Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn bê tông xi măng năng suất 45 m
3
/h
Mục lục
Trang
Lời nói đầu 4
Chơng I. Đề xuất và lựa chọn phơng án thiết kế. 5
1.1. Phơng án I: Cấp liệu bằng máy bốc xúc 5
1.2. Phơng án II: Cấp liệu bằng băng tải cao su 8
1.3. Phơng án III: Cấp liệu bằng băng gạt11
1.4. Phơng án IV: Cấp liệu bằng gầu cào14
1.5. Kết luận lựa chọn phơng án 17
Chơng ii. Tính toán thiết kế tổng thể 18
2.1. Bố trí mặt bằng trạm trộn. 18
2.2. Tính toán thiết kế khu vực đặt buồng trộn19
2.2.1. Buồng trộn 19
2.2.2. Cabin điều khiển trạm trộn. 22
2.2.3. Khung chính 23
2.3. Tính toán thiết kế hệ thống cấp vật liệu 25
2.3.1. Hệ thống băng vít cấp xi măng 25
2.3.2. Hệ thống xe skip cấp liệu 26
2.4. Tính toán thiết kế khu vực đặt xyclo chứa xi măng. 29
2.4.1. Xyclo chứa xi măng 29
2.4.2. Khung thép đỡ xyclo chứa xi măng 30
2.5. Tính toán thiết kế khu vựa đặt phễu chứa cốt liệu 31
Chơng iii. Tính toán thiết kế bộ máy trộn 33
3.1. Lựa chọn bộ máy trộn 33
3.1.1. Máy trộn trục đứng kiểu rôto 33
3.1.2. Máy trộn trục đứng kiểu hành tinh. 34
3.1.3 Máy trộn trục đứng có thùng trộn quay 36
3.1.4. Máy trộn trục ngang 38

Chơng iV. Tính toán thiết kế Hệ thống cấp liệu. 61
4.1. Lựa chọn hệ thống cấp liệu 61
4.1.1. Phơng pháp dùng băng gạt để vận chuyển cốt liệu 61
4.1.2. Phơng pháp dùng băng gầu để vận chuyển cốt liệu 62
4.1.3. Phơng pháp dùng xe skip để vận chuyển cốt liệu.63
4.1.4. Kết luận lựa chọn hệ thống cấp liệu64
4.2. Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động 64
4.2.1. Xác định công suất dẫn động xe skip. 64
4.2.2. Chọn động cơ điện và hộp giảm tốc 66
4.2.3. Tính chọn cáp thép và ròng rọc 66
4.2.4. Tính toán thiết kế tang tời 68
4.2.5. Tính toán thiết kế trục tang71
4.3. Tính toán thiết kế xe skip73
4.3.1. Xác định hình dáng và kích thớc xe skip.73
4.3.2. Tính bền vỏ xe skip74
4.3.3. Tính chọn bánh xe của xe skip 77
4.3.4. Tính trục bánh xe skip80
4.4. Tính toán thiết kế đờng chạy của xe skip 81
Chơng V. quy trình vận hành trạm trộn btxm 84
5.1. Điều kiện để vận hành trạm trộn BTXM. 84
Sinh viên Trần Nguyên Minh Lớp Máy xây dựng A
K42
2
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn bê tông xi măng năng suất 45 m
3
/h
5.1.1. Yêu cầu đối với ngời vận hành trạm.84
5.1.2. Yêu cầu đối với máy móc thiết bị của trạm85
5.1.3. Yêu cầu đối với nguyên vật liệu cung cấp cho trạm 85
5.2. Bảo dỡng trạm trộn bê tông xi măng 86

