Thiết kế trạm trộn bê tông thương phẩm năng suất 75m3h

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÊ TÔNG VÀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG CHƯƠNG 2. TÍNH CHỌN MỘT SỐ THIẾT BỊ CHÍNH CỦA TRẠM TRỘN. CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY TRỘN CƯỠNG BỨC HAI TRỤC NẰM NGANG. CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SILÔ CHỨA XI MĂNG

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây nhờ đầu tư về chiều sâu, đổi mới công nghệ,các doanh nghiệp sản xuất vật liệu và cấu kiện xây dựng đã có những biến đổi

về chất Sản xuất bằng cơ giới hoá và tự động hoá đã đem lại năng suất, chấtlượng, hiệu quả cao trong sản xuất và kinh doanh

Các công trình xây dựng đã thoả mãn yêu cầu ngày càng cao về chấtlượng với việc sử dụng hàng trăm loại vật liệu khác nhau, từ thông dụng đếncao cấp, từ vật liệu Silicat đến vật liệu vô cơ, vật liệu hữu cơ đến vật liệu tổnghợp, tổ hợp Tuy nhiên bê tông thương phẩm trong thời gian vừa qua cũng nhưtrong tương lai vẫn giữ vai trò chủ đạo trong nghành xây dựng nước ta cũngnhư trên thế giới bởi tính năng ưu việt của nó Để bê tông đạt chất lượng caonăng suất lớn không còn cách nào khác chúng ta phải áp dụng quá trình trộn bêtông bằng máy trên các trạm trộn chuyên dùng Hiện nay một số nhà máy đãmạnh dạn đầu tư nhập các trạm trộn bê tông của nước ngoài để đưa vào sảnxuất Nhưng các trạm trộn của nước ngoài có giá thành khá cao, mặt khác khảnăng làm chủ các thiết bị nhập ngoại để tự sửa chữa khi có sự cố cũng gặp khánhiều khó khăn Do vậy việc tự chế tạo cung cấp các trạm trộn có ý nghĩa tolớn, đem lại hiệu quả kinh tế cao, tiết kiệm nguồn ngoại tệ lớn cho đất nước Xuất phát từ yêu cầu đó Đồ án tốt nghiệp của tôi tập trung vào việcnghiên cứu tính toán thiết kế phần cơ khí của trạm trộn trên cơ sở tiếp thu cáccông nghệ của các trạm trộn của nước ngoài (đặc biệt là của Đức và Ý) Tên đề

tài thiết kế của trạm trộn là: “Thiết kế trạm trộn bê tông thương phẩm năng

suất 75m 3 /h”.

Được sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của Th.s Cao Thành Dũng cùngvới sự cố gắng của bản thân, tôi đã hoàn thành đồ án theo đúng kế hoạch Dothời gian và trình độ còn hạn chế nên trong đồ án này không tránh khỏi những

sai sót, rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn sinh viên để đồ án củatôi được hoàn thiện hơn

Bê tông là một trong những loại vật liệu xây dựng rất quan trọng, nóđược sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực xây dựng vì nó có những tính chất

ưu việt sau :

- Có cường độ chịu nén cao, bền trong môi trường

- Cốt liệu có thể sử dụng vật liệu địa phương

- Có thể tạo hình dễ dàng cho kết cấu

- Dễ cơ giới hóa, tự động hóa quá trình sản xuất và thi công

- Có thể tạo được nhiều loại bê tông có tính chất khác nhau

1.1.2 Phân loại bê tông

a Theo khối lượng thể tích.

- Bê tông đặc biệt nặng : mv > 2500 kg/m3, chế tạo từ cốt liệu đặc biệt,dùng cho những kết cấu đặc biệt

- Bê tông nặng : mv = 1800 ÷ 2500 kg/m3, chế tạo từ cốt liệu thường,dùng cho kết cấu thông thường

- Bê tông nhẹ : mv = 500 ÷ 1800 kg/m3, trong đó gồm bê tông nhẹ cốtliệu rỗng (nhân tạo hoặc thiên nhiên), bê tông tổ ong (bê tông khí và bê tông

bọt), chế tạo từ hỗn hợp chất kết dính, nước, cấu tử silicat nghiền mịn và chấttạo rỗng.

- Bê tông đặc biệt nhẹ : mv < 500 kg/m3, cũng là loại bê tông tổ ong và

bê tông cốt liệu rỗng

b Theo dạng cốt liệu.

- Bê tông cốt liệu đặc

- Bê tông cốt liệu rỗng

- Bê tông cốt liệu đặc biệt (chống phóng xạ, chịu nhiệt, chịu axit)

c Theo công dụng.

- Bê tông thường dùng trong các kết cấu bê tông cốt thép

- Bê tông thủy công dùng để xây đập, phủ lợp mái kênh, các công trìnhdẫn nước,…

- Bê tông xây dựng mặt đường, sân bay, lát vỉa hè

- Bê tông dùng cho kết cấu bao che (thường là bê tông nhẹ)

- Bê tông có công dụng đặc biệt như bê tông chịu nhiệt, bê tông bềnsunfat, bê tông chống ăn mòn axit, bê tông chống phóng xạ

- Bê tông trang trí

1.1.3 Các thành phần cấu tạo bê tông.

a Xi măng.

