Lúa là lương thực chính của phần đông người trên thế giới, là sinh kế chủ yếu của nông dân. Bên cạnh đó nó chính là nguồn cung cấp năng lượng lớn nhất cho con người, bình quân 180 - 200 kg gạo/ người/ năm tại các nước châu Á, khoảng 10 kg/ người/ năm tại các nước châu Mỹ. Dân số nước ta trên 80 triệu và 100% người Việt Nam sử dụng lúa gạo làm lương thực chính. Trong kinh tế gạo là sản phẩm xuất khẩu chính trong nước, thương hiệu gạo Việt Nam nằm thứ hai thế giới. Đối với ẩm thực gạo được chế biến thành các loại món ăn ngon lạ miệng. Ngoài ra gạo còn là nguyên liệu chính tạo nên món bánh chưng, bánh giầy món ăn truyền thống xuất hiện rất nhiều trong các dịp lễ, Tết. Để làm ra sự tinh hoa ấy để nuôi sống con người không phải là điều dễ dàng. Từ đó có thể thấy tầm quan trọng của việc sàng lọc, chế biến gạo trong công nghiệp hiện nay.
GIỚI THIỆU CHUNG
Các loại máy sàng phổ biến
-Máy sàng có nhiều loại khác nhau mỗi loại có mỗi chức năng khác nhau như :máy sàng rung ,sàng lắc, sàng đảo, …
+ Sàng lắc : dùng trong các nhà máy lúa gạo,bột, thức ăn gia súc,… đây là loại sàng cho ra năng suất đạt hiệu quả cao nhất, có độ bền tốt nhất và có khả năng phân loại nhiều loại mặt hàng cùng một lúc trong quá trình vận hành để đạt hiệu quả cao nhất nhưng loại này giá thành khá cao vì có cấu tạo phức tạp và khó gia công nhất
+ Sàng đảo : về cấu tạo loại này cũng tương tự như sàng lắc nhưng nó chuyển động theo phương nằm ngang xoay vòng tròn Loại này chỉ dùng trong các nhà máy gạo để phân loại tấm với gạo
+ Sàng rung: có cấu tạo đơn giản hơn sàng lắc nhưng nó phổ biến và thông dụng & giá thành rẻ hơn ,cho năng suất cao hơn sàng lắc nhưng chất lượng thành phẩm không cao bằng được dùng nhiều trong nhà máy bột,thức ăn gia súc
HÌNH 1.3 Máy sàng rung chữ nhật
HÌNH 1.4 Máy sàng rung tròn
3 Cấu trúc chung của máy sàng:
- Máy sàng có cấu tạo chung bao gồm:
+ Thùng sàng : Là vách thành sàng bao bọc bên ngoài vật liệu là tôn chấn Hình chiều dài
, chiều cao & độ dày mỏng của khung vách tuỳ thuộc vào yêu cầu sử dụng & cũng tùy theo loại mà vách sàn khác nhau
+ Khung lưới : Đây là bộ phân quan trọng nhất vì nó quyết định đến năng suất cũng như chất lượng sản phẩm sàng có thể một khung lưới hoặc nhiều khung lưới khác nhau ,kích thước khung lưới lệ thuộc vào thùng sàng
- Phễu cấp liệu và thoát liệu : Sàng có một phễu cấp liệu nhưng phần thoát liệu thì có nhiều phễu khác nhau cho ra các thành phẩm khác nhau tuỳ theo nguyên liệu mà khách hàng yêu cầu phân loại ra bao nhiêu thành phẩm
- Khung đế : Khung phải chắc chắn giúp chịu được lực tác động từ sự chuyển động rung lắc cùa sàng ,khung đế được bắt cố định dưới mặt đất nếu lắp đặt vị trí trên cao cần phải gia cố chăc chắn
- Chân sàng - chân lò xo : Sàng lắc thì dùng chân sàng bằng kim loại hay gỗ, đối với sàng rung thì dùng lò so làm chân rung ,ngoài ra đối với sàng lắc còn có tay sàng kéo đẩy giúp sàng chuyển động
- Động cơ rung : là thiết bị vận hành giúp sàng hoạt động, động cơ rung phải đảm bảo đủ cộng suất thì sàng mới hoạt động tốt và bền bỉ được, phải đúng công suất và tần số rung vừa đủ mạnh.
