TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG
Tổng quan về bê tông
Bê tông, có nguồn gốc từ từ "béton" trong tiếng Pháp, là một loại đá nhân tạo được tạo ra bằng cách trộn các thành phần như cốt liệu thô, cốt liệu mịn và chất kết dính theo tỷ lệ nhất định, gọi là cấp phối bê tông.
Bê tông là hỗn hợp gồm cát, đá, xi măng và nước, trong đó cát và đá chiếm 80% đến 85%, xi măng chiếm 8% đến 15%, và phần còn lại là nước Để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, bê tông còn được bổ sung thêm phụ gia.
Trong bê tông, chất kết dính bao gồm xi măng, nước và phụ gia, đóng vai trò quan trọng trong việc liên kết các cốt liệu thô như đá và sỏi, cũng như cốt liệu mịn như cát và đá mạt Khi bê tông đóng rắn, các thành phần này kết hợp lại với nhau, tạo thành một khối cứng chắc chắn như đá.
Hỗn hợp bê tông cần có độ dẻo để dễ dàng tạo hình và dầm chặt Cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực, trong khi vữa xi măng và nước bao bọc xung quanh, đóng vai trò chất kết dính và lấp đầy khoảng trống giữa các cốt liệu Khi hồ xi măng rắn chắc, nó kết dính các cốt liệu lại với nhau, tạo thành một khối bê tông vững chắc.
Xi măng đóng vai trò quan trọng trong bê tông, với nhiều loại khác nhau Xi măng có mác cao mang lại khả năng kết dính tốt hơn, nâng cao chất lượng thiết kế bê tông Tuy nhiên, giá thành của xi măng mác cao thường rất lớn.
Vì vậy khi lựa chọn loại xi măng, ta vừa phải đảm bảo chất đúng yêu cầu kĩ thuật, vừa phải giải quyết tốt bài toán kinh tế
Cát được sử dụng trong sản xuất bê tông có thể là cát thiên nhiên hoặc cát nhân tạo, với kích thước hạt từ 0.14 đến 5 mm theo tiêu chuẩn Việt Nam Chất lượng cát phụ thuộc vào thành phần khoáng, tạp chất và kích thước hạt Việc tính toán lượng cát khi trộn với xi măng, nước và phụ gia là rất quan trọng; nếu sử dụng quá nhiều cát sẽ tốn xi măng, ảnh hưởng đến kinh tế, trong khi quá ít cát sẽ làm giảm cường độ bê tông Trong thành phần bê tông, cát chiếm khoảng 29%.
❖ Cốt liệu lớn - đá dăm hoặc sỏi
Sỏi có hình dạng tròn, nhẵn và diện tích mặt ngoài nhỏ, do đó tiêu tốn ít nước và xi măng, dễ đầm và đổ, nhưng cường độ bê tông sỏi thấp hơn bê tông đá dăm do lực dính bám với vữa xi măng yếu Ngược lại, đá dăm có nhiều góc cạnh, diện tích mặt ngoài lớn và không nhẵn, tạo ra lực dính bám lớn với vữa xi măng, dẫn đến bê tông có cường độ cao hơn Trong thành phần bê tông đá dăm, sỏi chiếm khoảng 52%.
Nước đóng vai trò thiết yếu trong sản xuất bê tông, được sử dụng để rửa cốt liệu, nhào trộn, vệ sinh thiết bị và bảo dưỡng bê tông Để đảm bảo chất lượng, nước sử dụng phải đạt tiêu chuẩn, không gây ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng kết dính và chống ăn mòn kim loại của bê tông.
Lượng nước trong quá trình nhào trộn bê tông là yếu tố quyết định tính công tác của hỗn hợp Nó bao gồm nước tạo hồ xi măng và nước do cốt liệu Lượng nước ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất của bê tông; nếu nước quá ít, hỗn hợp sẽ không đạt được độ lưu động cần thiết Khi lượng nước tăng lên đến một mức nhất định, nước tự do xuất hiện, làm dày thêm màng nước trên bề mặt vật rắn, giảm nội ma sát và tăng độ lưu động Mức nước tối ưu, khi bê tông đạt độ lưu động lớn nhất mà không bị phân tầng, được gọi là khả năng giữ nước của hỗn hợp.
Phụ gia là các chất vô cơ hoặc hóa học được thêm vào bê tông nhằm cải thiện tính chất của hỗn hợp bê tông hoặc bê tông cốt thép Các phụ gia thường ở dạng bột và được phân loại thành hai loại chính.
Phụ gia hoạt động bề mặt là loại chất được sử dụng với một lượng nhỏ nhưng có khả năng cải thiện đáng kể các tính chất của hỗn hợp bê tông, đồng thời tăng cường nhiều đặc tính khác của bê tông.
- Loại phụ gia rắn nhanh: thường là loại muối gốc (CaCl2) hay muối Silic
Phụ gia CaCl2 hoạt động như một chất xúc tác, giúp tăng tốc quá trình thủy hóa của C3S và C2S, từ đó rút ngắn thời gian đông kết của bê tông trong điều kiện tự nhiên mà không làm giảm cường độ của bê tông.
Hiện nay trong công nghệ sản xuất bê tông người ta còn sử dụng phụ gia đa chức năng
1.1.3 Các đặc tính của bê tông
Độ cứng của bê tông là khả năng chống lại lực tác động từ bên ngoài mà không bị phá hoại, phản ánh khả năng chịu lực của nó Yếu tố ảnh hưởng đến độ cứng bao gồm tính chất của xi măng, tỷ lệ nước và xi măng, phương pháp đổ bê tông, và điều kiện đông cứng Để đặc trưng cho độ cứng, người ta sử dụng “mác bê tông”, ký hiệu là M, thể hiện cường độ chịu lực nén tính theo N/cm² của mẫu bê tông hình lập phương 15cm, được thí nghiệm ở tuổi 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 20°C ± 2°C, độ ẩm không khí 90% đến 100%).
M là chỉ tiêu cơ bản nhất đối với mọi loại bê tông và mọi kết cấu
Tiêu chuẩn nhà nước quy định bê tông có các mác thiết kế sau:
- Bê tông nặng: M100, M150, M200, M250, M300, M350, M400, M500, M600 Bê tông nặng có khối lượng riêng khoảng 1800 - 2500kg/m 3 cốt liệu sỏi đá đặc chắc
- Bê tông nhẹ: M50, M75, M100, M150, M200, M250, M300 Bê tông nhẹ có khối lượng riêng trong khoảng 800 -1800kg/m 3 , cốt liệu là các loại đá có lỗ rỗng, keramzit, xỉ quặng
Trong kết cấu bê tông cốt thép, mác bê tông không được thấp hơn M150 để đảm bảo khả năng chịu lực Đặc biệt, độ cứng của bê tông tăng theo thời gian, điều này giúp cho các công trình xây dựng bằng bê tông có độ bền cao hơn so với các vật liệu như gạch, đá, gỗ hay thép.
