Thuyết Minh Đồ Án Môn Học Thiết Kế Hệ Thống Cơ Khí 1 Hệ Thống Vận Chuyển Cho Dây Chuyền Sản Xuất Phân Bón Npk Năng Suất 12 Tấn H.pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘIBỘ MÔN MÁY XÂY DỰNG

THUYẾT MINH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 1

Hệ thống vận chuyển cho dây chuyền sản xuất phân bón NPK năng suất 12 tấn/hNhóm 3A

Họ và tên sinh viên :HOÀNG GIA HIỂN MSSV: 72364

Phương an thiêt kê : 3A8

Giao viên hướng dẫn : TS.CAO THÀNH DŨNG

Hà Nội 2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘIBỘ MÔN MÁY XÂY DỰNG

thiêt kê Ghi chú

2 Nội dung cac phần thuyêt minh và tính toana Nội dung làm việc chung theo nhóm

- Mô tả dây chuyền công nghệ, yêu cầu và phạm vi của hệ thống vận chuyển- Cac nguyên tắc vận chuyển sử dụng

- Đặc điểm của vật liệu vận chuyển.

b Nội dung làm việc độc lập

- Mô tả may vận chuyển thiêt kê: cấu tạo, nguyên lý làm việc, cac thông số cơbản.

- Tính toan và lựa chọn cac thông số chính của may: hình học, công suất, tốcđộ,

- Tính toan thiêt kê cụm cơ cấu được giao.3 Cac bản vẽ: 03 bản vẽ

- Sơ đồ bố trí thiêt bị vận chuyển cho dây chuyền (A1, A2)- Hình chung may thiêt kê (A )1

- Bản vẽ chi tiêt (A3)4 Giao viên hướng dẫn:5 Ngày giao nhiệm vụ thiêt kê:6 Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiêt kê:

Giao viên hướng dẫn(Ký và ghi rõ họ tên)

Sinh viên thực hiện(Ký và ghi rõ họ tên)

Mục Lục

LơI nóI đầu……….6CHƯƠNG1:Giớithiệuchungvềdâychuyềncôngnghệvàhệthốngvận

chuyển……… 7-161.1, Mô tả dây chuyển công nghệ……… ……… … 71.1.1, Nhiệm vụ và chức năng……… 71.1.2, Sơ đồ công nghệ dây chuyền và cac thiêt bị chính trong dây chuyền…… 71.2, Hệ thống vận chuyển……… 131.2.1, Yêu cầu và phạm vi của hệ thống vận chuyển trong dây chuyền sản

xuất phân NPK……… 131.2.2, Cac nguyên tắc vận chuyển vật liệu……… 131.2.2.1, Nguyên tắc lập kê hoạch bố trí và tích hợp cac hệ thống

vận chuyển……… 131.2.2.2, Cac nguyên tắc về vật liệu……… 131.2.2.3, Cac nguyên tắc về thiêt bị xử lý vật liệu……… 141.2.3, Đặc điểm của vật liệu trong dây chuyền vận chuyển và phương phap

có thể sử dụng để vận chuyển vật liệu……….… 15CHƯƠNG2:Lựachọnphươngánsửdụngcácthiếtbịvậnchuyển

vàgiới thiệuchung vềmáythiếtkế……… …… 17-292.1, Lựa chọn phương an sử dụng cac thiêt bị vận chuyển chính của

dây chuyền……… 172.1.1, Xac định cac thiêt bị có thể làm việc tại mỗi công đoạn vận chuyềncủa dây chuyền, và ưu, nhược điểm……… 172.1.2, Phân tích tổng hợp để lựa chọn thiêt bị vận chuyển hợp lý cho mỗicông đoạn vận chuyển……… 182.2, Giới thiệu chung về may thiêt kê ở công doạn 8- Gầu tải……… 22

2.2.2, Cấu tạo, nguyên lý làm việc, thông số cơ bản của may……… 27

2.2.3, Cac bộ phận chủ yêu của gầu tải……… 27

2.2.4, Cac thông số để thiêt kê gầu tải……… 29

CHƯƠNG3:Tính toánGầutải……… 30-473.1, Tính toan lựa chọn thông số chính của gầu……… 30

