Tính toán thiết kế máy nghiền nhựa phế liệu

Việc tuân thủ quy định cho phép sử dụng tài nguyên thuộc sở hữu của doanh nghiệp như dữ liệu, phần mềm, bản vẽ thiết kế,...nếu có trong khi làm đồ án tốt nghiệp: ………... quyết các nhiệm v

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

Trang 3

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ SINH VIÊN LÀM ĐỒ

ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho doanh nghiệp)

1 Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: ………

2 Lớp: ……… Mã SV: ………

3 Tên đề tài: ………

4 Người hướng dẫn: ……….………

5 Tên doanh nghiệp:………

6 Người đại diện doanh nghiệp:………

II Nhận xét, đánh giá của doanh nghiệp: 1 Về tính chuyên cần, tuần thủ nội quy, quy định của sinh viên: ………

………

2 Về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: ………

………

3 Về khả năng tiếp cận vấn đề: ………

………

4 Về khả năng giải quyết vấn đề: ………

………

5 Về kết quả thực hiện đề tài: ………

………

6 Việc tuân thủ quy định cho phép sử dụng tài nguyên thuộc sở hữu của doanh nghiệp như dữ liệu, phần mềm, bản vẽ thiết kế, (nếu có) trong khi làm đồ án tốt nghiệp: ………

………

7 Nhận xét chung: ………

………

Đà Nẵng, ngày tháng năm 20…

Người hướng dẫn

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Người đại diện doanh nghiệp

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Trang 4

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người phản biện)

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: ……….………

2 Lớp: ……….……… Mã SV: ………

3 Tên đề tài: ……….………

4 Người phản biện: ……….………… Học hàm/ học vị: …………

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: 1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: ………

………

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: ………

………

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: ………

………

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: ………

………

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ………

………

tối đa

Điểm đánh giá

Trang 5

quyết các nhiệm vụ đồ án được giao

1a

- Tính cấp thiết, tính mới (nội dung chính của ĐATN có

những phần mới so với các ĐATN trước đây);

- Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; giá trị ứng dụng thực

tiễn;

1,0

1b

- Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến thức

cơ bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu;

- Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá;

- Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc

quy trình đáp ứng yêu cầu đặt ra;

3,0

1c - Chất lượng sản phẩm ĐATN về nội dung báo cáo, bản vẽ,

1d

- Có kỹ năng sử dụng phần mềm ứng dụng trong vấn đề

nghiên cứu (thể hiện qua kết quả tính toán bằng phần

mềm);

- Có kỹ năng sử dụng tài liệu liên quan vấn đề nghiên cứu

(thể hiện qua các tài liệu tham khảo)

1,0

2 Kỹ năng trình bày báo cáo đồ án tốt nghiệp 2,0

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích; 1,0

3 Tổng điểm theo thang 10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

- Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ: ………

………

- Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày tháng năm 20…

Người phản biện

Trang 6

………

Đà Nẵng, ngày….tháng… năm 2021

Giảng viên hướng dẫn

Trang 7

Tên Đề Tài : Tính toán thiết kế máy nghiền nhựa phế liệu

Sinh Viên Thực Hiện : Đỗ Minh Sơn-Phù Trung Lành

Mã Sinh Viên :1811504110135-1811504110124

NỘI DUNG ĐỒ ÁN

1 Thuyết minh (gồm 6 chương và tổng số trang là 60 trang)

Chương I : Giới thiệu tổng quan về nhựa và máy nghiền nhựa

Chương II : Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế máy nghiền nhựa

Chương III : Tính toán và thiết kế máy nghiền nhựa

Chương IV : Thiết kế quy trình công nghệ

Chương V : Vận hành và bảo dưỡng máy

Chương VI : Thiết kế mô hình thực nghiệm

4 Thời gian thực hiện:

 Ngày giao nhiệm vụ 24/02/2022

 Ngày hoàn thành 24/06/2022

Xác nhận của GVHD Đà nẵng, ngày 20 tháng 07 Năm 2021

(Kí ghi rõ họ tên)

Trang 8

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Thái Dương

Sinh viên thực hiện : Đỗ Minh Sơn-Phù Trung Lành

Mã Sinh Viên :1811504110135-1811504110124

1 Tên đề tài:

- Tính toán thiết kế máy nghiền nhựa phế liệu

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

‐ Nhựa dạng hạt < 30x30 mm hoặc < 50x50 mm

‐ Trọng lượng của máy công nghiệp ước tính là : 13,5 tấn

‐ Kích thước máy : 6070x2900x3780 (mm)

3 Nội dung chính của đồ án:

- Nội dung chính gồm có 6 chương (60trang)