Sinh viên Trần Nguyên Minh Lớp Máy xây dựng A
K42
3
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn bê tông xi măng năng suất 45 m
3
/h
2. Nguyễn Xuân Quảng: Tính toán thiết kế vít tải cấp xi măng, tính
toán thiết kế xyclo chứa xi măng, tính toán thiết kế hệ thống cấp nớc, tính
toán phễu cấp liệu, xây dựng sơ đồ điện trạm và quy trình lắp dựng trạm.
Đồ án tốt nghiệp này trình bày lần lợt các nội dung em đã thực hiện
theo nhiệm vụ đợc giao. Do thời gian thực hiện có hạn và hiểu biết còn ít nên
chắc chắn đồ án này có nhiều thiếu sót, rất mong nhận đợc sự chỉ bảo của các
thầy trong bộ môn và sự góp ý của các bạn sinh viên.
Em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo TS. Nguyễn Văn Vịnh và thầy giáo
KS. Đoàn Văn Tú đã nhiệt tình hớng dẫn để em có thể hoàn thành tốt đồ án
tốt nghiệp này.
Sinh viên thực hiện
Trần Nguyên Minh
Chơng I
đề xuất và lựa chọn phơng án thiết kế
Các trạm trộn bê tông xi măng đang đợc sử dụng ở nớc ta hiện nay rất
đa dạng và phong phú cả về kích cỡ đến xuất sứ, chủng loạiTuy nhiên, có
thể phân biệt đợc các trạm trộn thông qua những kết cấu cơ bản nh cách bố trí
mặt bằng, kết cấu buồng trộnvà đặc biệt là phơng pháp cấp liệu. Trên thực tế
hiện nay, ở các trạm trộn bê tông xi măng, có rất nhiều phơng pháp cấp liệu đ-
ợc sử dụng nh cấp liệu bằng máy bốc xúc, cấp liệu bằng băng tải, cấp liệu
bằng băng gầuMỗi phơng án đều có những u nhợc điểm riêng và phù hợp
với từng điều kiện hoàn cảnh cụ thể. Sau đây là một số phơng án đang đợc sử
dụng nhiều trên thực tế hiện nay và các u nhợc điểm của nó, từ đó rút ra kết
luận để lựa chọn ra phơng án thiết kế tối u nhất.

Bộ phận cân nớc (7) sẽ cân đúng lợng nớc theo yêu cầu rồi xả vào
buồng trộn. Nớc đợc máy bơm nớc bơm lên từ bể nớc đặt ở dới.
Xi măng đợc chứa trong xyclo (13). Khi trạm hoạt động, vít tải (14) sẽ
vận chuyển xi măng từ xyclo chứa (13) lên thùng cân xi măng (11). Tại đây xi
măng sẽ đợc cân định lợng chính xác theo yêu cầu của mác bê tông rồi sau đó
đợc đổ vào buồng trộn. Vít tải (14) đợc dẫn động nhờ động cơ điện (16), hộp
giảm tốc (17). Để đa xi măng vào xyclo chứa, ngời ta sẽ bơm xi măng vào
Sinh viên Trần Nguyên Minh Lớp Máy xây dựng A
K42
5
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn bê tông xi măng năng suất 45 m
3
/h
xyclo thông qua đờng ống số (15) bằng luồng khí nén áp lực cao. Đờng ống
(15) đợc thông từ dới lên đến đỉnh của xyclo. Phía trên xyclo có lắp bộ phận
thông khí (12), gồm có các màng vải lọc chỉ cho phép không khí đi qua và
ngăn nớc cũng nh hơi ẩm để tránh làm hỏng xi măng.
Buồng trộn (7) có dạng hình trụ tròn, có một trục trộn đợc bố trí đặt
thẳng đứng và dẫn động nhờ động cơ điện (9), hộp giảm tốc. Quá trình trộn
gồm có hai giai đoạn: giai đoạn trộn khô (khi cha có nớc) và giai đoạn trộn ớt
(sau khi đã bơm nớc). Sau khi đã trộn xong, bê tông sẽ đợc xả xuống xe vận
chuyển (6) qua cửa xả ở dới thùng trộn (7).
Các cửa xả ở các bộ phận của trạm trộn nh: cửa xả cốt liệu từ phễu
chứa (2) vào xe skip (3), cửa xả bê tông sau khi trộn từ buồng trộn (7) xuống
xe vận chuyển (6) đều đợc đóng mở bằng các xy lanh khí nén. Do vậy ở trạm
trộn còn đợc trang bị thêm máy nén khí.
Toàn bộ việc cân định lợng nớc, xi măng, cốt liệu, đặt chế độ trộn, thời
gian trộnđều đợc điều khiển một cách tự động nhờ máy tính điện tử ở cabin
(5). Do vậy việc vận hành trạm trộn đơn giản và chỉ cần một ngời ngồi điều
khiển trên cabin.

