thiết kế máy nghiền nón - đhbkhcm - khoa cơ khí

Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân MỤC LỤC Tổng quan ………………………………………………………………… 2 Tính toán ………………………………………………………………… 7 1. Xác đònh tỷ số nghiền ……………………………………… 7 2. Xác đònh kích thước sơ bộ của máy …………………………7 3. Xác đònh năng lượng nghiền theo mức nghiền………………8 4. Tính góc ôm …………………………………………………10 5. Xác đònh vận tốc lêch tâm ………………………………… 12 6. Xác đònh công suất ………………………………………… 13 7. Xác đònh năng suất nghiền ………………………………… 14 8. Tính toán bộ truyền………………………………………… 15 8.1. Thiết kế bộ truyền đai ……………………………… 16 8.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng côn …………………… 18 8.3 Tính toán thông số bộ truyền bánh răng côn 20 9. Thiết kế trục 24 9.1 Kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục 34 10. Chọn ổ lăn cho trục 34 Tài liệu tham khảo 36 SVTK: Nại Thành Du 1 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân TỔNG QUAN VỀ MÁY NGHIỀN NÓN Hiện nay nước ta đang trên đà phát triển nên việc xây dựng cơ sở hạ tầng và các công trình kiến trúc, nhà ở phát triển mạnh. Trước đây việc xây dựng chủ yêu dựa trên sức người nên năng suất không cao, chất lượng cũng không đảm bảo. Trong mấy thập kỉ gần đây, nền kinh tế cũng như khoa học kỹ thuật của ta rất phát triển nên ta cũng dần dần áp dụng các loại máy tự động vào quá trinh xây dựng nhằm giảm sức lao động cho con người, tăng năng suất lao động đồng thời nâng cao chất lượng của công việc. Các máy phục vụ cho quá trình xây dựng có nhiều chủng loại, từ máy vận chuyển như các loại xe máy ủi, cần trục….máy tạo ra các nguyên liệu ban dầu như máy đập đá, máy nghiền…Các máy xây dựng trên, nhất là các máy đập đá giữ vai trò rất quan trọng trong các công trình xây dựng. Có nhiều chủng loại máy đập đá, tùy vào mục đích sử dụng mà ta chọn loại máy thích hợp. Sau đây là một số loại máy đập đá tiêu biểu:  Máy đập má: là loại máy dùng để đạo các vật liệu có kích thước, cỡ cục trung bình và lớn. Kết cấu của máy thường đơn giản, bền, dễ dàng trong việc sử dụng. Vật liệu trong máy được nghiền giữa hai má cố đònh và di động theo chu kỳ.  Máy đập trục: được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng, đặc biệt dùng để nghiền những loại vật liệu dính và ẩm ướt. No cũng được sử dụng để đập lần hai những vật liệu cứng như đá vôi, than, các loại quặng…Quá trình đập vật liệu trong máy đập trục được thực hiển bởi hai trục đập quay ngược chiều nhau. Vật liệu đem đập đưa vào phía trên lọt qua khe hở giữa hai trục và bò bóp SVTK: Nại Thành Du 2 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân nát ở đấy, sản phẩm sau khi đập tự tháo ra khỏi máy dưới tác dụng của trọng lực.  Máy đập búa: có vỏ bằng thép, mặt trong lót các tấm đập làm bằng thép CT5. Để các cục vật liệu được đập mạnh hơn, người ta làm các tấm đập có gắn ở phía trên bề mặt đập. Phía dưới của vỏ có hai cửa(mỗi phía một cửa) có nắp đóng kín. Các cửa này dùng để sửa chữa máy đập và quan sát máy. Khi trục quay dưới tác dụng của lực ly tâm các búa đựơc văng ra theo chiều hướng tâm và gây nên lực đập rất lớn đập nát vật liệu. Các máy này thường dùng để đập apatit klinker… Chúng ta sẽ nghiên cứu về máy đập nón đập thô, một loại máy đập khá thông dụng hiện nay thường dùng để đập các loại đá cỡ lớn và trung bình.  