luận văn thiết kế xe trộn bê tông tự nạp liệu FIORI

thiết kế xe trộn bê tông tự nạp liệu, giới thiệu, tính toán. nguyên lý hoạt động xe trộn bê tông tự nạp liệu. tính toán bồn trộn bê tông thiết kế bồn trộn bê tông tính toán thiết kế cần xúc tính toán hệ thống thuỷ lực trên xe trộn bê tông fiori

GIỚI THIỆU CHUNG

Giới thiệu chung

Trước nhu cầu thực tiễn hiện nay về các công trình như xây dựng đường nông thôn mới, thủy điện, hồ trữ nước, cầu, nhà máy và bờ đê, việc sử dụng bê tông với khối lượng lớn ở những khu vực nông thôn và địa hình khó khăn trở nên cần thiết Tuy nhiên, việc xây dựng trạm trộn bê tông xi măng tại những nơi này không khả thi do chi phí đầu tư ban đầu cao và phương pháp trộn truyền thống tốn kém về nhân công và thời gian Để giải quyết vấn đề này, xe trộn bê tông tự nạp liệu, dựa trên mẫu FIORI của ITALYA, đã được thiết kế nhằm sản xuất bê tông chất lượng cao ngay tại công trình mà không cần nhiều máy móc, thiết bị hay nhân công Máy trộn này là sự kết hợp hoàn hảo của ba chức năng trong một.

1- Máy xúc lật được trang bị hệ thống cân đong vật liệu, cung cấp khả năng tự nhập vật liệu cho máy trộn với độ chính xác cao về khối lượng và thành phần.

2- Trạm trộn bê tông với bộ điều khiển trung tâm kiểm soát thành phần vật liệu, chất lượng bê tông theo tiêu chuẩn thiết lập

3- Xe bồn vận chuyển bê tông tới địa điểm thi công

Máy trộn bê tông Fiori cung cấp bê tông chất lượng kịp thời, giúp người dùng chủ động trong việc điều chỉnh theo nhu cầu thực tế tại công trường mà không bị ảnh hưởng bởi giao thông hay khoảng cách tới trạm trộn Điều này mang lại sự linh hoạt về thời gian và tiến độ thi công, phù hợp cho nhiều ứng dụng như xây dựng dân dụng, hầm lò, thủy điện, và cung ứng cho các khu vực xa xôi, giao thông khó khăn.

Tổng quan về bê tông xi măng

Hiện nay trong các công trình xây dựng đang sử dụng hai dạng bê tông:

Bê tông xi măng là một hỗn hợp được tạo thành từ các cốt liệu cứng dạng hạt như đá và sỏi, được trộn lẫn với cát, xi măng, chất phụ gia và nước Sản phẩm cuối cùng của quá trình này chính là bê tông xi măng, được sử dụng rộng rãi trong xây dựng.

Bê tông xi măng được tạo ra từ việc trộn các cốt liệu dạng bột như cát, xi măng hoặc vôi với nước, tạo thành hỗn hợp vữa bê tông Để đạt hiệu quả tối ưu, việc trộn bê tông cần đảm bảo các cốt liệu được phân phối đều và lượng không khí trong hỗn hợp phải ở mức thấp.

Bê tông xi măng nổi bật với độ bền cao và khả năng chống cháy, đồng thời mang lại tính thẩm mỹ cho các công trình Nhờ những ưu điểm này, bê tông xi măng đang được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng các công trình vĩnh cửu như nhà ở, cầu cống, bến cảng và đường sân bay.

Khi khối lượng bê tông xi măng yêu cầu lớn, việc sản xuất có thể thực hiện tại các nhà máy bê tông hoặc trạm trộn liên hợp Ngược lại, nếu khối lượng không lớn, bê tông có thể được sản xuất trực tiếp tại công trường bằng các máy trộn độc lập Hiện nay, máy trộn bê tông rất đa dạng về chủng loại và cấu trúc, trong đó chúng ta sẽ tập trung vào những loại máy trộn phổ biến và được sử dụng nhiều nhất.

Phân loại các máy và thiết bị trộn bê tông xi măng

a Căn cứ theo phương pháp trộn: Được phân thành hai nhóm là nhóm máy trộn tự do và nhóm máy trộn cưỡng bức:

 Nhóm máy trộn tự do:

Cánh trộn được gắn trực tiếp vào thùng trộn, giúp nâng cao các cốt liệu khi thùng quay Khi các cốt liệu rơi tự do xuống, chúng hòa trộn đều với nhau, tạo thành hỗn hợp bê tông đồng nhất.

Máy trộn bê tông này có thiết kế đơn giản và tiêu thụ năng lượng thấp, tuy nhiên thời gian trộn lâu và chất lượng hỗn hợp bê tông không đạt yêu cầu như phương pháp trộn cưỡng bức.

 Nhóm máy trộn cưỡng bức:

Là loại máy có thùng trộn cố định còn trục trộn trên có gắn các cánh trộn khi trục quay các cánh trộn khuấy đều hỗn hợp bê tông.

Máy trộn này mang lại khả năng trộn nhanh chóng và đồng đều, vượt trội hơn so với máy trộn tự do Tuy nhiên, nhược điểm của nó là có cấu trúc phức tạp và tiêu tốn nhiều điện năng Thường được sử dụng để trộn các hỗn hợp bê tông khô, mác cao hoặc các sản phẩm yêu cầu chất lượng cao.

Hiện nay, có hai loại máy trộn cưỡng bức phổ biến là máy trộn trục đứng và máy trộn trục ngang Cả hai loại máy này đều có thiết kế thùng trộn cố định, giúp tối ưu hóa quá trình trộn nguyên liệu.

Ngoài máy trộn cưỡng bức trục đứng, còn có máy trộn cưỡng bức kiểu hành tinh với thùng trộn quay Dựa vào phương pháp đổ bê tông xi măng ra khỏi thùng, máy trộn được chia thành bốn loại khác nhau.

- Loại đổ bê tông bằng cách lật nghiêng thùng

- Loại đổ bê tông bằng máng dỡ liệu

- Loại đổ bê tông qua đáy thùng

- Loại đổ bê tông bằng cách thùng quay ngược lại

 Phương pháp đổ bằng cách lật nghiêng thùng:

Chỉ thích hợp với các máy trộn kiểu tự do có dung tích thùng nhỏ hơn

250 lít (đối với loại lật thùng bằng lực quay tay) và nhỏ hơn 350 lít (loại lật thùng nhờ lực cưỡng bức)

 Phương pháp đổ bằng máng

Để lấy bê tông xi măng, ta sử dụng máng dẫn, trong khi thùng trộn quay sẽ đổ bê tông vào máng để chảy ra ngoài Phương pháp này có tốc độ đổ chậm và không hoàn toàn triệt để Thường áp dụng cho các máy trộn kiểu tự do hình trụ có dung tích thùng từ 450 lít đến 1000 lít.

 Phương pháp dỡ bê tông xi măng qua đáy thùng

Dưới đáy thùng của máy trộn bê tông có cửa dỡ liệu, cho phép bê tông xi măng chảy ra khi tấm cửa được quay Việc điều khiển mở và đóng cửa dỡ liệu thường được thực hiện bằng các xi lanh thủy lực hoặc hơi ép Phương pháp này thường được áp dụng cho các máy trộn chu kỳ kiểu cưỡng bức.

 Phương pháp dỡ bê tông xi măng bằng cách quay thùng ngược lại với chiều quay ban đầu

Cánh trộn sẽ đẩy bê tông ra khỏi thùng Phương pháp này chỉ áp dụng cho các xe vận chuyển bê tông xi măng.

Tầm quan trọng của bê tông xi măng

Ngày nay, các công trình xây dựng dân dụng như nhà cao tầng và nhà ở vĩnh cửu, cũng như các công trình công nghiệp như thủy lợi, nhà máy thủy điện và hạ tầng giao thông (cầu, đường sân bay, bến cảng) thường sử dụng bê tông và bê tông cốt thép Những vật liệu này nổi bật với tính bền vững, tính thẩm mỹ cao và khả năng chống cháy hiệu quả.

Bê tông xi măng là vật liệu hỗn hợp có khả năng kết hợp với cốt thép để tạo ra bê tông cốt thép, mang lại độ bền cao trong chịu nén và uốn Nhờ vào tính năng vượt trội này, bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng bền vững.

Giới thiệu về thành phần chính của hỗn hợp Bê Tông Xi Măng

a Bảng định mức tỷ lệ thành phần hỗn hợp:

Theo định mức thành phần bê tông xi măng, lượng vật liệu tính cho 1m 3 bê tông xi măng PC- 40 với các loại đá khác nhau như sau:

Thành phần Đơn vị Mác Bê Tông

Nước Kg 175 180 185 190 190 b Đặc tính của vật liệu:

 Khối lượng riêng của vật liệu:

- Hỗn hợp bê tông xi măng :  bt = (1.8  2.5) T/m 3

 Góc chân nón của vật liệu:

- Hỗn hợp bê tông :  bt 5 0 50 0

 Hệ số ma sát của vật liệu với thép:

- Hỗn hợp bê tông : bt = 0,84  1,0

ĐẶC ĐIỂM XE TRỘN BÊ TÔNG TỰ NẠP LIỆU FIORI

Công dụng

Hiện nay, để cung cấp bê tông cho các công trình lớn, phương pháp phổ biến là xây dựng các trạm trộn bê tông có năng suất từ vài chục đến vài trăm tấn/giờ Sau đó, bê tông được vận chuyển bằng xe bồn trong bán kính từ vài km đến vài chục km Phương pháp này tỏ ra hiệu quả cao, đặc biệt tại các khu vực đồng bằng và trong thành phố với nhu cầu lớn.