❖ Độ giãn nở của bê tông
Trong quá trình rắn chắc, bê tông thường xảy ra biến dạng thể tích, bao gồm sự nở ra trong nước và co lại trong không khí Độ co thường lớn hơn độ nở gấp 10 lần, và nếu vượt quá một giới hạn nhất định, độ nở có thể cải thiện cấu trúc bê tông, trong khi hiện tượng co ngót lại gây ra những hậu quả tiêu cực.
❖ Tính chống thấm của bê tông
Trạm trộn bê tông
1.2.1 Khái niệm và chức năng
Hình 1.1 Trạm trộn bê tông Hương Kính (Hưng Thịnh, Hưng Nguyên, Nghệ An)
Trạm trộn bê tông được thiết kế để sản xuất bê tông chất lượng cao, đáp ứng nhanh chóng nhu cầu trong ngành xây dựng Đây là hệ thống máy móc tự động hóa cao, thường được sử dụng cho các công trình vừa và lớn, hoặc cho những khu vực có nhiều dự án xây dựng đang diễn ra.
Trước khi khoa học kỹ thuật phát triển, việc sản xuất bê tông chất lượng cao với số lượng lớn gặp nhiều khó khăn và tốn nhiều nhân công Do đó, việc thiết kế dây chuyền bê tông tự động trở nên cần thiết cho các công trường và ngành xây dựng.
Một trạm trộn gồm có 3 bộ phận chính: Bãi chứa cốt liệu, hệ thống máy trộn bê tông và hệ thống cung cấp điện
Bãi chứa cốt liệu là khu vực đất trống được sử dụng để lưu trữ các loại cốt liệu như cát, đá to và đá nhỏ, trong đó các loại cốt liệu này được xếp thành các đống riêng biệt.
Yêu cầu đối với bãi chứa cốt liệu phải rộng và thuận tiện cho việc chuyên chở cũng như lấy cốt liệu đưa lên máy trộn
❖ Hệ thống máy trộn bê tông
Hệ thống máy trộn bê tông bao gồm thùng chứa liên kết với hệ thống định lượng, giúp xác định chính xác tỷ lệ các nguyên vật liệu Băng tải đưa cốt liệu vào thùng trộn, kết hợp với máy bơm nước, máy bơm phụ gia, xi lô chứa xi măng, vít tải xi măng và thùng trộn bê tông, cùng với hệ thống khí nén.
Giữa các bộ phận có các thiết bị nâng, vận chuyển và phễu chứa trung gian
❖ Hệ thống cung cấp điện
Trạm trộn bê tông yêu cầu một hệ thống cung cấp điện phù hợp để đáp ứng nhu cầu năng lượng cho các động cơ có công suất lớn và nhiều thiết bị khác.
1.2.3 Phân loại trạm trộn bê tông
❖ Theo năng suất trạm trộn
Dựa theo năng suất, người ta chia các nơi sản xuất bê tông thành 3 loại như sau:
- Trạm bê tông năng suất nhỏ (10÷30 m 3 /h)
- Trạm trộn bê tông năng suất trung bình (30÷60 m 3 /h)
- Nhà máy sản xuất bê tông năng suất lớn (60÷120 m 3 /h)
❖Theo phương pháp bố trí thiết bị trạm trộn
➢ Trạm trộn bê tông dạng tháp
Tất cả các phối liệu được vận chuyển lên cao nhờ thiết bị nâng như băng tải, gàu tải, vít tải và máy bơm xi măng Trong quá trình rơi tự do, các quy trình công nghệ như định lượng, nạp vào máy trộn, nhào trộn và thải ra các thiết bị vận chuyển hỗn hợp bê tông được thực hiện.
Trạm trộn này nổi bật với thời gian chu kỳ làm việc ngắn nhất, cho phép bố trí nhiều máy trộn trên cùng một tầng Nó được thiết kế tự động hóa, mang lại sự tiện lợi và hiệu suất cao với năng suất đạt tới 240m³/h.
Trạm trộn này có nhược điểm là kích thước cồng kềnh, cần có bunke chứa nguyên liệu khô với sức dự trữ đủ cho hoạt động liên tục trong hai giờ Hơn nữa, vốn đầu tư ban đầu rất lớn và việc di chuyển trạm trộn gặp nhiều khó khăn.
➢ Trạm trộn bê tông dạng bậc
Các thiết bị công tác được sắp xếp theo các khối chức năng độc lập trên mặt bằng riêng, kết nối với nhau qua các thiết bị nâng - vận chuyển, bunke chứa định lượng và bunke tập kết các phối liệu khô đã được định lượng Khối nhào trộn bao gồm các thiết bị định lượng chất lỏng như nước và phụ gia, cùng với các máy trộn bê tông và phễu nạp hỗn hợp bê tông cho các thiết bị vận chuyển.
- Ưu điểm của trạm trộn này là: vốn đầu tư ban đầu không cao, tháo lắp di chuyển dễ dàng, gọn nhẹ và năng suất tương đối cao (Q 120m 3 /h)
Trạm trộn này gặp một số nhược điểm, bao gồm khó khăn trong việc bố trí nhiều máy trộn, chỉ có thể đảm bảo tối đa hai máy trộn hoạt động cùng lúc Thêm vào đó, thời gian chu kỳ làm việc của trạm tương đối lớn và việc tự động hóa trong điều khiển trạm trộn cũng khá phức tạp.
❖ Theo nguyên lý làm việc của trạm trộn
➢ Trạm trộn bê tông làm việc chu kỳ
Có khả năng dễ thay đổi mác bêtông và thành phần cấp phối cũng như đáp ứng đầy đủ nhu cầu của moị đối tượng phục vụ
➢ Trạm trộn bê tông làm việc liên tục
Trạm trộn bêtông này hoạt động hiệu quả khi đáp ứng nhu cầu lớn về hỗn hợp bêtông cùng mác cho các công trình thủy điện và giao thông.
❖ Theo khả năng di động của trạm trộn
Hình 1.2 Trạm trộn bê tông cố định
Trạm phục vụ xây dựng một vùng lãnh thổ và cung cấp bê tông trong phạm vi bán kính làm việc hiệu quả Thiết bị của trạm được bố trí theo dạng tháp, giúp đưa vật liệu lên cao một lần để thực hiện các thao tác công nghệ Vật liệu thường được nâng lên độ cao từ 18 đến 20 mét so với mặt đất và được chứa trong các phễu xi măng trong xilô.
Trong quá trình vận chuyển bê tông, chúng được đưa qua cân định lượng và sau đó vào máy trộn Cửa xả bê tông cần phải cao hơn miệng cửa nhận của thiết bị tiếp nhận Hệ thống có thể lắp đặt bất kỳ loại máy trộn bê tông nào, chỉ cần đảm bảo tương quan về năng suất với các thiết bị khác Đối với các công trình yêu cầu khối lượng bê tông lớn, tập trung, có đường vận chuyển thuận lợi và cự ly dưới 30km, việc sử dụng trạm này là phương án kinh tế nhất.