Máy đập nón: dùng để nghiền vật liệu có kích cỡ lớn và trung bình. Trong máy đập nón vật liệu đựơc phá vỡ giữa nón ngoài và nón trong bằng phương pháp ép nón trong lên vật liệu. Nón này hoặc sẽ lặc quanh điểm cố đònh hay dòch chuyển theo quỹ đạo tròn, thực hiện chuyển động tònh tiên. Trong những chuyển động trên của nón sẽ tạo ra những hình nón hoặc lại gần hoặc tách xa nhau. Khi nón đến gần, vật liệu sẽ bò đập vỡ, khi tách xa vật liệu sẽ rơi xuống dưới. SVTK: Nại Thành Du 3 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân Hình minh hoạ máy nghiền nón: SVTK: Nại Thành Du 4 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân Sơ đồ động của máy nghiền nón: Nguyên lý làm việc: Buồng nghiền trong máy nghiền nón được tạo nên bởi hai mặt nón, trong đó có một mặt nón cố đònh và nón di động. Nón di động 2 được gắn cứng với trục nón 3 ma đầu dưới của nó được lồng vào bạc lệch tâm 4 sao cho đường tâm của trục nón lệch một góc nào đó so với đường tâm của máy nghiền ( đường trục của chuyển động quay tròn). Trục nón được treo trên xà đỡ 1. Vì vậy những máy nghiền này còn được gọi là máy nghiền nón có trục nón công xôn. Bạc lệch tâm được dẫn động quay tròn nhờ cơ cấu dẫn động nên nón di động nhận được chuyển động lắc. Tâm lắc của máy trùng với tâm ổ treo trục nón. Khi máy nghiền nón làm việc đường tâm của trục nón di động vạch thành một mặt có đỉnh là điểm O, khi đó các đường sinh của mặt nón di SVTK: Nại Thành Du 5 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân động lần lượt tiến sát vào mặt cố đònh, rồi sau đó lại tách xa chúng, cứ như là mặt nón di động lăn trên mặt nón cố đònh qua lớp đá nghiền trong buồng nghiền. Do vậy, việc nghiền đá liên tục được thực hiện. Vậy về nguyên tắc máy nghiền nón làm việc cũng tươngtự như máy nghiền má, nhưng trình nghiền và xả ở đây là liên tục, vòng vùng nghiền và vùng xả là đối xứng nhau và thay đổi theo chiều quay của nón nghiền di đông. Chính vậy, vào bất cứ thời điểm nào cũng xảy ra sự tiến sát hai mặt nón vào nhau tại chỗ nào đó và ở đó vật liệu bò nghiền, còn vùng đối xứng qua tâm máy, mặt nón di động lại tách xa nón cố đònh nên tại đó cửa xả để mở rộng để đá rơi xuống. Chuyển động của nón di động là phức tạp. Khi không tải, lực ma sát giữa trục và lệch tâm lớn hơn ma sát giữa trục và ổ treo. Do đó nón di động chuyển động quay tròn quanh đường tâm mình theo hướng quay của bạc lệch tâm với tốc độ n 1 . Phụ thuộc vào tương quan giữa các lực ma sát, số vòng quay n 1 có thể thay đổi từ 0 đến n – số vòng quay của bạc lệch tâm. Chuyển động quay đó của nón di động là không có lợi, vì sẽ tạo ra tải trọng động lớn ở thời điểm nạp liệu. Để khắc phục hiện tượng này, ta đặt cơ cấu phanh, hãm chuyển động quay đó. Máng xả liệu có thể bố trí ở một bên hay ở chính tâm máy. Máng xả liệu đặt ở một bên làm tăng chiều cao của máy và khe xả thường bò tắc. Máng xả liệu đặt hai bên khắc phục đựơc nhược điểm trên song đòi hỏi hai băng tải thu sản phẩm. Máng xả liệu đặt ở chính tâm vừa đảm bảo vừa không tắc vừa dễ tháo lắp. Máy nghiền nón thường sử dụng dẫn động bằng đai vì dễ sử dụng, song cồng kềnh, nặng nề và khó khởi động khi buồng nghiền chứa vật liệu. Sau đây chúng ta sẽ đi vào phần tính toán cụ thể các thông số kỹ thuật của máy nghiền nón nghiền thô. SVTK: Nại Thành Du 6 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân TÍNH TOÁN MÁY NGHIỀN NÓN 1. Xác đònh tỷ số nghiền Tỷ số nghiền là tỷ số giưã kích thước trung bình cục vậy liệu nạp và kích thước trung bình của cục vật liệu xả. Tỷ số nghiền i là đại lượng đặc trưng cho năng lượng nghiền , giá trò i càng lớn thì năng lượng nghiền càng cao ngược lại giá trò i càng nhỏ thì năng lượng nghiền càng nhỏ . 