BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN, CẢI TIẾN
MÁY TRỘN BÊ TÔNG DI ĐỘNG LOẠI NHỎ
S

K

C

0

0

3

9
1

5
8

9
0

S KC 0 0 3 1 8 6



Thư viện trường và Khoa Xây Dựng & Cơ Học ứng Dụng, cùng toàn thể quý Thầy Cô đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi nhất cho chúng em.
-

Gửi lời tri ân đến thầy Nguyễn Văn Đoàn đã hướng dẫn, giúp đỡ chúng em

tận tình chúng em trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài.
-

Sau cùng chúng em chân thành cảm ơn gia đình và các bạn đã giúp đỡ hoàn

thành nghiên cứu đề tài.

Sinh viên thực hiện

SVTH: Huỳnh Nhật Thái – Hồ Hữu Vịnh

Trang 1


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN ĐOÀN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
HƯỚNG DẪN

……………………………………………………………………………………………...........
……………………………………………………………………………………………...........


Th.S Nguyễn Văn Đoàn

SVTH: Huỳnh Nhật Thái – Hồ Hữu Vịnh

Trang 2


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN ĐOÀN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
PHẢN BIỆN

.......................................................................................................................................................
……………………………………………………………………………………………………
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................

móc trong nước không đáp ứng về các mặt trên tuy có ưu thế về giá thành. Vì vậy, đòi hỏi
cấp bách đối với kỹ sư trẻ hiện nay là không ngừng học hỏi, thiết kế những loại máy ngày
càng tốt hơn trên cơ sở kế thừa những thành tựu đạt được, tiên phong đi đầu trong lĩnh vực
ứng dụng kỹ thuật, khoa học vào thực tiễn và sản xuất.
Hiện nay, ngành xây dựng đang phát triển kéo theo là các loại máy trộn vật liệu cũng
xuất hiện rất đa dạng nhằm giảm sức lao động, đem lại hiệu quả cao, từ đó dưới sự hướng
dẫn của thầy Nguyễn Văn Đoàn, chúng em thực hiện đề tài: “Thiết kế, tính toán, cải tiến
máy trộn bê tông di động loại nhỏ” dựa trên những loại máy của nước ngoài để phù hợp với
đất nước ta hiện nay.

MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI
Trong ngành xây dựng dân dụng hiện nay việc tạo ra những mẻ vật liệu với thời gian
ngắn, đảm bảo chất lượng, đạt năng suất cao là một trong những yêu cầu mà người kỹ sư,
công nhân trong nghề rất cần, chính vì lý do này mà trong thời gian học tập tại trường với
những kiến thức học hỏi được từ các thầy cô, cùng với niềm đam mê nghiên cứu và tìm hiểu
dưới sự chỉ dẫn của thầy giáo Nguyễn Văn Đoàn chúng em đã bắt tay vào tìm hiểu,nghiên
cứu và thực hiện đề tài “ thiết kế, tính toán, cải tiến máy trộn bê tông di động loại nhỏ” với
mục đích cải tiến máy trộn bê tông loại nhỏ nhằm tăng năng suất lao động , giảm lượng bê
tông bám vào thành thùng trộn khi dỡ vật liệu cụ thể:
-

Cải tiến cơ cấu dỡ bê tông sau khi trộn bằng cách quay vô lăng làm nghiêng thùng
trộn một góc khoảng -300 đến - 400 bằng tay ta thay bằng cơ cấu tự động

-

Tạo moment giật làm giảm lượng bê tông bám trên thùng trộn sau khi đỗ bê tông ra
ngoài

SVTH: Huỳnh Nhật Thái – Hồ Hữu Vịnh


Để thay đổi tình trạng cơ lý của vật liệu ( làm đông cứng, tinh hóa,…)

-

Để tạo hỗn hợp huyền phù, nhũ tương, bột dẽo.