Nguyên lý hoạt động
- Đối với sàng rung khi nguyên liệu cho vào phễu nạp liệu sẽ rơi xuống khung lưới động cơ rung vận hành rung trực tiếp vào thùng sàng giúp nguyên liệu nhỏ rớt xuống lưới còn nguyên liệu to hơn sẽ nằm trên lưới và từng thành phẩm sẽ ra từng phễu thoát liệu khác nhau
+ Giúp làm sạch nguyên liệu, loại bỏ tạp chất 1 cách hiệu quả nhất
+ Hoạt động ổn định, công suất cao, dễ dàng thay đổi phụ kiện
+ Dễ dàng vệ sinh, lau chùi, bảo dưỡng
+ Quy trình tháo lắp thuận tiện, đơn giản
+ Máy sàng được thiết kế với cấu trúc vững chắc, dễ vận hành + Thiết kế gọn, tinh giản, không chiếm quá nhiều diện tích + Mẫu mã đa dạng, phong phú, mang tính thẩm mỹ cao
+ Độ bền cao, sử dụng lâu dài, giá cả hợp lý
+ Khó tách nguyên liệu có độ ẩm cao
+ Hạn chế tách nguyên liệu quá nhỏ
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Các phương án thiết kế
HÌNH 2.1 Sơ đồ nguyên lý phương án 1
Sàng lắc ngang có 2 loại là treo và chống Loại treo tuy kết cấu không gọn nhưng do các thanh treo chỉ đơn giản chịu lực kéo nên được sử dụng rộng rãi hơn loại chống Cấu tạo của nó được thể hiện ở trên Hình với các bộ phận chính sau:
5 Bộ truyền động đai Đầu các thanh treo và thanh truyền là các khớp xoay trơn Độ lệch tâm giữa đầu thanh truyền với trục truyền động bánh đai từ 0,5-1cm Khi được truyền động, trục bánh đai quay nhanh làm cho khối lệch tâm quay theo Đầu các thanh truyền quay tròn sẽ làm các thanh này kéo qua lại mặt sàng, tức là làm mặt sàng lắc qua lại theo phương nằm ngang Quá trình làm việc của sàng được thực hiện nhờ có chuyển động tương đối của hạt trên sàng (do dao động của sàng tạo nên) Cùng khoảng thời gian phân ly quãng đường chuyển động tương đối càng lớn thì xác suất phân ly qua lỗ sàng càng cao.
Khi các thùng sàng chuyển động tịnh tiến qua lại nhờ cơ cấu tay quay – thanh truyền hoặc cơ cấu lệch tâm thì xuất hiện những lực quán tính thay đổi về độ lớn và về dấu tác dụng theo đường chuyển động của các thùng sàng Vì thế cần phải cân bằng thùng sàng Cân bằng hoàn toàn là một việc rất khó khăn, vì vậy trong thực tế chỉ có thể cân bằng được một phần mà thôi Có các phương pháp để cân bằng như sau:
HÌNH 2.2 Cân bằng thùng sàng bố trí thành một hàng ngang đối xứng qua tâm quay
HÌNH 2.3 Cân bằng thùng sàng bố trí thành hai lớp trên dưới
1.2 Máy sàng rung có hướng:
HÌNH 2.4 Sơ đồ nguyên lý phương án 2
Loại sàng này không những sàng, phân loại gạo, hạt mà còn được sử dụng ở nhiều lĩnh vực khác như xây dựng Nhờ sự rung mặt sàng mà các hạt gạo được phân loại theo kích thước Cấu tạo của sàng rung có hướng như trên Hình:
Bộ gây rung gồm 2 trục cam (trên các trục có lắp ghép các bánh lệch tâm để gây rung) đặt song song quay cung tốc độ và ngược chiều nhau, lực gây rung sẽ có hướng theo đường thẳng vuông góc với đường nối tâm của 2 trục và thay đổi theo định luật sin Góc giữa phương của lực gây rung và mặt sàng thường từ 35 độ đến 40 độ hộp sàn cùng với các mặt sàn được tựa trên lò xo thẳng đứng, hoặc tựa trên các nhíp đặt vuông góc với hướng tác dụng của lực gây rung, thông thường các máy sàn làm việc hiệu quả hơn khi hộp sàn tựa trên các lò xo