Tại những khu vực có địa hình khó khăn, như xây dựng đường nông thôn, cầu, và nhà máy, việc sản xuất bê tông từ vài trăm đến vài ngàn m³ bằng cách lắp đặt các trạm trộn không hiệu quả về mặt kinh tế Chi phí và kỹ thuật cần thiết cho việc lắp dựng và di chuyển trạm trộn là rất cao, do đó cần tìm kiếm các giải pháp khác để tối ưu hóa quy trình sản xuất bê tông.

Nghiên cứu và phát triển một loại xe công trình mới, kết hợp ưu điểm của xe xúc lật, hệ thống trạm trộn và xe chở bê tông, đã giúp giải quyết hiệu quả các vấn đề hiện tại trong ngành xây dựng.

Xe trộn bê tông tự nạp liệu là thiết bị chuyên dụng để sản xuất và vận chuyển bê tông từ nơi sản xuất đến công trình xây dựng trong khoảng cách dưới 5km Việc sử dụng xe này giúp loại bỏ hệ thống trạm trộn bê tông, tiết kiệm chi phí vận hành các loại xe cơ giới như xe xúc lật, đồng thời giảm thiểu số lượng nhân công, từ đó nâng cao năng suất lao động.

Quá trình nạp vật liệu cho sản xuất bê tông được tối ưu hóa thông qua hệ thống bồn nước và bơm trên xe, kết hợp với bộ phận gàu xúc, giúp cung cấp xi măng, cát và đá một cách hiệu quả Việc nâng gàu được thực hiện bằng hệ thống xi lanh thủy lực, trong khi khối lượng vật liệu được cân bằng dựa trên sự chênh lệch áp suất dầu thủy lực Hệ thống tính toán thành phần bê tông qua màn hình điện tử đảm bảo chất lượng bê tông đạt tiêu chuẩn cao.

Trong quá trình vận chuyển, bồn chứa bê tông cần được quay để duy trì chất lượng bê tông Đối với việc vận chuyển bê tông ở khoảng cách dưới 5km, việc đổ bê tông cần được thực hiện ngay sau khi hoàn tất quá trình vận chuyển.

Để đảm bảo bê tông không bị phân tầng và đông cứng trong quá trình vận chuyển, cần đổ 70-80% dung tích bồn trộn và quay bồn với tốc độ nhỏ từ 3-4 vòng/phút.

Yêu cầu của xe

- Phải thỏa mãn về các tiêu chuẩn về an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường.

Bồn trộn bê tông được thiết kế với kích thước và hình dáng phù hợp, đảm bảo khả năng chứa và trộn bê tông tương ứng với tải trọng cho phép của xe Ngoài ra, bồn còn có tính năng điều chỉnh tốc độ quay linh hoạt theo yêu cầu sử dụng.

- Hệ thống gàu xúc phù hợp với công suất của xe, việc nâng hạ cần phải thật linh hoạt

- Chế độ cân vật liệu có độ chính xác cao

- Cho phép xả sạch bê tông và vệ sinh dễ dàng

- Hệ thống di chuyển mạnh mẽ, bán kính quay vòng nhỏ để hoạt động dễ dàng trong không gian nhỏ.

Phân loại xe

Hiện nay, loại xe này vẫn còn mới mẻ trên thị trường Việt Nam, với số lượng không nhiều Xe được phân loại dựa trên khối lượng bê tông sản xuất trong một mẻ, với thời gian sản xuất khoảng 15 phút.

- FIORI BD X50 năng suất 5m 3 /mẻ

- FIORI BD X35 năng suất 3,5m 3 /mẻ

- FIORI BD X25 năng suất 2,5m 3 /mẻ

- FIORI BD X10 năng suất 1m 3 /mẻ

Và FIORI BD 460 năng suất 4m 3 /mẻ ở phiên bản này thì cả bồn trộn và gàu xúc có thể xoay quanh trục 360 0

Giới thiệu về hãng xe FIORI

Tập đoàn Fiori, một công ty 100% Italia với hơn 70 năm kinh nghiệm trong nghiên cứu và phát triển, cung cấp Máy Fiori cho hơn 60 quốc gia trên toàn thế giới Khác với nhiều tập đoàn khác, Fiori tập trung toàn bộ nguồn lực và trí tuệ vào một dòng sản phẩm duy nhất.

Máy Trộn Bê Tông Tự Nạp Liệu Fiori cung cấp giải pháp toàn diện cho sản xuất bê tông chất lượng cao tại công trường Sản phẩm của Fiori không chỉ tối ưu hóa hiệu suất làm việc mà còn mang lại sự tiện lợi tối đa cho người sử dụng.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

B Trục cầu trước/ hộp số 2 vận tốc

I Động cơ/ các bơm thủy lực

J Bình chứa dầu thủy lực

 Nguyên lý hoạt động của xe:

Kết cấu máy gồm 3 phần chính: máy cơ sở, bồn trộn bê tông và gầu xúc

Máy cơ sở được trang bị cơ cấu di chuyển bánh hơi linh hoạt, cho phép hoạt động hiệu quả trên mọi địa hình Ngoài ra, máy còn được gắn thêm hai bồn nước, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sản xuất bê tông.

- Bồn trộn được đặt trên máy cơ sở có thể quay và nhờ các cánh trộn có thể trộn các vật liệu lại với nhau

- Gầu xúc được liên kết với máy cơ sở hoạt động nhờ hệ thống xi lanh thủy lực

Xe bê tông hoạt động bằng cách đưa bồn trộn quay theo chiều kim đồng hồ nhờ động cơ thủy lực và hộp giảm tốc Nước từ bồn chứa trên xe được bơm qua hệ thống bơm nước, với lượng nước được điều chỉnh tự động bởi hệ thống điện tử để phù hợp với mác bê tông đã được cài đặt hoặc theo kinh nghiệm của người điều khiển.

Trong quá trình làm việc, cụm gầu xúc (E) được hạ xuống gần mặt đất và có cửa đóng mở để công nhân nạp bê tông vào gầu Khi gầu đã đầy xi măng, nó được nâng lên bằng hệ thống xi lanh thủy lực điều khiển từ cabin Xi măng sau đó được chuyển vào bồn trộn, và quá trình này sẽ được lặp lại cho đến khi đạt đủ lượng xi măng cần thiết, vì thể tích của gầu xúc là 0.68m³.

Bồn trộn tự cung cấp cát và đá bằng cách hạ gầu xúc xuống lớp vật liệu, tiến tới cắt đất khi gầu đầy Nắp gầu được đóng lại nhờ hai xi lanh thủy lực và gầu xúc được nâng lên để cân vật liệu qua cảm biến áp suất dầu, hiển thị thông tin trên màn hình trong cabin Khi gầu đạt độ cao tối đa, vật liệu được xả ra qua nắp xả ở đáy gầu Quá trình này lặp lại cho đến khi đủ lượng vật liệu cần thiết Nếu hệ thống báo dư, có thể xả vật liệu bằng cách mở cửa xả tại đáy gầu xúc.

Kết thúc quá trình nạp liệu tiến hành quá trình trộn bằng cách cho thêm lượng nước còn thiếu và quay bồn trong khoảng thời gian khoảng 2 phút.

Quá trình xả vật liệu bắt đầu khi xe trộn di chuyển tới công trình bồn quay theo chiều ngược kim đồng hồ Hệ thống cánh trộn xoắn ốc sẽ đẩy bê tông trong bồn chảy ra ngoài thông qua hệ thống phễu (F) và máng xả (G) Sau khi bê tông được xả ra, quá trình sản xuất sẽ tiếp tục với chu trình tương tự.

Quy trình sản xuất bê tông bằng xe trộn bê tông tự nạp liệu FIORI: 16 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ NĂNG SUẤT LÀM VIỆC CỦA MÁY

Tổng thời gian: 15 phút cho một mẻ trộn bê tông (từ khi bơm nước đến khi xả bê tông) a Quá trình bơm nước đầu tiên:

Quá trình bơm nước được thực hiện qua hai giai đoạn chính:

- Đầu tiên là bơm nước sạch từ bên ngoài môi trường vào bồn chứa nước được thiết kế sẵn trên xe

Nước được bơm vào bồn trộn thông qua bơm nước tích hợp trên xe, trong khi bồn trộn hoạt động ở tốc độ tối đa để đảm bảo nước ướt đều tất cả các bề mặt bên trong, ngăn ngừa tình trạng đông cứng bê tông.

Bơm khoảng 80-90% tổng lượng nước

Thêm lượng nước còn lại Lấy cát

Lấy đá b Quá trình nạp xi măng:

- Tăng vòng quay bồn trộn lên tốc độ tối đa

- Khi nâng hạ gàu xúc, tốc độ vòng quay động cơ ít nhất là 2000 rpm

Mở cửa gàu xúc để lấy thêm xi măng

Hạ gầu xúc xuống cách mặt đất khoảng 30cm

Giữ bồn quay tốc độ tối đa

Để nạp xi măng vào bồn trộn, cần nâng gàu xúc và đóng cửa gàu khi đã đủ xi măng Sau đó, chờ cho xi măng chảy vào bồn trộn hoàn toàn Để giúp xi măng xuống dễ dàng và nhanh hơn, có thể đóng mở gầu hoặc nâng hạ gầu một khoảng nhỏ Cuối cùng, thực hiện quá trình nạp cát và đá bằng cách đóng gàu xúc.

Có thể kết hợp nâng và đóng để lấy vật liệu dễ hơn

Nâng gàu để nạp vật liệu vào bồn trộn Đóng mở gàu hoặc rung lắc để vật liệu vào dễ hơn

Lặp lại các động tác đến khi đủ vật liệu

Hạ gầu xúc xuống Mở cửa gàu xúc

Cho xe chạy tốc độ thấp

Tiến vào để xúc vật liệu Giữ bồn quay tốc độ tối đa d Nạp nước lần cuối

- Giữ bồn quay thêm 2 phút trước khi hoàn tất việc nạp liệu

- Sau đó thêm số lượng nước còn lại e Xả bê tông:

- Giữ bồn trộn quay theo hướng trộn (cùng chiều kim đông hồ) Đưa xe đến gần khu vực đổ bê tông sau đó dừng xe.