Trộn bê tông bằng máy nhanh hơn rất nhiều và cho ra bê tông chất lượng đáng tin cậy
hơn, đặc biệt khi có phụ gia.
Nếu khối lượng bê tông xi măng có yêu cầu lớn hơn thì có thể sản xuất từ các nhà máy
bê tông, các trạm trộn liên hợp, còn nếu khối lượng yêu cầu không lớn thì có thể sản xuất
trực tiếp từ công trường bằng các máy trộn độc lập. các loại máy trộn bê tông hiện nay rất
phong phú về chủng loại và đa dạng về kết cấu. trong các số máy trộn bê tông, chúng ta chỉ
đề cập đến những loại máy trộn đang sử dụng rộng rãi với số lượng lớn nhất.
II. PHÂN LOẠI MÁY TRỘN:
A. Giới thiệu về máy trộn bê tông:
Máy trộn bê tông cũng là loại máy trộn vật liệu được dùng rất phổ biến trong xây
dựng, đặc biệt là trong việc xây dựng nhà ở, các tòa nhà cao ốc, các công trình xây dựng, bao
gồm: cát, nước, xi măng và đá, có khi kèm theo phụ gia. Sản phẩm đầu ra là hỗn hợp bê tông
có các yêu cầu khác nhau về độ lõng và độ đặc tùy theo nhu cầu sử dụng.
B. Phân loại:
1. Kiểu thùng: các loại vật liệu được quay trong thùng quay. Bên trong thùng là
cái lưỡi dao để trộn làm phân tán các nguyên liệu trong hỗn hợp bê tông. Các
cánh trộn này được gắn trực tiếp vào thùng trộn, khi thùng trộn quay thì các
cánh trộn sẽ quay theo và nâng một phần các cốt vật liệu lên cao, sau đó để
SVTH: Huỳnh Nhật Thái – Hồ Hữu Vịnh

Trang 5



Trang 6


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN ĐOÀN

THÔNG SỐ MÁY TRỘN
Model

Công suất

Dung tích(L)

250L

1.5KW – 3.5HP

250

350L

2.2KW – 5.5HP

350

380L

2.5KW – 6HP


3600
Vsx .K
Tck

(m3/h).

(1)

Trong đó :
Q:là năng suât của máy trộn (m3/h).
+ Vsx : là dung tích sản xuất của thùng trộn (l)
+K:hệ số đông đặc của bê tông xi măng K  0.65  0.7
+ Tck :thời gian một chu kỳ trộn = 90-180(s)
ta chọn k=0.65;

Tck =120 (s) .

Từ (1) suyra: V sx =

Q.Tck
2.120

 0.103 ( m 3 ).
3600.k 3600.0.65

Hay V sx =103(l)
Theo tiêu chuẩn ta có dung tích thùng trộn cần thiết kế là:

Vthïng  (2  2.5)Vsx  Vthïng  200l  200(dm 3 ) .
1- Sơ đồ truyền động của náy trộn bê tông xi măng hình nón cụt

6. Vành răng
7. Thùng trộn
8. Cơ cấu đảo chiều quay
9. Bộ ly hợp
10. Trục trung gian
b. Nguyên lý làm việc:
Thùng trộn có dạng hình nón cụt , bên trong có gắn 3 cánh trộn thùng được đặt trên
khung giăng thông qua trục và ổ quay .Khi làm việc hệ thống dẫn đọng như sau được :động
SVTH: Huỳnh Nhật Thái – Hồ Hữu Vịnh

Trang 9


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN ĐOÀN

cơ => bộ truyền đại => cặp bánh răng hình côn, bánh răng côn sẽ ăn khớp với vành răng làm
thùng trộn quay và phối liệu trong thùng sẽ được trộn đều.
Trong quá trình trộn có thể thay đổi góc nghiêng của thùng nhưng để phối liệu được trộn
đều thì thường nghiêng thùng một góc 38  450 là tốt nhất
Khi đã trộn xong thì sản phẩm bê tông được lấy ra bằng cách đóng bộ ly hợp bộ ly
hợp sẽ truyền chuyển động làm khung giăng đỡ thùng trộn quay ghiêng thùng trộn một góc
135 theo phương đứng kết hợp với cơ cấu đảo chiều quay khung giăng tạo ra moment giật
làm cho phối liệu bên trong thùng thoát sạch ra ngoài một cách dễ dàng .
2- Tính kích thước thùng trộn :
Với thùng trộn hình nón cụt ta có tỷ số: L/D = 0.8  1
Với : L:là chiều dài thùng trộn
D: đường kính thùng trộn .
Sơ đồ của thùng trộn hình vẽ bên:


h1+ h2=L=1.8R

(2)

V2= 0.8V1

(3)

a2 + h22 = h12

(4)

a=0.6h2

(5)

V1= 3.14R2.h12

(6)

V2= h2.3.14.(R2+r2+R.r)/3

(7)

Giải hệ 7 phương trình trên ta thu được:
r=165,4mm
R=331 mm
h1=321mm
h2=276 mm



ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN ĐOÀN

G1=0.85G
G2 =0.15G
1- Sơ đồ trộn khi thùng trộn làm việc:
Do ảnh hưởng của lực ma sát sinh ra giữa dòng vật liệu trong thùng và bề mặt
thùng nên tạo ra một góc nghiêng  s của vật liệu tại một góc quay nào đó của thùng .
Góc  s được xác định như sau:
lập phương trình cân bằng mô men
với trục quay của thùng trộn :
Rđ.F + Rđ.G1’- h.G1’’= 0
Rđ.m.a. 