Việc lựa chọn xi măng là đặc biệt quan trọng trong quá trình sản xuất bêtông Có nhiều loại mác xi măng, mác xi măng càng cao sẽ cho ra bê tông có

độ kết dính tốt, tuy nhiên giá thành của xi măng cũng tăng theo mác của nó

Vì vậy khi sản xuất bê tông ta phải vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, vừa đảmbảo yêu cầu về kinh tế

Qua kinh nghiệm người ta chọn mác xi măng theo mác bê tông

như bảng 1.1

Bị ảnh hưởng của mưa gió không có thiết bị

c Đá dăm, sỏi.

Đá dăm, sỏi có nhiều loại, tùy thuộc vào kích cỡ của đá Do đó tùy thuộcvào mác của bê tông mà ta chọn kích cỡ đá cho phù hợp Trong thành phầncủa bê tông đá dăm chiếm khoảng 52%

Tùy theo cường độ của bê tông mà yêu cầu cường độ của đá theo quyđịnh Theo quy định mác của đá dăm phải phù hợp như bảng 1.3

Bảng 1.3

Mác bê tông Độ ép nát ở trạng thái bão hòa (%) không lớn

Nước dùng để chế tạo bê tông phải đảm bảo chất lượng tốt, không gâyảnh hưởng đến thời gian ninh kết và rắn chắc của xi măng và không gây ănmòn cốt thép Nước dùng được là nước dùng trong sinh hoạt như nước máy,nước giếng

Tùy theo mục đích sử dụng, lượng muối hòa tan, lượng ion sunfat, clo vàlượng cặn không tan không được vượt quá các giá trị quy định của TCXDVN

302 : 2004

e Phụ gia.

Trong công nghệ chế tạo bê tông hiện nay, phụ gia được sử dụng kháphổ biến Phụ gia được sử dụng để cải thiện một số tính chất của bê tông,thường có hai loại : loại rắn nhanh và loại hoạt động bề mặt

- Phụ gia rắn nhanh thường là các gốc muối Clo như muối CaCl2, NaCl,FeCl3, …hoặc là hỗn hợp của chúng Do làm tăng quá trình thủy hóa mà phụgia rắn nhanh có khả năng rút ngắn quá trình rắn chắc của bê tông trong điềukiện tự nhiên cũng như nâng cao cường độ của bê tông sau khi bảo dưỡngnhiệt và ở tuổi 28 ngày

- Phụ gia hoạt động bề mặt mặc dù sử dụng một lượng nhỏ nhưng có khảnăng cải thiện đáng kể tính dẻo của hỗn hợp bê tông và tăng cường nhiều tínhchất khác của bê tông.

1.2 Trạm trộn bêtông thương phẩm.

1.2.1 Khái niệm chung.

Trạm trộn bê tông dùng để sản xuất hỗn hợp bê tông (dạng khô hoặc ướt)cung cấp cho các phân xưởng tạo hình cấu kiện bê tông đúc sẵn hoặc cho cáccông trình xây dựng cơ bản

Trạm trộn bê tông thường gồm ba bộ phận chính : Kho chứa nguyên liệu(đá dăm, cát, xi măng, nước và phụ gia), các thiết bị định lượng và các máytrộn bê tông Giữa các bộ phận chính này có các thiết bị máy nâng - vậnchuyển và các phễu chứa trung gian

- Kho chứa nguyên liệu có tác dụng tích trữ nguyên liệu để phục vụ choquá trình sản xuất được vận hành ổn định, bảo vệ nguyên liệu chống lại cáctác động từ bên ngoài (thời tiết, môi trường, …)

- Các thiết bị định lượng có tác dụng định lượng chính xác khối lượngnguyên liệu để phục vụ cho quá trình sản xuất

- Máy trộn bê tông dùng để trộn đều các phối liệu của bê tông và vữanhư: cát, đá, xi măng, nước và phụ gia (nếu có) theo một cấp phối nhất định,đảm bảo mật độ các thành phần này được đồng nhất, cho năng suất, chấtlượng cao và tiết kiệm xi măng hơn so với các phương pháp trộn thủ công

1.2.2 Phân loại trạm trộn.

1.2.2.1 Theo phương pháp bố trí các thiết bị chính của trạm trộn.

a.Trạm trộn bê tông dạng tháp.

Tất cả các phối liệu được vận chuyển một lần lên cao nhờ các thiết bịnâng – vận chuyển (băng tải, gầu tải, vít tải…) trên đường rơi tự do của chúng

các quá trình công nghệ được tiến hành (định lượng, thu gom nạp cho cácmáy trộn, nhào trộn và xả vào các thiết bị vận chuyển).

b.Trạm trộn bê tông dạng bậc.

Các thiết bị công tác được bố trí theo các khối chức năng độc lập trêncác mặt bằng riêng và được liên hoàn với nhau bởi các thiết bị nâng – vậnchuyển Trong trạm trộn loại này phối liệu khô phải được vận chuyển lên caohai lần: lần thứ nhất nạp vào các bunke chứa và lần thứ hai nạp vào các máytrộn bê tông

Trạm trộn loại này thường là loại tháo lắp nhanh và các khối chức năngcủa trạm được thiết kế theo các mô đun vận chuyển

1.2.2.2 Theo nguyên lý làm việc của trạm trộn.

a.Trạm trộn bê tông làm việc chu kỳ.

