- 1 -
PHẦN MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài.
Chúng ta đang tiến hành sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Để đạt được những
kết quả như mong muốn thì cơ sở hạ tầng phải đi trước một bước. Cơ sở hạ tầng được nâng cao và
bền vững đồng nghĩa với việc nâng cao chất lượng của cơ sở vật chất. Đối với ngành xây dựng muốn
làm được điều này thì các sản phẩm vật liệu xây dựng phải có chất lượng cao và sản lượng lớn để đáp
ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội cùng với yêu cầu về kỹ thuật hiện đại đạt tiêu chuẩn quốc tế.
Vật liệu trộn khô là một sản phẩm đa dạng về chủng loại và phổ biến trong xây dựng như vữa khô, bê
tông trộn khô, hỗn hợp bêtông asphalt, hỗn hợp cấp phối dải đường, bêtông đầm lăn….Việc nghiên
cứu các thông số ảnh hưởng đến chất lượng cũng như chi phí năng lượng riêng của máy trộn các sản
phẩn này là một việc làm cần thiết nhằm nâng cao chất lượng của sản phẩm và hiệu quả về kinh tế là
một vấn đề cấp thiết.
Vì vậy đề tài được lựa chọn là: “ Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng
trộn và mức tiêu thụ năng lượng của máy trộn hai trục cưỡng bức với các loại vật xây dựng”.
II. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài.
*Ý nghĩa khoa học:
- Xác định được quy luật chuyển động của vật liệu rời trong máy trộn hai trục cưỡng bức.
- Xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng trộn, tiêu thụ năng lượng trong quá trình trộn.
- Xây dựng mô hình vật lý của hệ thống trộn cưỡng bức vật liệu rời.
*Ý nghĩa thực tiễn
- Đúc kết, lựa chọn xác định các thông số hợp lý của máy trộn hai trục cưỡng bức đang sử dụng
trong ngành sản xuất vật liệu xây dựng.
- Đề xuất dãy máy trộn hai trục cưỡng bức thích hợp.
III. Tổng quan nội dung nghiên cứu của đề tài.
3.1 Tình hình, kết quả nghiên cứu máy trộn vật liệu rời ở các nước và ở Việt Nam.
3.2 So sánh ưu nhược điểm của các loại máy trộn vật liệu rời đang phổ biến.
3.3 Kết quả của những công trình nghiên cứu về lý thuyết máy trộn của các tác giả đi trước trên thế
giới và Việt Nam.
- 2 -
3.4 Tồn tại, những vấn đề cần nghiên cứu.

thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn, cảm ơn những ý kiến đóng góp của
GS.TSKH Phạm Văn Lang, các thầy cô trong phòng thí nghiệm công trình-Trường đại học Giao thông
vận tải, các cán bộ công nhân viên Khoa sau đại học-Trường Đại học KTCN Thái Nguyên đã giúp đỡ
tôi trong quá trình học tập, thí nghiệm lấy số liệu và hoàn thành luận văn này.
Do kinh nghiệm và thời gian có hạn, chắc chắn luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi
xin trân trọng tiếp thu những ý kiến đóng góp cho bản luận văn này.
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU - ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRỘN
HỖN HỢP VẬT LIỆU XÂY DỰNG (Ở DẠNG HẠT RỜI) TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ
GIỚI.
1.1 Khái quát về các sản phẩm VLXD được sản xuất từ công nghệ trộn khô hỗn hợp vật liệu xây
dựng.
1.1.1 Sản phẩm vữa khô.
1.1.2 Sản phẩm hỗn hợp cấp phối dải đường theo tiêu chuẩn AASHTO.
1.1.3 Các sản phẩm vật liệu xây dựng khác trộn ở dạng hạt rời.
1.2 Tình hình nghiên cứu khoa học về máy trộn vật liệu rời.
1.2.1 Giới thiệu chung về trạm trộn vật liệu rời, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của trạm.
- 4 -
Hình 1-4. Trạm trộn trong dây truyền sản xuất VLXD
1- Silô chứa xi măng 2- Vít tải 3- Cân định lượng 4- Phễu chờ cốt liệu 5- Phễu cốt liệu 6-
Băng tải 7- Máy trộn 8- Cabin điều khiển
Hình 1-5. Hình ảnh Trạm trộn VLXD
.
Hình 1-6 – Sơ đồ nguyên lý hoạt động trạm
1.2.2 Tình hình và kết quả nghiên cứu khoa học về máy trộn vật liệu rời trên thế giới.
1.2.2.1 Về nghiên cứu tính toán lý thuyết.
1.2.2.2 Nghiên cứu tính toán các chỉ tiêu chính của máy trộn.
1.2.2.3 Tình hình và kết quả nghiên cứu khoa học về máy trộn vật liệu rời ở Việt Nam.
- 5 -
Kết luận chương I