+ Rđ.m.g.cos  s - h.m.g.sin  s = 0

Trong đó :
+ Rđ : bán kình thùng trộn
+ 

Sơ đồ xác định công suất quay thùng

: hệ số ma sát giữa hỗn hợp vật liệu và thành thùng =0.3-0.6

+ a : gia tốc ly tâm của thùng trộn khi quay =2m/s2.
+ h : khoảng cách từ trọng tâm của dòng hỗn hợp vật liệu đến trục của thùng, h được
xác định từ công thức trọng tâm của hình viên phân :

3
 sin 145 
 180


GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN ĐOÀN

 0.59

Từ (1) ta có phương trình sau:

..a  .g. cos  s  c.g. sin  s  0
Thay số ta có:
0.08+0.4.cos  s - 0.59 sin  s =0
Giải ra ta được :

 s = 410
2- Tính công suất dẫn động thùng trộn :
P=

.
1000.

w (kw).

Trong đó :
+  : là vận tốc góc của thùng trộn
Ta chọn: nthung= 25v/ph suy ra   2.6 1

s 1

 0.993( KW )
1000.0.75

 Chọn động cơ :
Với máy trộn có Pt = 0,993 (kw) suy ra ta chọn động cơ có Pđc > Pt
Để tránh trường hợp quá tải khi đóng ly hợp tra trong atlas máy trục vận chuyển ta
chọn động cơ dẫn động máy trộn là động cơ điện đồng với các thông số của động cơ như
sau:
+Kiểu động cơ :AOC2-22-4
+Công suất :Nđc=1.5 kw
+số vòng quay : nđc=1400v/ph
+Hiệu suất dc  80 %
+cos   0.81
III.
PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN :
1. Phân phối tỉ số truyền cho thùng trộn:
Tỷ số truyền chung: uch= nđc/nt= 1400/ 17 = 81
Chọn uđai = 4  ubánh răng nón = uch /uđai = 81/4 = 20,25
=> 𝑢đ𝑎𝑖 = 4
=> ubánh răng nón = 20,25
2. Phân phối tỉ số truyền cho bộ ly hợp:
SVTH: Huỳnh Nhật Thái – Hồ Hữu Vịnh

Trang 14


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN ĐOÀN


SVTH: Huỳnh Nhật Thái – Hồ Hữu Vịnh

Trang 15


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN ĐOÀN

PHẦN III

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CẢI TIẾN TRÊN MÁY
TRỘN
A. TÍNH BỘ TRUYỀN ĐAI:
 Bộ truyền đai truyền chuyển động quay cho thùng trộn và trục trung gian:
I. Chọn loại đai và tiết diện đai:( sử dụng đai hình thang thường)

Nhìn vào biểu đồ chọn tiết diện đai ở trên: dựa vào công suất và tốc độ quay ta chọn đai ký
hiệu là A có:

bt = 11, b = 13, h = 8, y0 = 2,8; Diện tích tiết diện A = 81mm2
II. Xát định các thông số của bộ truyền:
a. Đường kính bánh đai nhỏ d1:
Chọn đường kính bánh đai nhỏ d1 = 100 mm
Ta có vận tốc đai: V = πd1n1/60000 = 3,14.100.1400/60000 = 7,32 m/s
V < Vmax  7,32 < 25 Vậy d1 vừa chọn thỏa
SVTH: Huỳnh Nhật Thái – Hồ Hữu Vịnh

Trang 16


α1 = 180 – ( d2 – d1)57o/a = 180 – (396 – 100).57o/360 = 133o > 120o
=> α1 = 133o
III. Xát định số đai:
-

Số đai z được tính theo công thức: z = P1Kđ/([P0]CαC1CuCz)

SVTH: Huỳnh Nhật Thái – Hồ Hữu Vịnh

Trang 17


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN ĐOÀN

Trong đó: P1 công suất trên trục bánh đai chủ động P1 = 4 kW
P0 công suất cho phép xát định bằng thực nghiệm P0 = 1,4 Kw (tra bảng
4.19)
Kđ hệ số tải trọng động Kđ = 1(tra bảng 4.7)
Cα = 0,88 (tra bảng 4.15)
C1 = 1,02 (tra bảng 4.16)
Cu = 1,14 (tra bảng 4.17)
Cz = 0,96 (tra bảng 4.18)
=> z = 1,5.1/( [1,4].0,88.1,02.1,14.0,96) = 1,09
Vậy ta chọn z = 1
-