Có khả năng dễ dàng thay đổi mác bê tông và thành phần cấp phối cũngnhư đáp ứng đầy đủ yêu cầu của mọi đối tượng phục vụ

b.Trạm trộn bê tông làm việc liên tục.

Được sử dụng đặc biệt hiệu quả khi nhu cầu các loại hỗn hợp bê tôngcùng một mác bê tông với khối lượng lớn và tập trung (các công trình thủyđiện, thủy lợi, giao thông…)

1.2.2.3 Theo khả năng di động của trạm trộn.

a.Trạm trộn cố định.

Phục vụ cho công tác xây lắp của một vùng lãnh thổ, cũng như cung cấp

bê tông thương phẩm phục vụ trong một phạm vi bán kính làm việc có hiệuquả Thiết bị của trạm trộn cố định thường được bố trí theo dạng tháp

b.Trạm trộn tháo lắp nhanh.

Thường được trang bị cho công trình xây dựng cụ thể có thời hạn khaithác trạm trộn tại mỗi nơi ngắn (từ một năm tới vài năm) Để khai thác cóhiệu quả, loại trạm trộn này phải có khả năng tháo lắp nhanh với chi phí cho

việc tháo lắp vận chuyển thống nhất Các thiết bị của trạm trộn tháo lắp nhanhđược bố trí theo dạng bậc với các mô đun vận chuyển tiện lợi.

1.2.2.4 Theo năng suất của trạm trộn.

- Loại nhỏ : Q ≤ 30 m3/h

- Loại vừa : 30 ≤ Q ≤ 60 m3/h

- Loại lớn : Q ≥ 70 m3/h

1.2.2.5 Theo phương pháp điều khiển trạm trộn.

- Trạm trộn điều khiển bằng tay

- Trạm trộn điều khiển bán tự động

- Trạm trộn điều khiển tự động

Trạm trộn hiện đại ngày nay thường được trang bị thiết bị điều khiển cókhả năng làm việc ở cả ba chế độ điều khiển trên

1.2.3 Các dạng trạm trộn bê tông thương phẩm.

1.2.3.1 Trạm trộn bê tông dạng tháp làm việc chu kỳ (hình 1.1)

9 10

6

10 11

Hình 1.1 Trạm trộn bê tông dạng tháp làm việc chu kì.

5- xilanh đóng mở phều cấp liệu 6- phễu cấp liệu

15- bunke chứa đá 16- định lượng xi măng

21- xe chở bê tông

Ÿ Nguyên lý làm việc : Cốt liệu (đá dăm, cát) từ các kho chứa được băng

tải (10 và 12) vận chuyển vào các bunke chứa cốt liệu tương ứng Xi măng từkho chứa được đưa vào bunke chứa (14) nhờ ống dẫn xi măng (13) Phía dướicác bunke chứa có bố trí hai thiết bị định lượng cốt liệu (7 và 17) và một thiết

bị định lượng xi măng (16) Cốt liệu và xi măng sau khi định lượng xongđược xả vào phễu tiếp nhận có đáy lật phân phối để nạp vào từng máy trộn bêtông (4) tương ứng theo chu trình làm việc của trạm trộn Nước và phụ gia saukhi định lượng xong bằng thiết bị định lượng chất lỏng đặt dưới thùng chứanước (18) được đưa vào máy trộn bê tông tương ứng Sau khi trộn xong, hỗnhợp bê tông được xả vào các bunke chứa (1) để nạp cho các thiết bị vậnchuyển Các bunke chứa cốt liệu và xi măng chứa đủ lượng vật liệu đảm bảocho trạm trộn làm việc liên tục trong thời gian 15 ÷ 30 phút.

Ÿ Ưu điểm:

- Chu kỳ làm việc của trạm trộn là nhỏ nhất

- Có thể bố trí nhiều máy trộn ở tầng nhào trộn

- Tự động hóa tiện lợi

- Năng suất cao: Q ≤ 240 m3/h

Ÿ Nhược điểm:

- Quá cồng kềnh và nặng nề (các bunke chứa các phối liệu khô phải cósức chứa dự trữ đảm bảo cho trạm trộn làm việc liên tục trong vòng 15 ÷ 30phút)

- Vốn đầu tư ban đầu rất lớn

- Rất khó khăn khi phải dời chuyển đến vị trí khác

1.2.3.2 Trạm trộn bêtông dạng bậc làm việc chu kỳ (hình 1.2).

2 3

5 6

1 7

8

9

10

Hình 1.2 Trạm trộn bê tông dạng bậc làm việc chu kì

3- khung cân cốt liệu 4- bun ke chứa cốt liệu

5- ca bin điều khiển 6- máy trộn bê tông

9- định lượng xi măng 10- xe vận chuyển bê tông

Ÿ Nguyên lý làm việc : Cốt liệu được vận chuyển vào bunke (4) chứa nhờ

xe xúc lật (1) sau đó định lượng bằng gầu Skip (2) theo nguyên lý cân cộngdồn, thống dẫn động cáp vận chuyển gầu Skip lên đổ cốt liệu vào thùng trộn(6) Ximăng được bơm vào silô chứa (7) bằng bơm xi măng Xi măng từ silôthông qua vít tải (8) vận chuyển vào thiết bị định lượng (9) trước khi xả vàothùng trộn Bê tông sau khi trộn xong được xả vào xe vận chuyển bê tông (10)

để chuyển đến nơi thi công

Ÿ Ưu điểm :

- Vốn đầu tư ban đầu không cao, chi phí cho việc tháo lắp và dời chuyểnkhông đáng kể.

