1 MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài:
Để phục vụ nhu cầu xây dựng kết cấu hạ tầng giao thông, trong những năm qua đã có trên
500 trạm trộn BTNN đƣợc đƣa vào sử dụng ở Việt Nam; trong đó phần lớn (khoảng 80%)
là các trạm do Việt Nam chế tạo
Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá độ tin cậy của trạm trộn và xác định một số thông số kỹ
thuật hợp lý của buồng trộn thuộc trạm trộn BTNN do Việt Nam chế tạo” bƣớc đầu giải
quyết những vấn đề còn tồn tại trong việc thiết kế, chế tạo và khai thác trạm trộn BTNN tại
Việt Nam.
2.Mục đích của luận án:
Nghiên cứu, đánh giá độ tin cậy của các trạm trộn BTNN đƣợc chế tạo và khai thác ở Việt
Nam; đề xuất công thức tính toán công suất dẫn động buồng trộn; nghiên cứu ảnh hƣởng
của một số thông số đến công suất dẫn động buồng trộn và xác định các giá trị hợp lý của
các thông số đó. Đây là cơ sở để hoàn thiện công tác thiết kế, chế tạo và khai thác trạm trộn
BTNN ở Việt Nam.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của Luận án trạm
trộn BTNN chế tạo tại Việt Nam, chủ yếu khảo sát trong giai đoạn trộn khô là giai đoạn có
mức độ tải trọng cao điển hình.
4. Nội dung nghiên cứu:
- Khảo sát, đánh giá độ tin cậy của trạm trộn và các khối máy chính trên trạm trộn BTNN
chế tạo tại Việt Nam.
- Nghiên cứu, đề xuất công thức tính toán công suất dẫn động buồng trộn BTNN kiểu
cƣỡng bức, chu kỳ, hai trục ngang.
- Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng một số thông số kỹ thuật đến công suất dẫn động
buồng trộn BTNN. Xác định các giá trị hợp lý của một số thông số kỹ thuật theo mục tiêu
chi phí năng lƣợng riêng thấp nhất và đảm bảo độ trộn đều của mẻ trộn.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
a/ Ý nghĩa khoa học:

1.1.2.1- Thành phần của BTNN: BTNN là hỗn hợp vật liệu (đá, cát), bột đá và nhựa đƣờng
đƣợc gia công ở nhiệt độ 160- 200
0
C đối với đá cát, 170
0
C đối với nhựa đƣờng, ở nhiệt độ
môi trƣờng đối với bột đá.
1.1.2.2- Phân loại BTNN: BTNN có nhiều loại và có thể phân loại theo độ chặt, mức độ và
cỡ hạt đá dăm…
1.1.3. Công nghệ sản xuất BTNN và thiết bị sản xuất BTNN.
1.1.3.1- Khái quát về công nghệ sản xuất BTNN: Công nghệ sản xuất BTNN gồm các giai
đoạn: Chuẩn bị cốt liệu; sấy nóng nguyên liệu, trộn khô, nấu nhựa đƣờng; trộn hỗn hợp.
3 1.1.3.2- Giới thiệu thiết bị sản xuất BTNN: Trạm trộn BTNN là một tổ hợp thiết bị gồm
nhiều khối thiết bị để nhào trộn hỗn hợp vật liệu (cát đá nóng, phụ gia với nhựa đƣờng
nóng) đã đƣợc định lƣợng theo tỷ lệ quy định.
1.2-Tình hình nghiên cứu các vấn đề có liên quan đến đề tài luận án:
1.2.1- Tình hình nghiên cứu về độ tin cậy của trạm trộn BTNN: Theo thông tin mà tác giả
có đƣợc, cho đến nay chƣa có công trình nghiên cứu nào ở ở trong nƣớc và ở nƣớc ngoài về
độ tin cậy của trạm trộn BTNN đƣợc công bố.
1.2.2- Tình hình nghiên cứu về trộn vật liệu rời:
1.2.2.1- Tình hình nghiên cứu trên thế giới:
a- Các xu hướng nghiên cứu nâng cao hiệu quả buồng trộn: Đêmin O.B [48] qua nghiên
cứu đã lựa chọn kết cấu và chế độ làm việc hợp lý của buồng trộn cánh gạt: bàn tay trộn bố
trí theo đƣờng xoắn trục vít; hệ số làm đầy thùng chứa của buồng trộn vào khoảng 0,35-0,6
dung tích thùng chứa; vận tốc vòng tối thiểu của các bộ công tác vào khoảng W
min
=