Trong các dự án xây dựng tại Việt Nam, khi vừa có công trình lớn vừa có điểm xây dựng phân tán, việc sử dụng sơ đồ hỗn hợp là cần thiết Cần cấp hỗn hợp khô cho các công trình nhỏ và những khu vực có đường xá lưu thông kém Nếu sử dụng bê tông, ôtô trộn sẽ được cần thiết, trong khi đó, với hỗn hợp khô, việc trộn có thể thực hiện trên đường vận chuyển hoặc tại địa điểm đổ bê tông.
➢ Trạm tháo lắp di chuyển được
Hình 1.3 Trạm trộn bê tông di động
Dạng thiết bị này có tính di động cao, dễ dàng tháo lắp và thích hợp cho các công trình lớn trong thời gian ngắn Công nghệ của trạm thường được thiết kế theo dạng 2 hoặc nhiều công đoạn, cho phép vật liệu được nâng lên cao qua ít nhất hai lần Trong quá trình này, việc định lượng và trộn được thực hiện riêng biệt, kết nối giữa hai phần bằng các thiết bị vận chuyển như gầu vận chuyển, băng tải hoặc xe vận chuyển.
Hệ thống máy trộn
1.3.1 Hệ thống định lượng vật liệu Đây là bộ phận quan trọng nhất của trạm trộn bê tông Để có được bê tông theo đúng mác yêu cầu ta phải đảm bảo độ chính xác về tỷ lệ các thành phần xi măng, nước, đá, cát và phụ gia Việc định lượng trước đây dùng dây cơ khí, hiện tại thường được thực hiện chủ yếu trên các cân băng tải hay các cân có bộ cảm biến trọng lượng Loadcell
Cảm biến lực phổ biến trong việc đo khối lượng là loadcell, một loại cảm biến lực biến dạng Khi lực chưa biết tác động lên bộ phận đàn hồi, sự biến đổi của bộ phận này sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện tỷ lệ với lực đó Bài viết này sẽ giới thiệu chi tiết về loại cảm biến này.
Bộ phận chính của loadcell bao gồm những tấm điện trở mỏng, giúp biến đổi biến dạng nhỏ thành thay đổi điện trở tương ứng Mạch đo sử dụng các miếng biến dạng cho phép thu tín hiệu điện tỷ lệ với mức độ thay đổi của điện trở Cầu Wheatstone là mạch thông dụng nhất được sử dụng trong loadcell.
Cầu Wheatstone là mạch phổ biến nhất để đo biến thiên điện trở nhỏ, tối đa 10%, thường được sử dụng trong các miếng đo biến dạng Hầu hết các thiết bị đo đạc hiện có trên thị trường đều sử dụng phiên bản của cầu Wheatstone đã được cải tiến Do đó, việc hiểu nguyên lý cơ bản của mạch này là rất cần thiết.
Trong mạch cầu Wheatstone gồm bốn điện trở giống nhau R1, R2, R3, R4, hiệu thế đầu ra Em được đo qua thiết bị có trở kháng Zm, trong đó các số hạng bậc cao được bỏ qua.
- ∆R i là biến đổi đơn vị của mỗi điện trở R i
- R là điện trở danh nghĩa ban đầu của các điện trở R 1 , R 2 , R 3 , R 4 (thường là 120(Ω), nhưng có thể là 350(Ω) dành cho các bộ cảm biến)
V là hiệu thế nguồn, có thể là điện thế liên tục nếu sử dụng nguồn năng lượng ổn định Tuy nhiên, nhiều thiết bị trên thị trường lại sử dụng nguồn cung cấp xoay chiều, do đó cần điều chỉnh mạch cơ bản để xử lý thành phần xoay chiều của tín hiệu.
Trong hầu hết các trường hợp, Zm có giá trị lớn hơn nhiều so với R, ví dụ như trong các mạch điện với điện trở kế số hoặc bộ khuếch đại có phần nối trực tiếp Do đó, biểu thức có thể được điều chỉnh lại cho phù hợp.
Phương trình mô tả sự biến đổi điện trở của hai điện trở đối diện, như R1 và R3, sẽ được cộng lại, trong khi hai điện trở kề nhau, như R2 và R4, sẽ trừ khử lẫn nhau Đặc tính này của cầu Wheatstone thường được áp dụng để đảm bảo tính ổn định nhiệt cho các mạch đo và trong các thiết kế đặc biệt.
❖ Thiết bị chỉ thị khối lượng
Hình 1.6 Một số thiết bị chỉ thị khối lượng
Thiết bị chỉ thị khối lượng, hay còn gọi là đầu cân, có nhiều loại và chức năng khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu công việc Chức năng cơ bản của đầu cân bao gồm việc nhận tín hiệu điện áp từ loadcell, chuyển đổi A/D, xử lý và hiển thị khối lượng trên đèn LED 7 đoạn hoặc màn hình tinh thể lỏng, đồng thời có khả năng truyền dữ liệu về máy tính hoặc máy in Để đảm bảo độ chính xác cao, đầu cân cần có bộ nguồn ổn định cho loadcell và A/D, với A/D thường là loại 16 bits hoặc cao hơn, giúp đạt độ phân giải lớn hơn 65536 (216) Ngoài ra, đầu cân cũng cần có bộ vi xử lý mạnh mẽ và bộ nhớ để lưu trữ dữ liệu sau khi cân chỉnh.
Ngoài ra tuỳ theo yêu cầu của trạm cân mà có thể có thêm thiết bị hiển thị từ xa hay không
1.3.2 Xilô và vit tải cấp xi măng
Hình 1.7 Xilo và vít tải cấp xi măng
Chú thích: 1 - Tải cẩu xilo; 2 - Xilo, 3 - Kết cấu thép đỡ xilo,
4 - Vít tải, 5 - Hệ thống cân định lượng,
6 - Thùng trộn, 7 - Ống bơm xi măng
Xilo chứa xi măng là thiết bị quan trọng trong ngành xây dựng, có chức năng lưu trữ và bảo quản xi măng tạm thời để phục vụ cho quá trình sản xuất bê tông tại các trạm trộn Thiết kế của xilo hình trụ tròn với phần dưới vát côn giúp xi măng dễ dàng rơi xuống và di chuyển đến băng vít, đảm bảo hiệu quả trong quy trình sản xuất.
Xilo là thiết bị chứa vật liệu rời, thường được sử dụng trong vận chuyển vật liệu rời bằng khí nén Trong trạm trộn bê tông xi măng, xilo đóng vai trò quan trọng, vì nó chứa xi măng, giúp quá trình vận chuyển xi măng từ xe chở đến vít tải diễn ra thuận lợi Xi măng được bơm trực tiếp vào silo, đảm bảo hiệu quả trong quá trình sản xuất.