Khi được truyền cơ năng từ động cơ tới, các bánh lệch tâm sẽ quay nhanh, gây chấn động làm rung mặt sàng Do đó vật liệu hợp cỡ sẽ lọt qua mắt sàng Loại này có ưu điểm là công suất cao, sàng được nhiều loại vật liệu
Sàng rung có hướng được phân làm 2 loại:
+Sàng rung theo quỹ đạo tròn: sàng lệch tâm, sàng rung quán tính và sàng rung tự định tâm
+Sàng rung theo quỹ đạo thẳng: sàng rung cộng hưởng, sàng rung có bộ phận rung tự cân bằng và sàng rung có nam châm điện
1.3 Máy sàng rung vô hướng:
HÌNH 2.5 Sơ đồ nguyên lý phương án 3
Máy có kết cấu đơn giản, mặt sàng được đặt nghiêng với phương ngang một góc 10-15°, bộ gây rung là bánh lệch tâm Khi được truyền động, bánh lệch tâm quay nhanh gây rung Chấn động có quỹ đạo tròn, độ rung có thể điều chỉnh Máy sàng loại này được dùng nhiều trong thực tế Cấu tạo máy sàng rung vô hướng như trên Hình:
Hai ổ trục dẫn động được đặt trong hai thành bên của hộp sàng Dạng dao động phụ thuôc vào vị trí đặt các khối lệch tâm và phương pháp treo hộp sàn Quỹ đạo dao động có thể tròn hoạc elip Biên độ dao động có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi các vật gây rung (các bánh lệch tâm)
Khác với máy sàn lệch tâm, trong máy sàn rung quán tính khi tải trọng tăng thì biên độ sẽ tự động giảm xuống,do đó có tác dụng bảo vệ cho máy khi máy quá tải Tuy vậy, nhược điểm của máy sàng rung vô hướng đó là năng suất riêng không cao như máy sàng rung có hướng
Lựa chọn phương án thiết kế
2.1 Mục tiêu khi lựa chọn phương án:
- Cấu tạo máy đơn giản
- Dễ sửa chữa, thay thế, lắp đặt
- Trọng lượng máy gọn, nhẹ phù hợp với năng suất 2.5 tấn/h
Từ các mục tiêu đã đề ra em nhận thấy máy sàng rung vô hướng là đáp ứng được các mục tiêu trên Vì máy sàng rung vô hướng có cấu tạo gọn nhẹ, giá thành hợp lý, di chuyển dễ dàng, năng suất cao, dễ sửa chữa, thay thế
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SÀNG RUNG VÔ HƯỚNG
Lý thuyết tính toán sàng rung
1.1 Xác định số vòng quay của trục lệch tâm:
Nếu biên độ dao động của khung sàng bằng A, gạo trên sàng chuyển động Hình elip thì lực ly tâm tác dụng lên gạo trên sàng bằng:
Gạo nhảy khỏi lưới sàng chính là cơ sở để phân loại kích cỡ gạo Điều kiện xảy ra khi lực ly tâm P lớn hơn trọng lượng G của gạo trên sàng:
𝐴 (𝑣 𝑝⁄ ) Trong đó: e: Hệ số sử dụng hiệu quả ( e = 1,5 ÷ 2,5 )
A: Biên độ dao động của sàng ( A = 1mm ÷ 6mm )
1.2 Tính toán độ cứng lò xo và đối trọng:
Giả sử sàng được đỡ bằng z lò xo, thì lực nén trên một lò xo là:
Gs: Trọng lượng khung sàng và vật liệu (N) z: Số lò xo đỡ Độ biến dạng của hệ lò xo đỡ:
𝑘 (𝑚) Trong đó: k – Độ cứng lò xo (N/m)
Theo lý thuyết dao động, chu kỳ dao động của sàng được tính:
Chu kỳ dao động của sàng do lực ly tâm kích thích của bộ phận rung gây nên, bằng thời gian một vòng quay của trục lệch tâm Nghĩa là:
𝑛 (𝑠) Trong đó: n – số vòng quay của trục lệch tâm, v/p
Khi làm việc thì tần số dao động của sàng phải trùng với tần số của lực kích thích Nghĩa là:
𝑛Vậy độ cứng lò xo là:
900 𝑧 (𝑁 𝑚)⁄ Độ lớn của lực ly tâm kích thích của bộ phận rung tác dụng lên một lò xo là:
900 𝑧 (𝑁) Độ biến dạng do lực ly tâm gây nên trên hệ lò xo là:
Biểu thức trên nói lên mối liên hệ giữa các đại lượng GS , GQ, A, R từ mối liên hệ này ta sẽ xác định được các đại lượng khi thiết kế, thí dụ cho trước A, R và biết trọng lượng sàng GS , ta sẽ tính được:
Mối quan hệ ở biểu thức trên chỉ đúng khi lò xo làm việc ở chế độ đàn hồi, tức là tách biệt với chế độ cộng hưởng
Tần số dao động cộng hưởng của sàng là:
𝐴 (1 𝑠)⁄ Đối với máy sàng rung thường chọn tốc độ làm việc lớn hơn tốc độ cộng hưởng, thông thường chọn 𝜔 𝑙𝑣 = 2𝜔 𝑐ℎ
1.3 Xác định năng suất máy sàng rung:
Năng suất của máy sàng rung tỷ lệ với bề rộng của lưới sàng, chiều dày lớp gạo trên sàng, tốc độ chuyển động của vật liệu dọc theo lưới sàng
Mặt khác vận tốc chuyển động của gạo trên sàng lại phụ thuộc vào góc nghiêng của lưới sàng, tần số rung và biên độ dao động của sàng
Năng suất của máy sàng rung được xác định theo công thức sau:
B: Chiều rộng của lưới sàng (m) h: Chiều cao lớp gạo trên sàng (m) vo: Vận tốc chuyển động theo chiều dọc sàng của gạo (m/s) γ: Khối lượng riêng của gạo = 1200 kg/m 3
Vận tốc Vo được tính bằng công thức sau:
30 (𝑚 𝑠⁄ ) Trong đó: α: Góc nghiêng của lưới sàng (α = 15 – 30 o )
1.4 Xác định công suất máy sàng rung:
Năng lượng tiêu hao cho máy sàng rung chủ yếu là để tạo ra động năng cho khối sàng chuyển động, để thắng ma sát ở ổ đỡ trục lệch tâm
Công suất tạo ra động năng cho khối sàng chuyển động được tính theo công thức:
Ađ: Động năng cung cấp cho khối sàng chuyển động trong một vòng quay của trục lệch tâm (Nm)
Xác định Ađ bằng công thức sau:
𝑛 nên thay các giá trị tính được của Ađ và T vào công thức, ta có:
𝑁 đ =𝐺 𝑠 𝑛 3 𝐴 2 1,08 10 8 (𝑘𝑊) Công thức để thắng ma sát ở gối đỡ trục lệch tâm được xác định theo công thức:
10 3 (𝑘𝑊) Trong đó: f: Hệ số ma sát trong ổ đỡ
PQ: Lực ly tâm của đối trọng (N)
V1: Vận tốc tiếp tuyến ở ổ đỡ trục (m/s)
GQ: Trọng lượng của đối trọng (N)
R: Bán kính quay của đối trọng (m)
Vận tốc tiếp tuyến của ổ đỡ:
Trong đó: r: Bán kính của ổ đỡ trục (m)
Thay các giá trị tìm được để xác định công suất Nms
2,7 10 7 (𝑘𝑊) Công suất của động cơ điện:
Tính toán sàng rung
2.1 Tính toán kích thước lưới sàng
Chọn lưới sàng có lỗ tròn để sàng gạo Trên cùng một diện tích sàng thì lỗ tròn có các ưu điểm sau đây:
_Phù hợp với các vật liệu rời, đa dạng kích thước
_Tránh được hiện tượng tắc lỗ sàng
HÌNH 3.1 Biên dạng lỗ sàn
Gọi a là đường kính lỗ tròn
Gọi D là phần bao quanh lỗ (có bao gồm lỗ)
Kích thước vật liệu cho phép lọt qua lỗ sàng : d1 = 4 – 5.2mm; d2 = 5,3 – 6,4mm
Vậy để thuận tiện cho quá trình sản xuất cũng như sửa chữa, thay thế ta chọn loại lưới sàng có sẵn trên thị trường
_ Mặt sàng 1 : + Chọn loại lưới có tiết diện lỗ 6 mm
+ Khoảng cách mép lỗ 3 mm + Khoảng cách biên 7 mm _ Mặt sàng 2 : + Chọn loại lưới có tiết diện lỗ 4,5 mm
+ Khoảng cách mép lỗ 2 mm + Khoảng cách biên 5 mm
Hệ số rơi của sàng 1: 𝜇 = 𝑓 01
Hệ số rơi của sàng 2: 𝜇 = 𝑓 0
Do hệ số rơi của mặt sàng 1 thấp hơn, vì vậy để tính toán ta chọn mặt sàng 1 để cho ra các thông số của máy
Năng suất sàng được tính theo công thức
B: Chiều rộng lưới sàng (m) ρ: Khối lượng riêng của gạo, ρ= 1200 kg/m 3 𝜇: Hệ số rơi của gạo trên sàng h: Chiều cao lớp gạo trên sàng vtb: Vận tốc trung bình của gạo trên sàng