d- Nghiên cứu thực nghiệm quá trình trộn: Racz Kornelia (Bộ môn Máy xây dựng- Trƣờng
Đại học kỹ thuật Tổng hợp Budapet- Hung-ga-ri) [51] đã dùng mô hình nghiên cứu thực
nghiệm quá trình trộn bê tông xi măng.
e- Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến công suất dẫn động buồng trộn:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng bàn tay trộn đến công suất buồng trộn: Đemin O.
B. [48] nghiên cứu vấn đề này đƣợc tiến hành cho loại buồng trộn cánh gạt một trục
1.2.2.2- Các công trình nghiên cứu trong nước:
a/ Nghiên cứu tính toán công suất dẫn động buồng trộn:
- PGS-TS Nguyễn Văn Vịnh, PGS-TS Vũ Thế Lộc và các cộng sự Trƣờng Đại học Giao
thông vận tải [43] dùng phƣơng pháp năng lƣợng; nghĩa là tìm năng lƣợng hao phí cần thiết
dùng để trộn hỗn hợp.
- KS Đoàn Tài Ngọ, PGS-TS Trần Văn Tuấn, TS Nguyễn Thiệu Xuân và các cộng sự
Trƣờng Đại học Xây dựng [26] nghiên cứu về mối tƣơng quan giữa góc nghiêng của các
cánh trộn với vận tốc góc của trục trộn, đƣợc xác định bằng những thực nghiệm.
- Ngô Thanh Long [23]; tác giả đã tập hợp và đƣa ra 4 phƣơng pháp tính toán để xác định
công suất động cơ của trạm trộn cấp phối theo chu kỳ năng suất 80T/h.
b/ Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến công suất dẫn động buồng trộn
*/Nghiên cứu về quan hệ giữa thời gian trộn và hiệu quả trộn:
- PGS-TS Trần Quang Quý, PGS-TS Nguyễn Văn Vịnh và các cộng sự Trƣờng Đại học
Giao thông vận tải [29] giới thiệu các công trình nghiên cứu về quan hệ giữa hiệu quả trộn
V% theo thời gian trộn, kích thƣớc cánh trộn và số lần trộn N khi trộn bê tông xi măng.
- Ngô Thanh Long [23] đã bƣớc đầu nghiên cứu quan hệ giữa góc nghiêng của bàn tay trộn,
tốc độ vòng quay của trục trộn với công suất dẫn động buồng trộn.
d/ Nghiên cứu động học quá trình trộn:
- Nguyễn Hoàn Thiện [33] đã xác định đƣợc quỹ đạo chuyển động của các hạt vật liệu trong
buồng trộn và tác động của bàn tay trộn lên hỗn hợp trong quá trình trộn
1.3-Những vấn đề còn tồn tại mà luận án tập trung giải quyết:
Qua phân tích trên cho thấy một số điểm còn tồn tại mà đề tài cần quan tâm giải quyết là:
5