+ Chương 1: Giới thiệu tổng quan về nhựa và máy nghiền nhựa

+ Chương 2: Giới thiệu tổng quan về nhựa và máy nghiền nhựa

+ Chương 3: Tính toán và thiết kế máy nghiền nhựa

+ Chương 4: Thiết kế quy trình công nghệ

+ Chương 5: Vận hành và bảo dưỡng máy

+ Chương 6: Thiết kế mô hình thực nghiệm

Trang 9

Sau 4 năm học tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Đại Học Đà Nẵng, Đồ ántốt nghiệp là kết quả cuối cùng kết thúc quá trình học tập rèn luyện những kiến thức cơbản làm tiền đề cho sự sáng tạo và phát triển trong tương lai Quá trình làm đồ án tốtnghiệp đã giúp tụi em tổng hợp, cũng cố kiến thức đã học để làm tiền đề cho sự sángtạo và phát triển trong tương lai.

Mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của thầy Th.S Nguyễn Thái Dương trong suốt

quá trình àm đồ án, nhưng tụi em vẫn gặp không ít khó khăn và trở ngại do vốn kiếnthức của bản thân vẫn còn hạn chế Dù khó khăn là thế nhưng với sự tận tâm và lòngnhiệt huyết của Thầy đã tiếp thêm năng lượng, tinh thần và một niềm tin mãnh liệt đểhôm nay em đã hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp một cách tốt nhất

Với tất cả tấm lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thần gửi lời cám ơn đến Ban GiámHiệu, toàn thể các quý Thầy, Cô trong khoa và bộ môn của Trường Đại Học Sư Phạm

Kỹ Thuật Nẵng đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường Đặc biệt

là Thầy Th.S Nguyễn Thái Dương – Giảng viên hướng dẫn đồ án tốt nghiệp của em.

Sau cùng tụi em cám ơn gia đình người thân đã luôn bên cạnh và ủng hộ động viên.Cảm ơn tất cả các bạn bè trong lớp và trong trường đã cùng gắn bó học tập và giúp đỡtụi em trong suốt thời gian vừa qua, cũng như trong quá trình hoàn thành đồ án tốtnghiệp này

Em chân thành cám ơn!

Đà nẵng, ngày 15 tháng 06 năm 2022

Sinh viên thực hiện

Trang 10

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án tốt nghiệp “ Tính toánthiết kế máy nghiền nhựa phế liệu” là trung thực và không có bất kỳ sự sao chép hay

sử dụng để bảo vệ một học vị nào Tất cả những sự giúp đỡ cho việc xây dựng cơ sở lýluận cũng như tính toán thiết kế cho đồ án đều được trích dẫn đầy đủ và ghi rõ nguồngóc rõ ràng và được phép công bố