0,8b i d = Với b là chiều rộng khe nạp liệu (mm) d là chiều rộng khe ra liệu (mm) Theo tài liệu thiết kế máy đập nón của Liên Xô thì máy KKD-900/160 có: Chiều rộng khe nạp liệu b=900 mm Chiều rộng khe ra liệu d=160 mm Vậy tỷ số nghiền là: 0,8 900 5,54 130 x i = = Ta thiết kế máy nghiền nón để nghiền đá graphit. Một số thông số kỹ thuật của đá graphit: Tỷ trọng γ=2630 kg/m 3 σ nén = 120 ÷ 160 MN/m 2 σ nứt gãy = 22,8 MN/m 2 σ va đập =6,57 MN/m 2 Modul đàn hồi E= (5,15 ÷ 6,14 )x10 4 MN/m 2 Hệ số ma sát trượt giữa vật liệu và tấm đập f=0,3 2. Xác đònh kích thước sơ bộ của máy SVTK: Nại Thành Du 7 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân Qua các tài liệu thiết kế của Liên Xô, một số đặc tinh kỹ thuật của máy đập nón đập thô KKD 900/160, ta dùng để tham khảo: Kích thước đá nạp lớn nhất 750 mm Chiều rộng cửa nạp 900 mm Chiều rộng cửa xả 160 mm Năng suất ứng với khe hở ra đá 320m 3 /h Đường kính cơ sở nón côn di động 1640 mm Bán kính lệch tâm của trục 16 mm Số vòng quay của côn di động 2 v/s Công suất động cơ 250 KW Khối lượng máy không kể động cơ 150 Tấn Kích thước bao: Dài : 6940 mm Rộng : 3940 mm Cao : 3440 mm Góc ôm nón cố đònh α 1 = 13 0 Góc ôm nón di động α 2 = 12 0 3. Xác đònh năng lượng nghiền theo mức nghiền Có nhiều cách xác đònh năng lượng nghiền, ta có thể dựa trên các đònh luật cơ bản sau: Đònh luật Rittinger: Công tiêu tốn để làm nhỏ vật liệu sẽ tỉ lệ thuận với bề mặt nhận được của vật liệu thành phẩm. Tức là khi phá vỡ cục vật liệu sẽ xuất hiện các bề mặt mới, khi đó lớp phân tử của những bề mặt này sẽ tạo ra năng lượng chỉ được gọi là năng lượng về mặt của vật thể. Năng lượng nghiền tỷ lệ thuận với số bề mặt nhận được SVTK: Nại Thành Du 8 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân 1i A k D − = (J/kg) (1.4[1]) Với i là mức nghiền D là kích thước cỡ cục vật liệu (m) k là hệ số không đổi Đònh luật Rintinger không tính đến năng lượng cho biế dạng đàn hồi, biên dạng dẻo của vật thể mà chỉ tính đến năng lượng tạo ra bề mặt mới và các hiện tượng liên quan tới nó. Đinh luật này thường được sử dụng để tính năng lượng nghiền trong quá trình nghiền mòn. Đònh luật Kirpitrev & Kik: Năng lượng cần thiệt để nghiền hình dạng hình học của vật nào đó sẽ tỉ lệ thuận với thể tích hay khối lượng của chính vật đó. Đònh luật được biểu diễn bằng công thức: A=k tl x∆V Hay còn được xác đònh bằng công thức 2 2 * * * 2 2 l F V A E E σ σ = = (J) (1.8[1]) Theo đònh luật này thì chỉ tính đến năng lượng tiêu tốn cho biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo của vật liệu nghiền mà không quan tâm đến năng lượng tạo ra các bề mặt mới để thắng các thành phần lực ma sát ngoài, trong và năng lượng mất mát do sóng âm, điện và hiện tượng nhiệt. Vì vậy nó được sử dụng trong quá trinh va đập. Đònh luật Bond Đây là đònh luật kết hợp giữa hai đònh luật Rintinger và Kirpitrev-Kik.Theo đònh luật này thì năng lượng truyền cho vật nghiền khi nén lúc đầu phân bố theo khối lượng sau đó sẽ tập