Độ trộn đều
y
K:
mức tiêu thụ điện năng riêng
- 6 -
2.2.2.2.Lập ma trận thí nghiệm, chọn phương án quy hoạch thực nghiệm
* Kế hoạch trung tâm hợp thành
* Kế hoạch trung tâm hợp thành trực giao
2.2.2.3. Xử lý kết quả - Xác định mô hình toán phương án bậc 1
* Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy theo tiêu chuẩn Student
* Kiểm tra tính thích ứng của mô hình toán:
2.2.2.4.Xác định mô hình toán bậc 2
* Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy theo tiêu chuẩn student
* Kiểm tra tính thích ứng của mô hình toán trước hết tính phương sai thích ứng:
2.2.2.5. Xác định giá trị tối ưu của các yếu tố hàm mục tiêu
2.3. Cơ sở của lý thuyết đồng dạng - mô hình - phép phân tích thứ nguyên
2.3.1.Ứng dụng lý thuyết đồng dạng và mô hình trong phương pháp nghiên cứu về máy móc cơ
điện
2.3.3.Chuẩn số đồng dạng
2.3.4. Lý thuyết thứ nguyên
2.3.5.Nguyên lý của lý thuyết đồng dạng - Định lý đồng dạng
2.3.5.1.Định lý đồng dạng thứ nhất
2.3.5.2. Định lý đồng dạng thứ hai - định lý
Π
2.3.5.3.Định lý đồng dạng thứ ba
2.3.6. Phương pháp xác định chuẩn số đồng dạng
Kết luận chương II
1. Chuyển động của vật liệu xây dựng trong buồng trộn là ứng dụng công nghệ trộn phối hợp, với
tác động ngoại lực, vật liệu được hoà vào nhau và tách thành các thể tích nhỏ đảm bảo chất lượng trộn
đáp ứng yêu cầu công nghệ, do ngành đề ra.

3
3.2 Phương pháp xác định độ trộn đều và chi phí năng lượng riêng.
a) Phương pháp xác định độ trộn đều.
Theo định nghĩa chung độ trộn đều là một đặc trưng định lượng của quá trình trộn, được xác
định bằng tỷ số khối lượng của một chất thành phần trong mẫu phân tích với khối lượng của thành
phần chất đó được quy định trong hỗn hợp.
Cho chất A, khi trộn với khối lượng a; khối lượng b thuộc chất B trộn vào nhau, cần đảm bảo
tính đồng nhất của hỗn hợp. Thành phần của chất A và B trong hỗn hợp là:
- 8 -
ba
a
C
A
+
=
ba
b
C
B
+
=
(3-6)
Thời gian trộn trong phạm vi giời hạn cho phép, do đó trong hỗn hợp chịu các thành phần C
A
và
C
B
ở các thành phần thể tích khác nhau của hỗn hợp sẽ khác nhau. Nếu sự khác nhau này càng ít thì
hỗn hợp càng gần với hỗn hợp lý tưởng.
Độ trộn đều của các thành phần là:

Mức tiêu thụ điện năng riêng W
r
được xác định bằng phương pháp đo điện thông dụng:
- Dùng công tơ điện tử để đo điện năng W trong mỗi lần thí nghiệm.
Công tơ điện tử được kết nối với máy tính và cho ta các thông số chính của động cơ bao gồm:
+ Thời gian trộn.
+ Hiệu điện thế hiệu dụng.
+ Dòng điện hiệu dụng
+ Hệ số Cosφ
+ Công suất điện kháng P
tt
.
+ Công suất trở kháng Q
tt
.
+ Điện năng tiêu thụ.
- 9 -
3.3 Giới thiệu mô hình thí nghiệm.
Hình 3-1 Sơ đồ dàn thí nghiệm
3.3.1 Các thông số cơ bản của mô hình máy trộn hai trục cưỡng bức.
Hình 3.2 hình vẽ mô hình tổng thể máy trộn
Khoảng cách giữa hai trục: a = 270 mm
Bán kính đáy thùng: R = 190 mm
- 10 -
Chiều rộng thùng: B = 656 mm
Chiều dài thùng: L = 900 mm
Chiều cao từ tâm lên: h
1
= 290 mm
Số lượng tay trộn: 32 chiếc ( có thể thay đổi được)