Đà nẵng, ngày 15 tháng 06 năm 2022

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

Trang 11

CHƯƠNG 1 : 1

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHỰA VÀ MÁY NGHIỀN NHỰA 1

1.1 Nhựa là gì 1

1.1.1 Nhựa nhiệt dẻo 1

1.1.2 Nhựa nhiệt rắn 1

1.2 Ứng dụng 2

1.3 Những sản phẩm sau khi nghiền 2

1.4 Thiết bị sử dụng trong tái chế nhựa 3

1.4.1 Máy cắt nhựa 3

1.4.2 Máy nghiền/băm nhựa trong thực tế 3

1.4.2.1 Máy nghiền/băm nhựa công nghiệp 3

1.4.2.2 Máy nghiền/băm nhựa LDT 5

Chương 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN NHỰA 6

2.1 Cơ sở quá trình nghiền/băm 6

2.1.1 Khái niệm 6

2.1.2 Mức độ nghiền/băm 6

2.1.3 Các phương pháp nghiền/băm 6

2.1.4 Chọn phương pháp nghiền/băm 8

2.2 Các phương án nghiền/băm 9

2.2.1 Phương án 1 (gồm 4 trục dao) 9

2.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý 9

2.2.1.2 Cơ cấu làm việc 9

2.2.2 Phương án 2 (gồm 2 trục dao) 10

2.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý 10

2.2.2.2 Cơ cấu làm việc 11

2.2.2.3 Buồng dao 12

2.3 Lựa chọn phương án nghiền/băm 12

Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN NHỰA 13

3.1 Thiết kế dao nghiền/băm 13

3.1.1 Chọn vật liệu 13

Trang 12

3.2.2 Chọn động cơ 16

3.3 Phân phối tỉ số truyền 17

3.3.1 Tỉ số truyền chung 17

3.3.2 Phân phối tỉ số truyền 17

3.3.3 Tính toán tốc độ quay trên các trục 17

3.3.4 Công suất trên các trục 17

3.3.5 Tính toán momen xoắn trên các trục 18

3.4 Tính toán bộ truyền bánh răng giữa hai trục dao 19

3.4.2 Xác định ứng suất cho phép 19

3.4.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục 19

3.4.4 Xác định Modun 20

3.4.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 20

3.4.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 22

3.4.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải 23

3.4.8 Bảng thông số và kích thước bộ truyền 23

3.5 Thiết kế các bộ truyền 24

3.5.1 Thiết kế bộ truyền đai 24

3.5.1.1 Chọn loại đai 24

3.5.1.2 Xác định đường kính bánh đai nhỏ 25

3.5.1.3 Xác định đường kính bánh đai lớn 25

3.5.1.4 Xác định khoảng cách trục A 25

3.7.1.5 Tính chiều dài L 25

3.5.1.6 Xác định chính xác khoảng cách trục A 26

3.5.1.7 Tính góc ôm α 1 26

3.5.1.8 Xác định số dây đai cần thiết 26

3.5.1.9 Xác định các kích thước chủ yếu của bánh đai 27

3.7.3 Thiết kế bộ truyền xích 28

3.7.3.1 Chọn loại xích 28

3.7.3.2 Định số răng đĩa xích 28

3.7.3.3 Định bước xích t 29

Trang 13

3.7.3.6 Lực tác dụng lên trục 30

3.7.2 Thiết kế bộ truyền trục vít bánh vít 31

3.7.2.1 Chọn vật liệu 31

3.7.2.2 Xác định ứng suất cho phép 31

3.7.2.3 Chọn số mối răng z1 của trục vít và tính số răng z2 của bánh vít 31

3.7.2.4 Sơ bộ chọn vị trí số hiệu suất η và hệ số tải trọng k 31

3.7.2.5 Định môđun m và hệ số đường kính q 32

3.7.2.6 Kiểm nghiệm vận tốc trượt, hiệu suất và hệ số tải trọng vận tốc trượt 32

3.7.2.7 Kiểm nghiệm ứng suất của bánh răng vít 33

3.7.2.8 Định các thông số hình học của bộ truyền 33

3.7.2.9 Tính lực tác dụng 34

3.7.2.10 Tính toán về nhiệt bôi trơn khi làm việc: 34

3.7.2.11 Kiểm tra độ bền uốn của trục vít: 34

3.7.2.12 Kiểm tra độ cứng của trục vít 35

3.7.2.13 Bôi trơn của bộ phận truyền trục vít: 35

3.5 Tính toán trục 35

3.5.2 Tính sơ bộ trục 36

3.5.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 36

3.5.4 Xác định trị số và chiều quay của lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục 37

3.5.5 Trục I 37

3.5.6 Trục II 40

3.5.7 Chọn then bằng 42

3.5.8 Tính kiểm nghiệm trục và then 42

3.5.8.1 Trục I 42

3.5.8.1.1 Kiểm nghiệm về độ bền dập của then hoa 42

3.5.8.1.2 Kiểm nghiệm về độ bền mòn của then hoa 43

3.5.8.1.3 Kiểm nghiệm về độ bền dập của then bằng tại bánh răng trụ 43

3.5.8.1.4 Kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục 44

3.5.8.1.5 Kiểm nghiệm theo độ bền tĩnh: 45

3.5.8.2 Trục II 45

3.10.8.2.1 Kiểm nghiệm về độ bền dập của then hoa 45

Trang 14

3.5.8.2.4 Kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục 47

3.5.8.2.5 Kiểm nghiệm theo độ bền tĩnh 47

3.6 Tính chọn ổ lăn 48

3.6.1 Chọn loại ổ lăn 48

3.6.2 Kiểm nghiệm khả năng tải trọng động của ổ 48

3.6.3 Kiểm ngiệm khả năng tải tĩnh của ổ 49

Chương 4 : 50

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 50

I Lập các thứ tự nguyên công, chọn dao vẻ sơ đồ gá đặt và lẹp chặt chi tiết cho từng nguyên công 50