22 n: số vòng quay của trục lệch tâm (v/p) Chọn n = 700 v/p A: biên độ dao động của sàng (m) Chọn A = 6 mm
Vì kích thước gạo lọt được qua lỗ sàng < 6,4 mm
ℎ = 10.6,4 ÷ 15.6,4 = 64 ÷ 96 (𝑚𝑚) = 0,064 ÷ 0,096 (𝑚) Thay vào (*) ta có được
0,064.0,038.0,349.1200.3600= 0,809 𝑚 Để thuận tiện cho quá trình lắp đặt và sửa chữa, ta chọn bề rộng của lưới sàng B=1m
𝐵 𝑞 𝑟 Trong đó: qr: Năng suất riêng (năng suất trên một đơn vị diện tích của mặt sàng) Dựa vào thực tế, ta lấy qr = 1200 kg/h.m 2
𝐿 = 2500 1.1200 = 2,083 𝑚 Tương tự như chọn bề rộng sàng, ở đây ta chọn chiều dài lưới sàng L = 2,1 m
2.2 Tính khối lượng sàng và vật liệu trên sàng
_Ước tính khối lượng thùng sàng sử dụng thép C45: 340kg
_Ước tính khối lượng của vật liệu trên sàng: 60kg
_Ước tính khối lượng của động cơ: 19,5kg
_Tổng khối lượng ước tính Gs = 419,5kg
2.3 Tính toán độ cứng lò xo và đối trọng
Giả sử sàng được đỡ bằng z lò xo, thì lực nén trên một lò xo là:
Gs: Trọng lượng khung sàng và vật liệu (N) z: Số lò xo đỡ Độ biến dạng của hệ lò xo đỡ:
𝑘 = 1028,82 411529,5= 2,5 10 −3 (𝑚) Trong đó: k – Độ cứng lò xo (N/m)
Theo lý thuyết dao động, chu kỳ dao động của sàng được tính:
Chu kỳ dao động của sàng do lực ly tâm kích thích của bộ phận rung gây nên, bằng thời gian một vòng quay của trục lệch tâm Nghĩa là:
𝑛 (𝑠) Trong đó: n – số vòng quay của trục lệch tâm, v/p
Khi làm việc thì tần số dao động của sàng phải trùng với tần số của lực kích thích Nghĩa là:
𝑛 Vậy độ cứng lò xo là:
900 𝑧 = 411529,5 (𝑁 𝑚)⁄ Độ lớn của lực ly tâm kích thích của bộ phận rung tác dụng lên một lò xo là:
900 𝑧 Độ biến dạng do lực ly tâm gây nên trên hệ lò xo là:
Biểu thức trên nói lên mối liên hệ giữa các đại lượng GS , GQ, A, R từ mối liên hệ này ta sẽ xác định được các đại lượng khi thiết kế, thí dụ cho trước A, R và biết trọng lượng sàng GS , ta sẽ tính được:
Mối quan hệ ở biểu thức trên chỉ đúng khi lò xo làm việc ở chế độ đàn hồi, tức là tách biệt với chế độ cộng hưởng
Tần số dao động cộng hưởng của sàng là:
𝐴 (1 𝑠)⁄ Đối với máy sàng rung thường chọn tốc độ làm việc lớn hơn tốc độ cộng hưởng, thông thường chọn 𝜔 𝑙𝑣 = 2𝜔 𝑐ℎ
Công suất tạo ra động năng cho khối sàng chuyển động được tính theo công thức:
Ađ: Động năng cung cấp cho khối sàng chuyển động trong một vòng quay của trục lệch tâm (Nm)
Xác định Ađ bằng công thức sau:
𝑛 = 0,1(𝑠) nên thay các giá trị tính được của Ađ và T vào công thức, ta có:
1,08 10 8 = 0,47 (𝑘𝑊) Công thức để thắng ma sát ở gối đỡ trục lệch tâm được xác định theo công thức:
10 3 (𝑘𝑊) Trong đó: f: Hệ số ma sát trong ổ đỡ
PQ: Lực ly tâm của đối trọng (N)
V1: Vận tốc tiếp tuyến ở ổ đỡ trục (m/s)
GQ: Trọng lượng của đối trọng (N)
R: Bán kính quay của đối trọng (m)
Vận tốc tiếp tuyến của ổ đỡ:
30 (𝑚 𝑠)⁄ Trong đó: r: Bán kính của ổ đỡ trục (m)
Thay các giá trị tìm được để xác định công suất Nms
𝑠 ) Công suất của động cơ điện:
Từ kết quả đã tính toán, ta chọn động cơ Parma 2,2kW 8 cực
HÌNH 3.2 Động cơ Parma 2,2kW 8 cực
_Đường kính trục cốt : 19mm
_Mã động cơ: Y3-132S-8 2.2kw 8 pole
2.4 Tính toán, thiết kế bộ truyền đai
