Tính toán và thiết kế cơ cấu ép rung cho máy ép gạch không nung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THAO TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU ÉP RUNG CHO MÁY ÉP GẠCH KHÔNG NUNG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ SKC007902 Tp Hồ Chí Minh, tháng 4/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  SAU ĐẠI HỌC TK THI CÔNG VÀ ĐK BẢNG QUANG BÁO QUA MẠNG INTERNET LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: “TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU ÉP RUNG CHO MÁY ÉP GẠCH KHÔNG NUNG” GVHD: PGS TS LÊ HIẾU GIANG SVTH: NGUYỄN THAO MSSV: 1920415 KHOÁ: 2019 – 2021 * 2010 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2022 Hình 3.19: Biểu đồ mật độ nén theo thời gian, mr = 0,165 kg.m Do giới hạn tốc độ trục quay tối đa 2000 vòng/phút, mật độ nén chặt giảm dần tỷ lệ nghịch với kích thước đá dăm Với d = 5,02 mm, mật độ nén giảm 0,627 0,615 cho trục có momen quán tính lệch tâm mr = 0,165 kg.m 0,550 kg.m trình bày Hình 3.18 Hình 3.20: Biểu đồ mật độ nén theo kích thước đá dăm Thí nghiệm với trục cam cải tiến, cam lệch tâm có momen từ 0,165 kg.m đến 1,5 kg.m, kết trình bày Hình 3.19 Kích thước đá dăm d = 2,02 mm, tăng tốc độ quay tăng mật độ nén Ngược tại, đá dăm kích thước d = 5,02 mm, cần tăng độ lớn momen tĩnh lên 1,5 kg.m để đạt mật độ nén 0,63 58 Hình 3.21: Biểu đồ mật độ nén theo momen tĩnh lệch tâm Thí nghiệm với trục cam cải tiến, momen tĩnh lệch tâm từ 0,165 kg.m đến 1,1 kg.m so sánh tốc độ với trục đối chiếu trình bày Hình 3.20 Hình 3.22: Mật độ nén theo biên độ rung động Mật độ nén lớn cho hỗn hợp đá dăm d = 2,02 mm với 25% d = 5,02 mm đo trục đối chiếu hoạt động hai cấp độ vận tốc biên độ rung 10,1 mm Mật độ nén cải thiện thay đổi momen tĩnh lệch tâm lên 1,1 kg.m cho tốc độ 2000 vòng/phút, biên độ rung tăng 40,3% 3.7 Kiểm tra mác gạch Tiêu chuẩn: TCVN 6744:2016 Nguyên tắc • Xác định lực nén phá hủy tồn viên gạch 59 • Cường độ nén tồn viên gạch đo theo N/mm2 kg/cm2 Dụng cụ thiết bị • Thước lá, vạch chia đến mm • Máy nén LS LUDA có tải trọng phá hủy khoảng 20% đến 80% tải trọng lớn thang lực nén Chuẩn bị mẫu thử • 10 viên gạch đinh bất kỳ/mẫu, lưu kho 28 ngày 25°C, độ ẩm > 90% • Sai số kích thước: ± mm Vận hành thiết bị • Theo hướng dẫn vận hành máy LS LUDA • Tải trọng lớn đạt 2000 kN • Dải đo: – 800KN/2.5KN; – 2000KN/5KN • Sai số: ± 2% Tiến hành thử • Đo kích thước hai mặt chịu nén mẫu thử • Đặt mẫu thử lên thớt máy nén, tâm mẫu thử trùng với tâm thớt nén (mặt cạnh) • Tải tăng dần 0,1 MPa/giây đến bị mẫu gãy Đánh giá kết R = P/S • P: lực nén phá hủy (Newton) • S: trung bình cộng tồn diện tích hai mặt nén, tính mm2 Tính tốn kết quả: • Tính giá trị trung bình kết thử • Loại bỏ giá trị có sai lệch lớn 15% so với giá trị trung bình 60 • Trung bình cộng giá trị hợp lệ lại ± 0,1 N/mm2 Thực nghiệm với cấu rung cải tiến máy GLL-2036/A, mẫu có kích thước đá dăm d = 5,02 ± 0,065 mm chiếm 20% – 30% hỗn hợp Lắp trục cam lệch tâm cải tiến, thay đổi tốc độ quay momen quán tính tĩnh