/h do Việt Nam chế tạo, sử
dụng máy bốc xúc để cấp liệu
1.2. Phơng án II: Cấp liệu bằng băng tải cao su
Mô hình trạm trộn sử dụng băng tải cao su để cấp liệu đợc thể hiện trên
hình 1.3 và hình 1.4.
Sinh viên Trần Nguyên Minh Lớp Máy xây dựng A
K42
7
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn bê tông xi măng năng suất 45 m
3
/h
Hình 1.3: Trạm trộn BTXM sử dụng băng tải cao su để cấp liệu
- Chú thích:
1- Động cơ điện dẫn động vít tải, 2- Hộp giảm tốc, 3- ống bơm xi măng vào xyclo,
4- Xe vận chuyển bê tông, 5- Vít tải cấp xi măng, 6- Xyclo chứa xi măng, 7- Bộ phận
thông khí của xyclo, 8- Bộ phận cân xi măng, 9- Động cơ điện dẫn động trục trộn, 10-
Động cơ điện dẫn động xe skip, 11- Bộ phận cân nuớc, 12- Buồng trộn, 13- Cabin điều
khiển, 14- Đờng chạy của xe skip, 15- Phễu chứa cốt liệu, 16-Xe skip, 17- Băng tải cao su,
18- Phễu chứa cốt liệu.
- Nguyên lý làm việc:
Cốt liệu ban đầu đợc chứa riêng ở các phễu chứa (18) (gồm có hai hoặc
ba phễu (18) chứa từng loại đá lớn, đá nhỏ và cát). Phía dới các phễu chứa
(18) có đặt bộ phận cân định lợng, cốt liệu sau khi đợc cân định lợng xong sẽ
đợc băng tải cao su (17) vận chuyển đến phễu chứa (15) rồi xả xuống xe skip
(16). Xe skip (16) sẽ vận chuyển cốt liệu theo đờng chạy số (14) lên buồng
trộn (12). Xe skip đợc kéo bằng cáp và dẫn động nhờ động cơ điện (10).
Nguyên lý hoạt động của các bộ phận khác nh xyclo (6), vít tải (5),
buồng trộn (12)tơng tự nh trạm trộn dùng máy bốc xúc để cấp liệu đã trình
bày ở trên.
Sinh viên Trần Nguyên Minh Lớp Máy xây dựng A

K42
9
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn bê tông xi măng năng suất 45 m
3
/h
Hình 1.4: Trạm trộn BTXM năng suất 45 m
3
/h do Việt Nam chế tạo, sử
dụng băng tải cao su để cấp liệu
1.3. Phơng án III: Cấp liệu bằng băng gạt
Mô hình trạm trộn sử dụng băng gạt để cấp liệu đợc thể hiện nh hình
1.5 và hình 1.6.
- Nguyên lý làm việc:
Cốt liệu gồm đá lớn, đá nhỏ, cát đợc chứa riêng biệt và lần lợt trong ba
ngăn phễu chứa số (14). Phía dới mỗi phễu chứa (14) đều có bộ phận cân định
lợng cốt liệu. Đá, cát sau khi đợc cân định lợng chính xác theo yêu cầu của
từng mác bê tông sẽ đợc xả xuống băng tải cao su (15). Cửa xả cốt liệu của
các phễu chứa đợc đóng mở bằng các xy lanh khí nén. Băng tải cao su (15)
sau khi nhận cốt liệu từ phễu chứa sẽ vận chuyển chúng và đổ vào đầu phía d-
ới của băng gạt (13). Cốt liệu tiếp tục đợc vận chuyển theo băng gạt lên trên
và cung cấp cho buồng trộn (10).
Sinh viên Trần Nguyên Minh Lớp Máy xây dựng A
K42
10
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn bê tông xi măng năng suất 45 m
3
/h
Hình 1.5: Trạm trộn BTXM sử dụng băng gạt để cấp liệu
- Chú thích:
1- Động cơ điện dẫn động vít tải, 2- Hộp giảm tốc, 3- ống bơm xi măng vào xyclo,