Do vận tốc khi vận hành dưới 25m/s nên ta sẽ chọn đai thang thường loại B
*Chọn đường kính bánh đai nhỏ d1 = 112mm
Từ đường kính bánh đai, xác định vận tốc đai
60000 = 4,22 (𝑚 𝑠⁄ ) Xác định đường kính bánh đai lớn d2 = d1.u/(1 - ԑ) = 112.1,02/(1 – 0,01) = 115,39(mm) Trong đó: u: Tỷ số truyền đai, u = 1,03 ԑ = 0,01 – 0,02, hệ số trượt, chọn ԑ = 0,01
Theo tiêu chuẩn, chọn đường kính bánh đai lớn d2 = 125mm
Tính lại tỷ số truyền
112 = 1,11 Sau khi tính lại, tỷ số truyền u vẫn nằm trong khoảng cho phép 3% - 4%
*Chọn sơ bộ khoảng cách trục a
Dựa vào bảng trên, ta chọn sơ bộ khoảng cách trục a = 1,491d2 = 322,56 mm Xác định chiều dài đai L theo a sơ bộ
Ta chọn L theo tiêu chuẩn L00 mm
Tính lại chính xác khoảng cách trục a theo L tiêu chuẩn:
808 ≥ 𝑎 ≥ 232,7 Kiểm tra lại số vòng chạy i của đai trong 1 giây
*Tính toán các hệ số Ci:
_Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai
𝐶 𝛼 = 1,24 (1 − 𝑒 −𝛼 1 ⁄ 110 ) = 1,24 (1 − 𝑒 −173,46 ⁄ 110 ) = 0,98 _Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc
_Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỷ số truyền u
Dựa theo bảng trên, do u=1,2 nên chọn Cu=1,07
_Hệ số xét đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai
_Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng Cr
_Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai L
Với L0 = 2240mm là chiều dài đai thực nghiệm của đai thang loại B
*Xác định số dây đai Để xác định số dây đai z, ta dựa vào công thức
[𝑃 0 ] 𝐶 𝛼 𝐶 𝑢 𝐶 𝐿 𝐶 𝑧 𝐶 𝑟 𝐶 𝑣 Với [P0]=2,55 tra theo bảng sau:
2,55.0,98.1,03.1,07.1.1.0,93= 0,78 Vậy ta chọn số đai z = 1
*Xác định chiều rộng bánh đai B từ số đai z
*Xác định đường kính ngoài da của bánh đai
_Đường kính ngoài của bánh đai nhỏ da1
_Đường kính ngoài của bánh đai lớn da2
*Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:
_Lực căng trên 1 đai được xác định theo công thức sau:
Fv – Lực căng do lực ly tâm sinh ra Do trong trường hợp này bộ truyền phải định kỳ điều chỉnh lực căng nên ta chọn Fv=qm.v 2 =8,2 (N) với qm = 0,178
_Lực tác dụng lên trục
Bảng 3.2 Thông số cho bộ truyền đai
Chiều rộng bánh đai B 25 mm
Số vòng chạy đai trong 1 giây 4,847.10 -3 s -1 Đường kính bánh dẫn d1 112 mm Đường kính bánh bị dẫn d2 125 mm
Lực căng đai ban đầu F0 286,36 N
Lực tác dụng lên trục Fr 571,79 N
Lực vòng có ích Ft 324,2 N
2.5 Tính toán thiết kế trục rung
*Chọn vật liệu cho trục
Lựa chọn thép C45 làm vật liệu chế tạo trục có ứng suất xoắn cho phép 𝜏 = 15 − 30𝑀𝑃𝑎 σch = 650 MPa σb = 850 MPa
*Xác định đường kính sơ bộ trục Đường kính sơ bộ trục được xác định theo công thức
T = 33265,8 (Nmm): momen xoắn trên trục [τ] = 15…30 Mpa, ứng suất xoắn cho phép, chọn [τ] = 30 MPa
*Tính toán lực và momen trên trục
Ta có sơ đồ tính toán như sau:
HÌNH 3.3 Sơ đồ đặt lực trên trục
Với các kích thước chiều dọc trục như Hình
𝑅 𝑦2 = −641,479𝑁Sau khi có các số liệu đã tính toán, ta vẽ được biểu đồ momen như sau:
*Tính toán lại đường kính trục tại các tiết diện
Tại A và E (lắp bánh lệch tâm)
Kết cấu trục được phác thảo như sau:
HÌNH 3.5 Phát thảo kết cấu trục
Chọn vật liệu làm then là 40Cr với σb = 700 MPa
Ta chọn then bằng 2 đầu tròn theo đường kính tiết diện