toán hồi quy.
b/ Nghiên cứu thực nghiệm:
6 - Sử dụng phƣơng pháp “nhuộm màu cốt liệu”, đo đạc, xác định các thông số động học của
buồng trộn trong quá trình trộn để có thể quan sát trực tiếp và ghi nhận bằng phim, ảnh.
- Sử dụng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm, lý thuyết đồng dạng, phép phân tích thứ
nguyên để xây dựng mô hình nghiên cứu, thực nghiệm trên mô hình.
Kết luận chương 1:
1. Trạm trộn BTNN là một tổ hợp gồm nhiều khối máy, cụm máy, thiết bị khác nhau. Ở
Việt Nam hiện đã trang bị trên 500 trạm, trong đó hơn 80% số trạm chế tạo trong nƣớc.
Công tác thiết kế trạm chủ yếu dựa trên các tài liệu của nƣớc ngoài. Trong quá trình khai
thác, các trạm cũng chƣa đƣợc khảo sát, đánh giá độ tin cậy của các khối máy chính và của
toàn trạm làm định hƣớng nâng cao chất lƣợng cho công tác thiết kế, chế tạo.
2. Các công trình nghiên cứu ở ngoài nƣớc về buồng trộn trạm trộn BTNN bƣớc đầu đã
thiết lập những cơ sở khoa học để nghiên cứu quá trình trộn trong buồng trộn; ảnh hƣởng
của các yếu tố đến chất lƣợng trộn và công suất tiêu thụ của buồng trộn; đƣa ra các công
thức tính toán công suất dẫn động buồng trộn. Tuy nhiên các công thức tính toán phần lớn
là công thức thực nghiệm, giá trị các thông số đƣợc lựa chọn trong một phạm vi khá rộng
đòi hỏi ngƣời thiết kế phải có kinh nghiệm mới có thể đƣa ra những kết quả chính xác.
3. Các công trình nghiên cứu ở trong nƣớc về quá trình trộn vật liệu rời nói chung, trộn hỗn
hợp BTNN nói riêng còn rất khiêm tốn và phần lớn là các nghiên cứu thực nghiệm trên cơ
sở lý thuyết của các tác giả nƣớc ngoài; chƣa có công trình nghiên cứu sâu nào làm sáng tỏ
những căn cứ khi lựa chọn các giá trị hệ số thực nghiệm trong các công thức tính toán
buồng trộn.
4. Việc tính toán, thiết kế các trạm BTNN chế tạo trong nƣớc chủ yếu dựa trên các tài liệu
của nƣớc ngoài, nhiều tham số lựa chọn theo kinh nghiệm và có phạm vi rộng, gây khó
khăn cho ngƣời thiết kế.
CHƢƠNG 2

- Chỉ tổng hợp hỏng hóc của các trạm với phạm vi là 8 tháng trong 1 năm làm việc.
- Trong thời gian hoạt động, sản lƣợng của các trạm sản xuất ra là tƣơng đƣơng nhau, dẫn tới
cƣờng độ làm việc của các trạm là cũng tƣơng đƣơng nhau.
- Các trạm trộn BTNN đƣợc đƣa vào khai thác là trạm mới hoặc mới qua một lần đại tu nên
có thể coi trạng thái kỹ thuật của các trạm cũng là tƣơng đƣơng nhau.
Bảng 2.11- Tổng hợp số lần hỏng hóc của cả 2 năm 2007 và 2008
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Khối 1
9
16
23
23
28
27

5
5
16
2
3
2
1
5
6
3
5
5
5
4
Khối 4
6
9
10
8
11
3
5
3
2
4
5
3
6
4
7

4
7
6
7
2
Bảng 2.12. Bảng tổng hợp số liệu thời gian làm việc tới hỏng và thời gian phục hồi của
các khối máy trong các trạm trộn BTNN đã khảo sát.

Khối
Thông số
Trạm
số 1
Trạm
số 2
Trạm
số 3
Trạm
số 4
Trạm
số 5
Trạm
số 6
Trạm
số 7
Trạm
số 8
Trạm
số 9
Trạm
số 10

Thời gian làm việc tới
hỏng, h
240
240
240
1920
240
240
480
480
240
240
Thời gian phục hồi, h
8
1,0
4
10
24
36
14
72
1,0
6
Khối 3
(cấp phụ gia)
Thời gian làm việc tới
hỏng, h
960
2160
240

240
240
Thời gian phục hồi, h
12
3
24
0
4
12
72
72
2
12
Khối 5
(buồng trộn)
Thời gian làm việc tới
hỏng, h
240
240
480
960
480
240
480
480
240
720
Thời gian phục hồi, h
8
5

5
12
3
8

Bảng 2.13. Kết quả tính toán các thông số độ tin cậy của các khối máy trong trạm trộn
BTNN
TT
Các thông số
Khối 1

Khối 2

Khối 3

Khối 4

Khối 5

Khối 6

Trạm
trộn
1
Kỳ vọng toán thời gian
làm việc tới hỏng, T
lvi
,
[h]
823,33

15,47
4
Cƣờng độ phục hồi hƣ
hỏng, 
i
,[h
-1
]
0,08486
0,04826
0,19636
0,04286
0,05755
0,78363
0,06464
5
Hệ số sẵn sàng, S
i

0,98589
0,96607
0,99638
0,97132
0.96575
0,96840
0,86904
Bảng 2.14. Hàm tin cậy của các khối máy trong trạm trộn BTNN
TT
Khối
Hàm tin cậy P(t)