Xát định chiều rộng bánh đai B từ số đai z theo công thức:
B = (z–1)t + 2e = (1–1)15 + 2.10 = 20 mm

SVTH: Huỳnh Nhật Thái – Hồ Hữu Vịnh

Trang 18


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

-

-

GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN ĐOÀN

Chiều dài đai
: l = 1900 mm
Gốc ôm α1 trên bánh đai nhỏ : α1 =1240
Số đai z : z = 1
Chiều rộng bánh đai B: B = 20 mm
Đường kính ngoài của bánh đai:
 d1a = 106,6 mm
 d2a = 461 mm
Lực tác dụng lên trục: Fr = 330 N

B. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC
I. chọn vật liệu:
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 thường hóa có b= 600 Mpa, ch= 340 Mpa, với độ
cứng là 200 HB.
Ứng suất xoắn cho phép [] = 12..30 Mpa
II. tính thiết kế trục:
1. Xác định sơ bộ đường kính trục:

 M A  (lc1  l AB ).Fd 1  l AB .YB  lc 2 .Fd 2  0

Với lAB = 800 mm; lc1 = 100mm ; lc2 = 300mm
SVTH: Huỳnh Nhật Thái – Hồ Hữu Vịnh

Trang 19


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN ĐOÀN

Thay số vào hệ phương trình trên ta xác định được YA; YB như sau:
YA = 411 ,YB = 263 N.
Từ đó ta có sơ đồ lực và mômen tác dụng vào trục như sau:
Y

n

A

Fd2

Y
II

(2)

(1)


344N

34400Nmm
99000Nmm

(M z)

38472Nmm

Mômen tổng uốn và mômen tương đương Mtđkj ứng với các tiết diện.

M (1)  M x21  M y21 = 0Nmm;
M td (1)  M12  0,75.T 2  0  0,75.384722  28854 Nmm

M (2)  M x22  M y22  0  990002  99000 Nmm
M td (2)  M 22  0,75.T 2  990002  0,75.384722  104456 Nmm

M (3)  M x23  M y23  344002  0  34400 Nmm

SVTH: Huỳnh Nhật Thái – Hồ Hữu Vịnh

Trang 20


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN ĐOÀN

M td (3)  M 32  0,75.T 2  344002  0,75.384722  47889 Nmm


M td (2)



3

104456
 25,5mm
0,1.63

M td (3)



3

47889
 19, 66mm
0,1.63

M td (1)



3

28854
 16, 6mm
0,1.63


h

Chiều sâu rãnh
then

t1

t2

Bán kính góc lượn của
rãnh

Nhỏ nhất

Lớn nhất

Trang 21


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN ĐOÀN

(1)

30

8

7

2.38472

 19   d  80MPa
dlt (h  t1 ) 30.45.3

Kiểm nghiệm độ bền cắt: công thức (9.2):  c 

2T 2.38472

 7,12   c  80MPa
dlt b 30.45.8

3. Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi.
Với thép 45 có:  b  600MPa ,  1  0, 436. b  0, 436.600  261,6MPa

 1  0,58. 1  0,58.261,6  151,7MPa và theo bảng 10.7 ta có:
   0,05 ,    0
Vì trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kì đối xứng. ta có :

 aj   max j 

Với W j 

Wj 

 .d 3j
32

 .d 3j
32

(trục có hai rãnh then)

Mj

 .d

3
j

32

b.t1 .d j  t1 

2



2.d j

Trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu trình mạch động. ta có :

 mj   aj 

 max j
2



Tj
2.Woj

2.Woj

GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN ĐOÀN



Tj

  .d 3j bt1 .d j  t1 2
2.

 16
2.d j







Với các thông số của then, kích thước trục tại các vị trí nguy hiểm. Ta có:

Tiết diện

 aj

 mj

(1)


Khi cần tăng độ cứng thì: [s] = 2,5... 3.
s , s - hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp,
được tính theo công thức sau:

s 

 1
;
k . a    . m

s 

 1
k .  a   . m

Trong đó : -1, -1: giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứnga, avà m, m là biên
độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diên xét.
Chọn lắp ghép: Các ổ lăn lắp trên trục theo k6, lắp bánh đai, theo k6 kết hợp lắp
then.

SVTH: Huỳnh Nhật Thái – Hồ Hữu Vịnh

Trang 23