- Tương đối gọn nhẹ, tính vạn năng cao

- Năng suất tương đối cao Q ≤ 120 m3/h

Ÿ Nhược điểm :

- Khó khăn trong việc bố trí nhiều máy trộn bê tông (số máy trộn tối đa

là 2)

- Chu kỳ làm việc của trạm trộn tương đối lớn

- Khá phức tạp trong việc tự động hóa trạm trộn

1.2.3.3 Trạm trộn bê tông dạng bậc làm việc liên tục (hình 1.3).

Hình 1.3 Trạm trộn bê tông dạng bậc làm việc liên tục.

1- Băng tải đón cốt liệu 2- thiết bị định lượng

3- bun ke chứa cốt liệu 4- băng tải nghiêng

5- thiết bị định lượng xi măng 6- silô chứa xi măng

9- máy trộn bê tông làm việc liên tục 10- cabin điều khiển

Ÿ Nguyên lý làm việc : Cốt liệu được nạp vào các bunke chứa (3) bằng

máy xúc lật hoặc các băng tải di động Phía dưới mỗi bunke chứa có bố tríthiết bị định lượng cốt liệu làm việc liên tục (2) Cốt liệu đã định lượng đượcnạp vào phễu quay (8) nhờ băng tải đón (1) và băng tải nghiêng (4) Xi măng

từ các kho chứa được vận chuyển lên các silô chứa (6) có thiết bị lọc bụi (7)nhờ thiết bị nâng - vận chuyển (máy bơm xi măng, gầu tải, vít tải…) Xi măngđược định lượng bằng thiết bị định lượng xi măng làm việc liên tục (5) rồi nạpvào phễu quay (8) Nước được định lượng bởi thiết bị định lượng làm việcliên tục (11) và cấp liên tục cho máy trộn bê tông cưỡng bức hai trục nằmngang làm việc liên tục (9) cùng với các phối liệu khô từ phễu quay nạp liệu

(8) Phối liệu đã được định lượng hoặc được nạp liên tục vào máy trộn (9)hoặc đưa vào các bunke chứa các phối liệu bê tông để nạp cho các ô tô.

Các bunke chứa cốt liệu phải đủ lượng cốt liệu đảm bảo cho trạm trộnlàm việc liên tục trong thời gian 15 ÷ 30 phút

Ÿ Ưu điểm: Sản xuất được bê tông với năng suất lớn

Ÿ Nhược điểm: Khó kiểm soát được chất lượng bê tông …

1.2.3.5 Lựa chọn phương án thiết kế trạm trộn.

a Nguyên tắc lựa chọn phương án thiết kế.

Trạm trộn bê tông phải có khả năng sản xuất được hỗn hợp bê tông(dạng khô và ướt) có nhiều mác bê tông với thành phần cấp phối bê tông khácnhau với thời gian điều chỉnh là nhỏ nhất

Trạm trộn bê tông phải được trang bị hệ thống điều khiển để có thể làmviệc được ở cả ba chế độ: điều khiển bằng tay, điều khiển bán tự động và điềukhiển tự động

Trạm trộn bê tông phải đảm bảo xả hỗn hợp bê tông dễ dàng và tiện lợicho các phương tiện vận chuyển khác nhau (thùng chở chuyên dùng đặt trên

xe goong, ô tô, tàu hỏa,…) Tổ chức việc cung cấp hỗn hợp bê tông cho cácphương tiện vận chuyển phải khoa học tiện lợi và dễ dàng để tránh hiện tượngdồn ứ và ách tắc giao thông

Tùy thuộc vào mục đích, chức năng, công suất và đặc tính của đối tượngtiêu thụ hỗn hợp bêtông mà lựa chọn phương án thiết kế trạm trộn bê tông saocho phù hợp, hiệu quả và hiện đại

b Lựa chọn phương án.

Trạm trộn bê tông dạng tháp nói chung có nhiều ưu điểm nhưng songvốn đầu tư quá lớn, quá cồng kềnh, khối lượng trạm trộn lớn (tổng khối lượngkết cấu thép và thiết bị khoảng trên dưới 1000 tấn), và phải bố trí cố định tạichỗ nên không còn phù hợp với xu hướng hiện nay Do vậy, phổ biến nhất

hiện nay là các loại trạm trộn bê tông xi măng thương phẩm dạng bậc (tổngkhối lượng kết cấu thép và thiết bị chỉ nằm trong khoảng 50 tấn).

Trạm trộn bê tông xi măng thương phẩm làm việc liên tục chỉ thích ứngcho các công trình xây dựng giao thông, thủy lợi và thủy điện vì cần đáp ứngkhối lượng bê tông lớn và không đòi hỏi khắt khe độ ổn định của hỗn hợp bêtông trong phương diện độ linh động của hỗn hợp bê tông và sự thay đổithành phần cấp phối thường xuyên

Trạm trộn bêtông thương phẩm làm việc chu kỳ dạng bậc rất phổ biếnhiện nay vì khả năng cơ động và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật khắtkhe (độ linh động của hỗn hợp bê tông xi măng, sự thay đổi thường xuyênthành phần cấp phối và độ chính xác định lượng cao)

