực

Chọn vùng làm việc của động cơ sao cho hiệu suất của động cơ luôn đạt giá trị cao nhất Từ đồ thị ta nhận thấy hiệu suất của dòng bơm này η  89 % là hiệu suất cao nhất có thể đạt được

η  89 % tương ứng với dải tốc độ làm việc là

n‹ <0,2 %  0,65 % = w n‹ŒŽ

Mỗi loại động cơ khác nhau sẽ có tốc độ lớn nhất khác nhau và như vậy chúng sẽ

có dải làm việc tối ưu khác nhau từ n‹(  n‹

Hình 2.4: Đặc tính hiệu suất của bơm pittong hướng trục

Áp suất làm việc của hệ thống được lựa chọn sao cho sử dụng tối đa khả năng về thông số kỹ thuật của động cơ Tuy nhiên nêu áp suất của hệ thống mà quá lớn sẽ làm tăng chi phí cho việc làm kín hệ thống Do đó, áp suất được lựa chọn ∆pŒŽ 

300 (bar)

Công suất làm việc tối ưu của động cơ N‹Œ‘’  N‹ŒŽ thuộc vào áp suất và tốc

độ vòng quay theo công thức:

Từ các công thức trên ta có được bảng số liệu mô ta dải tốc độ và công suất làm tối ưu của động cơ thủy lực

Đông

Cơ

Tốc độ quay vòng lớn nhất

›œ

*10

-6 (m 3 /vg)

Tốc độ làm việc nhỏ nhất

›œ

(vg/ph)

Tốc độ làm việc lớn nhất

›œ

(vg/ph)

Công suất làm việc nhỏ nhất

œžŸ

(W)

Công suất làm việc lớn nhất

Công suất yêu cầu của thùng trộn

N–  81813,65 W  Lựa chọn sơ bộ động cơ HPF 119

Từ bảng thông số ta nhận thấy rằng dải tốc độ làm việc của động cơ không phù hợp với dải tốc độ làm việc của thùng trộn Động cơ làm việc ở tốc độ lớn trong khi

đó, thùng trộn chỉ làm việc được với tốc độ rất nhỏ Bên cạnh đó mô men mà động

cơ cung cấp nhỏ hơn mô men quay thùng trộn Vì vậy, cần phải có một hộp giảm tốc làm nhiệm vụ chuyển đổi giải tốc độ làm việc và mô men của động cơ sao cho phù hợp với dải tốc độ và mô men theo yêu cầu của thùng trộn