Trong quá trình sản xuất bê tông, cần lưu ý chỉ sử dụng xilo để chứa xi măng trong một ngày Việc lưu trữ xi măng qua đêm có thể dẫn đến hiện tượng vón cục và ảnh hưởng tiêu cực từ thời tiết, làm giảm chất lượng của xi măng.
Dùng xilo chứa xi măng trong trạm trộn có những ưu điểm và nhược điểm sau:
- Khả năng phục vụ cho trạm trong thời gian dài với khối lượng xi măng lớn
- Giảm bớt chi phí cho công nhân phục vụ vít tải và việc cấp xi măng được dẽ dàng, thuận tiện
- Thu gọn được diện tích bề mặt bằng trạm trộn
- Giá thành chi phí cho silo tương đối lớn (giá thành lắp dựng)
- Khó khăn trong việc lắp đặt vít tải
Hình 1.8 Cấu tạo vít tải cấp xi măng
Chú thích: 1 - Động cơ liền hộp giảm tốc, 2 - Khớp nối,
3 - Cửa nạp liệu, 4 - Vỏ vít,
5 - Cánh vít, 6 - Cửa dỡ liệu,
7 - Con lăn đỡ trục, 8 - Trục vít
Băng vít cấp xi măng có chức năng vận chuyển xi măng từ xyclo chứa lên thùng cân, phục vụ cho quá trình trộn bê tông trong buồng trộn.
1.3.3 Hệ thống xe skip cấp liệu
Hình 1.9 Hệ thống xe skip cấp liệu
2- Đường chạy của xe skip, 3- Cửa nạp cốt liệu của buồng trộn, 4- Động cơ điện của buồng trộn, 5- Buồng trộn
Xe skip đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển hỗn hợp cốt liệu như đá, sỏi, và cát đến buồng trộn sau khi đã được cân định lượng Được thiết kế để đảm bảo cung cấp đủ cốt liệu cho buồng trộn, xe skip phải đáp ứng nhu cầu năng suất của trạm Lượng cốt liệu mà xe skip vận chuyển trong mỗi lần cần đủ cho một mẻ trộn.
1.3.4 Hệ thống máy nén khí
Máy nén khí là thiết bị quan trọng trong việc cung cấp khí nén để điều khiển các cửa đóng mở, cấp đá, cát, xi măng, nước, phụ gia và xả bê tông Sử dụng điện một pha, máy nén khí tự động ổn định áp lực thông qua rơle và có chức năng tự động đóng ngắt để bảo vệ thiết bị.
Lựa chọn bộ máy trộn
Bê tông sản xuất tại các trạm trộn yêu cầu chất lượng cao, vì vậy máy trộn sử dụng là loại cưỡng bức Các loại máy trộn cưỡng bức phổ biến hiện nay bao gồm máy trộn trục đứng kiểu rôto, máy trộn trục đứng kiểu hành tinh, máy trộn trục đứng có thùng trộn quay và máy trộn trục ngang.
1.4.1 Máy trộn trục đứng kiểu rôto
Sơ đồ cấu tạo máy trộn trục đứng kiểu rôto được thể hiện trên hình:
Hình 1.10 Máy trộn bê tông trục đứng kiểu rôto
Chú thích: 1- Cửa cấp liệu, 2- Ống dẫn nước,
3- Cánh tay trộn, 4- Bàn tay trộn, 5- Động cơ điện, 6- Bộ truyền xích, 7- Bộ truyền bánh răng, 8- Ổ lăn, 9- Cửa dỡ vật liệu Nguyên lý làm việc:
Khi động cơ điện quay, bộ truyền xích và bộ truyền bánh răng sẽ làm trục trộn quay, khiến các cánh tay trộn cùng với bàn tay trộn quay quanh trục, tạo nên máy trộn rôto Cốt liệu và xi măng được cấp vào buồng trộn qua các cửa sổ, trong khi nước được phun vào buồng trộn qua đường ống Sau khi trộn xong, bê tông sẽ được đổ ra qua cửa Việc đóng mở các cửa của máy trộn nhỏ thường sử dụng xy lanh khí nén, trong khi máy trộn lớn thường sử dụng xy lanh thủy lực hoặc truyền động điện.
Thùng trộn của máy trộn rôto có hình dạng vành khăn với các cánh trộn được bố trí ở các bán kính khác nhau, đảm bảo mỗi cánh đều quét qua khoang trộn ít nhất một lần trong mỗi vòng quay Các cánh trộn được treo bằng cơ cấu đàn hồi, giúp ngăn chặn việc kẹt hạt vật liệu giữa bàn tay trộn và vỏ thùng Để tiết kiệm không gian, bộ truyền động thường được lắp đặt ở phía dưới đáy hoặc bên trong thùng, với tỷ số truyền lớn (i = 3060), yêu cầu phải phối hợp nhiều bộ truyền hoặc sử dụng bộ truyền bánh răng hành tinh.
1.4.2 Máy trộn trục đứng kiểu hành tinh Đặc trưng của máy trộn trục đứng kiểu hành tinh là có các cánh trộn quay theo kiểu hành tinh (vừa quay theo trục trung tâm, vừa quay theo trục riêng của nó)
Quỹ đạo của các cánh trộn không phải là hình tròn mà là hình xycloit, điều này giúp máy trộn có khả năng trộn tốt hơn so với máy trộn rôto.
Sơ đồ cấu tạo của máy trộn trục đứng kiểu hành tinh được thể hiện trên hình:
Hình 1.11 Máy trộn trục đứng kiểu hành tinh
1- Cửa cấp liệu, 2- Hộp giảm tốc, 3- Động cơ điện, 4- Vỏ hộp truyền động hành tinh, 5- Bánh răng trung tâm, 6- Bánh răng trung gian, 7- Bánh răng hành tinh, 8- Cửa dỡ bê tông,
9- Bàn tay trộn quay kiểu rôto, 10- Cánh tay trộn quay kiểu rôto,
11- ổ lăn, 12- Trục trung tâm cố định,
13- Bàn tay trộn quay kiểu hành tinh, 14- Trục hành tinh
Khi động cơ điện hoạt động, hộp giảm tốc sẽ làm vỏ hộp truyền động hành tinh quay, dẫn đến việc các cánh tay trộn gắn vào vỏ hộp cũng quay, tạo ra chuyển động rôto Chuyển động hành tinh của các bàn tay trộn được thực hiện nhờ bộ truyền hành tinh với bánh răng trung tâm cố định, bánh răng trung gian và bánh răng hành tinh, giúp các bàn tay trộn vừa quay quanh trục trung tâm vừa quay quanh trục hành tinh của chúng.
Cốt liệu được đưa vào buồng trộn qua cửa cấp liệu (1), và sau khi quá trình trộn hoàn tất, bê tông sẽ được xả ra ngoài qua cửa dỡ liệu (8) nằm ở dưới buồng trộn.