Trạm trộn bê tông thương phẩm dạng bậc làm việc chu kỳ hiện đại phổ biến định lượng và vận chuyển cốt liệu theo hai cách:

- Các cốt liệu cân cộng dồn trực tiếp trên gầu Skip (Q ≤ 60m3/giờ)

- Các cốt liệu cân cộng dồn trên băng tải cân, sau đó hoặc dùng băng tải hoặc dùng gầu Skip để vận chuyển nạp vào thùng trộn (Q ≥ 60 m3/giờ)

10 a)

9 8

7 5

Hình 1.4 Các phương án thiết kế trạm trộn

a Trạm trộn dạng bậc làm việc chu kỳ sử dụng cân cộng dồn bằng gầu skip

b Trạm trộn dạng bậc làm việc chu kỳ sử dụng băng tải cân kết hợp gầu skip

c Trạm trộn dạng bậc làm việc chu kỳ sử dụng băng tải cân kết hợp với băng tải nghiêng

d Trạm trộn làm việc liên tục

1- xilô chứa ximăng 2- vít tải xiên

3- thùng cân nước 4- thùng cân xi măng

5- tời kéo gầu Skip 6- máy trộn hai trục làm việc chu kỳ7- bunke chứa cốt liệu 8 - gầu Skip

11- phễu chờ

+) Phương án 1 (hình1.4a): Cốt liệu được xả trực tiếp xuống gầu skip,

gầu skip đóng vai trò là thùng cân và cân cốt liệu theo nguyên lí cộng dồn Saukhi được định lượng, cốt liệu sẽ được gầu skip vận chuyển lên thùng trộn.Phương án này chỉ phù hợp với những trạm trộn có năng suất nhỏ (Q60

m3/h) vì ở những trạm trộn này thể tích bunke chứa cốt liệu nhỏ do đó có thểtập trung các cửa xả bunke gần một chỗ để xả trực tiếp vào gầu skip

+) Phương án 2 (hình 1.4b): Cốt liệu được vận chuyển lên máy trộn

thông qua băng tải cân và gầu skip Băng tải cân vừa có nhiệm vụ định lượngcốt liệu vừa có nhiệm vụ vận chuyển cốt liệu vào gầu skip

Dùng gầu skip để vận chuyển cốt liệu vào thùng trộn có thể giảm đượcdiện tích sử dụng mặt bằng của trạm trộn Đồng thời do dùng cáp để kéo gầu,gầu có kết cấu đơn giản nên dễ bảo dưỡng sửa chữa

+) Phương án 3 (hình1.4c): Sử dụng băng tải cân kết hợp với băng tải

nghiêng để vận chuyển cốt liệu lên máy trộn Trạm trộn loại này do dùng băngtải nghiêng để vận chuyển cốt liệu vào thùng trộn nên diện tích sử dụng mặtbằng lớn

+) Phương án 4 (hình 1.4d): Sản xuất được bê tông với năng suất lớn

nhưng khó kiểm soát được chất lượng bê tông, khó thay đổi mác bê tông…Trên cơ sở phân tích các phương án trên, ta lựa chọn phương án thiết kếtrạm trộn theo phương án 2 phù hợp với yêu cầu đầu bài thiết kế

Sơ đồ bố trí các thiết bị được thể hiện qua hình 1.5 dưới đây

3

4

8 9 10

11 12 13

Hình 1.5 Sơ đồ trạm trộn được thiết kế.

1- Máy trộn hai trục nằm ngang 2- si lô chứa xi măng

7- bun ke chứa cốt liệu 8- băng tải cân

11- ray dẫn hướng gầu Skip 12- cầu thang

13- xe vận chuyển bê tông 14- cầu thang ngoài si lô

20- bể chứa nước

1.2.4 Thiết lập lưu đồ công nghệ trạm trộn.

1.2.4.1 Sơ đồ bố trí các thiết bị của trạm trộn (hình 1.6).

Để trạm trộn làm việc hiệu quả và tự động hóa nhanh nhất thì các thiết bịcủa trạm phải được bố trí một cách hợp lý Hình vẽ dưới đây mô tả sơ đồ bốtrí các thiết bị chính của trạm trộn làm việc chu kỳ dùng băng tải cân cốt liệutheo phương pháp cộng dồn sau đó dùng gầu Skip vận chuyển cốt liệu nạpvào nồi trộn.

Hình 1.6 Sơ đồ bố trí các thiết bị chính của trạm trộn.

1- Cốt liệu (đá 1, đá 2, cát) 2- băng tải cân cộng dồn

7- thiết bị định lượng xi măng 8- silô chứa xi măng

11- xe vận chuyển bê tông 12- thùng phụ gia

Ÿ Nguyên lý : Cốt liệu (đá 1, đá 2, và cát) được xả ra từ bunke chứa nhờ

xi lanh khí nén đưa tới băng tải cân (2) làm việc theo nguyên lý cộng dồn Saukhi cân xong cốt liệu được đưa đến gầu Skip (3) để vận chuyển xả vào máytrộn (14) Xi măng được bơm khí nén để đưa lên silô chứa (8), thiết lọc bụiđặt phía trên của silô (thường là lọc bụi tay áo), vít tải (6) vận chuyển xi măng

từ silô đến thiết bị cân định lượng (7) sau đó khi xả vào máy trộn Nước, phụgia được bơm vào thùng nhờ bơm khí nén và thông quá thiết bị định lượngchu kỳ trước khi vào máy trộn Hỗn hợp bê tông sau khi trộn xong được xảvào các thiết bị vận chuyển (11) để đưa tới nơi thi công Trạm trộn có một hệthống khí nén riêng hoạt động để dẫn động các cơ cấu công tác của trạm(xilanh đóng mở của xả, bơm xi măng…).