- Nới lỏng chốt A để mở máng xả B Lắp thêm máng xả nối dài nếu cần.

Để thực hiện việc xả bê tông, trước tiên, di chuyển máng xả B đến vị trí cần thiết Sử dụng cần điều khiển E để điều chỉnh độ cao của máng xả thông qua xi lanh C Sau khi hoàn tất việc xả bê tông, tháo máng xả nối dài và khóa chốt máng xả bằng chốt A.

- Giữ tố độ động cơ ở mức trung bình.

- Đổi chiều quay bồn trộn để xả bê tông ra bằng cách chọn các bộ chọn trong cabin.

- Điều chỉnh tốc độ quay của bồn trộn để đạt được tốc độ xả tối ưu.

- Luôn quan sát việc xả bê tông để đảm bảo đúng như yêu cầu và an toàn.

- Sau khi xả xong bê tông chuyển chế độ quay bồn theo chiều kim đồng hồ và tiếp tục qua trình nạp liệu mới.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ NĂNG SUẤT LÀM

Các kích thước chung của máy

- Chiều dài tối thiểu khi vận chuyển 5,630 mm

- Chiều dài tối đa với bộ gàu trên mặt đất 7,020 mm

- Chiều rộng tối đa 2,430 mm

- Chiều cao tối thiểu với bộ gầu trên mặt đất 3,040 mm

- Chiều cao tối đa khi vận chuyển 3,805 mm

- Chiều cao máng xả khi không nâng tối đa 1, 935 mm

- Chiều cao máng xả tối đa 1, 685 mm

- Chiều cao máng xả tối thiểu 1, 570 mm

- Bán kính quay trong tối thiểu 2,335 mm

- Bán kính quay ngoài tối thiểu 5,120 mm

Các thông số của máy FiORI BD X50

a thông số về động cơ Động cơ CƠ Thông số

Dung tích & số xi lanh 4,400cc - 4 in line

Phun nhiên liệu : Phun cơ trực tiếp

Làm mát : Nước, Lọc không khí

Công suất cực đại : 82.5 kW (112 Hp)

Công suất hiệu chỉnh: 82 kW (2,400 rpm)

Mô men xoắn cực đại: 404 Nm a 1,400 rpm b hệ thống truyền động:

Xe 4X4 được trang bị hệ thống truyền động thủy tĩnh và bơm hành trình biến đổi, kết hợp với hệ điều khiển thủy lực điện tử Công tắc chuyển số được thiết kế trên tay lái, giúp việc điều khiển xe trở nên thuận tiện hơn Hệ thống hộp số cơ học với bốn cấp số phù hợp cho nhiều loại địa hình và hành trình khác nhau.

Trục trước và bánh lái được trang bị bánh răng giảm tốc phẳng trong ổ trục và hộp số mặt bích, trong khi trục sau có độ rung ± 6° và sử dụng bánh răng giảm tốc phẳng trong ổ trục bánh xe.

Phanh dịch vụ và phanh khẩn cấp là hệ thống phanh đĩa được lắp đặt trong bể dầu kín trên cả 4 bánh, điều khiển bởi hệ mạch độc lập Hệ phanh đỗ sử dụng phanh đĩa trong bể dầu kín tại bánh trước và được điều khiển bằng thủy lực.

Tỉ số bám/trọng lượng: 43% c Hệ thống lái:

Hệ thống cảm biến trọng tải hỗ trợ trên cả bốn bánh lái, cho phép người dùng lựa chọn chế độ lái linh hoạt: 2 bánh, 4 bánh hoặc lái ngang Ngoài ra, hệ thống bơm nước cũng được tích hợp để nâng cao hiệu suất vận hành.

Bơm nước '' tự mồi'' công suất lớn

Lưu lượng : 250 lít/phút ÁP suất : 4 bar

Hai thùng chứa nước được nối thông nhau trên mỗi xe được làm bằng nhựa cao cấp, với tổng dung tích 1,200 lít.

Hệ thống điều khiển tự động bơm nước được cài đặt theo dung tích mong muốn, với thông số hiển thị rõ ràng trên bảng điều khiển trong cabin và đồng hồ ở cuối xe.

Bơm có thể được điều khiển trên bảng điều khiển ở trong cabin.

Lựa chọn hút nước từ thùng chứa trên xe hay từ bên ngoài dưới mặt đất. e Trộn và xả bê tông.

Bồn trộn xoắn kép và đáy lồi

Tốc độ quay: 19 vòng/phút

Bê tông S1 sản xuất được: 5.0 m3

Bồn trộn được trang bị cảm biến áp suất, hiển thị thông số trên màn hình điều khiển, giúp nâng cao khả năng kiểm soát chất lượng của máng xả bê tông Máng xả này được nâng hạ bằng thủy lực và có khả năng xoay 180 độ Đặc biệt, hai máng xả nối dài được cung cấp cho khách hàng để đáp ứng nhu cầu làm việc linh hoạt Hệ thống thủy lực đảm bảo hiệu suất tối ưu cho quá trình trộn và xả bê tông.

Bơm pittông hướng trục đĩa nghiêng.

Lưu lượng tối đa: 45 lít/phút Áp suất tối đa: 230 bar

Cần điều khiển đa chức năng đặt trong cabin Hệ thống làm mát sử dụng bộ trao đổi nhiệt bằng nhôm làm tăng khả năng làm việc

Hệ thống nén khép kín với lọc dầu dễ dàng thay thế từ bên ngoài g hệ thống nạp liệu.

Hệ thống cần xúc vật liệu được thiết kế với cơ chế cân bằng động lượng, giúp tự động cân đối vật liệu Ngoài ra, hệ thống còn có cửa xả vật liệu điều khiển thủy lực, cho phép xả bớt vật liệu khi cần thiết.

Thể tích gàu xúc: 680 lít

Vận tốc nâng gàu Vn:(0,25-0,5) m/s h Trọng lượng

Trọng lượng bản thân: 6,800 kg

Tính ổn định máy trộn bê tông tự nạp liệu

Độ ổn định của máy trộn bê tông tự nạp liệu khi làm việc được kiểm tra tại 2 vị trí:

Nguyên tắc tính ổn định máy bao gồm việc xác định mômen chống lật (M0) và mômen lật (Ml) do các lực tác động lên máy Tỷ số giữa hai mômen này được gọi là hệ số ổn định (kođ), và nó phải luôn thỏa mãn điều kiện d o 1, 4 o L k M.

- Máy nằm phương ngang so với mặt đất Bồn trộn lúc này chưa có bê tông.

- Gầu tiến hành xúc vật liệu, răng gầu gặp chướng ngại vật, trong gầu chưa có vật liệu hoặc có thì trọng lượng có thể bỏ qua.

- Xe tiếp tục tiến tới.

Máy có xu hướng lật quanh điểm O1 Momen gây lật chủ yếu do lực trong cơ cấu nâng Xn gây ra (theo hình 3.1)

P1 lúc này đạt giá trị cực đại, được xác định dựa vào lực bám có kể đến tải trọng động.

P1max = kd.φ.Gt= 1,5.0.5.6800= 5100 kG Trong đó: kd= 1,5 hệ số tải trọng động φ= 0,5 hệ số bám của bánh lốp

Gt: khối lượng của máy

Xn lực nâng cụm gầu xúc được xác định theo công thức:

Thay P2= P1 cot ( g    1 ) vào công thức ta được:

Lực nâng đạt giá trị lớn nhất khi lực cản đào P1 đạt giá trị lớn nhất P1max

Hệ số ổn định trong trường hợp này là: d o 1,15 o

M0: mômen giữ cho máy ổn định được xác định dựa trên sơ đồ:

Vậy trong điều kiện này máy thỏa mãn điều kiện ổn định. b Vị trí 2:

Gầu xúc được nâng lên ở cuối quá trình đào và tích vật liệu.

Khi này gầu xúc đã tích đầy vật liệu, máy có xu thế lật quanh điểm O2

Để nâng cụm gầu xúc, lực nâng Xn cần vượt qua lực cản từ áp lực của khối vật liệu tác động vào gầu xúc Khi đó, điểm đặt của lực P1 được nâng lên và phương của lực P1 gần như trùng với đường tâm của cần, tạo ra phản lực Xc tại khớp giữa cụm gầu xúc và máy cơ sở, từ đó tạo ra mômen giữ ổn định cho máy quanh điểm lật O2.

Tại vị trí gầu xúc, nơi tích đầy vật liệu, cơ cấu nâng phải chịu áp lực lớn nhất Các lực tác động lên cụm gầu xúc rất đa dạng và mạnh mẽ.

- Trọng lượng gầu xúc Gc

- Trọng lượng của vật liệu trong gầu xúc Gvl

- Lực ma sát giữa khối đất và vật liệu fms

- Phản lực của vật liệu tác dụng tại mép gầu P1 và P2;

- Phản lực theo phương ngang tại khớp cụm gầu với cần máy do P1: Xc=P1; o Trọng lượng của vật liệu trong gầu được tính theo công thức:

= 0,9 hệ số điền đầy của gầu.

- Tỷ trọng của vật liệu = 1800(kG/m 3 ) (đối với vật liệu là đá dăm)

= 1600(kG/m 3 ) (đối với vật liệu là cát)

= 1400(kG/m 3 ) (đối với vật liệu là xi măng)

Lực cản khi cắm gầu vào đống vật liệu phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu, cùng với chiều rộng của gầu và chiều sâu lưỡi gầu khi đưa vào Công thức 1.6 TL1 có thể được áp dụng để tính toán lực cản này.