Máy trộn hành tinh được phân loại thành hai loại dựa trên hướng quay của các trục: cùng chiều, khi hai trục quay theo cùng một hướng, và ngược chiều, khi hai trục quay theo hướng khác nhau.
Số vòng quay của cánh trộn xung quanh trục hành tinh (14) thường gấp từ 3 đến 6 lần số vòng quay quanh trục trung tâm (12)
Trong buồng trộn, bên cạnh các bàn tay trộn kiểu hành tinh (13), còn có các bàn tay trộn kiểu rôto (9) đóng vai trò quan trọng trong việc trộn đều hỗn hợp Ngoài việc hỗ trợ quá trình trộn cùng với bàn tay trộn hành tinh, một số bàn tay trộn rôto còn được sử dụng để làm sạch thành bên của thùng trộn.
Máy trộn trục đứng kiểu hành tinh nổi bật với chất lượng trộn vượt trội, nhưng lại gặp khó khăn do cấu tạo phức tạp và quy trình chế tạo khó khăn, đặc biệt là ở bộ truyền hành tinh.
1.4.3 Máy trộn trục đứng có thùng trộn quay Để tạo ra chuyển động tương đối giữa cánh trộn và vỏ thùng trộn, người ta còn dùng cách cho vỏ thùng trộn quay Sơ đồ cấu tạo của một loại máy trộn trục đứng có thùng trộn quay được thể hiện trên hình:
Hình 1.12 Máy trộn trục đứng có thùng trộn quay
1- Hộp giảm tốc, 2- Động cơ điện, 3- Giá đỡ, 4- Bộ truyền đai, 5- Động cơ điện, 6- Động cơ điện, 7- Hộp giảm tốc, 8- Bánh răng nhỏ, 9- Bàn tay trộn, 10- Vành răng lớn, 11- Vỏ thùng trộn, 12- Bộ trộn phụ
Khi động cơ điện quay, hộp giảm tốc làm các cánh trộn quay và vỏ thùng trộn cũng chuyển động nhờ động cơ dẫn động Quá trình này giúp hỗn hợp bê tông được trộn đều Để nâng cao hiệu quả trộn, thùng trộn được trang bị bộ trộn phụ, được vận hành bởi động cơ điện.
Bộ trộn phụ với bộ truyền đai có tốc độ quay cao, từ 400 đến 800 vòng/phút, vượt trội hơn so với máy trộn thông thường Loại máy trộn này được biết đến với tên gọi máy trộn cường độ cao hoặc máy trộn kích hoạt.
Lựa chọn hệ thống cấp liệu
Cốt liệu, bao gồm đá và cát, là thành phần quan trọng trong quá trình sản xuất bê tông Sau khi cân định lượng chính xác, hỗn hợp cốt liệu được chuyển đến buồng trộn để kết hợp với xi măng, nước và chất phụ gia Với đặc điểm khô và rời, cốt liệu có thể được vận chuyển đến buồng trộn bằng các phương pháp như băng gạt, băng gầu hoặc xe skip.
1.5.1 Cấp liệu dùng băng gạt
Sơ đồ dùng băng gạt để cấp liệu được thể hiện trên hình
Hình 1.14 Phương pháp dùng băng gạt để cấp liệu
1- Buồng trộn, 2- Động cơ điện dẫn động trục trộn, 3- Băng gạt, 4- Phễu chứa cốt liệu,
Cốt liệu được chứa trong phễu chứa và sau khi cân định lượng, sẽ được xả xuống băng tải cao su để vận chuyển đến băng gạt.
(3) tiếp tục vận chuyển cốt liệu lên cao cung cấp cho buồng trộn (1)
- Thích hợp để dùng cho loại trạm trộn lớn
- Kết cấu của trạm sẽ phức tạp
- Việc tháo dỡ lắp đặt trạm khó khăn
- Đồng thời giá thành chế tạo trạm trộn cao do phải trang bị nhiều bộ phận
1.5.2 Cấp liệu dùng băng gầu
Sơ đồ dùng băng gầu để cấp liệu được thể hiện trên hình
1- Buồng trộn, 2- Bộ phận cân cốt liệu, 3- Xilo chứa vật liệu, 4- Băng gầu, 5- Phễu chứa cốt liệu
Cốt liệu được vận chuyển bằng ô tô đến phễu chứa (5) và sau đó được xả vào băng gầu (4) Băng gầu (4) sẽ đưa cốt liệu lên xilo chứa (3), nơi có hệ thống cửa xả ở phía dưới Khi cửa xả mở, cốt liệu sẽ được xả vào bộ phận cân định lượng (2) Sau khi hoàn tất quá trình cân, cốt liệu sẽ được đổ vào buồng trộn (1).
- Kết cấu của băng gầu phức tạp, đòi hỏi khối lượng công việc lắp dựng lớn
- Băng gầu được xây dựng cố định, không có khả năng di chuyển
1.5.3 Cấp liệu dùng xe skip
Sơ đồ dùng xe skip để cấp liệu được thể hiện trên hình
Hình 1.16 Phương pháp dùng xe skip để cấp liệu
1- Xe skip, 2- Đường chạy của xe skip, 3- Cửa nạp cốt liệu của buồng trộn, 4- Động cơ điện của buồng trộn, 5- Buồng trộn
Xe skip được kéo lên theo đường chạy và khi đạt đến vị trí ngang với cửa nạp, xe sẽ được lật nghiêng Cửa xả phía dưới tự mở ra, cho phép cốt liệu rơi vào buồng trộn nhờ trọng lượng của chính nó.
(3) Sau đó xe skip lại được hạ xuống và tiếp tục chu kỳ cấp liệu mới
- Giá thành chế tạo thấp
1.5.4 Kết luận lựa chọn hệ thống cấp liệu
Dựa trên những ưu và nhược điểm của các hệ thống cấp liệu đã được phân tích, phương pháp cấp liệu bằng xe skip được lựa chọn Đây là giải pháp phổ biến hiện nay tại các trạm trộn.
Quy trình công nghệ của trạm trộn bê tông
Trạm trộn bê tông xi măng là tổ hợp thiết bị phức tạp, bao gồm nhiều cụm phải hoạt động đồng bộ để trộn lẫn cát, đá, nước, phụ gia và xi măng, tạo ra hỗn hợp bê tông chất lượng Để đảm bảo hiệu quả hoạt động, trạm trộn bê tông cần đáp ứng một số yêu cầu chung nhất định.