LỜI NÓI ĐẦU

Trong tình hình cơ cấu kinh tê nước ta hiện nay , nông nghiệp chiêm tới 80 % vìvậy khi đó ngành công nghiệp sản xuất phân bón chiêm một vai trò vô cùng cầnthiêt và quan trọng Nên việc điều khiển và giam sat dây chuyền sản xuất sẽ ảnhhưởng đên chất lượng phân bón cũng như năng suất của ngành nông nghiệp Vớinhững kiên thức đã tiêp thu được sau những năm học tại ngành Kỹ thuật Cơ Khíthuộc khoa Cơ Khí , trương Đại học Xây Dựng Hà Nội cùng với việc học qua cacmôn Thiêt kê hệ thống cơ khí 1 , và tham khảo một số tài liệu …… em đã đượcnhận đề tài thiêt kê hệ thống cơ khí dây chuyền sản xuất phân bón NPK, năng suất12 tấn/giơ

Em xin trân thành cảm ơn cac thầy trong khoa Cơ khí đặc biệt là thầy CAOTHANHDUNGđã luôn có những hướng dẫn nhiệt tình nên em đã hoàn thành đềtài nói trên Nội dung đồ an môn học “Thiêt kê hệ thống cơ khí 1” bao gồm 3chương :

CHƯƠNG 1 Giới thiệu chung về dây chuyền công nghệ và hệ thống vận chuyểnCHƯƠNG 2 Lựa chọn phương an sử dụng cac thiêt bị vận chuyển và giới thiệuchung về may thiêt kê

CHƯƠNG 3 Tính toan may vận chuyển công đoạn 8 ( Gầu tảI)

Trong thơi gian làm đồ an, em đã cố gắng hoàn thành một cach tốt nhất công việccủa mình Do kiên thức và kinh nghiệm có hạn nên đồ an của em sẽ không tranhkhỏi việc thiêu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp quý bau của cac thầy vàcac bạn để bàI làm được hoàn thiện hơn và tích thêm lũy thêm nhiều kinh nghiệm

Chương 1: Giới thiệu chung về dây chuyền côngnghệ và hệ thống vận chuyển

1.1, Mô tả dây truyền công nghệ1.1.1, Nhiệm vụ và chức năng.a, Nhiệm vụ

- Từ cac nguyên liệu thô như: Nitơ (N), Photpho (P), Kali (K) qua cac công đoạncủa dây truyền sẽ cho ra sản phẩm là phân bón tổng hợp NPK

- Tăng năng suất sản xuất phân bón NPK- Giảm thiểu sức lao động của cong ngươib, Chức năng

- Sản xuất phân bón NPK với năng suất 12 tấn/h

1.1.2, Sơ đồ công nghệ dây chuyền và cac thiêt bị chính trong dây chuyềna, Nguyên lý làm việc.

Nguyên liệu được vận chuyển nạp vào cac bunke riêng biệt, sau đó rót vào băngtải phối liệu, qua cân định lượng,và được vận chuyển vào may nghiền.Nguyênliệu sau nghiền được vận chuyển vào cac may phối trộn Sau qua trình trộn,phối liệu sẽ theo băng tải đên thiêt bị tạo hạt Ở đây nguyên liệu được trộn đều,đồng thơi phun nước dạng mù, tạo độ ẩm cho hỗn hợp phối liệu vê viên thànhhạt NPK Cac hạt NPK trên đĩa (hoặc thùng vê viên) sẽ được gạt dần xuốngbăng tải để đưa ban thành phẩm NPK từ may vê viên sang may sấy thùng quay.Tại may sấy thùng quay, NPK sẽ được sấy khô từ độ ẩm 4- 6% xuống còn 0,5-1,5% nhằm tăng độ bền cơ học của hạt và tạo độ ẩm tối ưu cho hạt Sau khi sấyxong, NPK được băng tải chuyển đên sàng rung phân loại để phân loại NPKtheo cỡ hạt Phần hạt có kích thước tiêu chuẩn 2 – 5 mm sẽ đƣợc đƣa sang thiêtbị làm nguội thùng quay, trở thành sản phẩm phân NPK Phần hạt qua cỡ sẽ quamay nghiền búa, qua băng tải hồi lưu để trở lại qua trình vê viên tạo hạt Phầnhạt nhỏ hơn tiêu chuẩn sẽ rơi thẳng xuống băng tải thu hồi và cũng tuần hoàn lạitheo đương trên Sau khi làm nguội, NPK đạt tiêu chuẩn theo băng tải chảy vàosi lô chứa, phía dưới si lô tiên hành cân đóng phân NPK thành phẩm.

giữa cac thành phần dinh dưỡng trong hạt phân.