Kết cấu của trạm khá phức tạp, gồm nhiều hệ thống nh băng tải,
băng gạt. Do đó việc lắp đặt, tháo dỡ trạm khó khăn hơn so với các loại khác.
Đồng thời giá thành của trạm cũng đắt hơn do phải trang bị nhiều bộ phận.
Sinh viên Trần Nguyên Minh Lớp Máy xây dựng A
K42
12
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn bê tông xi măng năng suất 45 m
3
/h
Hệ thống băng tải cao su, băng gạt phải đợc bố trí thẳng hàng với
nhau, không thể bố trí vuông góc do vậy mặt bằng trạm lớn, tốn diện tích và
trải dài theo một hớng.
Việc cấp liệu ở phơng án này vẫn phải dùng máy bốc xúc để đổ vật
liệu vào các phễu chứa.
1.4. Phơng án IV: Cấp liệu bằng gầu cào
Mô hình trạm trộn sử dụng gầu cào để cấp liệu đợc thể hiện nh hình 1.7
và hình 1.8.
- Nguyên lý làm việc:
Cốt liệu gồm đá lớn, đá nhỏ và cát đợc đổ thành từng đống ở dới nền
đất, các đống đợc ngăn cách bởi các vách ngăn. Việc cấp liệu đợc thực hiện
bằng cách dùng gầu cào (15) để đa vật liệu từ phía xa đến gần, từ thấp lên cao
và tạo thành từng đống. Nhờ vậy mà vật liệu sẽ đợc vun và rơi vào thùng cân
cốt liệu. Các thành phần cốt liệu sau khi cân định lợng xong sẽ đợc đổ vào xe
skip và đi lên trên cung cấp cho buồng trộn (7). Đờng lên của xe skip ở trạm
trộn này đợc đặt thẳng đứng. Trạm trộn này sử dụng loại buồng trộn cỡng bức
hai trục đặt nằm ngang, dẫn động bằng một động cơ điện (6).
Trạm trộn gồm có hai cabin điều khiển: cabin số (8) để điều khiển việc
vận hành trạm, còn cabin số (13) để điều khiển gầu cào.
Các bộ phận khác nh xyclo chứa xi măng (10), vít tải (15)có cấu tạo
và nguyên lý hoạt động tơng tự với các trạm khác đã trình bày ở trên.

khác.
+ Nhợc điểm:
Năng suất của gầu cào thấp, hơn nữa phụ thuộc vào trình độ tay
nghề của ngời điều khiển. Do vậy phơng án này chỉ thích hợp cho các trạm
trộn có năng suất trung bình và nhỏ.
Khi trạm hoạt động, phải có thêm ngời để điều khiển gầu cào, do đó
tốn thêm chi phí vận hành.
Hình 1.8: Trạm trộn BTXM năng suất 30 m
3
/h do Italia chế tạo, sử dụng
gầu cào để cấp liệu
1.5. Kết luận lựa chọn phơng án
Các phơng án cấp liệu trên đều có những u nhợc điểm riêng và phù hợp
với từng điều kiện nhất định. Từ những phân tích trên, ta chọn phơng án thiết
kế cho trạm trộn năng suất 45 m
3
/h là phơng án I: cấp liệu bằng máy bốc xúc,
vì đây phơng án tối u hơn cả với các u điểm nổi bật sau:
Kết cấu đơn giản, thuận tiện cho việc lắp đặt, tháo dỡ.
Giá thành thấp vì có ít các trang thiết bị.
Diện tích mặt bằng của trạm trộn nhỏ gọn.
Sinh viên Trần Nguyên Minh Lớp Máy xây dựng A
K42
15
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn bê tông xi măng năng suất 45 m
3
/h
Hơn nữa, các phơng án cấp liệu khác dù ít hay nhiều đều phải có sự
trợ giúp của máy bốc xúc.
Tham khảo trên thực tế hiện nay, do có nhiều u điểm đã trình bày ở trên