- k1= 1,7 (kG/cm 2 ) hệ số lực cản đào và tích đất hay còn gọi là hệ số lực cản cắt thuần túy; chọn theo bảng (1.3 TL1);

- hmax chiều dày lớn nhất phoi cắt, được xác định theo công thức:

(2.42) TL1 Ở đây: q- dung tích hình học của gầu q= 0,48 m 3

H0- chiều sâu của gầu, được xác định công thức cho bảng (5-2)

H  q   (m) kt- hệ số tơi của đất, chọn theo bảng (1.5) kt=1,35

P2 lực cản pháp tuyến với quỹ đạo cắt trị số này được xác định theo công thức:

Với  làhằng số tỉ lệ phụ thuộc vào đặc điểm của răng gầu và lưỡi cắt

P2= 0,15.979,2 = 146,88 (kG) Lực cản pháp tuyến và lực cản tiếp tuyến có kể đến tải trọng động là:

*Lực ma sát của gầu xúc tác dụng theo hướng P02 được tính theo công thức:

F ms  f 2- là hệ số ma sát giữa vật liệu với thép f2=0,5 Vậy:

* Trọng lượng cần xúc Gc= 602 kG

Lực này xác định bằng phương trình cân bằng momen khớp bản lề C giữa chốt cần với máy cơ sở

Cánh tay đòn của các lực tương ứng được xác định qua các khoảng cách cụ thể: r’ là khoảng cách từ chốt xi lanh đẩy cần tới điểm C, với r’ = 410mm; r0 là chiều cao từ mép gầu đến C khi gầu chạm đất, với r0 = 1195mm; r1 là khoảng cách từ mép gầu tới C, với r1 = 198mm; r2 là khoảng cách từ trọng tâm gầu đến C, với r2 = 2000mm; và r3 là khoảng cách từ trọng tâm cần đến C, với r3 = 653mm.

 Mômen chống lật được xác định theo công thức:

 Mômen lật được xác định theo công thức:

Hệ số ổn định trong trường hợp này là: d o 1,5 o

Vậy trong điều kiện này máy thỏa mãn điều kiện ổn định.

Năng suất của xe trộn bê tông tự nạp liệu

 Năng suất Q của máy trộn hoạt động theo chu kì (tự do) được tính như sau:

Vsx – dung tích sản xuất của thùng trộn, hay khả năng chứa các phối liệu của thùng trộn, (m 3 ); Vsx= 5 m 3 m- số mẻ vữa trộn được trong một giờ:

Trong đó: t1- thời gian nạp các phối liệu trong thùng trộn, (s) t1B0 s t2- thời gian trộn hỗn hợp, (s) t2= 240 s t3- thời gian xả bê tông, (s) t1= 240 s ktg- Hệ số sử dụng thời gian ktg= 1

 Năng suất lý thuyết của gầu xúc trong máy trộn bê tông:

 T   m 3 /h (CT 2-11 TL 1) Trong đó: q – dung tích gầu xúc q = 0.68 m 3

Tck – thời gian một chu kì làm việc của máy,

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỒN TRỘN BÊ TÔNG

Chức năng nhiệm vụ của bồn trộn bê tông xi măng

Bồn trộn bê tông là một thiết bị rất quan trọng trong việc sản xuất bê tông

Nó có vai trò quan trọng trong việc trộn hỗn hợp cốt liệu thành bê tông, đồng thời có khả năng lưu trữ và vận chuyển hỗn hợp bê tông đến công trình sản xuất khi được lắp đặt trên xe cơ sở chuyên dụng.

Xe chuyên dùng để vận chuyển bê tông được chia thành hai nhóm chính: xe ô tô chuyên dùng để vận chuyển bê tông và xe ô tô trộn và vận chuyển Sự khác biệt giữa hai nhóm này nằm ở cấu trúc thùng chứa bê tông và cách di chuyển của thùng trong quá trình vận chuyển Trong xe vận chuyển, thùng chứa bê tông gắn cố định vào khung xe, dẫn đến nguy cơ phân tầng cao và chỉ phù hợp cho khoảng cách ngắn Ngược lại, xe trộn có thùng chứa bê tông hình trụ và dung tích từ 5 đến 14 m³, được thiết kế để quay quanh trục trong quá trình vận chuyển, giúp giảm thiểu hiện tượng phân tầng và cho phép vận chuyển ở khoảng cách và thời gian lớn hơn.

Xe trộn được coi là một máy trộn di động tích hợp với xe chuyên dụng, không chỉ dùng để vận chuyển bê tông thương phẩm mà còn để trộn hỗn hợp tạo ra bê tông Với những đặc điểm nổi bật, xe trộn trở thành giải pháp tối ưu cho các công trình xây dựng.

Nguyên lý và cấu tạo của hệ thống thùng trộn trên xe trộn bê tông tự nạp liệu

Xe trộn bê tông tự nạp liệu được thiết kế với thùng trộn gắn trên máy cơ sở Fiori, có khả năng quay nhờ bơm thủy lực dẫn động từ xe cơ sở Thùng trộn được đặt nghiêng và có cấu tạo gồm các cánh trộn theo đường xoắn, giúp quá trình trộn bê tông hiệu quả hơn Khi quay theo chiều kim đồng hồ, hỗn hợp bê tông sẽ được trộn đều và khi đảo chiều, bê tông sẽ được xả ra qua phễu xả và máng xả Tốc độ quay của thùng trộn thay đổi tùy theo mục đích sử dụng, với tốc độ nhỏ cho vận chuyển ngắn để tránh phân tầng và đông kết, và tốc độ lớn hơn cho vận chuyển cự ly xa Lượng hỗn hợp trong thùng cũng khác nhau tùy theo trạng thái làm việc.

Thùng trộn của xe trộn bê tông tự nạp liệu hoạt động tương tự như thùng trộn của máy trộn tự do Do đó, việc xác định các thông số cơ bản của thùng trộn này về nguyên tắc cũng giống như việc xác định thông số của máy trộn tự do.

Xác định dung tích và kích thước bồn trộn bê tông xi măng

a Xác định dung tích bồn trộn

Việc nhào trộn các phối liệu diễn ra trong thùng trộn tự do, với cánh trộn được gắn cố định vào thành thùng Khi thùng trộn quay, hỗn hợp được nâng lên nhờ cánh trộn và lực ma sát, sau đó đổ xuống, đảm bảo độ đồng nhất sau 30-40 chu trình nâng đổ Để quá trình nhào trộn diễn ra hiệu quả, dung tích hình học của thùng trộn cần lớn hơn 2,5-3 lần dung tích hỗn hợp, và tốc độ quay của thùng không nên quá lớn để tránh lực quán tính ly tâm cản trở quá trình này.

Máy trộn bê tông tự nạp liệu sử dụng thùng nghiêng và máng để đổ bê tông, giúp quá trình trộn và đổ bê tông diễn ra hiệu quả Thiết kế thùng trộn có hình dạng quả trám tương tự như xe bồn chuyên chở bê tông, mang lại tính tiện lợi và hiệu suất cao trong công việc xây dựng.

Dựa theo năng suất thiết kế 5m 3 /mẻ ta có được thể tích bồn trộn như sau:

Vậy để xe trộn bê tông hoạt động hiệu quả với kết cấu gọn gàng nhất ta chọn

VT= 8 m 3 b Kích thước bồn trộn:

Xe trộn bê tông tự nạp liệu sử dụng hệ thống thủy lực để điều khiển thùng trộn được lắp trên xe ôtô cơ sở, với thùng trộn nghiêng một góc 15 độ Bơm thủy lực từ động cơ xe cung cấp năng lượng cho động cơ thủy lực và hộp giảm tốc, cho phép thùng trộn quay trong quá trình vận chuyển và trộn bê tông Việc nạp liệu và xả bê tông được thực hiện qua cụm gàu xúc và máng xả Thùng trộn được trang bị cánh trộn xoắn, giúp bê tông di chuyển xuống dưới khi quay theo chiều kim đồng hồ và ra phía cửa xả khi đảo chiều Tốc độ quay của thùng trộn được điều chỉnh tùy thuộc vào mục đích sử dụng, đặc biệt là khi vận chuyển bê tông thương phẩm ở cự ly ngắn để tránh hiện tượng phân tầng và đông kết.

Khi vận chuyển bê tông ở cự ly xa, số vòng quay của thùng thường lớn hơn, với giá trị khoảng (n=3÷4 v/p) Trong trường hợp vận chuyển hỗn hợp khô và thực hiện đồng thời quá trình trộn, số vòng quay của thùng nằm trong khoảng (10÷12) v/p Lượng hỗn hợp trong thùng sẽ thay đổi tùy theo trạng thái làm việc: khi vận chuyển bê tông thương phẩm, lượng tối đa cho phép chứa trong thùng khoảng 80% dung tích, trong khi khi vừa trộn vừa vận chuyển, lượng liệu nạp chỉ chiếm khoảng (60 ÷ 70)%.

Bán kính của bồn trộn cần được xác định với độ chính xác cao, vì phần lớn hỗn hợp sẽ tập trung ở đoạn hình trụ của bồn trong quá trình trộn.

Chọn sơ bộ kết cấu của bồn trộn có dạng:

Kết cấu bồn trộn được chia làm ba phần, gồm có hai phần hình nón ở hai bên, còn phần hình trụ ở giữa:

Để đảm bảo năng suất trộn hiệu quả, góc nghiêng của phần hình nón cụt ở khu vực cấp liệu cần được chọn lớn hơn góc dốc tự nhiên của vật liệu, giúp vật liệu chảy vào khoang trộn nhanh chóng trong quá trình cấp liệu.

Để đảm bảo năng suất trong quá trình dỡ liệu, góc nghiêng của phần hình nón ở phía dỡ liệu cần phải nhỏ hơn góc dốc tự nhiên của hỗn hợp bê tông.

Tính chiều dày phần vỏ bồn trộn

Phần vỏ hình trụ được hàn nối từ các đoạn vỏ hình trụ Các đoạn này được máy lốc cuốn sau đó hàn từ các tấm thép phẳng.

Chiều dày vỏ trụ được xác định theo công thức (tài liệu 2).

+ Dt (m): Đường kính trong của bồn chứa Dt= 2000mm

+ p (N/m 2 ): áp suất trong của bồn.