+) Công đoạn 4: Tạo cac hạt có kích thước mong muốn từ 2÷5 (nm) có thành phầndinh dưỡng và kích thước hạt đồng đều, có độ ẩm thích hợp 4.5÷6.6% để tạo điềukiện thuận lợi cho cac công đoạn tiêp theo.

+) Công đoạn 5: Sấy,Mục đích của công đoạn sấy là tạo độ ẩm của hạt theo yêu cầu2÷4% để làm tăng độ cứng và tranh hiện tượng kêt khối hạt.

+) Công đoạn 6: Sàng phân loại, Mục đích của công đoạn này là loại bỏ cac hạtphân có kích thước không mong muốn ( qua nhỏ hoặc qua to ).

+) Công đoạn 7: Làm nguội, Sản phẩm NPK sau qua trình sàng phân loại có nhiệtđộ khoảng 70-800C vào kích thước 2÷5 (mm), độ ẩm 2÷4% được đưa vào thiêt bịlàm nguội có dạng thùng quay.

+) Công đoạn 8: Tích trữ và đóng bao, Qua trình đóng bao được thực hiện bởi maykhâu bao Sản phẩm từ silo chứa được cho thao chảy xuống bao chứa đã hứng

phía dưới và đặt trên một cân định lượng, tiêp đó đóng miệng bao sản phẩm bằngmay khâu bao.

+) Công đoạn 9: Vận chuyển bao phân bón NPK 50kg

+) Công đoạn 10: Cac hạt không đạt yêu cầu sẽ được đưa về may nghiền bằnngthiêt bị vận chuyển.

c, Cac thiêt bị chính trong dây chuyền sản xuất phân bón NPK.*Công đoạn1: Cân định lượng thành phần

- Thiêt bị sử dụng: Cân định lượng- Năng suất làm việc: 15 tấn/giơ

- Công dụng chính: Xac định đúng khối lượng nguyên liệu thô được sử dụng tùytheo loại phân NPK mà nhà may sản xuất, đảm bảo đúng tỷ lệ thành phần.

Hình 1.2 Cân định lượng*Công đoạn2: nghiền nguyên liệu

- Thiêt bị sử dụng: May nghiền lồng- Năng suất làm việc: 15 tấn/giơ

- Công dụng chính: Nghiền mịn nguyên liệu thô về độ mịn tiêu chuẩn giúp đảm bảođộ đồng đều cho cac hạt phân cũng như hỗ trợ qua trình tạo viên.

Hình 1.3 May nghiền

*Công đoạn 3: trộn nguyên liệu- Thiêt bị sử dụng: May trộn công nghiệp- Năng suất làm việc: 15 tấn/giơ

- Công dụng chính: Trộn đều hỗn hợp nguyên liệu thô đã được nghiền mịn, đảmbảo tỷ lệ thành phần dinh dưỡng của cac hạt phân.

Hình 1.4 May trộn*Công đoạn 4: tạo hạt

- Thiêt bị sử dụng: May vê viên dạng thùng quay- Năng suất làm việc: 15 tấn/giơ

- Công dụng chính: Tạo hạt có kích thước như mong muốn với kích thước đồngđều và độ ẩm phù hợp.

Hình 1.5 May tạo hạt

*Công đoạn 5: sấy

- Thiêt bị sử dụng: May sấy dạng lồng quay- Năng suất làm việc: 15 tấn/giơ

- Công dụng chính: Giảm độ ẩm của hạt phân xuống mức tiêu chuẩn, giúp tăng độcứng và tranh bị kêt khối hạt.