- Đảm bảo trộn và cung cấp được nhiều mác bê tông với thời gian điều chỉnh nhỏ nhất
- Cho phép sản xuất được sản xuất được hai loại hỗn hợp bê tông khô hoặc ướt
- Hỗn hợp bê tông không bị tách nước hay bị phân tầng khi vận chuyển
- Trạm làm việc êm không ồn, không gây ô nhiểm môi trường
- Lắp dựng, sửa chữa đơn giản
- Có thể làm việc ở hai chế độ là tự động hoặc bằng tay
1.6.2 Quy trình trộn bê tông
Quy trình chung của 1 trạm trộn đó là: Tập kết vật liệu → Định lượng vật liệu → Đưa vào máy trộn →Trộn bê tông →Thu được bê tông thành phẩm
Hình 1.17 Sơ đồ trạm trộn bê tông
THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG TRẠM TRỘN BÊ TÔNG
Tính toán, thiết kế tổng thể
2.1.1 Xác định công suất vít tải xi măng
Chiều dài vít tải xi măng được chọn là 7,8 mét với năng suất trạm trộn đạt 60 m³/h Tỷ lệ xi măng phụ thuộc vào mác bê tông, dao động từ 0,2 đến 0,48 T/m³ Do đó, lượng xi măng cung cấp cho thùng trộn trong một giờ sẽ được tính toán dựa trên các thông số này.
Vxm = 0,48 Vbt = 0,48 60 = 28,8(m 3 /h) Trong đó: Vbt là năng suất của trạm trộn
Vxm là lượng xi măng cung cấp cho trạm trong một giờ Để đảm bảo cung cấp đủ xi măng cho buồng trộn, năng suất của vít tải cần đạt tối thiểu 28,8 m³/h Do đó, vít tải xi măng được chọn có năng suất Qvt là 30 m³/h.
Hình 2.1 Hệ thống vít tải xi măng
Công suất vít tải xi măng xác định theo công thức:
Trong đó: Qvt - năng suất vít tải (m 3 /h)
L η = 0,9 - hiệu suất truyền động ω - hệ số cản di chuyển, ω = 4
2.1.2 Xác định công suất dẫn động xe skip
Công suất cần thiết để kéo xe skip lên được tính theo công thức:
Trong đó: Pxk là công suất cần thiết (kw) v là tốc độ nâng lên của xe skip Tham khảo các trạm trộn trên thực tế hiện nay, lấy v = 18(m/ph) = 0,3(m/s)
là hiệu suất truyền động, lấy = 0,9
F là lực kéo xe skip đi lên, (N) Lực kéo F được xác định như sau:
Hình 2.2 Mô hình tính toán lực tác dụng lên xe skip
1- Xe skip, 2- Đường chạy của xe skip
F- Lực kéo xe skip đi lên, Fms- Lực ma sát, T- tổng các phản lực lên các bánh xe,
G- trọng lượng tổng cộng của xe skip khi chở cốt liệu Đường chạy xe skip được đặt nghiêng 60 0 Coi hợp lực của các phản lực từ đường chạy lên bánh xe là T Trọng lượng tổng cộng của toàn bộ xe skip khi chở cốt liệu là G và được tính bằng:
Cmax là lượng cốt liệu lớn nhất mà xe skip phải vận chuyển trong một lần
Gx là trọng lượng của xe skip, thảm khảo số liệu ở các trạm trộn trên thực tế, lấy Gx = 0,4(T)
Lượng cốt liệu lớn nhất mà xe skip phải vận chuyển trong một lần được tính theo công thức:
Trong đó: C là lượng cốt liệu tối đa trong 1T bê tông.
Mt là khối lượng bê tông một mẻ trộn
Khối lượng riêng của bê tông là 2,5 T/m³, trong khi lượng xi măng tối thiểu cần có trong 1 m³ bê tông là 0,2 T/m³ Do đó, phần trăm cốt liệu tối đa trong bê tông tính theo khối lượng được xác định là 0,2.
Khối lượng bê tông 1 mẻ trộn là: Mt = Vt b
Với dung tích của khối hỗn hợp bê tông xi măng dỡ ra khỏi thùng trộn sau 1 mẻ trộn là Vt được tính theo công thức:
Tk là thời gian một chu kỳ trộn: Tk = tc + t +td
Thời gian đổ vật liệu vào thùng trộn (tc) dao động từ 10 đến 40 giây, với giá trị thường được lấy là 10 giây dựa trên thực tế các trạm trộn hiện nay Thời gian trộn (t) cho máy trộn cưỡng bức nằm trong khoảng 75 đến 120 giây Thời gian đổ bê tông ra khỏi thùng (td) phụ thuộc vào phương pháp dỡ, thường từ 10 đến 30 giây, và hiện nay, các máy trộn thường sử dụng xy lanh khí nén để mở cửa xả thùng, do đó td được lấy là 10 giây.
Thay các giá trị trên vào công thức tính Tk, ta có:
Rút ra được công thức tính dung tích Vt và thay số vào như sau:
Từ (2.4) và (2.6) ta có: C max =C.M t =0,92.3.95=3, 63(T)
Từ hình vẽ, ta có:
=F + = Trong đó f là hệ số ma sát lăn, với bánh xe và ray cùng làm bằng thép, ta có f = 0,1.
Thay các giá trị vào công thức tính công suất Pxk, ta có:
= = 2.1.3 Xác định công suất băng tải chuyển cốt liệu
Chọn các thông số đầu vào cho băng tải:
- Trọng lượng tải tối đa: 150(kg)
- Tốc độ tối đa: vmax = 2(m/s)
Khi tính chọn công suất động cơ truyền động trên băng tải ta thường tính theo các thành phần sau:
- Công suất 𝑃 1 để dịch chuyển vật liệu
- Công suất 𝑃 2 để khắc phục tổn thất do ma sát trong các ổ đỡ, ma sát giữa băng tải và các con lăn khi băng tải không chạy
Lực cần thiết để dịch chuyển vật liệu:
𝐹 1 = L 𝜎 𝑘 1 g cos𝛽 Trong đó: L - chiều dài băng tải
𝜎 - khối lượng vật liệu trên 1m băng tải
𝑘 1 - hệ số tính đến khi dịch chuyển vật liệu, 𝑘 1 = 0,05
𝛽 - góc nghiêng của băng tải Khối lượng vật liệu trên 1m băng tải là: max 150
= L = Ta sử dụng loại băng tải nằm ngang nên: 𝛽 = 0 => cos𝛽 = 1
Lực cần thiết để dịch chuyển vật liệu:
Công suất tối đa để dịch chuyển vật liệu:
Lực cản do các loại ma sát sinh ra khi băng tải chuyển động không tải:
Trong đó: 𝜎 𝑏 - khối lượng băng tải trên 1m chiều dài băng tải
𝑘 2 - hệ số tính đến lực cản khi không tải, 𝑘 2 = 0,005 Công suất cần thiết để khắc phục lực cản ma sát:
P = F v= Lực cần thiết để nâng vật:
P = 𝑃 1 + 𝑃 2 = 150 + 0,6 = 150,6 (W) ≈ 1,5 (kW) Vậy công suất động cơ truyền động băng tải được tính theo biểu thức sau: dc 3 P
= Trong đó: η - hiệu suất truyền động
𝑘 3 - hệ số dự trữ về công suất (𝑘 3 = 1,2 ÷ 1,25) Với hiệu suất của bộ truyền được tính theo công thức:
= Trong đó: Hiệu suất của một cặp ổ lăn: ol = 0,99
Hiệu suất của khớp nối: kn = 1 Hiệu suất của bộ đai: d = 0,96 Hiệu suất của bộ truyền bánh răng: br =0,97 Thay số vào, ta có: =0,99 1.0,96.0,97 3 = 0,9
= = 2.1.4 Xác định công suất máy trộn
Gọi P là công suất cần thiết để dẫn động toàn bộ máy trộn, ta có:
P1 là công suất cần thiết để dẫn động các cánh trộn quay kiểu rôto
P2 là công suất cần thiết để dẫn động các cánh trộn làm sạch bê tông thành bên
P3 là công suất cần thiết để dẫn động đến các cánh trộn quay kiểu hành tinh
2.1.4.1 Lựa chọn thông số máy trộn
➢ Bố trí các cánh trộn như sau:
- Số cánh trộn quay theo kiểu rôto: 4
- Số cánh trộn quay theo kiểu hành tinh: 3
- Số cánh trộn để làm sạch bê tông thành bên: 2, trong đó 1 cánh trộn làm sạch thành trong, 1 cánh trộn làm sạch thành ngoài
Sơ đồ bố trí các cánh trộn cho thấy các cánh tay trộn kiểu rôto được sắp xếp đều nhau với góc 60 độ, trong khi ba cánh trộn kiểu hành tinh cũng được phân bố đều.