1.2.4.2 Lưu đồ công nghệ của trạm trộn(hình 1.7).

Để xác định chu kỳ làm việc ổn định của trạm trộn bê tông (Tck) ta cầnphải thiết lập lưu đồ công nghệ cho trạm trộn

Dựa vào lưu đồ công nghệ ta xẽ xác lập được trình tự tiến hành các côngviệc mà trạm trộn thực hiện để tạo ra bê tông thương phẩm, xác định đượcthời gian làm việc của các tổ công tác.

Hình 1.7 Sơ đồ công nghệ trạm trộn.

1.2.4.3 Tính chu kỳ làm việc cho trạm trộn (hình 1.8).

Hình 1.8 Sơ đồ tính chu kỳ trạm trộn.

Chu kỳ làm việc của trạm trộn là khoảng thời gian (Tck) giữa hai mẻ trộnliên tiếp Chọn sơ bộ thời gian thực hiện mỗi bước trong trình tự công nghệnhư sau:

- Kéo gầu lên vị trí xả hết 20s

Khi bắt đầu cân cốt liệu cũng là lúc quá trình cân ximăng, cân nước, cânphụ gia được bắt đầu và diễn ra đồng thời với thời gian như sau :

- Cân xi măng : 20s

- Cân phụ gia : 20s

- Cân nước : 20s.

Thời gian làm việc của máy trộn như sau:

- Nạp liệu : Xi măng, cốt liệu thô được xả vào máy trộn đồng thời trongvòng 10s Nước, phụ gia được xả vào nồi chậm sau cốt liệu 3s

- Trộn : Từ 30 ÷ 45s, ở đây chọn 45s

- Xả bê tông : Từ 20 ÷ 25s, ở đây chọn xả bê tông trong 20s

Do đó ta lập được lưu đồ công nghệ của trạm trộn như hình 1.7

Từ lưu đồ công nghệ của trạm trộn ta xác định được

Sơ đồ khối hệ thống điều khiển và quỏ trỡnh điều khiển được thể hiệntrờn hỡnh 1.9

vào số mẻ trộn hoặc số liệu định mức máy trộn hoạt động

vào số liệu bê tông vào số m .ã

ở vị trí tiếp nhận

cân n ớc

in xong

dừng hệ cân dừng gầu ở d ới

sai

đúng

sai

sai sai

đúng

nạp hết

cửa xả đóng TRONG không có bê tông

xong

đóng cửa xả

đúng xả xong sai

mở cửa xả

bê tông

đúng

bắt đầu tính thời gian TRộN (45S)

sai

sai

(BĂNG TảI LàM VIệC)

đúng

Hỡnh 1.9 Sơ đồ khối điểu khiển trạm trộn

Điều kiện để định lượng cốt liệu, xi măng, nước, phụ gia là số mẻ đưa vềkhụng

Điều kiện để định lượng đủ cỏc thành phần là:

Nếu thiếu (nhánh sai) thì tiếp tục định lượng, nếu đủ (nhánh đúng) thìđóng cửa xả bunke, ngừng vít tải hoặc bơm….vv

* Các điều kiện với hệ thống điều khiển tự động:

- Nếu cửa xả xi măng, xả nước đang mở thì không thể cân được

- Nếu băng tải đang chạy thì không cân được các thành phần cốt liệu

- Phễu chờ phải đóng, máy trộn phải hoạt động thì gầu Skip mới chạy Khi trong máy trộn không có bê tông và cửa xả của máy trộn đã đóng thìmới được xả cốt liệu vào máy, vì không sẽ xảy ra hiện tượng xả cốt liệu rangoài thông qua cửa xả của máy trộn

CHƯƠNG 2

TÍNH CHỌN MỘT SỐ THIẾT BỊ CHÍNH CỦA TRẠM TRỘN.

Một số thiết bị chính được tính chọn trong trạm trộn gồm có:

- Máy trộn: ở đây chỉ tính toán dung tích sản xuất của máy để phục vụ cho việc tính toán các thiết bị khác trong trạm

- Thiết bị định lượng: nhằm nâng cao năng suất, chất lượng bê tông, cáctrạm trộn hiện đại đều bố trí các thiết bị đinh lượng có gắn các đầu cân điện tửnhằm cân chính xác các thành phần phồi liệu của bê tông: cốt liệu (đá, cát), ximăng, nước và phụ gia (nếu có)

- Hệ dẫn động vận chuyển cốt liệu: để đưa cốt liệu vào máy trộn ta dung gầu Skip để vận chuyển Gầu Skip được dẫn động thông qua động cơ, khớp nối, hộp giảm tốc và tang cuốn cáp

- Hệ dẫn động vận chuyển xi măng: xi măng trong các trạm trộn thường được chứa trong các si lô vì vậy cần phải có thiết bị vận chuyển từ si lô vào máy trộn, thiết bị sử dụng để vận chuyển là vít tải

- Máy bơm nước: nước là thành phần không thể thiếu trong quá trình nhào trộn bê tông vì thế cận có bơm nước để đưa nước từ bể chứa nước tời thiết bị định lượng nước

- Bun ke chứa cốt liệu: có tác dụng tích chữ cốt liệu (cát, đá) để trạm trộn

có thể làm việc liên tục từ 15 ÷ 30 phút

2.1 Xác định dung tích sản xuất của máy trộn.

Dung tích sản xuất hỗn hợp bê tông của mỗi mẻ trộn được xác định nhưsau

.