P
4
(t) = exp(-0,00127.t)
P
4
(t) = 0,97132+0,02868.exp(-0,04413.t)
9 5
Khối 5 (buồng trộn)
P
5
(t) = exp(-0,00204.t)
P
5
(t) = 0,96575+0,03425.exp(-0,05958.t)
6
Khối 6 (hút bụi)
P
6
(t) = exp(-0,00834.t)
P
6
(t) = 0,96840+0,03160.exp(-0,04478.t)
7
Tổng hợp trạm trộn
P
s
(t) = exp(-0,00834.t)


Khối 3

2
0,98589
Khối 1
3
0,97132
Khối 4
4
0,96840


Kết luận chương 2:
- Số lƣợng trạm trộn BTNN hiện có ở Việt Nam là khá lớn (512 trạm); có nguồn gốc từ
nhiều nƣớc, thời điểm đƣa vào sử dụng khác nhau, tình trạng kỹ thuật của các trạm cũng rất
khác nhau. Phần lớn các trạm trộn đang sử dụng ở Việt Nam là do chế tạo trong nƣớc.
Thông số kỹ thuật của các trạm trộn do Việt Nam chế tạo không thua kém các trạm nhập
ngoại nhƣng giá thành thấp hơn nhiều.
- Qua khảo sát, thu thập số liệu về hỏng hóc của các 10 trạm trong thời gian 2 năm 2007-
2008 và xử lý số liệu bằng phần mềm chuyên dụng, luận án đã đánh giá đƣợc độ tin cậy của
các khối máy chính và của toàn trạm, làm cơ sở định hƣớng cho công tác thiết kế, chế tạo
và vận hành các trạm.
- Cũng qua khảo sát cho thấy buồng trộn của trạm trộn bê tông nhựa nóng là khối máy có
vai trò quan trọng trong việc quyết định tới năng suất, chất lƣợng của trạm; tuy nhiên độ tin
cậy của khối buồng trộn thấp hơn so với các khối máy khác, vì vậy cần đƣợc quan tâm,
nghiên cứu đầy đủ.
CHƢƠNG 3
NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CÔNG THỨC TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT
DẪN ĐỘNG BUỒNG TRỘN TRẠM TRỘN BÊ TÔNG NHỰA NÓNG, KIỂU
CƯỠNG BỨC CHU KỲ, HAI TRỤC NGANG
10 3.1. Nghiên cứu về buồng trộn trạm trộn BTNN kiểu cưỡng bức, chu kỳ, hai trục
ngang:
3.1.1- Các hình thức trộn trong sản xuất BTNN: Hiện nay có các hình thức trộn sau: Trộn
cƣỡng bức theo chu kỳ (trộn theo từng mẻ); trộn liên tục; trộn liên tục kết hợp sấy vật liệu.
3.1.2- Các loại buồng trộn BTNN kiểu cưỡng bức chu kỳ đang sử dụng hiện nay: Trên
các trạm trộn do Việt Nam chế tạo chủ yếu dùng loại bố trí bàn tay trộn đối xứng tại một
điểm. Tổng thành của buồng trộn đƣợc thể hiện ở hình 3.8.
Việc tính toán thiết kế buồng trộn ở Việt Nam hiện nay thƣờng dựa trên các tài liệu
của nƣớc ngoài, trong đó dung lƣợng mẻ trộn Q đƣợc coi là thông số dẫn.

(v/phút)
Tuy nhiên, số vòng quay của trục trộn không đƣợc vƣợt quá giới hạn 80(v/ph), giá trị tối đa
vận tốc vòng của điểm mút bàn tay trộn

v
t
 2,32,5 (m/s)

Hình 3.8- Cấu tạo tổng thể buồng trộn BTNN do Việt Nam chế tạo
1- Bánh răng bị động 2- Gối đỡ đầu trục 3- Đáy thùng trộn 4- Dầm đỡ thùng trộn
5- Xi lanh mở cửa thùng trộn 6- Gối đỡ cuối trục 7- Cụm cánh tay trộn 8- Trục trộn
9- Bánh răng chủ động 10- Động cơ dẫn động 11- Cửa xả 12- Vỏ thùng trộn.
(3.1)

(3.15)