Tra bảng (2.7 tài liệu 1) pu0 kg/m 2

+[s] (N/m 2 ): ứng suất cho phép của vật liệu.

Chọn vật liệu chế tạo là thép số SC45 (tiêu chuẩn Nhật Bản JIS 4051)

= 560 N/m 2 E 0 10 9 N/m 2 ứng suất cho phép tính theo công thức XIII.2 tài liệu 3.

(N/m 2 ) -:Hệ số điều chỉnh =1,0 (theo bảng XIII.2.tài liệu 3).

-nc=1,5 (theo bảng XIII.3 tài liệu 3).

(N/m 2 ) Để cho an toàn trong tính toán ta chọn giá trị bé hơn trong 2 giá trị trên.

Hệ số dư (c) được tính bằng tổng các thành phần c1, c2 và c3, trong đó c1 là hệ số dư do lưu thể ăn mòn vật liệu với giá trị c1 = 0,002 m, c2 là hệ số dư do bào mòn cơ học với c2 = 0,003 m, và c3 là hệ số dư do gia công với c3 = 0,001 m Tính tổng, ta có c = 0,002 + 0,003 + 0,001 = 0,003 m Ngoài ra, j là hệ số làm yếu trong quá trình này.

Thay số vào công thức trên ta có chiều dày phần trụ là.

Vậy để đảm bảo độ bền và khả năng chịu mài mòn ta chọn chiều dày của vỏ thùng trộn là δt mm.

Xác định các lực tác dụng lên bồn trộn

Trong quá trình trộn, bồn trộn chủ yếu chịu lực ly tâm do dòng vật liệu gây ra và trọng lượng của vật liệu.

(tài liệu 4) Trong đó: v: Vận tốc dòng vật liệu, (m/s)

R=1 Bán kính bồn trộn, (m) n: Tốc độ quay của bồn trộn, (vg/ph) n = 19(vg/ph) m: Khối lượng của hỗn hợp bê tông ở trong bồn trộn, (kg) m = Vbt.γbt= 5.2500500

Gọi áp lực tác dụng lên bồn trộn là Pa ta có:

Kiểm tra bền theo chiều dầy bồn trộn

Coi bồn trộn như một ống hình trụ chịu áp lực bên trong

Hình 5.5: Sơ đồ lực tác dụng lên vỏ bồn trộn áp dụng lý thuyết bền Mo ta có:

Pa: áp lực tác dụng lên vỏ bồn trộn, (kN/m 2 )

Pb = 0: áp lực bên ngoài vỏ bồn trộn. a: Bán kính trong bồn trộn, a= 2(m) b: Bán kính ngoài bồn trộn, b=2,010(m)

[ k ]: Giới hạn bền kéo của vật liệu làm vỏ bồn trộn

[n]: Giới hạn bền nén của vật liệu làm vỏ bồn trộn

Ta chọn vật liệu chế tạo bồn trộn là thép tấm C45 (theo tiêu chuẩn Nhật Bản JIS

 b Mo = 9820,45(kN/m 2 ) < [ k ] (Thoả mãn điều kiện bền)

3 Kiểm tra bền vỏ thùng trộn:

Coi thùng trộn như bình hình trụ kín, chịu áp lực Pa

Kiểm tra bền theo lý thuyết bền Mo ta có:

Trong đó: t: Chiều dầy thùng trộn, (m)

 k : ứng suất theo phương kinh tuyến

v: ứng suất theo phương vĩ tuyến

b Mo = 3833,15(kN/m 2 ) < [k] (Thoả mãn điều kiện bền)

Tính toán thiết kế cánh trộn

a Tính toán số vòng quay và năng suất xả liệu của cánh trộn:

Cánh trộn được thiết kế trong thùng trộn là một bộ phận rất quan trọng trong việc trộn và xả liệu hỗn hợp bê tông từ bồn trộn.

Cánh trộn được làm từ thép tấm hàn xoắn, với lòng trong của bồn trộn được cấu tạo từ các tấm nhỏ dọc theo chiều dài bồn Thiết kế bồn trộn sử dụng hai dãy cánh trộn đối xứng, giúp giảm chiều cao cánh trộn và tăng năng suất xả liệu.

Vì cánh trộn được lắp trong bồn trộn có dạng như một ống vít nên việc tính toán trong trường hợp này như tính toán ở trục vít.

 Tính toán số vòng quay bồn trộn

Số vòng quay tối đa của bồn trộn phụ thuộc vào việc đảm bảo rằng vật liệu bên trong không bị quay cùng với bồn Để đạt được điều này, lực ly tâm phải luôn nhỏ hơn trọng lực tác động lên vật liệu.

Vậy chọn số vòng quay trên một phút là n

 Năng suất vận chuyển của bồn trộn:

- Chiều cao đỉnh đường xoắn vít: o Phần bụng bồn: b 1 � (0, 2 0,3) � D  (0, 2 0,3).2 0, 4 0,6 �   (m) o Phần đỉnh bồn : b 1 � (0, 2 0,3) � D  (0, 2 0,3).1 0, 2 0,3 �   (m)

Vậy năng xuất xả liệu của bồn trộn với hai dãy cánh trộn là:

(m 3 /h) b Kiểm tra bền cánh trộn

Ta nhận thấy khi bồn trộn quay, tại mỗi thời điểm các cánh trộn nâng được khoảng 15% hỗn hợp.

Trọng lượng của hỗn hợp bê tông ở trong bồn trộn là Gbt = 125000(N), do đó sau mỗi vòng quay cánh trộn múc được lượng bê tông là: GC = 1,875(T)

Thể tích của bê tông trên bề mặt cánh trộn là:

Với bt là trọng lượng riêng của bê tông, (T/m 3 )

Cánh trộn được uốn lượn theo dạng xoắn hàn cứng với chiều dài bồn trộn.

Ta coi diện tích mặt cắt ngang của hỗn hợp bê tông chứa trên cánh trộn có dạng hình tam giác, có góc ở đáy cạnh là 

Sơ đồ mặt cắt ngang của bê tông trên cánh trộn

Thể tích của hỗn hợp bê tông ở trên cánh trộn là:

L: Chiều dài cánh trộn, chọn L= 19,45 (m) b: Hình chiếu của bề rộng cánh trộn lên phương ngang, (m) h: Chiều cao của hỗn hợp bê tông ở trên cánh trộn, (m)

: Góc dốc tự nhiên của bê tông,  = (35 0 50 0 ) chọn  = 50 0

Vậy chiều rộng của cánh trộn là: b = 383 (mm) c Kiểm tra bền cánh trộn:

 Đối với cánh trộn hàn trực vào vỏ bồn trộn:

Coi trọng lượng của hỗn hợp bê tông phân bố đều trên cánh trộn Ta coi kết cấu như một dạng dầm ngàm một đầu

Ta coi cánh trộn có dạng hình chữ nhật, có chiều rộng là b, chiều dài là L và chiều cao là h

Do chiều rộng của cánh trộn nhỏ, nên trong quá trình làm việc cánh trộn chỉ chịu uốn Do đó ta kiểm tra theo điều kiện uốn ta có:

Mumax: Mô men uốn lớn nhất, Mumax = 3590213,27(Nmm)

Wx: Mô men chống uốn quanh trục x, (mm 3 ) max max 2

Chọn vật liệu làm cánh trộn là thép S45C (theo tiêu chuẩn Nhật Bản JIS 4051) khi đó ta có [ u ] = 390 (N/mm 2 )

=>u = 42.48(N/mm 2 ) < [u] (Thoả mãn điều kiện bền)

+ Kiểm tra theo điều kiện cắt:

Sx: Mô men tĩnh của phần diện tích mặt cắt ngang của cánh trộn với trục x, mm 3

Jx: Mô men quán tính của phần diện tích mặt cắt ngang của cánh trộn với trục x, mm 4

[] : ứng suất cắt cho phép, [] = 0.6[ u ] = 0.6x390 = 234 (N/mm 2 )

THIẾT KẾ CƠ CẤU DẪN ĐỘNG VÀ GIÁ ĐỠ BỒN TRỘN

Năng suất Q

Năng suất Q của máy trộn hoạt động theo chu kì (tự do) được tính như sau:

Vsx – dung tích sản xuất của thùng trộn, hay khả năng chứa các phối liệu của thùng trộn, (m 3 ); Vsx= 5 m 3 m- số mẻ vữa trộn được trong một giờ:

Trong đó: t1- thời gian nạp các phối liệu trong thùng trộn, (s) t1B0 s t2- thời gian trộn hỗn hợp, (s) t2= 240 s t3- thời gian xả bê tông, (s) t1= 240 s ktg- Hệ số sử dụng thời gian ktg= 1

Xác định tốc độ quay và công suất dẫn động bồn trộn

Phần lớn năng lượng tiêu hao trong máy trộn tự do chủ yếu dùng để nâng hỗn hợp trong bồn trộn khi bồn quay Công tiêu hao cho một chu kỳ di chuyển khép kín của hỗn hợp có thể được tính theo công thức (4.45, [1]).

GCM - Trọng lượng của hỗn hợp, (N).

H - Chiều cao nâng hỗn hợp ở trong bồn trộn, (m).

Trọng lượng của hỗn hợp bê tông ở trong bồn trộn được xác định theo công thức (4.46 [1]) có:

V- Dung tích của hỗn hợp bê tông ở trong bồn trộn, (m 3 ).

- Khối lượng riêng của hỗn hợp bê tông, (Kg/m 3 ). g- Gia tốc rơi tự do, (m/s 2 ).

Quỹ đạo chuyển động của hỗn hợp trong bồn trộn rất phức tạp, với một phần hỗn hợp được nâng lên nhờ các cánh trộn, trong khi phần còn lại được nâng lên do lực ma sát.

Công suất cần tiêu hao để nâng hỗn hợp xác định theo công thức (4.47 [2]):

G1- Trọng lượng hỗn hợp vật liệu được nâng lên do tác dụng của lực ma sát.