TK sx

Q V

f m

 , [m3] (1)

m T

có các đầu cân điện tử

Trạm trộn bê tông hiện đại cần phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về: mác

bê tông, độ linh động của hỗn hợp bê tông, thành phần cấp phối bê tông… Do

đó để tính chọn được thiết bị định lượng cần phải xác định khối lượng tối đacủa các thành phần phối liệu cho 1 m3 bê tông

Từ bảng cấp phối bê tông ta có thể định ra tương đối khối lượng tối đacủa các thành phần phối liệu cho 1 m3 hỗn hợp bê tông như sau:

- Khối lượng đá dăm (một hoặc hai thành phần cốt liệu với

2.2.1 Tính chọn thiết bị định lượng cốt liệu.

Khối lượng cốt liệu lớn nhất cho 1 m3 hỗn hợp bê tông là:

m =40014 = 1000 kg

Như vậy ta chọn 4 đầu cân điện tử loại treo kí hiệu Z6/1000kg của

hãng HBM, mỗi đầu cân có khối lượng cân tối đa 1000 kg.

2.2.2 Tính chọn thiết bị định lượng xi măng.

Khối lượng xi măng lớn nhất cho một mẻ trộn:

mxm = 503.f.VSX =503.0,7.2,23 = 785,2 kgNhư vậy thể tích lớn nhất của xi măng dùng cho 1 mẻ trộn:

Vxm =7851400,2 = 0,56 m3

Chọn kích thước của thùng cân xi măng như hình 2.1

- Thể tích của thùng cân có thể tính một cách gần đúng:

3 2

2 2

2 1

3

) 3 , 0 3 , 0 7 , 0 7 , 0 (

14 , 3 4 , 0 4

7 , 0 14 , 3 V V

Vxm  thùng cân xi măng có kích thước hình học thỏa mãn

* Kiểm tra điều kiện xả:

Lượng xi măng xả qua đáy thùng trong 1 đơn vị thời gian:

Q= F.v , [m3/s] (CT 4.29 – TL[1])Trong đó:

F- Diện tích cửa xả

F= 2 2 0,071 m 2

4

0,3 3,14.

λ - hệ số chảy với xi măng λ  0 , 6

R - bán kính thủy lực của cửa xả là tỷ số giữa diện tích cửa xả và chu vi cửa xả

075 , 0 4

3 , 0

 < 10 s Thỏa mãn điều kiện

Thùng cân xi măng được gắn trên 3 đầu cân điện tử loai ngàm công xôn.

Ta chọn 3 đầu cân điện tử loại ngàm công xôn của hãng HBM kí hiệu Z6/500.

Mỗi đầu cân có trọng lượng cân tối đa 500 kg

2.2.3 Tính chọn thiết bị định lượng nước.

Khối lượng nước tối đa dùng cho một mẻ trộn:

Như vậy thể tích nước lớn nhất cần dùng cho 1 mẻ trộn: Vn = 320 lítChọn sơ bộ kích thước của thùng chứa nước như hình vẽ:

Hình2.2 Kích thước hình học của thùng cân nước.

Dễ dàng thấy được rằng thể tích phần hình trụ của thùng:

* Kiểm tra điều kiện xả:

Lượng nước xả qua đáy thùng trong 1 đơn vị thời gian được tính theocông thức:

370 kg.

Thùng cân nước được gắn trên một đầu cân điện tử loại treo Ta chọn đầu

cân điện tử loại treo của hãng HBM kí hiệu Z6/500kg có khối lượng cân tối

đa 500 kg

2.3 Tính chọn hệ dẫn động vận chuyển cốt liệu.

2.3.1 Tính chọn xe Skip vận chuyển cốt liệu.

Để vận chuyển cốt liệu đá và cát vào máy trộn ta sử dụng thiết bị vậnchuyển là gầu Skip

Thể tích cốt liệu lớn nhất dùng cho một mẻ trộn:

Vcl max = 1,4.0,7.2,23 = 2,19 m3

Dung tích gầu Skip: VSkip = k Vcl max

Trong đó: k = 1,2 - hệ số đầy gầu

=> VSkip = 1,2.2,19 = 2,63 m3

Vậy ta thiết kế gầu Skip có dung tích Vtk = 2,7 m3

Thể tích gầu Skip được tính toán tương đương dạng hình hộp như hình vẽdưới đây

Ta chia thể tích ra làm hai phần : V = V1 + V2

).

(

1

c h b a

V  

2

).

(

2

c l e d

V  

Hình 2.3 Sơ đồ tính thể tích gầu Skip.

Các kích thước của gầu Skip được chọn tương đối, ta chọn các kích thướcthiết kế như sau: a = 1,19 m b = 0,8 m c = 1,5 m d = 1,19 m e = 0,5 m h =1,4 m l = 0,4 m

Ta tính được:

1 , 2 2

5 , 1 4 , 1 ).

8 , 0 19 , 1 (

75 , 0 2

5 , 1 4 , 0 ).