1
= 40 v/p
Z
2
= 15 n
2
= 50 v/p
Z
3
= 18 n
3
= 60 v/p
Z
4
= 21 n
4
= 70 v/p
Z
5
= 24 n
5
= 80 v/p
- 11 -
3.3.2 Thiết bị đo.
1. Điện kế điện tử.
Hình 3-3. Công tơ điện 3 pha có tích hợp bộ truyền dẫn thông tin vào máy tính
2. Cân điện tử.
Độ chính xác đến gam dung để cân mẫu vật liệu trộn.
3. Cân bàn.
Dùng để cân định lượng vật liệu trước khi trộn.

nghiêng
bàn tay
trộn
30
0
90.1 93.3 95.4 96.3 97.8
45
0
88.3 95.4 97.2 98.4 99.2
60
0
84.15 89.43 95.4 97.6 97.4
Bảng 3-5: Số vòng quay của trục trộn để hỗn hợp trộn đạt yêu cầu
Vận tốc góc Thời gian trộn đạt yêu cầu (s) số vòng quay (vòng)
60 vg/phút 40÷45 40÷45
70 vg/phút 35÷40 45÷54
80 vg/phút 30÷35 40÷46
Từ bảng trên ta thấy để trộn đạt yêu cầu thì số vòng quay tương đối là như nhau. Từ đó ta thấy
chất lượng trộn phụ thuộc vào số lần quay (đảo) của trục trộn.
Từ bảng 3-4 trên ta chọn với số vòng quay của trục trộn N=45 vòng thì hỗn hợp trộn đạt yêu cầu.
3.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến mức tiêu thụ năng lượng.
Bảng 3-6: Danh sách các thí nghiệm thực hiện
No x
1
x
2
x
1
x
2

7 226.47 5.32 .75 752 659 4 4 0.571428571
8 226.43 4.77 .75 735 655 5 4 0.625
9 226.62 4.72 .77 780 663 6 5 0.666666667
10 226.37 4.66 .76 825 681 6 5 0.6
11 225.97 5.7 .77 982 805 7 6 0.636363636
12 227.02 4.17 .73 605 541 8 7 0.666666667
13 226.42 5.38 .78 1094 948 8 7 0.615384615
14 226.24 4.55 .75 1085 939 9 8 0.642857143
15 226.73 4.62 .77 995 874 10 9 0.666666667
16 226.39 4.94 .77 1249 1042 11 10 0.6875
17 226.06 5.07 .77 1135 997 12 11 0.705882353
18 226.74 4.24 .77 1354 1130 13 12 0.722222222
19 226.83 4.48 .76 1283 1155 14 13 0.736842105
20 226.16 4.57 .76 1426 1226 15 14 0.75
21 226.49 6.13 .89 141 108 16 14 0.761904762
22 226.67 4.15 .72 711 650 16 15 0.727272727
Các số liệu thu được tại các thí nghiệm được in trong phụ lục 1.
Với số liệu trên ta vẽ được đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa thời gian và hữu công như sau:
Hình 3.4 mối quan hệ giữa thời gian trộn và hữu công
- Ta thấy ban đầu các hat vật liệu chưa được trộn đều nên khối lượng riêng của hỗn hợp nhỏ,
khi trộn thì khối lượng riêng của hỗn hợp tăng dẫn đến lực cản tăng vì vậy nên chi phí công suất tại
thời điểm đó dần cao hơn và đến một mức nào đó thì ổn định chỉ tăng giảm đôi chút. Lúc đó hỗn hợp
coi như đã đạt đều.
- Bảng tổng hợp số liệu của toàn bộ các thí nghiệm thu được tại Bảng 3-5
- 14 -
- 15 -
3.6.1 Ảnh hưởng của vận tốc x
1
và góc nghiêng x
2

2 1 -1
80
30
24.2857 22.6667 22.8571
3 -1 1
60
60
20.0000 20.6250 19.7143
4 1 1
80
60
25.0000 21.0000 20.9524
5 -1 0
60
45
17.3077 17.1429 18.0000
6 1 0
80
45
22.8571 22.0000 21.3333
7 0 -1
70
30
21.1842 21.0000 20.2222
8 0 1
70
60
16.4063 16.5789 17.1111
9 0 0
70

0
≈ 50
0
Chi phí năng lượng riêng: 17,1985 (Ws/vg.kg)
Ta tìm được các giá trị thông số sau của máy:
Chế độ x
1
x
2
CS
tb
NL/vg NL/vg.kg R
c
M
xt

Điểm tối
ưu
Tốc độ
tối ưu
Góc nghiêng
tối ưu
Chi phí năng lượng
thấp nhất
- 17 -
v/p Độ w wh/vòng ws/vòng.kg N Nm rad/s
Tối ưu
70 50 1753.846 0,4176 17,1985 103 239,29 7,33
Từ đó ta chọn được máy trộn mô hình với các thông số hợp lý sau:
- Khối lượng máy: 350 kg