đến đạt biên độ rung động, tách khuôn lưu kho 10 ngày để gạch đạt độ cứng, đo cường độ chịu nén lấy giá trị trung bình theo TCVN 6477:2016 Hình 3.23: Gạch không nung với trục cam cải tiến Bảng 3.10: So sánh độ nén gạch sử dụng cam cố định cam cải tiến Gạch 80 x 40 x 180 Momen quán tính (kg.m) Mác gạch (Độ nén) (kg/cm2) Cam Cam cải tiến cố định mr = 0,55 mr = 0,61 mr = 1,50 mr = 1,50 ≥ 60 ≥ 68 ≥ 70 ≥ 75 Độ hút nước ≤ 14% Kích thước đá dăm (mm) 2,02 ± 0,065 mm (25% d = 5,02) Trọng lượng (kg) Vận tốc hoạt động (vòng/phút) Biên độ rung (mm) ≤ 1,45 2000 2000 1400 2000 3,2 5,8 10,1 7,2 Thay đổi độ lớn momen quán tính trục quay trục cam lệch tâm cũ 0,55 kg.m lên 0,61 kg.m trục cam lệch tâm cải tiến nâng độ nén gạch từ 60 lên 68 kg/cm2 đạt 75 kg/cm2 tăng đồng thời momen quán tính tốc độ quay trục cam Điều 61 phù hợp với lập luận trước thay đổi chất lượng gạch mối quan hệ biên độ rung, tần số rung động, kích thước hạt hệ số ma sát, vv… 62 Chương KẾT LUẬN Xây dựng phương trình nghiệm đáp ứng x(t) đồ thị rung động điều hòa cấu rung cải tiến Luận văn trình bày thiết kế dạng modul – cam lệch tâm cho phép thay đổi momen tĩnh lệch tâm cấu rung cải tiến nhằm mở rộng dải biên độ rung động, đáp ứng yêu cầu rung động ứng với loại gạch khác Thiết kế trục cam lệch tâm dạng modul cấu rung cải tiến với khối cam lệch tâm thêm vào lấy thơng qua ốc vít chốt an tồn Kết thí nghiệm chứng minh với trường hợp kích thước đá dăm lớn, cấu rung cải tiến đảm bảo gạch đạt độ nén theo TCVN 6477:2016 Luận văn số hạn chế như: Cam lệch tâm số lượng cam lệch tâm buộc phải lắp đối xứng trục cam Hạn chế điều khiển chuyển động quay đồng hai trục cam lệch tâm Cần mạch cảm biến chương trình điều khiển góc quay tương đối hai trục cam lệch tâm, thay đổi tốc độ trình hoạt động ứng với chu trình để đạt hiệu tối ưu Hạn chế tính tốn bền mỏi bền kéo mô chịu lực bu lơng thiết kế kiểm sốt khối lượng lệch tâm trục Việc liên kết cam lệch tâm trục cam cần lực kẹp chặt lớn lực hướng tâm trục gây dựa khối lượng lệch tâm q trình vận hành Bố trí khối lượng lệch tâm đảm bảo độ bền học cho trục trình hoạt động cần đảm bảo đối xứng Hạn chế ứng dụng phương pháp điều khiển số theo PLC biến tần, kiểm soát tốc độ thông qua cảm biến ánh sáng điều khiển tốc độ động Hướng phát triển luận văn: Dựa hạn chế cịn tồn tại, luận văn phát triển theo hướng nghiên cứu về: 63 Cải tiến truyền động đai trục cam động nhằm giảm sai số truyền đai sinh ra, đảm bảo đồng hai trục cam lệch tâm Cải tiến thay đổi cấu lắp chặt thay cho bu lông liên kết cam lệch tâm với trục cam, kéo dài dải biên độ rung động giảm thời gian lắp ghép Sử dụng cảm biến mạch lập trình kiểm tra xuất tín hiệu điều khiển tốc độ động đảm bảo trục cam đáp ứng tốc độ tối đa tạo rung cho khuôn giữ hỗn hợp bê tông ổn định sau trình ép nén 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quyết định số 567/QĐ-TTg ngày 28/4/2010 Thủ tướng Chính phủ, Phê duyệt chương trình phát triển vật liệu xây không nung đến năm 2020, 2010 [2] Phạm Tuấn Nhi