Hình 2.1: Đờng cấp cốt liệu và cấp xi măng cùng nằm trên một đờng
thẳng
Cấp cốt liệu
Cấp xi măng

Hình 2.2: Đờng cấp cốt liệu và cấp xi măng vuông góc với nhau
Nếu bố trí đờng cấp cốt liệu và đờng cấp xi măng cùng nằm trên một đ-
ờng thẳng thì diện tích trạm sẽ trải dài theo một hớng và rất tốn diện tích. Để
diện tích mặt bằng của trạm trộn nhỏ gọn, vuông vắn, ta bố trí các cụm bộ
phận của trạm trên một mặt bằng hình vuông hoặc hình chữ nhật có các cạnh
gần bằng nhau, khi đó đờng cấp cốt liệu và đờng cấp xi măng sẽ vuông góc
với nhau.
Để thuận tiện cho việc tính toán thiết kế tổng thể, ta phân chia trạm
trộn ra thành những khu vực và hệ thống sau: Khu vực đặt buồng trộn, khu
vực đặt xyclo chứa xi măng, khu vực đặt phễu chứa cốt liệu và các hệ thống
cung cấp vật liệu (cốt liệu, xi măng).
Sinh viên Trần Nguyên Minh Lớp Máy xây dựng A
K42
17
Thùng
đựng
cốt liệu
Buồng
trộn
Xyclo
chứa
xi măng
Thùng
đựng
cốt liệu

3
/h
V
t
là dung tích của hỗn hợp sau khi đã trộn xong và đợc dỡ ra khỏi
thùng.
V
i
là dung tích của hỗn hợp vật liệu đợc cấp vào thùng trớc khi trộn.
V
H
là dung tích hình học của thùng trộn.
Giữa V
t
và V
i
có quan hệ với nhau thông qua hệ số đông đặc, ký hiệu là
k
t
và đợc tính bằng:
i
t
t
V
V
k
=
Khi trộn bê tông xi măng, hệ số đông đặc đợc lấy: k
t
= 0,70,98.

Trong đó T
k
là thời gian một chu kỳ trộn, đợc tính toán theo công thớc
(4-3, [1]) nh sau:
T
k
= t
c
+ t +t
d
[s]
Trong đó:
t
c
là thời gian đổ vật liệu vào thùng trộn, giá trị của t
c
nằm trong
khoảng t
c
= (1040) s, t
c
phụ thuộc vào kích cỡ máy trộn và hệ thống định l-
ợng cấp liệu (trị số nhỏ dùng cho các máy có hệ thống định lợng cấp liệu tự
động). Tham khảo các trạm trộn trên thực tế hiện nay, lấy t
c
= 10 s.
t là thời gian trộn, với máy trộn cỡng bức t = (75120) s. Tham
khảo các trạm trộn trrên thực tế, lấy t = 75 s.
t
d

V
k
t
===
Với năng suất trạm Q = 45 (m
3
/h).
Thay các giá trị vào công thức tính dung tích hình học V
H
của buồng
trộn, ta có:
).(5,3
85,0
2,1
.5,2.5,2
).5,22(
3
m
K
V
V
K
V
V
t
t
H
t
t
H

Chiều cao cabin lấy h
c
= 2,2 m.
2.2.3. Khung chính
Khung chính của trạm trộn là một khung kết cấu thép có nhiệm vụ làm
bộ khung để trên đó lắp đặt các bộ phận của trạm nh buồng trộn, cabin điều
khiển, giá đỡ cho vít tải, đờng chạy xe skip
Sinh viên Trần Nguyên Minh Lớp Máy xây dựng A
K42
20
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn bê tông xi măng năng suất 45 m
3
/h
Hình 2.4: Kết cấu của khung chính
Chú thích:
1- Xe skip, 2- Khung chính, 3- Cabin điều khiển trạm, 4- Đờng lên của xe skip, 5-
Buồng trộn, 6- Cửa xả bê tông của buồng trộn.
Các kích thớc tổng thể của khung chính đợc xác định nh sau:
- Chiều cao khung chính:
Chiều cao khung chính H
k
đợc xác định xuất phát từ yêu cầu của
khung là đỡ buồng trộn lên độ cao nhất định để xả bê tông vào xe vận chuyển
bê tông sau khi trộn. Do vậy chiều cao H
k
của khung chính phụ thuộc vào
chiều cao xả bê tông H
x
.
Chiều cao xả bê tông H