G2 là trọng lượng hỗn hợp vật liệu được nâng lên bởi các cánh trộn, với giá trị G2 = 0,15 và GcM = 0,15.137,5,53 (N) Chiều cao nâng của hỗn hợp do tác dụng của lực ma sát được ký hiệu là h1, trong khi chiều cao nâng của hỗn hợp bằng cánh trộn được ký hiệu là h2.

Z1 và Z2 đại diện cho số lượng chu trình khép kín của hỗn hợp sau mỗi vòng quay của bồn trộn, được xác định bởi lực ma sát và hoạt động của các cánh trộn n là số vòng quay của bồn trộn, đo bằng đơn vị vòng trên giây (v/s).

Hình 5.1: Sơ đồ xác định công suất quay bồn trộn

Theo sơ đồ tính toán trên hình vẽ ta có: h2 = R+ R.Sin = R(1 + Sin)

Với R là bán kính bồn trộn.

Góc  có thể lấy bằng góc ma sát, chọn  = 45 0

Chuyển động của hỗn hợp dưới tác động của lực ma sát phức tạp hơn so với các trường hợp trước Khi bồn trộn quay, phần tử hỗn hợp nằm trên thành tang sẽ được nâng lên tới điểm B, xác định bởi góc ma sát 1 Tuy nhiên, do ảnh hưởng của các cánh trộn và áp lực từ các phần tử khác, góc nâng thực tế 2 sẽ lớn hơn (khoảng 90 độ) Sau 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 diểm B1 ( 2 = 90 0 ), thì chiều cao nâng của hỗn hợp do tác dụng của lực ma sát là: h1 R

Số chu trình chuyển động khép kín của hỗn hợp dưới tác động của lực ma sát sau một vòng quay của bồn trộn được xác định bằng thời gian hỗn hợp trượt xuống vị trí ban đầu, tương đương với thời gian nâng lên đến độ cao h1.

Thời gian nâng hỗn hợp bằng các cánh trộn:

Thời gian rơi tự do của hỗn hợp từ độ cao h2:

Số lượng chu trình chuyển động khép kín của hỗn hợp do các cánh trộn thực hiện được sau một vòng quay của bồn trộn:

Với Thời gian thực hiện một vòng quay của bồn trộn, (s).

Vậy số vòng quay của bồn trộn là:

Vậy công tiêu hao để nâng hỗn hợp là:

Thay các giá trị G1, G2, h1, h2 vào công thức tính N1 ta được:

Bán kính bồn trộn cần được xác định với độ chính xác cao, chủ yếu dựa vào bán kính phần hình trụ, vì đây là khu vực tập trung hầu hết hỗn hợp Ngoài việc tiêu tốn năng lượng để nâng hỗn hợp, động cơ cũng cần khắc phục lực ma sát tại các gối đỡ bồn trộn, và công suất tiêu hao này có thể được tính toán theo công thức (4.52 TL [1]).

GT- Trọng lượng bồn trộn, (N).

-Bán kính con lăn đỡ, (m) kf – Cánh tay đòn ma sát lăn (kf = 0.001 m).

 - Vận tốc góc của bồn trộn, (rad/s).

 - Góc lắp đặt con lăn đỡ bồn trộn Chọn  = 35 0

 - Hệ số ma sát trong ổ trục của bồn trộn để lắp ghép bồn trộn với đầu trục ra của hộp giảm tốc.

Vậy công suất của động cơ dẫn động cho bồn trộn:

+Chọn sơ bộ bán kính con lăn đỡ

Phương pháp dẫn động cho thùng trộn

Khi làm việc, thùng trộn phải được quay với vận tốc và chiều quay khác nhau tùy theo chế độ làm việc Do đó, hệ thống dẫn động thùng trộn cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

- Có nhiều cấp độ, tốt nhất có thể quay truyền động vô cấp;

- Có thể thay đổi được chiều quay của thùng trộn một cách dễ dàng;

- Có độ bền cao, làm việc ổn định, tin cậy.

- Thuận tiện khi thay thế, sử dụng.

Hiện nay, có nhiều phương pháp dẫn động thùng trộn như dẫn động chung, riêng, cơ khí, thủy lực và hỗn hợp Trong đó, truyền động thủy lực có ưu điểm vượt trội với kết cấu gọn nhẹ, khả năng điều chỉnh vận tốc và chiều quay của thùng trộn một cách đơn giản và thuận tiện Điều này không chỉ mang lại tính thẩm mỹ cao mà còn lý giải tại sao xe trộn bê tông tự nạp liệu thường sử dụng động cơ thủy lực để truyền động.

Thùng trộn được trang bị bộ hộp giảm tốc bánh răng hành tinh 2 ở đáy, kết hợp với hệ thống bơm và động cơ thủy lực 4 gắn trên xe cơ sở Việc điều khiển chiều và tốc độ quay của thùng trộn được thực hiện thông qua các van thủy lực, cho phép điều chỉnh lưu lượng dầu nhờ hệ thống cảm biến điện kết nối với cabin điều khiển.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của con lăn đỡ

Để đảm bảo bồn trộn bê tông hoạt động ổn định và tiết kiệm năng lượng, thùng trộn được đặt trên ba điểm cố định Phần sau của bồn được gắn trên một trục có động cơ thủy lực và hộp giảm tốc, trong khi phần trước được hỗ trợ bởi hai con lăn tiếp xúc với vành tựa phía trên bồn trộn.

Việc lựa chọn và thiết kế con lăn chịu tải trọng lớn từ bồn trộn là rất quan trọng Con lăn được trang bị hai ổ bi đỡ 5 để giảm ma sát, cùng với vòng chắn mỡ 4 giúp giữ mỡ không bị văng ra và ngăn bụi bẩn xâm nhập Tất cả các thành phần này được cố định chắc chắn nhờ trục lót.

6 Con lăn được gắn vào hai gối trên máy cơ sở nhờ trục đỡ 2, việc cấp mỡ bôi trơn được thực hiện nhờ vú mỡ 1.

TÍNH TOÁN CƠ CẤU NẠP LIỆU CỦA XE TRỘN BÊ TÔNG TỰ LIỆU

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của gàu xúc

a Cấu tạo: b Nguyên lý hoạt động:

Cần xúc là một phần quan trọng trong cấu trúc của xe trộn bê tông tự nạp liệu Fiori, bao gồm nhiều chi tiết kết hợp để nạp vật liệu như xi măng, cát và sỏi vào thùng trộn Cụm tay gầu 3 được kết nối trực tiếp với máy cơ sở qua hai chốt ở tay cần, tạo thành khớp bản lề Cần có khả năng xoay quanh chốt và nâng hạ nhờ vào cặp xilanh thủy lực 6, giúp điều khiển linh hoạt quá trình nạp liệu.

Gầu xúc 4 được hàn cố định ở cuối tay cần, có chức năng xúc vật liệu như cát và đá Nắp gầu 1 được kết nối với gầu thông qua chốt bản lề, cho phép điều khiển việc đóng mở nhờ vào xi lanh đậy nắp gầu 5, giúp gầu nạp được nhiều vật liệu hơn trong mỗi lần xúc Nắp gầu thường được đóng và mở trong giai đoạn đầu của quá trình cắt đất.

Cánh cửa 2 trên nắp đậy gầu giúp nạp xi măng bao từ bên ngoài dễ dàng hơn Tại đáy gầu, cánh cửa xả đáy 7 được điều khiển bằng xi lanh thủy lực, mở ra để xả vật liệu vào bồn trộn khi gầu nâng lên cao nhất hoặc để xả lượng vật liệu dư trong quá trình sản xuất bê tông Trong giai đoạn đầu, nước được bơm vào bồn trộn qua hệ thống và bơm trên xe cơ sở, trong khi gầu xúc hạ xuống sát mặt đất để mở cửa xả 2, nạp xi măng từ bên ngoài Sau đó, gầu được nâng lên cao nhất và mở cửa xả đáy 7 để xi măng chảy vào bồn trộn Tiếp theo, xe tiến tới đống vật liệu, gầu nghiêng 40 độ so với phương ngang, mở nắp gầu 1 để nạp liệu Cuối giai đoạn này, tay gầu được nâng lên và nắp gầu 1 được đóng lại, sau đó gầu lại nâng lên cao nhất và mở cửa xả 7 cho vật liệu chảy vào Quá trình nạp liệu lặp lại cho đến khi đủ lượng vật liệu cần thiết cho sản xuất.

Xác định lực tác dụng tới cần xúc

Khi máy xúc ở trạng thái đầy vật liệu, đây là tình huống làm việc bất lợi nhất vì máy phải chịu cả lực động và lực ngẫu nhiên Đầu tiên, máy hạ gầu xuống đống vật liệu và di chuyển tịnh tiến, gầu từ từ cắm vào đống vật liệu với chiều sâu không lớn Sau đó, nắp gầu được đóng lại nhờ hai xi lanh, và máy vừa nâng gầu vừa di chuyển chậm về phía trước, giúp gầu chứa tối đa 90% thể tích vật liệu.

Tại vị trí gầu xúc, nơi chứa đầy vật liệu, cơ cấu nâng phải chịu áp lực lớn nhất Các lực tác động lên cụm gầu xúc rất đa dạng và mạnh mẽ.

- Trọng lượng gầu xúc Gc

- Trọng lượng của vật liệu trong gầu xúc Gvl

- Lực ma sát giữa khối đất và vật liệu fms

- Phản lực của vật liệu tác dụng tại mép gầu P1 và P2; o Trọng lượng của vật liệu trong gầu được tính theo công thức:

= 0,9 hệ số điền đầy của gầu.

- Tỷ trọng của vật liệu = 1800(kG/m 3 ) (đối với vật liệu là đá dăm)

= 1600(kG/m 3 ) (đối với vật liệu là cát)

= 1400(kG/m 3 ) (đối với vật liệu là xi măng)

Lực cản khi cắm gầu vào đống vật liệu chịu ảnh hưởng bởi các tính chất cơ lý của vật liệu đó, cùng với chiều rộng của gầu và độ sâu khi đưa lưỡi gầu vào.