trung vào các bề mặt xuất hiện tỉ lệ với D3, nhưng khi dần xuất hiện trên bề mặt vết nứt thì năng lượng này sẽ tập trung vào các bề SVTK: Nại Thành Du 9 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân mặt ở các cạnh vết nứt khi đó nó sẽ tỉ lệ với D2. Trên cơ sở này cho rằng công phá vỡ vật thể sẽ tỉ lệ với D2,5. Như vậy đònh luật Bond được biểu diễn bằng công thức: Do đònh luật Bond là đònh luật kết hợp giữa hai đònh luật Rintinger và Kirpitreve-Kik nên thường được sử dụng để tính năng lượng nghiền trong vùng giữa đập nhỏ và nghiền thô. Qua ba đònh luật trên ta thấy đònh luật của Kirpitreve-Kik là phù hợp để tính năng lượng nghiền cho máy đập nón của ta.Vì vậy ta có thể xác đònh năng lượng nghiền theo công thức: 2 * 2 V A E σ = Trong đó σ : ứng suất bền nén của vật liệu σ = 130 (MN/m 2 ) E : mô đun đàn hồi của vật liệu E = 6x10 4 (MN/m 2 ) V : thể tích đá bò nghiền sau một vòng quay(m 3 ).Thể tích này được xác đònh là hiệu số của thể tích khi nạp và thể tích khi xả d D x d D D x D V tb tb '33 66 ππππ −= Trong đó: D là đường kính lớn nhất của đá nạp trong buồng nghiền (m) d là đường kính lớn nhất của sản phẩm nghiền (m) D tb , D ’ tb là đường kính trung bình ứng với vòng tròn vùng nạp và vùng xả(m) Nếu nhận D tb ≈D ’ tb ≈D H thì ta có: xE dDxxDx A H 12 )( 222 − = σπ = 2 2 2 4 120 1,527 (0,75 0,128 ) 12 6 10 x x x x x π − =164,4KJ 4.Tính góc ôm Ta nhận thấy quá trình đập trong máy đập nón cũng gần giống như trong máy đập má, chỉ khác ở chỗ là trong máy đập nón quá trình tiến hành một cách SVTK: Nại Thành Du 10 2,5 * tl A k D = [...]... Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân liên tục Vì vậy góc ôm của máy đập nón được tính tương tự như máy đập má, xác đònh dựa trên điều kiện cân bằng cục vật liệu Vật liệu trong máy nghiền chỉ nghiền được khi góc giữa hai má đập không quá một giá trò giới hạn nào đó Nếu vượt qua giá trò đó thì vật liệu không giữ lại trên má đập mà bò trồi lên trên Nhưng mặt khác nếu góc này quá nhỏ thì mức độ nghiền. .. 1 = 315 mm ta được [P0]=6 KW Kđ : hệ số tải động, theo bảng (4. 7-[ 5]) với tải va đập không ổn đònh tải trọng mở máy đến 300%, Kđ = 1,5 SVTK: Nại Thành Du 17 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân Cα :hệ số ảnh hưởng của ogùc ôm α1 : Cα = 1-0 ,003(18 0- )=0,934 1 Cl: hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai, theo bảng (4.1 6-[ 3]) Cl = 6 l l0 6300 = 1,19 2240 Cu: hệ số ảnh hưởng tỉ số truyền,... cao: x1 = 0,12 ; x2 = -0 ,12 Đường kính chia ngoài: de1 = 461 mm de2 = 702 mm Góc côn chia: δ 1=330 ; δ 2=570 Chiều cao răng ngoài: he = 9,6mm Đường kính đỉnh răng ngoài: da1 = 653 mm da2 = 813 mm 9 .Thiết kế trục Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 có σ b = 600 MPa Ứng suất xoắn cho phép [ τ ] = 15…30 Mpa Thiết kế trục của bánh răng côn nhỏ: SVTK: Nại Thành Du 24 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS... 220 (mm) Kết cấu trục: SVTK: Nại Thành Du 28 120 150 220 GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân 150 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng Sơ đồ lực tác dụng lên má Nón di động Nón cố đònh α Tại từng vò trí của trục sẽ chòu các lực tác dụng khác nhau, các lực tác dụng lên chủ yếu là trọng lượng của vật nghiền và lực do bánh răng côn tác động lên Sơ đồ vật liệu tác dụng lên trục SVTK: Nại Thành Du 29 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng... chỉnh: x1 = 0,16 x2 = -0 ,16 Đường kính trung bình của bánh nhỏ: dm1 = z1.mtm = 51.7,875 = 402 mm Chiều dài côn ngoài: SVTK: Nại Thành Du 21 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân Re = 0,5.mte z12 + z2 2 = 447 mm Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: 2 2.T1.K H um + 1 Theo (6. 