11 3.2 Đề xuất công thức tính toán công suất dẫn động buồng trộn của trạm trộn BTNN
kiểu cưỡng bức, chu kỳ, hai trục ngang.
3.2.1- Định hướng nghiên cứu:
Nhƣ đã trình bày ở chƣơng 1, hiện nay, việc tính toán công suất dẫn động buồng trộn trạm
trộn BTNN ở Việt Nam chủ yếu dựa trên các tài liệu của nƣớc ngoài.
Việc nghiên cứu đề xuất công thức mới sẽ kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và thực
nghiệm.
3.2.2 Khai triển công thức tính toán mới:
3.2.2.1- Xác định các trở lực của máy trộn:
Tiến hành định lƣợng nghiên cứu nhƣ vừa liệt kê ở trên tác giả thấy những trở lực của máy
trộn khi hoạt động sẽ là:

i
PV
W
(KW)
Trong đó:
W
T
– Tổng công suất máy trộn (KW)
P
i
V
i
– Lực cản và tốc độ tƣơng ứng của các thành phần.

- Hiệu suất cơ khí máy trộn.
3.2.2.2 Xác định trở lực P
1
V
1
cho W
1

Ứng dụng công thức Newton về bản cứng khuấy động trong môi trƣờng rời rạc hoặc chất
lỏng không nhớt (Hình 3.14)



2
1
.dP dF V


x
(m/s)
Ta đƣợc kết quả.

  

3
44
1
. .(0.1 )
()
408
n Bcos
W z R r
g
(KW)

Theo Newton, β cơ bản phụ thuộc vào tốc độ
khuấy và mật độ môi chất. Theo Corlko đã cho β=
5-6 trung bình là β = 5,5 [1]

3.2.2.3 Xác định trở lực P
2
V
2
cho W2: P
2
có trị số
lớn nhất là lúc bắt đầu trộn sau khi đã nạp đủ vật

(KW)
Trở lại với trƣờng hợp phổ biến là:
- Số bàn tay trộn tham gia trộn có tải là 1/2 tổng số bàn tay trộn
- Lƣợng vật liệu tựa đáy máng trộn là 1/2 tổng lƣợng mẻ.
2
. .0,1 .
204
G f n R
W 
(KW)
Trong đó:
G- Khối lƣợng mẻ trộn (kg); f – Hệ số ma sát thép cốt liệu; R – Bán kính lớn bàn tay trộn
(m); n – Số vòng quay của trục trộn, (v/phút).
3.2.1.3 Xác định trở lực P
3
V
3
cho W
3
.
Trở lực P
3
có hai tác dụng là:
- Nâng cao 1/2 vật liệu (tung lên) để hoà trộn.
- Dịch chuyển 1/2 vật liệu theo chiều dọc máy trộn do rơi xuống trên mặt bàn tay trộn
có góc nghiêng phổ biến

= 45
0
.

(3.25)

dx
dx
1
x
1
R
bsina
csin
r
x
(3.21)

13 Với - R: Bán kính đầu mút cánh trộn.
-

: Góc nội ma sát của vật liệu (tang

= f )
3
. . .sin
15.204
nG R
W



Với các thành phần W
1
,W
2
, W
3
đã xác định nhƣ trên, cụ thể là:
  


   


3
44
(0,1 ) sin
( ) 0,1 . .
204 2 15
T
K n Bcos nGR
W z R r nG f R
g
(KW)
Trên cơ sở công thức đề xuất, tính toán kiểm nghiệm ứng với các mẻ trộn có dung
lƣợng 1000 kg, 1200 kg và 1400 kg; so sánh với các giá trị công suất dẫn động buồng trộn
của trạm trộn BTNN do Việt Nam và một số nƣớc sản xuất (bảng 3.2)
Bảng 3.2. So sánh cách tính công suất dẫn động buồng trộn theo công thức đề xuất
Dung lƣợng mẻ trộn (kg)
1000
1200


(3.27)