Hình 1.6 May sấy lồng quay*Công đoạn 6: sàng

- Thiêt bị sử dụng: May sàng rung bằng cơ cấu rung lệch tâm- Năng suất làm việc: 15 tấn/giơ

- Công dụng chính: Phân loại và loại bỏ cac hạt có kích thước không đạt chuẩn(qua to hoặc qua nhỏ).

Hình 1.7 May sàng rung

*Công đoạn 7: làm nguội

- Thiêt bị sử dụng: Lồng quay làm nguội- Năng suất: 15 tấn/giơ

- Công dụng chính: Giảm nhiệt độ của cac hạt phân sau khi trải qua công đoạn sấyxuống mức mong muốn để sẵn sàng đưa đi đóng bao.

Hình 1.8 Lồng quay làm nguội*Công đoạn 8: đóng bao

- Thiêt bị sử dụng: Cân đóng bao định lượng băng tải có phễu- Năng suất: 200 bao/giơ

- Công dụng chính: Đóng gói phân NPK đã được sản xuất vào trong cac bao tải vớikhối lượng tịnh đã cho trước để sẵn sàng chuyển tới kho lưu trữ.

qvl=3,6.vQ = 3,6.0,8= 13,89 (Kg/m) = 136,21 (N/m)Chọn sơ bộ khối lượng 1 gầu được chê tạo bằng thép tấm dày δ = 3,5 là: 7,8 kgKhối lượng gầu trên 1m xích:

Lực cản của trục bị động:

Wd= ζ Smin

Trong đó: ζ _ Hệ số lực cản: ζ = 0,07Lực cản xúc vật liệu:

Wxvl= qvl k1

Trong đó: k1= 0,95 ÷ 2,4 là hệ số xúc liệu Chọn k1= 2 ( do dạng vật liệu làdạng hạt)

Wxvl= 136,21 2 = 272,42 (N/m)Tổng lực cản của bộ phận kéo

�_là góc ôm đai: � = 180o= � (rad/s)

→ Smin≥ 21,2 (N); Lấy Smin= 1000N� = 272,42 + 0,05 Smin

� = 272,42 + 0,07 1000= 342,42 N

Lực căng tại vị trí cấp liệu ( Điểm số 2):

�d= Smin+ � = 1000 + 342,42 = 1342,42 NLực căng lớn nhất tại vị trí 1 không kể đên tải trọng động:

Sv= Sd+ (qvl+ qx).H

= 1342,42 + ( 136,21 + 184,92).10 = 4553,72 NTrọng lượng chuyển động của bộ xích:

G ≈ (2.qx+ qvl).H≈ (2.184,92 + 136,21 ).10≈ 5060,5 N

Tải trọng động của bộ xích

Sđ= 3.�.��2.�2=3.5060,5.0,810 0,122 2= 809,68 N

Trong đó: z = 6 ÷ 12_ Số răng đĩa xích Chọn sơ bộ z = 10.t = 120mm = 0,12m_ Bước xích

Lực kéo lớn nhất có kể đên tải trọng động đối với gầu tải có hai xích, tính toancho 1 xích:

Smax= Sv+ Sđ

= 4553,72 +809,68= 5363,4 NLực kéo ở đầu ra ở đĩa xích chủ động:

Sr= Smin+ q H = 1000 + 184,92.10 = 2849,2 Nx

Lực vòng trên đĩa xích chủ động:

p = (Smax- Sr).(1 + ζ )

= (5363,4 - 2849,2).(1 + 0,05) = 2639,91 N

3.2, Lựa chọn phương an dẫn động.

Hình 3.3 Sơ đồ dẫn động3.3, Tính chọn động cơ, hộp giảm tốc

Công suất cần thiêt trên trục đĩa xích chủ độngN =1000.��.�=2639,91.0,81000.0,85 = 2,48 Kw

Trong đó: +) P = 2639,91 N _ Lực vòng trên đĩa xích chủ động+) v = 0,8 m/s_ Vận tốc chuyển của gầu tải.Số vòng quay đĩa xích chủ động:

nx= 60.1000.��.�

�= 60.1000.0.810.120 = 40 v/phTỷ số chuyền chung của hệ dẫn động:

i = ��/�

nx = 97040= 24

→ Chọn động cơ liền hộp giảm tốc vớI cac thông số sau:

Loại: C.89-LE112ZMKB4PTỷ số truyền: i = 24,26Tốc độ quay: 60 v/phCông suất: 4 KwKhối lượng: 58kg3.4, Tính chọn bộ phận kéo3.4.1, Tính toan bộ truyền xích

Ta có bước gầu là bội số nguyên của bước xích, chọn bội số bằng 5 nên bướcxích được tính bằng:

8 Chiều dài chốt ở mối nối lớn nhất,mm l 1009 Chiều dài chốt ở mối nối tính từ tâm xích đên đầu

xích lớn nhất , mm

3.4.2, Kiểm tra bền xích

Kiểm tra xích theo tải trọng pha hủy:[S] =��

�4≥ Smax

Trong đó: +) Sp= 200 KN _ Tải trọng pha hủy.

+) k4 _Hệ số dự trữ bền Do gầu tải là may vận chuyển liên tục nênK4= 8

[S] =2008 = 25 ≥ Smax= 5,82 KNVậy xích đã chọn thỏa mãn về điều kiện bền.3.5, Tính toan đĩa xích

Vật liệu chê tạo đĩa xích là C45 với cac thông sốPhương phap nhiệt luyện: Tôi cải thiệnĐộ rắn bề mặt: HB = 220

Giới hạn bền: ��= 750 MpaGiới hạn chảy: ��ℎ= 450 MpaChọn sơ bộ số răng đĩa xích: z = 10Đương kính vòng chia:

d1=���(� ��)=���(120 �

10)= 388,33 (mm)Đương kính vòng đỉnh răng:

da= p.[0,5 + cot(��)] = 120.[0,5 + cot(10�)] = 429,32mmBan kính đay răng:

r = 0,5025.D + 0,05 = 0,5025.72,39 + 0,05 = 36,43 mmĐương kính vòng chân răng:

df= d - 2.r = 388,83 - 2.36,43 = 315,97mm1

Đương kính vành đĩa:

dv= p cot(��) - 1,3.h

= 120.cot(10�) - 1,3 103,6= 234,64 mm

= 72,39.( 0,8.cos12,4 + 1,24.cos10,6 - 1,3025) - 0,05= 50,45 mm

Ban kính góc lượn:

r3= 1,7.D = 1,7.72,39 = 123,06 mmr4= 2,5mm, với bước xích tx> 40mmTọa độ:

x1= 0,8.D.sinα = 0,8.72,39.sin49 = 43,71 mmx2= 1,24.D.cos(180� ) = 1,24.72,39.cos(10180) = 85,37 mmy1= 0,8.D.cosα = 0,8.72,39.cos49 = 40 mm

y2= 1,24.D.sin(180

� ) = 1,24.72,39.sin(10180) = 27,74 mmChiều dài đoạn profin thẳng:

fd= D.(1,24.sin2γ - 0,8sin2β)= 72,39.(1,24.sin10,6 - 0,8sin12,4)= 4,07 mm

Chiều rộng răng đĩa:

b = 0,9.B - 0,15 = 0,9.44 - 15 = 39,45 mmChiều dày vành đĩa:

δ = 0,7t = 0,7.120 = 84mmChiều dài may ơ:

l = (0,8 ÷ 1,8) d = (0,8 ÷ 1,8) 65 = 52 ÷ 117 mmChọn l = 90 mm

Đương kính ngoài may ơ:

Dm= (1,5 ÷ 1,8).d = (1,5 ÷ 1,8).60 = 90 ÷ 108 mmChọn Dm= 100mm

Chiều dày của đĩa:

C = (0,2 ÷ 0,3).b = (0,2 ÷ 0,3).39,45 = 7,89 ÷ 11,84 mmChọn C = 11mm

Bảng 3.2: Bảng thông số đĩa xích dẫn độngCac thông số hình học Ký hiệu Đơn vị Gia trị

364912,410,6Ban kính profin răng r1

94,3450,45

Ban kính góc lượn r3

3.6, Thiêt kê trục đĩa xích chủ độnga, Vật liệu chê tạo trục:

Theo bảng (6.1)-[3] ta có : vật liệu chê tạo trục là thép 45 với cac thông số sauPhương phap nhiệt luyện: Tôi cải thiện