1 Nguyên công 1 : khỏa hai đầu đoạn trục và khoan 2 lỗ tâm 50

2 Nguyên công 2 : Tiện thô , tinh đoạn trục ∅95, ∅110 51

3 Nguyên công 3 : Tiện thô , tinh đoạn trục ∅110 và vát mép 52

4 Nguyên công 4 : Phay then hoa chép hình 52

5 Nguyên công 5: Phay then bằng 53

6 Nguyên công 6: Kiểm tra độ đồng tâm 53

CHƯƠNG 5 : 54

VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY 54

4.1 Lắp ráp và bảo dưỡng máy nghiền/băm tại nhà máy 54

4.2 Sử dụng và sửa chữa máy nghiền 54

4.2.1 Sử dụng máy 54

4.2.2 Sửa chữa máy 54

CHƯƠNG 6 : THIẾT KẾ MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 56

4.1 Hoàn thiện giá đỡ 56

4.2 Hoàn thiện buồng dao và hàn ốc 56

4.3 Chi tiết được lắp thêm hộp giảm tốc vít và bộ truyền xích 57

4.4 Chi tiết được lắp thêm động cơ điện 57

4.5 Lắp công tắc điện 58

4.6 Hoàn thiện mô hình thực nghiệm 58

Một số hình ảnh 3d về buồng dao 59

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢN

Trang 15

Hình 1 2 Chén nhựa 3

Hình 1 3 Bột nhựa 3

Hình 1 4 Nguyên lý hoạt động của máy cắt nhựa 4

Hình 1 5 Nguyên lý hoạt động của máy công nghiệp 5

Hình 1 6 Máy nghiền/băm nhựa công nghiệp 5

Hình 1 7 Nguyên lý hoạt động của máy nghiền/băm LDT 6Y Hình 2 1 Các phương pháp đập, nghiền 8

Hình 2 2 Các phương án nghiền/băm 9

Hình 2 3 Sơ đồ nguyên lý của máy nghiền 4 trục 10

Hình 2 4 Cơ cấu làm việc của máy nghiền 4 trục 11

Hình 2 5 Buồng dao nghiền/băm 4 trục 11

Hình 2 6 Nguyên lý hoạt động của máy nghiền/băm 2 trục 12

Hình 2 7 Cơ cấu làm việc của máy nghiền 2 trục 12

Hình 2 8 Buồng dao nghiền 2 trục 1 Hình 3 1 Khoảng cách trục aw 15

Hình 3 2 Lực cắt khi nghiền 15

Hình 3 3 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền hai trục 17

Hình 3 4 Bộ truyền đai thang 25

Hình 3 5 Biểu đồ momen trục I 39

Hình 3 6 Biểu đồ momen trục II 4 Hình 4 1 Nguyên công 1 51

Hình 4 2 Nguyên công 2 52

Trang 16

Bảng 1 1 Thông số máy công nghiệp 6Y Bảng 2 1 Bảng so sánh phương án nghiền 1

Bảng 3 1 Thành phần hóa học của vật liệu làm dao 14

Bảng 3 2 Bảng số liệu 19

Bảng 3 3 Bảng thông số 24

Bảng 3 4 Bảng thông số hình học bộ truyền đai 29

Bảng 3 5 Hệ thống kết quả tính được 3 Bảng 4 1 Một số hư hỏng của máy và cách khắc phục 56

Trang 17

Lý do chọn đề tài

Ở nước ta hiện nay vấn đề thu gom và tái chế rác thải là hết sức cần thiết, khôngnhững thu gom và tái chết rác thải vừa mang lại về kinh tế cho con người mà còn đemlại cho môi trường sạch sẽ và trong lành hơn

Nguyên liệu chính để thu gom và tái chế chủ yếu là nhựa Nhựa là loại vật liệu rấtthông dụng, đa dạng và quan trọng Đặt biệt nhựa được sử dụng ngày càng rộng rãitrong đời sống của con người Việc tái chế mang lại rất nhiều lợi ích về kinh tế

Tuy nhiên việc thu gom nhựa từ các cơ sở, nhà máy chiếm diện tích lớn, cồngkềnh nên việc vận chuyển sẽ gặp nhiều khó khăn Do đó chúng ta cần sơ chế nghiền cácsản phẩm nhựa từ những vùng xa, vùng ven biển hải đảo thành các vụn nhựa nhỏ trước

để quá trình vận chuyển được số lượng nhiều, không chiếm thể tích quá lớn, đem lạinguồn lợi ích nhiều hơn

Từ những thiết thực được nói trên nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài đề tài

nghiên cứu: “ Thiết kế và chế tạo máy nghiền nhựa”

Trang 18

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHỰA VÀ MÁY NGHIỀN NHỰA

1.1 Nhựa là gì

Chất dẻo hay còn gọi là nhựa hoặc polymer là các hợp chất cao phân tử được dunglàm vật liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đời sống hằng ngày cho đến nhữngsản phẩm công nghiệp, gắn với đời sống hiện đại của con người Chúng là những vậtliệu có khả năng biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp suất và vẫn giữ được sự biếndạng đó khi thôi tác dụng