Bảng 3.3 Thông số then Đường kính d
Chiều dài làm việc then theo tiêu chuẩn và nhỏ hơn lm(5…10)mm
Chiều dài làm việc với then bằng 2 đầu tròn llv=lt – b
Ta có điều kiện bền như sau:
Như vậy tất cả các then thỏa điều kiện bền dập và bền cắt
*Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn:
𝜀 𝜏 + 𝛹 𝜏 𝜏 𝑚 Với σ-1 và τ-1 là giới hạn mỏi của vật liệu
W là momen cản uốn được tính theo công thức
Do trục quay nên ứng suất tác động theo chu kỳ:
𝑊; 𝜎 𝑚 = 0 Khi ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động, trục quay 1 chiều:
Theo bảng 10.8 [3] với [σb] = 700MPa, ta có Kσ = 1,9 và Kτ = 1,7 và β = 1,8 (thấm cacbon và Kσ > 1,5)
Dựa vào Hình 2.9 [3] với σb = 700MPa, ta chọn Ψσ = 0,1 và Ψτ = 0,05
41 Để đề phòng trục không bị biến dạng dẻo hoặc bị gãy khi bị quá tải đột ngột nên ta cần phải kiểm nghiệm độ bền tĩnh của trục
Bảng 3.4 Kết quả kiểm nghiệm trục
Kết quả cho thấy trục thỏa mãn hệ số an toàn về điều kiện bền mỏi và điều kiện bền tĩnh
Dựa vào các kết quả tính toán trục, ta chọn cụm ổ bi có gối đỡ SKF UCP-308 với các thông số sau đây:
HÌNH 3 6 Thông số kích thước ổ lăn
HÌNH 3.7 Thông số tải trọng ổ lăn
HÌNH 3.8 Cụm ổ bi có gối đỡ SKF UCP-308
2.7 Thiết kế khung đỡ sàng Để thiết kế khung đỡ sàng, vào chương trình Inventor ở môi trường Assembly, trên thanh Assembly Panel, click Insert Frame, lựa chọn dạng thép Hình mong muốn để thiết kế
Sau khi đã thiết kế xong kết cấu khung sàng, vào Environments trên Assembly Panel, chọn Frame Analysis để tiến hành đặt lực và phân tích, kiểm tra xem kết cấu đã hợp lý hay chưa
HÌNH 3.10 Sơ đồ đặt lực
HÌNH 3.11 Thông số vật liệu
+Trọng lượng do động cơ: F = 191,1 N
+Lực sinh ra trong quá trình làm việc của máy tác động lên 4 góc của khung:F28,82N +Momen uốn do trọng lượng động cơ gây ra : M = 15288 Nmm
HÌNH 3.12 Kết quả tính toán
+Lực tác dụng theo phương x (Fx):
HÌNH 3.14 Lực tác dụng theo phương x
+Lực tác dụng theo phương y (Fy):
HÌNH 3.15 Lực tác dụng theo phương y
+Lực tác dụng theo phương z (Fz):
HÌNH 3.16 Lực tác dụng theo phương z
+Ứng suất lớn nhất (Smax)
HÌNH 3.20 Ứng suất lớn nhất
+Ứng suất nhỏ nhất (Smin):
HÌNH 3.21 Ứng suất nhỏ nhất
+Ứng suất uốn lớn nhất và nhỏ nhất theo phương x (Sxmax và Sxmin)
HÌNH 3.22 Ứng suất uốn lớn nhất theo phương x
HÌNH 3.23 Ứng suất uốn nhỏ nhất theo phương x
+ Ứng suất uốn lớn nhất và nhỏ nhất theo phương y (Symax và Symin)
HÌNH 3.24 Ứng suất uốn lớn nhất theo phương y
HÌNH 3.25 Ứng suất uốn nhỏ nhất theo phương y
+Ứng suất do momen uốn gây ra:
HÌNH 3.26 Ứng suất do momen uốn gây ra
+Ứng suất cắt theo phương x (Tx):
HÌNH 3.27 Ứng suất cắt theo phương x
+ Ứng suất cắt theo phương y (Ty):
HÌNH 3.28 Ứng suất cắt theo phương y
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
Mạch điều khiển
Đối với máy sàng rung, mạch điều khiển yêu cầu phải có các chức năng cơ bản là: Nút mở máy, nút tắt máy
Trong các trường hợp cần dừng máy khẩn cấp chỉ cần nhấn nút tắt máy để ngắt điện động cơ, hệ thống lò xo trên sàng sẽ hấp thụ các dao động để chuyển thành dao động tắt dần thêm vào đó là lực ma sát tại ổ lăn sẽ giúp máy hãm động năng và ngừng hoạt động.