Công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng không nung: xu hướng phát triển Báo cáo phân tích xu hướng cơng nghệ Sở Khoa học Cơng nghệ Thành phố Hồ Chí Minh Trung tâm thơng tin Khoa học Cơng nghệ Thành phố Hồ Chí Minh, 2012 [3] Mở nhà máy ép gạch không nung điều cần biết Internet: https://dmcline.vn/nha-may-gach-khong-nung.html, 02/02/2022 [4] Concrete Compaction Internet: https://www.knauer-engineering.com/external-vibrators/concretecompaction.html, 05/04/2022 [5] Agrita Kovalska, Janis Auzins Investigation of vibropressing process technology Engineering for rural development Latvia Jelgava, 27/05/2011 [6] Hideo Sekiguchi Concrete block molding machines United States Patent Office, 10/10/1966 [7] Sơ đồ dây chuyền công nghệ Internet: http://congnghiepcongnghecao.com.vn/tin-tuc/cong-nghe/t20107/san-xuatgach-khong-nung-bang-cong-nghe-ep-rung.html, 02/04/2022 [8] CMAA CM04 Concrete Masonry-Manufacture Association of Australia, 05/2014 65 Concrete Masonry [9] Công nghệ rung khuôn hay rung bàn Internet: http://epce.vn/lua-chon-cong-nghe-rung-khuon-hay-rung-ban-trong-san-xuatgach-khong-nung-uu-nhuoc-diem/, 26/12/2021 [10] Compaction of concrete at prefab companies Internet: https://brecon.de/en/know-how-center/compaction-of-concrete-at-prefabcompanies/, 22/01/2022 [11] Maslow, Batsaikhan, Salenko The Theory of Concrete Mixture Vibratory International Journal of Engineering & Technology, 2018 [12] Chính, V L., Anh, N K., Tín, N.N Nghiên cứu chọn hợp lý thơng số số thiết bị tạo hình đơn giản sản xuất cấu kiện xây dựng từ vật liệu sẵn có Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2018, số 12, tr 89– 97, 2018 [13] Tổng quan gạch không nung giới Việt Nam Internet: https://moitruong.com.vn/phat-trien-ben-vung/bao-ve-moi-truong/tong-quanve-gach-khong-nung-tren-the-gioi-va-viet-nam-20067.htm, 05/04/2022 [14] Thực trạng sản xuất nhu cầu thị trường Internet: https://baotintuc.vn/kinh-te/phat-trien-gach-khong-nung-bai-2-thuc-trang-sanxuat-va-nhu-cau-thi-truong-20180601090240570.htm, 02/03/2022 [15] Comlumbia Vibration Technology Internet: http://www.colmac.in/cvt, 23/03/2021 [16] Cân động chi tiết quay máy Internet: http://vibration.vn/can-bang-dong-cac-chi-tiet-quay-cua-may, 20/04/2021 66 [17] Clyde Lee Vibrating machine United States Patent Office, 19/07/1946 [18] John Tucker, Jr., G L Pigman, E A Pisapia, and J S Roger Study of vibrated concrete Research paper RP1048, 11/1937 [19] Hideo Sekiguchi Concrete block molding machines United States Patent Office, 10/10/1966 [20] Auzins, J Experimental identification and optimization of the concrete block vibropressing process J Vibroengineering, Vol 12, no 1, 12/2010 [21] X Yanjun, L Rui, S Haiping, J Ran, and Z Jiayu The Characteristics of Perlite Sound Absorption Board Formed By Vibration Molding Open Mater Sci J., Vol 9, no 1, pp 39–42, 01/2015 [22] F.E Legg, JR Efficiency of Vibrattors in Consolidatig Paving Concrete Michigan Department of State Highways and Transportation, 10/1974 [23] Dietmar Adam & Johannes Pistrol