8-[ 4]) σ H = Z M Z H Zε 2 0,85.b.d m1.um Theo bảng (6. 5-[ 2]): ZM = 274 MPa1/3 bảng (6.1 2-[ 2]): với xt = x1 + x2... Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: Theo (6.65-TL1): σ F 1 = 2.T1.K F Yε Yβ YF 1 0,85.b.mtm d m1 K u 0, 25.3,5 be với Kbe = 0,25 2 − K = 0, 25 2 − 0, 25 = 0,125 be Bảng( 6.2 1-[ 2]) ⇒ K H β = 1,15 Theo (6.6 4-[ 4]) δ F g 0 v d m1 (u + 1) 100, 45(3,5 + 1) = 0, 016.2, 25 =24,9 u 3,5 Bảng (6.1 5-[ 4]) HB2 < 350 HB, răng thẳng, không vát đầu răng ⇒ δ F = 0, 016 Bảng (6.1 6-[ 4]) g0 = 61 υ F b.d m1 Do đó: KFv = 1 +... cơ ntruc là số vòng quay của trục lệch tâm SVTK: Nại Thành Du 15 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng vậy i = GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân 1500 = 6, 25 240 Tỷ số truyền cho bộ truyền đai là id = 3,5 Tỷ số cho bộ truyền bánh răng côn là ibr = 2,5 Mô men xoắn trên trục động cơ là T= 9,55 x106 xN 9,55 x106 x 250 = = 1591667 Nmm n 1500 Mô men xoắn trên trục bánh răng T1 = Txid = 1591667x3,5 = 5570833Nmm 8.1 Thiết kế. .. 2.5= 325 mm đường kính ngoài bánh đai lớn: da2 = d2 + 2.h0 = 1102 + 2.5 = 1115 mm (chọn da2 =1200mm) 8.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng côn Chọn vật liệu: SVTK: Nại Thành Du 18 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân + Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế chọn vật liệu hai cấp bánh răng như nhau: +Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn : HB241……285... Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân Theo tiêu chuẩn ta chọn d = 380 (mm) 180 225 260 380 325 Kết cấu trục: 9.1 Kiểm trục về độ bền mỏi : Do chưa xét đến một số yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi trục như đặc tính thay đổi của chu kỳ ứng suất, sự tâp trung ứng suất , yếu tố kích thước, chát lượng bề mặt …vì vậy cần kiểm tra độ bền mỏi khi kể các yếu tố trên + Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo... 60000 60000 Bảng (6.1 3-[ 4]) dùng cấp chính xác 8 ( v < 10 m/s ) Theo (6.6 4-[ 2]) vH = δ H g 0 v d m1 ( u + 1) u = 0, 006.61.2, 25 100, 45 ( 3,5 + 1) 3,5 = 9,35 ( bảng 6.1 5-[ 2]): với HB1, HB2 < 350, răng thẳng tra được δ H = 0, 006 bảng 6.1 6-[ 4]: m < 3,55, cấp chính xác 8 tra được g0 = 61 ) v b.d 9,35.111, 75.100, 45 H m1 Theo (6.6 3-[ 4]): K Hv = 1 + 2.T K K = 1 + 2.5570833.5,57.1 = 1, 002 1 Hβ Hα Trong . minh hoạ máy nghiền nón: SVTK: Nại Thành Du 4 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân Sơ đồ động của máy nghiền nón: Nguyên lý làm việc: Buồng nghiền trong máy nghiền nón được. liệu thiết kế máy đập nón của Liên Xô thì máy KKD-900/160 có: Chiều rộng khe nạp liệu b=900 mm Chiều rộng khe ra liệu d=160 mm Vậy tỷ số nghiền là: 0,8 900 5,54 130 x i = = Ta thiết kế máy nghiền. số kỹ thuật của máy nghiền nón nghiền thô. SVTK: Nại Thành Du 6 Đồ Án Môn Học Máy Xây Dựng GVHD: TS Nguyễn Hồng Ngân TÍNH TOÁN MÁY NGHIỀN NÓN 1. Xác đònh tỷ số nghiền Tỷ số nghiền là tỷ số