Mạch động lực
Mạch động lực của máy sàng rung sẽ được nối sao – tam giác để khởi động máy
Các linh kiện có trong mạch động lực: Cầu dao, cầu chì, rơ le nhiệt, contactor, timer 4.2.1 Cầu dao
Cầu dao dùng để đóng hoặc ngắt đồng thời dây pha và dây trung hòa Hiện nay trên thị trường có loại cầu dao chống rò rỉ điện dành cho điện công nghiệp Dựa trên cường độ dòng điện của động cơ hoạt động ta sẽ chọn được loại cầu dao phù hợp với nhu cầu sử dụng
Theo như động cơ đã chọn ban đầu, ta chọn loại cầu dao Hager - MU250A với các thông số sau đây:
HÌNH 4.1 Cầu dao Hager - MU250A
Cầu chì là thiết bị bảo vệ ngắn mạch Cầu chì có tác dụng bảo vệ quá tải cho đường dây, nhưng không thể bảo vệ quá tải cho các động cơ có dòng điện mở máy quá lớn
Chọn cầu chì ABB OFAF0H100 với các thông số sau:
HÌNH 4.2 Cầu chì ABB OFAF0H100
Rơ le nhiệt được lắp đặt nhằm bảo vệ các thiết bị điện đặc biệt là động cơ điện khi quá tải trong quá trình hoạt động
Chọn rơ le nhiệt MT-150 (80-105A) LS với các thông số sau:
HÌNH 4.3 Rơ le nhiệt MT-150 (80-105A) LS
Contactor hay khởi động từ, là một thiết bị trung gian nhằm tạo và ngắt mạch điện Vì thế người ta thường dùng contactor để tắt hoặc mở động cơ
Chọn contactor MC-130a AC380 LS với các thông số sau:
_Tiếp điểm phụ: 2NO + 2NC
HÌNH 4.4 Contactor MC-130a AC380 LS
BẢO TRÌ, BẢO DƯỠNG
Bảo trì
Để đảm bảo máy hoạt động tốt và không xảy ra bất cứ lỗi nào trong quá trình vận hành, ta phải thường xuyên kiểm tra, bảo trì các bộ phận công tác trên máy
_Đối với ổ lăn: Định kỳ 1 tháng bơm mỡ 1 lần
_Đối với đai: + Định kỳ 1 tháng kiểm tra căng đai 1 lần
+ Định kỳ 6 tháng thay mới dây đai 1 lần _Đối với các mối ghép bu lông: Cứ 2 tuần nên kiểm tra và xiết lại
_Đối với hệ thống lò xo:
+ Định kỳ 1 tháng kiểm tra 1 lần +Định kỳ 6 tháng thay lò xo 1 lần
Bảo dưỡng
Để các bộ phận làm việc trơn tru, ta cần phải liên tục bảo dưỡng các bộ phận làm việc của máy
_Đối với ổ lăn, ta sử dụng loại mỡ bôi trơn SKF LGGB 2 để bơm vào trong các đầu bơm mỡ của ổ nhằm giúp bôi trơn và giải nhiệt cho ổ trong quá trình làm việc
_Đối với đai, phải thường xuyên kiểm tra và căng đai nhằm tránh đai bị chùng dẫn đến hiệu suất làm việc không được như mong muốn