Dynamic roller compaction for earthworks and roller-integrated continuous compaction control Procedia Engineering, Vol 143, no 1, pp 514–521, 2016 [24] Nguyễn Văn Tuấn, Nguyễn Ngọc Lâm, Nguyễn Văn Thắng Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ đến cường độ nén gạch bê tơng Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng, số 2, tr 80–85, 02/2018 [25] Eroch-W Holthausen Possibilities and limitations of modern vibrating system in concrete block machine Popular Science, Vol 143, no 1, pp.289–297, 08/1999 67 [26] Yoji Sekiguchi Vibrating apparatus for forming concrete blocks Katsura Machine Co Ltd, 18/03/1980 [27] Dr Ulrich Palzer Concrete Block Machines Parameters to Describe the Dynamic Characteristics of Production Boards BFT International, 09/2010 [28] Chính, V.L., Anh, N.K., Mai, N.T T., Ngọ, Đ T., Tuấn, T.V., Xuân, N T Máy thiết bị sản xuất vật liệu cấu kiện xây dựng Nhà xuất Xây dựng, 08/2013 [29] N Zhang, A.D Rosato Experiments and simulations on vibration included densification of bilk solids Kona-Powder and Particle, 93-103/2006 [30] David Edward Montgomery Dynamically-compacted cement stabilised soil blocks for low-cost walling University of Warwick, School of Engineering, 01/2002 [31] P Harihara and D W Childs Solving Problems in Dynamics and Vibrations Using MATLAB Dept of Mechanical Engineering Texas A & M University College Station, 2012 68 PHỤ LỤC 5.1 Tính tốn chọn bu lơng chịu lực kéo Đặt vấn đề: Tính tốn chọn bu lơng thích hợp chịu lực kéo điều hịa P = 2000 N, vật liệu 4137, độ cứng 38 – 43 HRC, cấp độ cứng 12,9 Hình 5.1 Hình 5.1: Bu lơng chịu tải trọng kéo Phương trình bu lơng chịu tải trọng kéo: Pt = σt.As = πd2.σt/4 Trong đó: • Pt (N) = lực dọc trục • σb (N/mm2) = giới hạn chảy • σt (N/mm2) = giới hạn chảy tối đa • σt = σb/(hệ số an tồn) • As (mm2) = Diện tích mặt cắt ngang • d (mm2) = đường kính vịng trịn chân 69 Bảng 5.1 Hệ số an toàn dựa độ bền kéo Loại tải Tự Điều hòa Tải trọng va đập Tải trọng tĩnh Thép 12 Gang 10 15 Đồng, kim loại mềm 5 15 Bảng 5.2 Cấp độ bền bu lông Cấp độ cứng Kích thước danh nghĩa Diện tích mặt cắt ngang 12,9 10,9 Đô bền mỏi* Tải trọng tối đa Độ bền mỏi* Tải trọng tối đa N/mm2 N N/mm2 N M4 8,78 131 1140 91 790 M5 14,2 113 1600 78 1110 M6 20,1 106 2130 74 1490 M8 36,6 89 3260 87 3180 M10 74 4290 73 4230 M12 84,3 67 5650 65 5480 M14 115 61 7020 6900 M16 157 58 9110 57 8950 M20 245 52 12740 51 12500 M24 353 47 16590 47 16590 Độ bền mỏi* trích từ “Giá trị ước tính giới hạn mỏi ren kim loại vít nhỏ, bu lơng đai ốc” 70 Giới hạn chảy theo cấp độ cứng 12,9: σb = 1120 (N/mm2) Giới hạn chảy tối đa: σt = σb/(hệ số an toàn) = 1120/5 = 224 (N/mm2) As = Pt/ σt = 2000/224 = 8,9 (mm2) Chọn tiết diện mặt cắt ngang 14,2 mm2 tương ứng chọn bu lông M5 Dựa vào bảng tra độ cứng, nhóm 12,9 với tải trọng tối đa 2130 N tương ứng chọn bu lông M6 cho thiết kế Trong thực tế, cần xem xét đến độ xác bước ren, độ vng góc lỗ, độ nhám bề mặt, độ song song lắp ghép, độ xác, độ mịn chi thiết nhiều điều kiện khác 71 S K L 0