14 Công suất dẫn động buồng trộn do Trung Quốc chế tạo
(KW) (Hãng LBQ)
33
37
45
Công suất dẫn động buồng trộn do Nhật Bản chế tạo
(KW) (Hãng Nigata)
-
37
-
Công suất sử dụng trên các trạm do Việt Nam chế tạo
(KW) (Công ty Ô tô 1-5)
32
42
44
Kết luận chương 3:
1.Buồng trộn là bộ phận quan trọng của trạm trộn BTNN, quyết định năng suất, chất lƣợng
mẻ trộn. Tuy nhiên những vấn đề tính toán, kết cấu của buồng trộn hiện còn chƣa đƣợc
hoàn thiện, buồng trộn của các hãng khác nhau có sự khác biệt đáng kể về các thông số kỹ
thuật khi có cùng năng suất trộn (Ví dụ: Cùng một mẻ trộn BTNN có năng xuất, dung tích
mẻ trộn nhƣ nhau, công suất động cơ của buồng trộn có thể chênh lệch nhau khá lớn). Điều
đó cho thấy các công thức xác định công suất dẫn động buồng trộn trƣớc đây là chƣa tiệm
cận thực tế và không hội tụ kết quả.
Phần lớn các trạm trộn BTNN sản xuất tại Việt Nam sử dụng hình thức trộn cƣỡng bức, chu

4.1.1. Lý thuyết mô hình hóa: Lý thuyết đồng dạng và thứ nguyên có khả năng mô tả đƣợc
mối liên quan giữa những đại lƣợng cơ bản mà không cần phải giải các phƣơng trình vi
phân. Các đại lƣợng cơ bản này đƣợc gọi là các chuẩn số đồng dạng, và đƣợc xem là những
thông số phức hợp thể hiện ảnh hƣởng tổng hợp của các yếu tố riêng rẽ đối với quá trình.
4.1.2. Lý thuyết đồng dạng: Cơ sở của mô hình hoá là sự đồng dạng của đối tƣợng đƣợc
tổng quát theo những phƣơng trình, công thức và đƣợc gọi là chuẩn số đồng dạng. Những
tập hợp này bao gồm các thông số vật lý đặc trƣng cho đối tƣợng nghiên cứu.
ta có các chuẩn số:
   
 
 
1
1
1
3121





 LMLTLTLM

Với: M - khối lƣợng, kg; L - chiều dài, m; T - Thời gian, s
4.2- Ứng dụng lý thuyết mô hình hóa và phân tích thứ nguyên trong việc xác định các
thông số thực nghiệm của buồng trộn BTNN kiểu cưỡng bức, chu kỳ, hai trục ngang:
4.2.1 Xác định các thông số “vào”, “ra”
Có rất nhiều thông số ảnh hƣởng đến tiêu thụ năng lƣợng của máy trộn cũng nhƣ độ đồng
đều của sản phẩm trộn với mức độ ảnh hƣởng khác nhau.
Thông số đầu ra đƣợc xác định trong thực nghiệm trên mô hình buồng trộn hai trục ngang
là tiêu thụ năng lƣợng riêng N/Q.

;
3
D
L
c



;
4
D
S



;
5
D


;
1
6
D
l



yếu tố.
4.2.2.1. Bộ thông số thí nghiệm
Trong điều kiện và khuôn khổ của đề tài, luận án chọn những thông số chính ảnh hƣởng đến
độ trộn đều và mức tiêu thụ điện năng riêng, đó là:
- Chọn x
1
=
rc
F
g
D


2

Để thay đổi x
1
ta thay  thông qua tốc độ vòng quay n; hay x
1
= n (vòng/phút);
- Chọn x
2
=


8
(độ)
- Chọn x
3
=

xbxxbxbby
1 1
2
1,
0



















 
 