4.1 Lực tác động nên cơ cấu khuấy trộn.
4.2 Tính toán tiêu thụ năng lượng trên đơn vị thể tích vật liệu của máy trộn (kiểu 2 trục
nằm ngang) đề xuất dòng máy trộn.
Từ kết quả thực nghiệm trên máy trộn hai trục cưỡng bức (dùng làm máy mô hình) đã
thiết kế dãy máy trộn với công suất khác nhau.
Bảng 4.2: Dùng máy trộn dự báo loại nhỏ
Máy mô hình Máy thực 1 Máy thực 2
Công suất cần thiết (kw) 2,8 - 3,0 4,5 - 5 7,0 - 8,0
Khối lượng máy (kg) 350 430 510
Bán kính trục trộn (mm) 190 217 250
Bước trục trộn (mm) 110 126 146
N/S trộn (Tấn/h) 11 15,03 23
Tiêu thụ (kwh/tấn) 0,3-0,4 0,3-0,4 0,3-0,4
Kết luận chương IV
- Việc xác định ra phương trình Newton về lực cản của cánh trộn-khuấy trong môi
trường cản – Phương trình (4-4) - đối với mô hình thực nghiêm và các thông số làm
việc hợp lý, giúp chúng ta xác định được lực cản của cánh trộn đối với máy thực và từ
đó giúp ta thiết kế chế tạo ra kết cấu máy hợp lý.
- Từ kết quả thực nghiệm xác định được thông số làm việc hợp lý của mô hình, kết hợp
với ứng dụng lý thuyết đồng dạng – mô hình – phép phân tích thứ nguyên giúp ta tìm
được dãy máy trộn thực theo yêu cầu.
KẾT LUẬN CHUNG
- Trong quá trình phát triển của xã hội hiện nay, chất lượng của sản phẩm đi đôi với giá
thành hạ và sản lượng phải lớn. Vì vậy trong lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng nói chung và
các sản phẩm vật liệu được sản xuất bằng máy trộn hai trục cưỡng bức nói riêng việc nghiên
- 19 -
cứu để đưa ra các thông số về công nghệ và sử dụng để sản phẩm tạo ra với chi phí năng lượng
riêng là ít nhất với chất lượng đảm bảo là một vấn đề cấp bách.
- Nghiên cứu, ứng dụng lý thuyết quy hoạch thực nghiệm để xác định ảnh hưởng của một
số yếu tố chính đến chất lượng và chi phí năng lượng riêng của máy trộn, từ đó xác định bộ

2001.
[13] - Franz Holzweibig và Hans Dresig (2001) – Giáo trình động lực học máy. Vũ Liêm
Chính và Phan Nguyễn Di dịch từ tiếng Đức. NXB Khoa học Kỹ thuật, HÀ Nội, 2001.
[14] - Cokolob I. A (1975) – Cơ sở thiết kế máy và máy móc tự động sản xuất thực phẩm.
NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1976 (Bản dịch từ tiếng Nga).
- 21 -
[15] - L.D.Landau và E.M. Lifsitx (2001) – Thủy động lực học. NXB Khoa học và Kỹ thuật,
Hà Nội, 2001.
[16] - TS. Nguyễn Văn Vịnh - Đề tài cấp bộ mã số: B2003-35-63-TĐ: “ Nghiên cứu tính toán
thiết kế trạm trộn cấp phối năng suất 80-100 Tấn/h phục vụ thi công nền móng đường bộ theo
quy trình AASHTO”.
[17] – Ngô thanh Long – Nghiên cứu cơ sở khoa học máy trộn cấp phối phục vụ thi công
móng đường bộ theo quy trình AASHTO- Luận văn thạc sỹ kỹ thuật- Đại học giao thông vận
tải 2003.
[18] Nguyễn Văn Dự - phương pháp quy hoạch thực nghiệm trong kỹ thuật – NXB
Khoa học kỹ thuật -2011
[19] Nguyễn Đăng Bình – nghiên cứu công nghệ mới để sản xuất vật liệu xây dựng cao
cấp từ nguồn nguyên liệu địa phương Bắc Thái -1996
[20] – Trần Văn Viết – Nghiêng cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng
trộn và mức tiêu thụ năng lượng trên máy trộn hai trục cưỡng bức nằm ngang với các
vật liệu rời – luận văn thạc sĩ kỹ thuật – ĐH Xây dựng 2009
[21] – Đỗ Thị Tám - Nghiên cứu cải tiến một số thông số chính của máy trộn thức ăn
gia súc kiểu vít đứng nhằm tăng năng suất, chất lượng, giảm giá thành sản phẩm