Hình 2.3 Bố trí cánh trộn trong thùng trộn
1- Bộ truyền hành tinh, 2- Bàn tay trộn quay kiểu rôto, 3- Cánh tay trộn, 4- Bàn tay trộn quay kiểu hành tinh, 5- Bàn tay trộn làm sạch bê tông thành ngoài,
6- Bàn tay trộn làm sạch bê tông thành trong
➢ Xác định các kích thước của bàn tay trộn
Kích thước hình học của bàn tay trộn chịu ảnh hưởng bởi chiều cao lớp hỗn hợp trộn H trong thùng Để tính toán, thường áp dụng các công thức kinh nghiệm dựa trên thực tế.
- Đối với bàn tay trộn quay kiểu rôto:
+ Chiều cao cánh trộn: hr = (0,15 0,8).H = (0,15 0,8) 0,28 = 0,042 0,64 (m) Lấy hr = 0,08 (m)
+ Chiều rộng cánh trộn: br = (1,3 1,8).hr = (1,3 1,8).0,08 = 0,104 0,144 (m). Lấy br = 0,12 (m)
- Đối với bàn tay trộn làm sạch bê tông thành bên:
+ Chiều cao cánh trộn: hs = (1,2 1,4) H = (1,2 1,4).0,28 = 0,336 0,392 (m) Lấy hs = 0,35 (m)
+ Chiều rộng cánh trộn: bs = (0,3 0,5) hs = (0,3 0,5) 0,35 = 0,105 0,175 (m) Lấy bs = 0,14 (m)
- Đối với bàn tay trộn quay kiểu hành tinh
+ Chiều cao cánh trộn: hh = (0,5 0,7) H = (0,5 0,7) 0,28 = 0,14 0,196 (m) Lấy hh = 0,17 (m)
+ Chiều rộng cánh trộn: bh = (1,0 1,6) hh = (1,0 1,6).0,17 = 0,17 0,272 (m) Lấy bh = 0,2 (m)
➢ Góc nghiêng của các bàn tay trộn:
Các góc nghiêng , của bàn tay trộn thường được lấy theo kinh nghiệm như sau:
- Đối với bàn tay trộn quay kiểu rôto:
- Đối với bàn tay trộn làm sạch bê tông thành bên:
- Đối với bàn tay trộn quay kiểu hành tinh:
➢ Số vòng quay và tốc độ góc:
- Với cánh trộn rôto: n1 = (15 40) (vòng/ phút)
- Với cánh trộn hành tinh: n2 = (3 6).n1
- Tốc độ góc của cánh trộn rôto là:
= = - Tốc độ góc của cánh trộn hành tinh:
= = 2.1.4.2 Công suất dẫn động cánh trộn rôto
Công suất cần thiết P1 để dẫn động các cánh trộn quay kiểu rôto được tính theo công thức như sau:
Trong đó: n là số cánh trộn, n = 4
Hệ số cản trộn riêng của hỗn hợp, ký hiệu là K (N/m²), được xác định dựa trên các yếu tố như chiều cao cánh trộn (h) và bề rộng cánh trộn (b), cả hai đều được chiếu lên phương trộn (m) Ngoài ra, khoảng cách từ lực tác dụng lên cánh trộn đến trục quay, ký hiệu là ro (m), cũng là một yếu tố quan trọng trong quá trình này.
là tốc độ góc của cánh trộn, (1/s)
là hiệu suất truyền động
Trong thùng trộn, có 4 cánh trộn rôto được bố trí ở các vị trí khác nhau, với cánh trộn càng xa trục quay thì công suất dẫn động càng lớn Khi tính toán, ta giả định công suất dẫn động của các cánh trộn là như nhau và bằng công suất dẫn động của cánh trộn ở giữa khoang trộn Do đó, công suất P1 được tính toán theo công thức cụ thể.