  
N

ykyxkyxkb
yxxkb
yxkb
yxkykb
1
2
1 1
2
6
1
2
5
1
4
1
3
1 1 1
2
210

Quá trình trộn
x
1
= n;
x
2
=

;
x

4.2.2.5. Giải bài toán thương lượng các giá trị tối ưu giữa hai hàm mục tiêu
Áp dụng các phƣơng pháp giải quyết vấn đề thƣơng lƣợng có điều kiện. Chọn hàm điều
kiện là độ trộn đều Y
N
và tìm cực trị của hàm mục tiêu Y
K
là mức tiêu thụ điện năng riêng.
Kết quả sẽ xác định đƣợc giá trị thƣơng lƣợng của 2 yếu tố cho và mức tiêu thụ điện năng
riêng Y
K
tƣơng đối nhỏ nhất và độ trộn đều Y
N
cần thiết [46].
4.2.3. Phương pháp xác định độ trộn đều của hỗn hợp sau khi trộn
Độ trộn đều đƣợc xác định bằng cách phân tích mẫu (sàng) và xây dựng đồ thị phần trăm
lọt sàng, so sánh với tiêu chuẩn TCVN 8819:2011[2].
4.3. Nghiên cứu thực nghiệm
4.3.1.Mục đích :
- Kiểm chứng công thức tính toán công suất dẫn động buồng trộn; xác định hệ số vƣợt tải K
- Xác định ảnh hƣởng của một số yếu tố chính (hƣớng bố trí bàn tay trộn; đặc tính tải trọng
trong quá trình trộn, ảnh hƣởng của tốc độ vòng quay trục trộn, góc nghiêng bàn tay trộn, hệ
số điền đầy) đến tiêu thụ năng lƣợng và độ trộn đều mẻ trộn.
- Lựa chọn thông số kỹ thuật hợp lý theo mục tiêu chi phí năng lƣợng riêng nhỏ nhất và
đảm bảo độ đồng đều của mẻ trộn.
4.3.2. Các thông số, chỉ tiêu cần xác định bằng thực nghiệm
Thông số đầu vào:
- Góc nghiêng giữa bàn tay trộn và cánh trộn

, rad;
- Tốc độ của trục trộn n, v/ph;

L
= 2 xác định đƣợc các thông số của mô hình dựa theo mẫu buồng trộn trạm trộn
BTNN năng suất 60- 80T/h do Xí nghiệp Cơ khí Công trình chế tạo nhƣ bảng dƣới đây:
Bảng 4.2.Các thông số của mô hình buồng trộn thí nghiệm:
TT
Thông số
Máy thực
Mô hình
1
Dung lƣợng mẻ trộn
800 kg
100 kg
2
Chiều dài buồng trộn L
1.430 mm
720 mm
3
Bán kính đáy buồng trộn R
420mm
210 mm
4
Tốc độ vòng quay trục trộn
60v/phút
60 v/phút
5
Tổng số cánh trộn
24
24
6
Chiều dài cánh tay trộn (tính từ tâm

, α= 40
0
α= 45
0
, α= 50
0

α= 55
0

ẢNH HƯỞNG
ĐA YẾU TỐ:
n= 40,60,80 v/ph
α= 40
0
, 45
0
, 50
0

φ= 0.6; 0.8; 1.0
19 4.3.4- Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của hướng bố trí bàn tay trộn đến tiêu thụ
năng lượng riêng và độ trộn đều:
4.3.4.1: Chuẩn bị vật liệu:
a- Lấy vật liệu: tại Trạm trộn BTNN của Công ty CP Xây dựng Công trình Giao thông 116
(TCT Xây dựng công trình Giao thông 1) đặt tại Yên Nghĩa- Hà Đông (Hà Nội).
Vật liệu đƣợc rang sấy, sàng phân loại theo 4 cỡ hạt của trạm trộn: cỡ hạt từ 15- 25 mm; cỡ


, hệ số điền đầy

) đến tiêu thụ năng lượng riêng và độ trộn
đều:
4.3.6.1 Tiến hành thí nghiệm:
* Số vòng quay trung bình của trục trộn: Chọn mức thí nghiệm: n= 40 vg/ph ứng với mã -1;
n= 60 vg/ph ứng với mã 0; n= 80 vg/ph ứng với mã +1. Mức biến thiên k = 3; Khoảng biến
thiên là 20 v/ph
* Góc giữa trục trộn và bàn tay trộn:

= 40
0
ứng với mã -1;

= 45
0
ứng với mã 0;

=
50
0
ứng với mã +1. Mức biến thiên k = 3; Khoảng biến thiên là 5
0

* Giá trị biến thiên của khối lượng tải: 60 kg tƣơng ứng với hệ số đầy thùng β = 0, 6 ứng
với mã -1; 80 kg tƣơng ứng với hệ số đầy thùng β = 0,8 ứng với mã 0; 100 kg tƣơng ứng
với hệ số đầy thùng β = 1,0 ứng với mã 1. Mức biến thiên k = 3; Khoảng biến thiên là 20 kg
* Thời gian trộn: Thời gian trộn có ích: t = 1,5 ph cho các lần thực nghiệm; mỗi thí nghiệm
thực hiện 3 lần.