1 m. Vậy bề rộng khung chính đợc tính là:
B
k
= 2 . (R + a) = 2 . (1,28 + 1) = 4,56 (m).
Kích thớc rộng lớn nhất của các xe vận chuyển bê tông hiện nay
đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam là b
max
= 2750 mm, vậy chiều rộng khung
chính B
k
= 4,56 m là phù hợp để xe vận chuyển lùi vào nhận bê tông.
- Chiều dài khung chính L
k
:
Dựa vào hình vẽ, ta thấy chiều dài khunh chính L
k
phải thoả mãn
điều kiện sau:
L
k
> b
c
+ b + 2R +a
Trong đó:
b
c
là chiều rộng của cabin điều khiển, b
c
= 1200 mm.
b là chiều rộng ô trống để cho xe skip đi lên, tham khảo các trạm

Năng suất của băng vít đợc tính toán sao cho cung cấp đủ xi măng cho
buồng trộn đảm bảo năng suất của cả trạm trộn là Q = 45 m
3
/h.
Tuỳ thuộc vào mác bê tông mà lợng xi măng trong bê tông là khác
nhau. Lợng xi măng trong 1 m
3
bê tông nằm trong khoảng x = (0,2 ữ 0,48) T/
m
3
.
Để băng vít có thể cung cấp đủ xi măng cho tất cả các loại bê tông mà
trạm sản xuất nên khi tính toán lấy x
max
= 0,48 T/m
3
.
Vậy năng suất băng vít phải thoả mãn:
Q
bv
> x
max
. Q = 0,48 . 45 = 21,6 (T/h).
Trong đó:
Q
bv
là năng suất băng vít (T/h).
x
max
là lợng xi măng tối đa trong 1 m

sẽ đợc lật nghiêng, cửa xả phía dới xe tự mở ra, cốt liệu nhờ trọng lợng bản
thân sẽ rơi vào buồng trộn qua cửa nạp (3). Sau đó xe skip lại đợc hạ xuống và
tiếp tục chu kỳ cấp liệu mới.
Hình 2.6: Hệ thống xe skip cấp liệu
Chú thích:
1- Xe skip, 2- Đờng chạy của xe skip, 3- Cửa nạp cốt liệu của buồng trộn, 4-
Động cơ điện của buồng trộn, 5- Buồng trộn, 6- Hộp giảm tốc, 7- Động cơ điện dẫn động
xe skip, 8- Tang tời, 9- Dây cáp, 10- Pu ly.
Sinh viên Trần Nguyên Minh Lớp Máy xây dựng A
K42
24
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn bê tông xi măng năng suất 45 m
3
/h
Xe skip đợc tính toán để đảm bảo cung cấp đủ cốt liệu cho buồng trộn
phù hợp với năng suất trạm.
Lợng cốt liệu mà xe skip vận chuyển trong một lần phải đủ để cung cấp
cho buồng trộn trong 1 mẻ trộn. Theo tính toán ở phần trớc, dung tích của
khối hỗn hợp bê tông xi măng dỡ ra khỏi thùng trộn sau 1 mẻ trộn là V
t
= 1,2
m
3
. Vậy khối lợng bê tông 1 mẻ trộn là:
M
t
= V
t
.
b

C là lợng cốt liệu tối đa trong 1T bê tông.
X
min
là lợng xi măng tối thiểu trong 1 m
3
bê tông, x
min
= 0,2 T/m
3
.
Vậy khối lợng cốt liệu lớn nhất mà xe skip phải vận chuyển trong một
lần là:
)(76,23.92,0.
max
TMCC
t
===
Thể tích của khối cốt liệu lớn nhất mà xe skip phải vận chuyển trong
một lần là:
)(9,1
5,1
76,2
3
max
m
C
V
c
c
===