= Trong đó các giá trị ở công thức trên lấy như sau:
Hệ số cản trộn riêng của cánh trộn rô to: K = Kr = 108758 (N/m 2 )
Tốc độ góc của cánh trộn rôto: = 1 = 2,62 (1/s)
Hiệu suất truyền động: = 0,9 h = hr cosr = 0,08 cos25 0 = 0,073 (m) b = br cosr = 0,12 cos25 0 = 0,109 (m) ro = r + 0,5.(R - r) = 0,38 + 0,5 (1,28 - 0,38) = 0,83 (m) Thay các giá trị trên vào công thức tính P1 ta có:
P = kW 2.1.4.3 Công suất dẫn động cánh trộn làm sạch bê tông
Công suất cần thiết P2 để dẫn động các cánh trộn làm sạch bê tông thành bên được tính theo công thức:
Hệ số cản trộn riêng của cánh trộn làm sạch bê tông thành bên:
K1 = Ks1 = 14563 (N/m 2 ); K2 = KS2 = 23225 (N/m 2 ) Tốc độ góc của cánh trộn làm sạch: = 1 = 2,62 (1/s)
Các hình chiếu của kích thước cánh trộn được tính: h1 = h2 = hs coss = 0,35.cos0 0 = 0,35 (m) b1 = b2 = bs coss = 0,14.cos45 0 = 0,10 (m) Các bán kính ro tính như sau:
R r = − s = − = Thay các giá trị trên vào công thức P2, ta có:
2.1.4.4 Công suất dẫn động cánh trộn hành tinh
Công suất cần thiết P3 để dẫn động các cánh trộn quay kiểu hành tinh đựơc tính theo công thức:
Trong đó: n là số cạnh trộn hành tinh, n = 3
K là hệ số cản trộn riêng của cánh trộn hành tinh,
K = Kh = 81426 (N/m 2 ) h là hình chiếu của chiều cao cánh trộn lên phương trộn:
là hiệu suất truyền động, = 0,9
T là thời gian một vòng quay của cánh trộn:
A là diện tích tiếp xúc của cánh trộn sau một ngày vòng quay Diện tích A được tính theo công thức:
A = 2.ro bh cosh (a-1). (m 2 ) Trong đó: r0 là bán kính quay của cánh trộn hành tinh quay xung quanh trục riêng của nó, ro = 0,4.(R - r) = 0,4 (1,28 - 0,38) = 0,36 (m) a là tỷ số vòng quay 4
Thay các giá trị trên vào công thức tính công suất P3 ta có:
2.1.4.5 Công suất dẫn động toàn bộ máy trộn
Vậy công suất toàn bộ để dẫn động máy trộn là:
Hệ thống điện phục vụ trạm trộn bê tông
2.2.1 Xây dựng mạch động lực trạm trộn
Hệ thống mạch động lực của trạm trộn bê tông bao gồm:
- Động cơ vít tải xiên: 1 chiều quay
- Động cơ quay thùng trộn: 1 chiều quay
- Động cơ băng tải cốt liệu: 1 chiều quay
- Động cơ kéo xe skip: 2 chiều quay
Từ đó ta xây dựng mạch động lực như sau:
Hình 2.5 Sơ đồ mạch động lực
M1: Động cơ vít tải xiên
M2: Động cơ quay thùng trộn
M3: Động cơ băng tải cốt liệu
M4: Động cơ kéo xe skip
2.2.2 Xây dựng mạch điều khiển trạm trộn
Hình 2.6 Sơ đồ mạch điều khiển
➢ Đối với động cơ vít tải xiên, động cơ quay thùng trộn và động cơ băng tải cốt liệu sẽ có nguyên lý làm việc như sau:
Hình 2.7 Mạch điều khiển động cơ vít tải xiên
Khi khóa S9 được đóng để cung cấp điện cho hệ thống, đèn FULL1 sẽ sáng Để khởi động động cơ, ta cần đóng khóa S1, lúc này cuộn hút của khởi động từ 1K1 sẽ kéo các tiếp điểm lại với nhau, đóng mạch điện và làm sáng đèn báo H1, cho phép động cơ hoạt động và dẫn động cơ cấu làm việc Trong trường hợp có sự cố quá nhiệt, rơle nhiệt F1 sẽ mở, ngừng hoạt động của động cơ Để dừng động cơ, ta chỉ cần mở khóa S9.
➢ Đối với động cơ kéo xe skip sẽ có nguyên lý làm việc như sau:
Mạch điều khiển động cơ kéo xe skip hoạt động khi đóng khóa S6 Khi khóa S4 được đóng, cuộn hút của khởi động từ 1K4 sẽ hút các tiếp điểm vào nhau, làm cho mạch điện được đóng, đèn báo H4 sáng và động cơ quay theo chiều thuận để kéo xe skip lên bồn trộn Ngược lại, khi khóa S5 được đóng, cuộn hút của khởi động từ 1K5 sẽ kích hoạt, đóng mạch điện, làm sáng đèn báo H5 và ngắt điện khởi động từ 1K4, khiến động cơ quay theo chiều nghịch để đưa xe skip về vị trí ban đầu Để dừng động cơ, chỉ cần mở khóa S6.
Mô phỏng trạm trộn bê tông xi măng
Hệ thống trạm trộn bê tông được xây dựng dựa trên sự kết hợp giữa ngôn ngữ lập trình PLC S7-300 và phần mềm mô phỏng WinCC, nhằm tạo ra quy trình vận hành và điều khiển hiệu quả cho hệ thống.
2.3.1 Yêu cầu công nghệ Để tiến hành trộn bê tông, các nguyên liệu cần thiết cho trạm trộn bê tông xi măng như: xi măng, cát, đá, nước và phụ gia sẽ được cung cấp đầy vào các thùng chứa nguyên liệu tương ứng
Khi nhấn nút START, hệ thống khởi động, mở các van từ bồn chứa cát, đá, phụ gia và nước Nguyên liệu được đưa vào các bồn định lượng tương ứng, trong khi động cơ vít tải xiên hoạt động để chuyển xi măng từ silo vào bồn định lượng.
Các bồn định lượng sẽ xác định khối lượng nguyên liệu theo tỷ lệ đã được thiết lập trước Khi khối lượng đạt yêu cầu, hệ thống sẽ tự động khóa các van bồn nguyên liệu và ngừng hoạt động của động cơ tải xi măng.
Khi động cơ kéo băng tải hoạt động, van từ bồn định lượng cát, đá sẽ mở để xả nguyên liệu xuống băng tải Cát và đá sau đó được đưa vào gầu Khi nguyên liệu từ bồn định lượng được xả hết, van sẽ đóng lại, động cơ băng tải dừng hoạt động và động cơ kéo gầu sẽ khởi động Gầu cát, đá sẽ được kéo lên thùng trộn.
Khi cảm biến nhận diện gầu tải đạt vị trí 2, cát và đá sẽ được xả vào thùng trộn Sau đó, gầu tải trở về vị trí ban đầu và dừng động cơ Đồng thời, van bồn định lượng xi măng sẽ mở để xả xi măng vào thùng trộn, và sau khi hoàn tất quá trình xả, van sẽ tự động đóng lại.
Khi van bồn định lượng xi măng đóng lại, động cơ trộn được bật để thực hiện quá trình trộn khô trong 30 giây Sau đó, động cơ dừng lại, van bồn định lượng nước và chất phụ gia mở để xả nước và chất phụ gia vào thùng trộn, rồi đóng lại Tiếp theo, động cơ trộn tiếp tục hoạt động để trộn ướt trong 30 giây trước khi dừng lại Cuối cùng, bê tông sẽ được xả vào xe bồn.
Khi nhấn nút STOP, hệ thống sẽ ngừng hoạt động Tại đây, người dùng có thể thiết lập tỷ lệ các nguyên liệu cần thiết để sản xuất bê tông xi măng và xác định số lượng mẻ bê tông cần trộn.
Hình 2.9 Sơ đồ thuật toán trạm trộn bê tông
➢ Chương trình điều khiển trên phần mềm PLC S7-300
Hình 2.10 Phân công địa chỉ vào/ra
Hình 2.11 Chương trình điều khiển trên PLC S7-300
➢ Chương trình điều khiển trên phần mềm WinCC
Hình 2.12 Bảng quy định tagbit
Hình 2.13 Kết quả mô phỏng trên phần mềm WinCC