1.1.1 Nhựa nhiệt dẻo

Là loại nhựa khi nung chảy đến nhiệt độ chảy mềm thì nó chảy mềm ra và khi hạ

nhiệt độ thì nó đóng rắn lại Thường tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp

Nhựa dẻo có khả năng tái sinh lại nhiều lần như: polyetylen(PE), polypropylene(PP),polystrylen(PS),…Nhựa nhiệt dẻo có tính chất cơ học không cao khi so sánh với nhựanhiệt rắn

Hình 1 1 Một số sản phẩm nhựa

1.1.2 Nhựa nhiệt rắn

Là hợp chất cao phân tử có khả năng chuyển sang trạng thái không gian 3 chiềudưới tác dụng của nhiệt độ hoặc phản ứng hóa học và sau đó không nóng chảy hay hòatan trở lại được nữa, không có khả năng tái sinh

Một số loại nhựa nhiệt rắn: nhựa epoxy, phenol focmadehyt (PF), nhựa melamin,…

ví dụ như đĩa, chén nhựa…

Trang 19

1.3 Những sản phẩm sau khi nghiền.

Sau khi nghiền thì nhựa đạt được nhiều dạng ở các kích thước khác nhau và một

số sản phẩm tạp liệu:

 Nhựa dạng bột

Hình 1 3 Bột nhựa

 Nhựa dạng hạt

Trang 20

Hình 1 4 Nguyên lý hoạt động của máy cắt nhựa

1.4.2 Máy nghiền/băm nhựa trong thực tế.

1.4.2.1 Máy nghiền/băm nhựa công nghiệp

đạt kích thước nhất định

Trang 21

Nguyên lý hoạt động của máy:

Hình 1 5 Nguyên lý hoạt động của máy công nghiệp

Trục 2 được dẫn động bởi trục 1 thông qua bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng có tỉ

số truyền i = 1, trên mỗi trục ta lắp 1 dao xen kẽ 1 bạc cách, dao trên trục này sẽ đượclắp đối xứng với bạc cách trên trục kia Nhựa sẽ được kéo vào và nghiền nhỏ ra nhờ cáclực tập trung ngược chiều nhau

Hình 1 6 Máy nghiền/băm nhựa công nghiệp

Trang 22

Công suất đông cơ chính 45 - 55 (kW)Tốc độ trục chính 12,54 - 16,6 (vòng/phút)

Bảng 1 1 Thông số máy công nghiệp

1.4.2.2 Máy nghiền/băm nhựa LDT-tài liệu (3)

Là một loại máy công nghiệp dùng để nghiền/băm nhựa thành những hạt vụn nhựađạt kích thước nhất định

Nguyên lý hoạt đông của máy: Trục 2 được dẫn động bởi trục 1 thông qua bộtruyền bánh răng trụ răng thẳng có tỉ số truyền u = 1, trên mỗi trục ta lắp 1 dao xen kẽ 1bạc cách, dao trên trục này sẽ được lắp đối xứng với bạc cách trên trục kia Nhựa sẽđược kéo vào và bằm nhỏ ra nhờ các lực tập trung ngược chiều nhau

Hình 1 7 Nguyên lý hoạt động của máy nghiền/băm LDT

Chương 2:

Trang 23

PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY

Sau khi nghiền thì nhựa đạt được nhiều dạng ở các kích thước khác nhau và một

D – kích thước vật liệu trước khi nghiền

d – kích thước vật liệu sau khi nghiền

Tuỳ theo kích thước của vật liệu trước khi đập, nghiền/băm, người ta chia ra:Đập thô: D = 1500÷300 mm, d = 350÷100 mm, i =

Trang 24

Ép (Hình 2.1a): Dưới tác dụng của ngoại lực, cả thể tích của cục vật liệu bị biếndạng và khi nội ứng suất ở trong vật liệu lớn hơn giới hạn bền nén của nó thì vậtliệu bị phá vỡ và kết quả thu được các mảng vật liệu có hình dáng khác nhau và kíchthước nhỏ hơn so với trước khi nghiền/băm.