Độ rắn: HB = 220

Giới hạn bền:��= 750 MpaGiới hạn chảy: ��ℎ= 450 Mpab, Lực tac dụng lên trục

Lực vòng: p = 2639,91 N

Lực tac dụng của đĩa xích chủ động lên trục:

��= kx p = 1,05 2639,91 = 2771,9 NVới kx= 1,05: Hệ số kể đên trọng lượng xíchMomen xoắn sinh ra từ lực vòng quanh đĩa xích chủ động:

T = P.�1

2 = 2639,91.0,3892 = 513460 N.mmc, Đương kính trục sơ bộ

1]=30,2.12513460= 59,81 mmChọn dsb= 60 mm

d, Sơ đồ đặt lực và biểu đồ momen

Hình 3.4: Sơ đồ đặt lựcPhươg trình cân bằng momen tại A:

���= 0

↔ -��2 200 - ��2 450 + R 650 = 0dy

↔ -2771,92 200 - 2771,92 450 + Rdy.650 = 0→ Rdy= 1385,95 N

Phươg trình cân bằng momen đối với trục y:��= 0

↔ Ray-��

2 -��2 + Rdy= 0↔ Ray-2771,9

2 - 2771,92 + 1385,95 = 0→ Ray= 1385,95 N

Suy ra,gia trị momen tại cac vị trí:Momen tại A:

Max= 0Momen tại B:

Mbx= Max+ ���= 0 + 1385,95.200= 277190 N.mmMomen tại C:

Mcx= Mbx+ ���= 277190 + 0= 277190 N.mMomen tại D:

Mdx= Mcx- ���= 277190 - 1385,95.200= 0 N.mm

Hình 3.5 Sơ đồ đặt lực và biểu đồ momen

Từ biểu đồ momen ta thấy tiêt diện nguy hiểm nhất tại vị trí B và CTa có: Momen tương đương tại B

���đ = �2�(�)+ 0,75.�2

= 2771902+ 0,75.2567302

= 355340,70 N.mmMomen tương đương lớn nhất tại C:

���đ = �2�(�)+ 0,75.�2

= 2771902+ 0,75.5134602

= 523989,67 N.mmMomen tương đương E:

���đ = 0,75.�2

= 0,75.5134602

= 444669,40 N.mmĐương kính trục tại tiêt diện nguy hiểm C:

� ≥� 3 ���đ

0,1.[� ]1

≥3523989,670,1.[40]≥ 50,79 mmĐương kính trục tại tiêt diện B:

� ≥� 3 ��đ

0,1.[� ]1

≥3355340,700,1.[40]≥ 44,61 mmĐương kính trục tại tiêt diện E:

Kêt cấu trục đĩa xích chủ động

Hình 3.5 kêt cấu trục dẫn sơ bộ3.7, Tính chọn then

Chọn then bằng theo đương kính trục tại chỗ lắp then theo bảng 9.1a[1] ta được:Đương

kính trụcd, mm

Kích thước tiêt diện

then Chiều sâu rãnh then

Chiều dài làmviệc

Kiểm nghiệm then 70 theo độ bền cắt và rãnh then theo độ bền dập:��=�.� (ℎ−�2.�

�1) ≤ [��] = 80 Mpa=75.90.(12−7,5)2.513460 = 33,81 < 80 Mpa

�.� ≤ [��] = 30 Mpa=2.51346075.90.20= 7,61 < 30 MpaVậy then đảm bảo bền

Kiểm nghiệm then 60 theo độ bền cắt và rãnh then theo độ bền dập:��=�.� (ℎ−�2.�

�1) ≤ [��] = 80 Mpa=60.65.(11−7)2.513460 = 65,82 < 80 Mpa

�.� ≤ [��] = 30 Mpa=2.513460

60.65.18= 14,63 < 30 MpaVậy then đảm bảo bền

3.8, Tính chọn khớp nối trục hộp giảm tốc và trục đĩa xích chủ động gầu tải.VớI đương kính trục d = 60mm ta chọn nốI trục ống.Vật liệu làm ống là thép

C45,tôi cải thiệnMomen xoắn tính toan:

��= �.� ≤ [T]

= 2.8 513,64 = 1438,19 N.m