5 , 0 19 , 1 (

Vậy V = V1 + V2 = 2,1 + 0,75 = 2,85 m3 > Vtk = 2,7 m3, thỏa mãn điềukiện

2.3.2 Tính chọn cụm tời kéo xe Skip.

Sơ đồ dẫn động xe kéo Skip

1- Động cơ2- khớp nối3- hộp giảm tốc4- tang cuốn cáp

Chọn vât liệu làm gầu Skip là thép CT3 có γ = 7850 kg/m3, chiều dày

+ 3.0,8.1,5 + 1,4.1,5 + 2

4 , 1 ).

8 , 0 19 , 1 (

+

2

4 , 0 ).

5 , 0 19 , 1 (

+ 0,5.1,5 = 11,7 m2

Khối lượng gầu Skip: mskip = Sx q.δ. γ = 11,7.0,006.7850 = 551 kgCộng thêm các thiết bị khác (puly, bánh xe…) lấy tròn lên 650 kgKhối lượng gầu cộng với cốt liệu: mskip + cl = 650 + 3501 = 4151 kg

Do đó trọng lượng của gầu chứa cốt liệu là:

G = mskip + cl.g = 4151.9,81 = 40721 NLực cản do gầu và cốt liệu sinh ra theo phương chuyển động

G’ = G.sinβ = 40721.sin60o = 35265 NLực cản do ma sát sinh ra được tính theo công thức:

D

d f

bx

2  

Trong đó:

G - trọng lượng gầu và cốt liệu, G = 40721 N

f - hệ số ma sát giữa bánh xe và ray di chuyển, f = 0,015

d - đường kính gõng trục, d = 50 mm

Dbx - đường kính bánh xe, Dbx = 200 mm

μ - hệ số cản lăn của bánh xe với ray, μ = 0,01

k - hệ số kể đến lực cản ma sát giữa bánh xe với ray, k = 1,2

2 , 0

01 , 0 2 05 , 0 015 , 0 60 cos

Hình 2.4 sơ đồ tính lực kéo xe Skip

Lực căng cáp lớn nhất của nhánh cáp cuốn lên tang khi nâng cốt liệuđược tính như sau:

r = 0 nên ηr = 1

1 95 , 0 2 2

k - hệ số an toàn bền của cáp, k = 5

[Sđ] - lực kéo đứt cáp

Sđ = 9947.5 = 49735 NVậy cáp được chọn sao cho lực kéo đứt lớn hơn 49735 N

* Tính chọn công suất động cơ kéo gầu.

Công suất động cơ kéo gầu được tính theo công thức:

Nđ c =

C

V Q

 1000

ηc - hiệu suất truyền động , ηc = 0,95

5 , 0 37800

Chọn động cơ AOC2 - 71 – 4, có các thông số sau:

Công suất động cơ: N = 22 kW

a - bội suất palăng, a = 2

D - đường kính tang cuốn cáp, D = 0,2 m

54 , 95 2 , 0 14

,

3

2 30

2.4 Tính chọn hệ dẫn động vận chuyển xi măng.

2.4.1 Tính chọn vít tải vận chuyển.

Vít tải dùng để vận chuyển xi măng từ các silô chứa đến thiết bị địnhlượng xi măng (vít tải nghiêng)

a Tính toán năng suất vít tải.

Vít tải phải có khả năng cung cấp đủ lượng ximăng để trạm trộn có thểhoạt động bình thường Sau đây ta sẽ xác định năng suất của vít tải

- Lượng xi măng lớn nhất cần dùng cho một mẻ trộn là: Vxm = 0,57 m3

- Theo lưu đồ công nghệ ta chọn thời gian vít tải hoạt động để bơmximăng trong một mẻ trộn là: t = 20 s, tức là trong 20 s vít tải phải bơm tốithiểu một lượng xi măng là: Vxm = 0,56 m3

Ta sử dụng 2 vít tải để bơm xi măng cùng 1 lúc, do đó năng suất cần thiếtcủa mỗi vít tải là:

20

3600 56 , 0 2

D - đường kính bao ngoài vít, m

t - bước vít, với vật liệu là xi măng chọn t = 0,8.D

n số vòng quay của vít trong một phút, chọn n =115 v/ph (bảng 15.3 TL[10])

-e - hệ số đầy thùng vít, với xi măng, chọn -e = 0,8

k - hệ số kể đến độ nghiêng của vít tải, với độ nghiêng α = 40o nội suy tađược k = 0,53

Thay các giá trị vào công thức tính năng suất ta được:

Qvít = .0,8.115.0 ,8.0,53 50,4 m /h

4

π.D

 D = 0,167 m, chọn đường kính vít theo tiêu chuẩn: D = 200 mm

c Tính toán công suất vít tải.

Công suất vít tải được tính theo công thức: (CT 15.10 - TL[10])

Nvít = .(ω sin β )

360

L Q

kt

 (4 sin 3 0 ) 5 , 35 kW

360

9 9, 36

kt - hệ số tăng công suất, kt =1,2

ω - hệ số lực cản, tra bảng ta được ω =4 (theo bảng 15.2 - TL[10])

L - chiều dài máy, L =9,9 m

Công suất cần thiết của động cơ:

0,85

5,35 η

Bảng2.1 Thông số động cơ AO2 -51- 4

Kiểu động cơ Công suất