Băm (Hình 2.1b): Vật liệu bị phá vỡ do lực tập trung tác dụng tại chỗ đặt lực.Phương pháp này có khả năng điều chỉnh được kích thước của mảnh vật liệu sau khibăm

Va đập (Hình 2.1c): vật liệu bị phá vỡ dưới tác dụng của tải trọng động, khi tảitrọng tập trung thì tương tự như băm, khi tải trọng phân bố trên toàn bộ thể tích thì hiệuquả phá vỡ tương tự như ép

Chà sát (Hình 2.1d): Vật liệu bị phá vỡ là do tác dụng đồng thời của các lực nén

 Chu trình kín (Hình 2.2b): có sản phẩm đạt độ đồng đều cao hơn nhưng vật liệu

đi qua bộ phận nghiền/băm lớn nên tiêu hao nhiều năng lượng hơn

 Chu trình hai giai đoạn (Hình 2.2c): thường được dùng khi mức độ đậpnghiền/băm i lớn Chu trình này có tiêu hao năng lượng thấp do hạn chế được

 Hiện tượng đập quá mức cần thiết, nhưng do có hai bộ phận nghiền nên cấu tạophức tạp, đắt tiền

Trang 25

Hình 2 2 Các phương án nghiền/băm

2.1.4 Chọn phương pháp nghiền/băm

Ta căn cứ vào các yếu tố sau để lựa chọn phương án:

Cơ tính của vật liệu: vật liệu cần nghiền/băm là nhựa, cấu tạo chủ yếu từ nhựa

 Kích thước vật liệu đầu vào < Ø170

 Kích thước vật liệu đầu ra: nhựa dạng thô đạt kích thước khoảng 50x50 mm

 Lựa chọn chu trình nghiền/băm:

 Vật liệu đầu vào là mảnh vụn nhựa, cấu tạo chủ yếu là từ các hợp chấtpolymer rất dẻo, không thể dùng phương pháp ép (cho vật liệu cứng, giòn) hay chàxát (tốn năng lượng) nên ta sẽ chọn phương pháp bổ (băm) làm phương án thiết kế

 Kích thước đầu vào tương đối nhỏ, yêu cầu về kích thước đầu ra ở mức nhỏ,mức độ đập nghiền i gần với đập nhỏ, nên ta sẽ chọn chu trình kín (hình 2.1 b) làmchu trình thiết kế

Trang 26

2.2 Các phương án nghiền/băm

2.2.1 Phương án 1 (gồm 4 trục dao)

2.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý



Hình 2 3 Sơ đồ nguyên lý của máy nghiền 4 trục

- Ở phương án này, ta dùng 2 cặp dao nghiền/băm nên cần 2 động cơ Nhựakhi rơi vào buồng dao nhờ băng tải, lúc đó dao nghiền trên và dưới phối hợp nhauthực hiện chuyển động như hình 2.3

2.2.1.2 Cơ cấu làm việc

Trang 27

2.2.2 Phương án 2 (gồm 2 trục dao)

2.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý

- Trục 2 được dẫn động bởi trục 1 thông qua bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

có tỉ số truyền u = 1, trên mỗi trục ta lắp 1 dao xen kẽ 1 bạc cách, dao trên trục này

sẽ được lắp đối xứng với bạc cách trên trục kia Vật liệu nhựa sẽ được kéo vào vàbằm nhỏ ra nhờ các lực tập trung ngược chiều nhau

Hình 2 4 Cơ cấu làm việc của máy nghiền 4 trục

Hình 2 5 Buồng dao nghiền/băm 4 trục

Trang 28

Hình 2 6 Nguyên lý hoạt động của máy nghiền/băm 2 trục

2.2.2.2 Cơ cấu làm việc.

1- Dao bào/băm; 2- Bạc cách; 3- Đường liệu vào; 4- Đường liệu ra

 Giải thích cơ cấu:

 Cơ cấu gồm 2 trục đặt song song và quay ngược chiều nhau

 Trên mỗi trục ta lắp 1 dao xen kẽ 1 bạc

 1 dao trên trục này được bố trí đối xứng với 1 bạc trên trục kia

 Nhựa sẽ tự động được kéo vào và bằm nhỏ ra nhờ các lực tập trung ngượcchiều nhau

2.2.2.3 Buồng dao

Hình 2 7 Cơ cấu làm việc của máy nghiền 2 trục

Trang 29

2.3 Lựa chọn phương án nghiền/băm

Phương án 1 (gồm 4 trục dao)

Phương án 2 (gồm 2 trục dao)

Ưu điểm

- Hình dáng nhỏ gọn, chiếm ít diện tích

- Không tốn băng tải trả liệu

Phải thiết kế thêm bộ lọc

Phải tốn thêm 1 băng tải trả liệu.Hình dáng lớn, chiếm nhiều diện tích

Trang 30

Chương 3:

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN NHỰA

3.1 Thiết kế dao nghiền/băm

3.1.1 Chọn vật liệu.

Quá trình nghiền/băm này không yêu cầu kỹ thuật cao, nghiền/băm vật liệu dẻo,chịu các xung lực nhỏ, nên không có yêu cầu về độ cứng, làm việc ở điều kiện nhiệt độbình thường, nhưng yêu cầu về số lượng dao nhiều, nên ta chọn thép C35 làm vật liệuchế tạo dao

Bảng 3 1 Thành phần hóa học của vật liệu làm dao

3.1.2 Cấu tạo dao nghiền/băm.

Các dao nghiền/băm được bố trí lệch nhau nhờ các vòng bạc ở giữa mỗi dao, khiquay thì trục các cánh dao sẽ tạo ra các lực tập trung song song ngược chiều nhau, vừanghiền/băm vừa cuốn nhựa vào

- Nguyên liệu đầu vào nhựa thông dụng

- Năng suất yêu cầu: Q = 2.5 tấn/giờ

- Khi trục quay được 1 vòng thì dao sẽ cuốn được 1 khoảng vật liệu bằng với chu vi

của nó

- Khoảng cách trục a phải đảm bảo rằng các dao bào/băm khi hoạt động phải cuốn

được nhựa vào, aw > 1,2.192,5 = 231 mm Chọn aw = 360 mm

- Vận tốc của lô nghiền v=0,01 ( m/phut )(theo các kết quả thực nghiệm)

Trang 31

Gọi n là số vòng quay của trục công tác Chọn đường kính dao D = 360 mm, ta có:

- Chọn bề dày của dao b1 = 46 mm và bạc b2 = 50mm.

- Khi đó dao bào/băm sẽ sinh ra 2 lực như hình 3.2:

Hình 3 2 Lực cắt khi nghiền Hình 3 1 Khoảng cách trục aw.

Trang 32

 Pz: Lực tiếp tuyến cản lại chuyển động chính làm tiêu hao công suất và cũng

là lực nghiền/băm

 Pht: lực hướng tâm có xu hướng đẩy vật liệu nghiền ra khỏi dao, gây rung động

3.2 Chọn động cơ và tính toán công suất trên các trục

3.2.1 Xác định công suất cần thiết.

Ta sẽ áp dụng các thuyết bền thứ 3 và thứ 4 của tài liệu [2] để kiểm tra và đưa ra công suất cần thiết của động cơ đối với vật liệu cần nghiền là vật liệu dẻo

Ta xét bài toán bền sau :

y

x z

Hình 3.3 Hệ toạ độ

- Chọn hệ tọa độ như hình 3.3, lực Pz1 cuốn nhựa vào và lực Pz2 trực tiếp nghiền nhựa.

- Cho diện tích tiếp xúc giữa lưỡi bằm và vật liệu nhựa là 0,2 cm2, theo quy ước, ta có:

- Mặt vuông góc với trục x là mặt chính ứng với ứng suất chính σ x=¿ −0,2Pz 1 (kN/cm2)

- Ứng suất còn lại nằm trong mặt phẳng vuông góc với ứng suất chính đã cho và có

Trang 33

 Theo thuyến bền thế năng biến đổi hình dáng:

-Với hệ số an toàn bằng 1,2 và trục có 13 dao bào/băm

-Công suất cần thiết trên động cơ.

Để hệ thống làm việc được thì công suất động cơ phải thoả mãn: Nđc ≥ Nct

Tra “bảng P1.1 trang 234[5]” Chọn động cơ điện với các thông số như sau:



   4 4444

Trang 34

3.3 Phân phối tỉ số truyền.

3.3.1 Tỉ số truyền chung.

i ch=n đc

n tg

 Trong đó: ich – tỉ số truyền động chung

nđc - số vòng quay của động cơ

ntg- số vòng quay của tang

8,8 =¿ 164

3.3.2 Phân phối tỉ số truyền.

- Ta có: ich = iđ.ixích i trục=164

 Trong đó:

id - tỉ số truyền của bộ truyền đai

itruc - tỉ số truyền của bộ truyền trục vít – bánh vít

- Chọn tỷ số truyền cặp bảnh răng từ trục III-IV:ibr=1

3.3.3 Tính toán tốc độ quay trên các trục.

3.3.4 Công suất trên các trục.

- Công suất danh nghĩa trên trục động cơ:

Ndc= Nct = 15 (kW)

Trang 35

- Công suất danh nghĩa trên trục I:

NI = Nct.ηI = Nct.ηkn.ηol.ηd = 15.1.0,99.0,96 = 14,26(kW)

- Công suất danh nghĩa trên trục II:

NII = NI.ηII = NI.ηol.ηkn.ηtv = 14,26 0,99.1.0,75 =10,58 (kW)

- Công suất danh nghĩa trên trục III:

NIII = NIII.ηIII = NII.ηol.ηkn.ηx = 10,58 0,99.1.0,97 = 10.15(kW)

- Công suất danh nghĩa trên trục IV:

NIV = NIV.ηIV = NIII.ηol.ηbr = 10,15 0,99 0,98 =9.84 (kW)

3.3.5 Tính toán momen xoắn trên các trục.

- Momen xoắn trên trục động cơ:

Trang 36

3.4 Tính toán bộ truyền bánh răng giữa hai trục dao.

=¿ 17HRC.200=17.54+200=1118 (MPa) ứng suất tiếp cho phép

σ Hlim ° =¿ 900 (MPa) ứng suất uốn cho phép

SH = 1,2: hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc

SF = 1,75: hệ số an toàn khi tính về uốn

-Theo công thức 6.5 tài liệu ( 5) ta có:

N HO=30 H2,4HB

= 30 5422,4 =109.326

-Theo công thức 6.7 tài liệu [5]ta có:N HE=60 c∑¿ ¿ số chu kì thay đổi ứng suất tươngđương

-Trong đó: Ti, ni, ti lần lượt là momen xoắn, số vòng quay, và tổng số giờ làm việc ở

chế độ I của bánh răng đang xét

N HE=60 c n1/u1∑t i∑ (T i/T max¿¿¿3) t i/∑t i=60.1.3,8

1 460.8000.1=110.106

3.4.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục.

- Vì NHE > NHO nên KHL = 1.

- Như vậy theo công thức 6.1a sơ bộ xác định được:

[σ H]=σ

H lim¿0.( HL

S H)¿ = 1118.(1/1,2)=931,7 (MPa)

Trang 37

 Theo bảng 6.6 tài liệu [5], ta chọn ψ ba=¿ 0,2

 Theo bảng 6.5 tài liệu [5], ta chọn Ka = 49,5

 Theo công thức 6.16 tài liệu [5], ta có:

-Tra bảng 6.8 tài liệu [5] ta chọn m = 6.

-Ta có góc nghiêng β = 00, số răng được xác định theo công thức 6.31 tài liệu [5],ta có

Z= 2 a w

m(u+1)=

2.3606.(1+1)=¿60(răng)

3.4.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt răng của bộ truyền phải thoả mãn công thức 6.33

Trang 38

·H = 0,004: hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp

go = 61: hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng

- Theo công thức 6.40[5], vận tốc bánh răng:

V = π d w n1

60000

Trang 39

Vậy σ H=274.1,76 0,87 √2.8197083,3 (1+1) 90.1 3602 = 713,9 MPa

 Xác định chính xác ứng suất tiếp cho phép

-Theo công thức 6.1 tài liệu [5], với v = 0,19 (m/s) <5 (m/s),

+ Z =0,85v0,1 =0,71; với cấp chính xác động học là 8, khi đó cần gia công độ nhám+ Ra = 2,5 1, 25μm, do đó ZR = 0,95; với da < 700 mm, KxH =1

[σ H]=σ H lim¿0 Z v Z R K HL K xH/S H¿

=1271.1.0,71.0,95.1/1,1=780,4(MPa)

- Như vậy σ H[σ H]nên thỏa điều kiện tiếp xúc

3.4.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng được xác định theocông thức 6.43 tài liệu [5]

Trang 40

Y ε=

ε α=1,8=¿0,55: hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

Yβ=1− β °

140=1: hệ số kể đến độ nghiên của răng

 Với số răng tương đương tra bảng 6.18: zv = 60 ta được YF = 3,62

Như vậy σ F<[σ F], do đó bánh răng đủ bền

3.4.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải.

 Ứng suất tiếp xúc cực đại

σ Hmax=σ H√K qt=¿731,9.√1,05=731,5¿[σ H]max

 Ứng suất uốn cực đại:

σ Fmax=σ H K qt=¿208,2.1,05=218,6¿[σ F]max

 Vậy kiểm nghiệm răng về quá tải cho thấy bánh răng đạt yêu cầu

3.4.8 Bảng thông số và kích thước bộ truyền

Chiều rộng vành răng bw = 90 mm

Tiêu đề	Tính Toán Và Thiết Kế Máy Nghiền Nhựa Phế Liệu
Tác giả	Đỗ Minh Sơn, Phù Trung Lành
Người hướng dẫn	TH.S Nguyễn Thái Dương
Trường học	Đại học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	80
Dung lượng	2,37 MB