2
– 37,9167 x
1
x
2
– 56,0833 x
2
x
3
.
Xét cực trị của hàm Y
K
cho các giá trị tối ƣu trên máy mô hình:
(4.42)
21 x
1 =
40,3544 v/phút
x
2
= 46,1108 độ
Bảng 4.5. Kết quả tối ưu trên buồng trộn mô hình
Dạng Thực
Y
K
ws/kg
Y
N

1
Dung lƣợng mẻ trộn (kg)
86,5
800
1000
2
Số vòng qua của trục trộn n (v/ph)

40
62
65
3
Góc nghiêng cánh trộn

(độ)
45
45
45
4
Công suất dẫn động (kW)
2,5
23
29
4.3.7- Xác định hệ số vượt tải K:
Căn cứ đồ thị đƣờng đặc tính tải trọng đo đƣợc trên trục trong quá trình trộn cho thấy K=
1,226 – 1,512; nhƣ vậy có thể chọn hệ số vƣợt tải K= 1,3 là phù hợp.
Bảng 4.7- So sánh công suất tính theo công thức đề xuất và thực tế sử dụng:

Kết luận chương 4:
22

định đƣợc hệ số vƣợt tải K = 1,3 để tính chọn công suất động cơ dẫn động buồng trộn có kể
đến ảnh hƣởng của việc kẹt đá trong quá trình trộn.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ:
1. Kết luận:
1.1. Luận án đã nghiên cứu, khảo sát việc sử dụng các trạm trộn BTNN ở Việt Nam; trên cơ
sở số liệu khảo sát về tình trạng hỏng hóc của các trạm trộn, đánh giá mức độ tin cậy của
các khối máy chính thuộc hệ cơ khí của trạm trộn. Theo quan điểm độ tin cậy, trạm trộn
BTNN là một hệ thống kỹ thuật phức hợp, bao gồm nhiều phần tử cấu thành, mỗi phần tử
có một chức năng xác định và có những chỉ tiêu độ tin cậy riêng của nó. Bằng việc ứng
dụng lý thuyết độ tin cậy, đã xác định một số khối máy trong tổng thể trạm có độ tin cậy
thấp hơn, cần đƣợc quan tâm đầy đủ trong quá trình thiết kế, chế tạo.
1.2. Kế thừa những gì hợp lý, sát với thực tế, khai triển mới những gì chƣa đề cập, lƣợng
hoá những gì có định tính bằng thực nghiệm; Luận án đề xuất công thức mới để tính toán
23 công suất dẫn động buồng trộn giản đơn hơn nhƣng phản ánh đầy đủ các thành phần lực
cản, có khả năng ứng dụng rộng rãi, tiệm cận giá trị thực tế (công thức 3.28).
1.3. Bằng cách ứng dụng lý thuyết mô hình đồng dạng và phân tích thứ nguyên, luận án đã
xác định đƣợc các thông số của máy mô hình trên cơ sở buồng trộn thực của trạm trộn
năng săng suất 60- 80 T/h của Công ty ôtô 1-5 chế tạọ; xác định đƣợc các chuẩn số đồng
dạng, xác định thông số “vào”, “ra” của kế hoạch thực nghiệm;lập ma trận thí nghiệm để
tiến hành xác định các giá trị đầu vào hợp lý theo hàm mục tiêu chi phí năng lƣợng nhỏ nhất
và đảm bảo độ trộn đều của hỗn hợp sau trộn.
1.4. Thực nghiệm, đo đạc các thông số trên mô hình và ứng dụng phần mềm Minitab 16 để
xử lý số liệu thực nghiệm; xác định đƣợc các giá trị thông số tối ƣu trên mô hình (bảng 4.5);
từ đó ứng dụng các chuẩn số đồng dạng để xác định các thông số cho các máy mẫu loại có
dung lƣợng mẻ trộn 800 kg và 1000kg (Bảng 4.6).
Qua xử lý thực nghiệm cũng đánh giá đƣợc mức độ ảnh hƣởng rất lớn của các thông

đồng thời làm cơ sở cho việc tính toán sức bền của các chi tiết này khi thiết kế.
3.2- Nghiên cứu động lực học buồng trộn trên cơ sở lý thuyết mô hình hóa và phƣơng pháp
quy hoạch thực nghiệm nhằm nâng cao tuổi thọ khai thác buồng trộn nói riêng và trạm trộn
nói chung.