- k1= 1,7 (kG/cm 2 ) hệ số lực cản đào và tích đất hay còn gọi là hệ số lực cản cắt thuần túy; chọn theo bảng (1.3 TL1);

- hmax chiều dày lớn nhất phoi cắt, được xác định theo công thức:

(2.42) TL1 Ở đây: q- dung tích hình học của gầu q= 0,48 m 3

H0- chiều sâu của gầu, được xác định công thức cho bảng (5-2)

Lực cản pháp tuyến và lực cản tiếp tuyến có kể đến tải trọng động là:

*Lực ma sát của gầu xúc tác dụng theo hướng P02 được tính theo công thức:

F ms  f 2- là hệ số ma sát giữa vật liệu với thép f2=0,5

* Trọng lượng cần xúc Gc= 602 kG chọn sơ bộ

Tính toán lực tác dụng lên xi lanh nâng cần

Lực này xác định bằng phương trình cân bằng momen khớp bản lề O1 giữa chốt cần với máy cơ sở

Cánh tay đòn của các lực tương ứng được xác định qua các khoảng cách cụ thể: r’ là khoảng cách từ chốt xi lanh đẩy cần tới điểm C, với giá trị r’ = 410mm; r0 là chiều cao từ mép gầu đến điểm C khi gầu chạm đất, r0 = 1195mm; r1 là khoảng cách từ mép gầu tới điểm C, r1 = 198mm; r2 là khoảng cách từ trọng tâm gầu đến điểm C, r2 = 2000mm; và r3 là khoảng cách từ trọng tâm cần đến điểm C, r3 = 653mm.

Xác định lực đẩy trong xi lanh đậy nắp gầu

Lực này xác định bằng việc cân bằng momen quanh khớp O2 tại thời điểm kết thúc giai đoạn đào đất bắt đầu quá trình nâng gầu.

 Lần lượt các tay đòn tương ứng r4 khoảng cách từ mép nắp đậy đến O2 r4= 805 mm r5 khoảng cách từ tâm chốt xi lanh đậy nắp đến O2 r5= 141 mm

Lực cản khi cắm gầu P' vào đống vật liệu phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu, cũng như chiều rộng của gầu và độ sâu lưỡi gầu được đưa vào.

Theo công thức kinh nghiệm:

P’=1,6.k1.k2.b.hmax (CT 2.40) (TL1) Ở đây: k1- Sức cản riêng cắm gầu vào đống vật liệu.

*đối với đá vôi: k1=2.10 3 kG/m 2

Đối với đá cục Granit, hệ số k1 được xác định là 4.10³ kG/m² Hệ số kích thước hạt vật liệu k2 thay đổi tùy thuộc vào kích thước hạt, cụ thể: nếu kích thước hạt a ≤ 100 mm, k2 = 1; nếu a ≤ 200 mm, k2 = 1,25; nếu a ≤ 300 mm, k2 = 1,75; và nếu a ≤ 400 mm, k2 = 2,5 Chiều rộng nắp gầu được quy định là b = 1,17 m Độ dày lớn nhất của lớp cắt, hmax, sẽ được xác định theo công thức cụ thể.

(2.42) TL1 Ở đây: q- dung tích hình học của nắp đậy gầu q= 0,2 m 3

H0- chiều sâu của nắp gầu, được xác định công thức cho bảng (5-2)

xác định lực trong xi lanh đóng xả vật liệu dưới đáy gầu

Cửa xả vật liệu dùng để bịt kín đáy gầu và điều chỉnh vật liệu được xả vào bồn trộn của xe.

Cửa xả cần đảm bảo kín khít, không tự mở, có khả năng đóng mở nhanh với lực điều khiển tối thiểu và có thể điều chỉnh vật liệu xả Để tối ưu thiết kế, nên sử dụng cửa xả kiểu van bản lề điều khiển bằng xi lanh thủy lực với kết cấu gọn nhẹ.

- Thời điểm gầu được xúc đầy vật liệu lúc này khối lượng vật liệu trong gầu là lớn nhất

- Gầu ở vị trí thẳng đứng để chuẩn bị đưa vật liệu vào bồn

- Khi làm việc xi lanh 3 sẽ tịnh tiến làm cho máng xả 1 đóng mở theo kiểu quay tại tâm 2.

Tải trọng tác dụng lên cửa xả:

Momen chất tải lên cửa xả:

Trong đó: f= 0,84- hệ số ma sát giữa vật liệu với thành gầu.

T – tải trọng tác dụng lên cửa xả, (N)

Tải trọng đứng của các loại vật liệu có tính lưu động được tính theo công thức:

 - khối lượng thể tích của vật liệu,

- đối với đá 1800 kG/Cm 3

- đối với cát 1600 kG/Cm 3 g – gia tốc rơi tự do, (m/s 2 )

F – diện tích ngang của dòng vật liệu

F= 0,24.0,44=0,1056 m 2 h – chiều cao cột vật liệu, h= 1,3m

Từ các tính toán trên ta được lực cần dùng để cho xi lanh đóng mở đáy gầu hiệu quả là

Với a’= 0.07 m khoảng cách cánh tay đòn 3-2.

CHƯƠNG 6: TÍNH SỨC BỀN VÀ THIẾT KẾ CỤM CẦN XÚC

1 Tính toán thiết kế cần xúc: Để khảo sát và thiết kế cần xúc ta khảo sát vị trí mà tại đó lực P1 đạt giá trị lớn nhất, tức là nội lực do P1 gây ra trong tay cần tại tiết diện nguy hiểm là lớn nhất.

+ gầu đang tiến hành cắt đất, mép gầu gặp chướng ngại vật.

+ gầu vẫn chưa tích đất

+ khi này ta xem xi lanh nâng cần không làm việc và máy đang tiến tới với khối lượng máy lúc này là lớn nhất chứa đầy bê tông.

+ tay gầu ở vị trí 45 0 so với phương ngang

Để tính toán sức bền và thiết kế một cách chính xác, bước đầu tiên là tách gầu ra khỏi máy Sau đó, cần đặt các lực và gối lực vào vị trí thích hợp, đồng thời xây dựng sơ đồ tính toán như đã minh họa trong hình.

Do cấu trúc yêu cầu có hai càng chịu lực tương đương, chúng ta chỉ cần tính toán cho một càng, trong khi giá trị lực tác động lên mỗi càng còn lại sẽ bằng một nửa.

Sơ đồ lực tác dụng lên cần cần xúc; sơ bộ chọn chiều dài của cần L=2,05m

P01 lúc này đạt giá trị cực đại, được xác định dựa vào lực bám có kể đến tải trọng động:

Trong đó: kd= 1,5 hệ số tải trọng động φ= 0,5 hệ số bám của bánh lốp

Gt: khối lượng lớn nhất của máy

G t cos45 0 ; 2 g c cos45 0 theo hai phương, một thành phần theo trục dầm và một theo phương vuông góc với nó:

- Theo phương góc với dầm:

- Theo phương trục của dầm:

(kG/m).3,8 Xác định các phản lực tại B và C

*Biểu đồ nội lực cho đoạn A-B:

- Xét đoạn AB: Dùng mặt cắt (1-1), xét cân bằng bên trái (0Z11.8)

*Biểu đồ nội lực cho đoạn B-C:

- Xét đoạn CD: Dùng mặt cắt (2-2), xét cân bằng bên trái (1,8Z32,05)

4 Tính chọn tiết diện cần

Để xác định tiết diện của cần xúc, trước tiên cần chọn kết cấu theo hình vẽ đã chỉ định Việc này yêu cầu phải xác định nội lực lớn nhất tại mặt cắt tính toán.

Tại mặt cắt (B-B) là mặt cắt nguy hiểm nhất, có:

Biểu đồ mô men tác dụng lên tay gầu:

1 ab 2 -là mô men uốn lớn nhất

Để tính diện tích mặt cắt, công thức được sử dụng là F = a.b, trong đó a và b lần lượt là chiều rộng và chiều cao cần xúc Vật liệu được chọn là thép S45C, theo tiêu chuẩn Nhật Bản JIS 4051, với giá trị thường hóa [σ] = 3900 kG/cm².

Do tại mặt cắt C-C cần trục chịu uốn nén và cắt lớn, nên ta phải kiểm tra độ bền của cần xúc tại mặt cắt C-C

Ta có ứng suất tiếp: a

(KG/cm2) Ứng suất pháp:

Vậy mặt cắt B-B đủ điều kiện bền. ở thanh ngang cần chịu lực tác dụng lớn nhất khi gầu nâng hàng lên.

Tính toán thiết kế thanh đẩy

Thanh nâng đẩy gầu là một bộ phận quan trọng, được hàn chắc chắn với cụm gầu xúc Một đầu của thanh được kết nối với gầu xúc vật liệu của xe trộn, trong khi đầu kia liên kết với xi lanh nâng cần Cấu trúc này cho phép cần hoạt động linh hoạt quanh khớp bản lề O1, giúp quá trình nạp liệu (cát, đá và xi măng) diễn ra một cách dễ dàng và hiệu quả.

Thanh đẩy chịu lực nén từ xi lanh Xn, vì vậy tình huống nguy hiểm nhất xảy ra khi lực tại xi lanh Xn đạt giá trị cực đại, tức là khi gầu bắt đầu cắt đất.

- Xnmax= 12084 kG (được xác định theo điều kiện ổn định chương 3).

Để đảm bảo tính bền cho thanh đẩy, cần lựa chọn mặt cắt có dạng hình thép tấm kết cấu, như được minh họa trong hình 6.6, nhằm thuận lợi cho quá trình gia công chế tạo.

+ Chọn chiều dài thanh đẩy theo thiết kế của bộ phận công tác ta có chiều dài thanh là: LdP0(mm)

+ Để thuận tiện cho việc tính toán ta sử dụng một cụm thanh và tính bền cho thanh, thanh còn lại tương tự

Vậy giá trị của Xn lúc này là Xn084.0.5 = 6042 kG

Chiều dài của thanh đẩy được ký hiệu là AB, với thanh đẩy ab được hàn chắc chắn vào cần tại điểm B Để thuận tiện cho việc tính toán, liên kết tại điểm B được xem như liên kết ngàm, và thanh AB được coi là cứng tuyệt đối.

Ta có biểu đồ nội lực sau

� Để chọn được tiết diện của thanh đẩy cần xúc ta cần phải xác định được nội lực lớn nhất của mặt cắt tính toán:

Tại mặt cắt sát đầu ngàm là mặt cắt nguy hiểm nhất, có:

1 ab 2 -là mô men uốn lớn nhất

F=a.b -diện tích mặt cắt (a, b lần lượt là chiều rộng và chiều cao thanh đẩy) Chọn vật liệu cần là thép S45C (theo tiêu chuẩn Nhật Bản JIS 4051)

Do tại mặt cắt A-A cần trục chịu uốn nén và cắt lớn, nên ta phải kiểm tra độ bền của thanh đẩy tại mặt cắt A-A

Ta có ứng suất tiếp: a

(KG/cm 2 ) Ứng suất pháp:

(KG/cm 2 ) Theo lý thuyết bền (3):

Vậy mặt cắt A-A đủ điều kiện bền.

Tính toán thiết kế gầu xúc

Gầu bắt đầu quá trình xúc đá bằng cách tích vật liệu với độ dày phôi cắt lớn nhất, đồng thời chú ý đến việc mép gầu tiếp xúc với các chướng ngại vật.

Xe tiến tới với khối lượng lương nhất, tức là tải trọng động, cần xác định các lực tác dụng lên gầu Sơ đồ lực tác dụng lên gầu được thể hiện rõ ràng trong hình minh họa.

Theo hình trên: lực tác dụng lên gầu gồm có:

- Trọng lượng gầu và vật liệu ở trong gầu Gg+d

- Phản lực của nắp gầu lên gầu R1

- Phản lực của thanh ngang đỡ gầu lên cần xúc R2

- phản lực của gầu lên cần xúc R3

Lực cản đào tiếp tuyến của vật liệu tại mép gầu Pd được xác định theo công thức (2.43) TL 2, đồng thời tính đến tải trọng động do chướng ngại vật gây ra với hệ số tải trọng động kđ=1.5.

Pd lúc này đạt giá trị cực đại, được xác định dựa vào lực bám có kể đến tải trọng động:

Pdmax = kd.φ.Gt= 1,5.0.5.19100= 14325 kG Trong đó: kd= 1,5 hệ số tải trọng động φ= 0,5 hệ số bám của bánh lốp

Gt: khối lượng lớn nhất của máy c Xác định các thông số động học của gầu xúc

Các thông số kỹ thuật ảnh hưởng đến lực cắt, lực ma sát và năng lượng tiêu hao trong quá trình xúc vật liệu Việc phân tích đặc điểm hoạt động của xe bê tông tự nạp liệu và xác định giá trị hợp lý cho các thông số cơ bản của gầu xúc sẽ giúp giảm lực cản tác động lên máy, giảm năng lượng tiêu hao và rút ngắn thời gian nạp liệu, từ đó nâng cao năng suất làm việc của máy.

Phần gàu xúc được trang bị nắp dậy có khả năng mở rộng đến 120 độ nhờ vào xi lanh thủy lực, giúp tăng cường khả năng chứa tối đa vật liệu mỗi lần xúc.

Phần nắp trên của gầu được thiết kế thêm một nắp phụ, giúp người vận hành dễ dàng đổ xi măng bao khi gầu được đặt gần mặt đất.

Nắp đáy gầu xúc được thiết kế với cơ cấu bản lề và điều khiển bằng xi lanh thủy lực, cho phép đóng mở tùy ý Thiết kế này giúp lấy vật liệu từ mặt đất lên bồn trộn dễ dàng, đồng thời giảm thiểu thao tác, nâng cao hiệu quả trong quá trình nạp liệu.

Góc cắt của dao cắt trên gàu xúc là một thông số động học quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến lực cắt và năng lượng tiêu hao trong quá trình xúc vật liệu Nghiên cứu cho thấy rằng việc tính toán sức bền của gầu là cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất làm việc.

Gầu có cấu trúc không gian phức tạp và chịu lực đa dạng, do đó việc tính toán sức bền của gầu để đạt độ chính xác cao là một thách thức Để tăng cường độ cứng vững, thành gầu được hàn với đai gầu Do đó, để đơn giản hóa bài toán, cần tính toán sức bền của các đai gầu trước, sau đó lựa chọn chiều dày của thành gầu dựa trên kinh nghiệm thực tế từ các máy tương tự hiện có.

Gầu thường có ba đai: hai bên hông và dưới, trong đó hai đai bên chịu lực lớn hơn đai dưới, nên ta tính súc bền đai bên.

Khi tính toán súc bên đai trên của gầu, ta thừa nhận các giả thiết sau:

- Lực cản đào của chướng ngại vật P tác dụng vào chính giữa thành trước của gầu và có phương vuông góc với thành trước của gầu (hình 2.26b, c,d).

Tính toán thiết kế mép gầu

Căn cứ vào thực tế ta giả sử mặt cắt mép gầu có dạng hình chữ nhật dưới đây.

Khi gầu xúc va chạm với vật cản tại góc mép gầu, răng gầu sẽ phải chịu lực uốn và nén do lực Ry tác động.

Rx Để tính bền cho răng gầu và tính chọn mặt cắt của răng gầu ta đặt hai lực

Rx và Ry vào (giả sử tại tâm mặt cắt) để tính. b a

* Sơ bộ chọn chiều dài răng gầu theo thực nghiệm là: l = 1200 (mm)

Mặt cắt nguy hiểm là mặt cắt tại răng gầu, nơi chịu lực phức tạp Tại đây, lực Ry tạo ra mô men uốn theo trục x, trong khi lực Rx là lực nén lệch tâm gây ra mô men uốn M'x, My và lực nén chính tâm R'x khi lực Rx di chuyển về tâm mặt cắt Ứng suất pháp sinh ra tại mặt cắt này cần được xem xét kỹ lưỡng.

F- diện tích mặt cắt F = a.b (mm 2 )

Wx – Mô men chống uốn theo trục x

Wy- Mô men chống uốn theo trục y

Mx – Mô men uốn theo phương x

   a b   Điều kiện để đảm bảo bền cho răng gầu là:

Với [] : ứng suất uốn cho phép của thép làm răng gầu

Chiều dài thực tế của răng gầu, bao gồm cả phần gắn với gầu xúc, là l’ = l 00 mm Do máy xúc thường làm việc với vật liệu đá, răng gầu nhanh chóng bị mòn Vì vậy, kích thước của răng gầu được chọn là a@mm, b = 6mm và chiều dài là l00mm.

Tính sức bền chốt cần liên kết với máy Điều kiện tính toán:

Khi lực trong xi lanh nâng gầu đạt mức tối đa, giai đoạn này xảy ra khi gầu đã được lấp đầy vật liệu Lúc này, xi lanh nâng gầu sẽ duỗi ra và sẵn sàng để nâng gầu xúc lên bồn trộn.

Lập phương trình cân bằng đối với hệ trục O1X1Y1.

Hợp lực của hai phản lực X 1 , Y 1

Mặt cắt nguy hiểm là mặt cắt đi qua lực T, vì chốt có tiết diện hình tròn và không đổi suốt chiều dài do đó:

Mômen quán tính mặt cắt:

S ( đối với trục trung hòa)

Kiểm tra theo lý thuyết bền thứ 3

(TL5) Ưùng suất tiếp lớn nhất.

  M   kN/cm 2 Ưùng suất tiếp lớn nhất.

Chọn vật liệu chế tạo chốt cần là thép SC45 có

 1 n : hệ số an toàn của chốt.

Kết luận: chốt đủ bền.

9 Tính sức bền mối hàn: a Mối hàn trên gầu

Gầu và cần cần được kết nối bằng liên kết hàn chắc chắn Khi mép gầu va chạm với vật cản, liên kết hàn sẽ chịu lực lớn, do đó cần kiểm nghiệm các mối hàn tại vị trí này để đảm bảo gầu hoạt động bền bỉ và hiệu quả.

Từ biểu đồ nội lực tính cần mối hàn chịu các lực sau:

Mối hàn chịu đồng thời M, Q và N: độ bền của nó được kiểm tra theo công thức:

 : tỷ số biên độ ứng suất.

0 cm h h  : chiều dày cạnh hàn. cm l h  42 : chiều dài cạnh hàn.

Vật liệu chế tạo cần là thép SC45 có  ch  24 ( kN / cm 2 )

 1 n : hệ số an toàn lấy đối với cần. b Kiểm nghiệm sức bền mối hàn trên tay gầu.

Tiến hành kiểm nghiệm tại vị trí mà lực trong xylanh co duỗi tay gầu là lớn nhất, tức lúc này tay gầu nằm ngang.

Lực trong xylanh co duỗi tay gầu đạt max.

Vì lúc này coi gầu là cố định với tay gầu nên không tính đến lực trong xylanh quay gầu.

Từ biểu đồ nội lực của tay gầu mối hàn chụi mômen uốn, lực nén và lực cắt.

0 cm h h  : chiều dày cạnh hàn. cm l h  115 , 4 : chiều dài cạnh hàn.

Vật liệu chế tạo cần là thép CT5 có  ch  24 ( kN / cm 2 )

1 n  : hệ số an toàn lấy đối với tay gầu.

Tính sức bền mối hàn

Gầu và cần được kết nối bằng liên kết hàn, và khi mép gầu va chạm với vật cản, liên kết hàn sẽ chịu lực lớn Do đó, cần kiểm nghiệm các mối hàn tại vị trí này để đảm bảo gầu hoạt động bền bỉ.