thiết kế máy nghiền con lăn làm việc liên tục cho việc nghiền ướt với con lăn quay

ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN MỤC LỤC Phần 1 : Giới Thiệu Chung…………………………………………………………………………… 2 I: Tổng Quan Chung………………………………………………………………………… 3 II:Kết Cấu Một Số Loại Máy Nghiền Con Lăn…………………………4 Phần 2 : Tính Toán Thiết Kế………………………………………………………………………… 7 I: Đặc Tình Kỹ Thuật …………………………………………………………………………….7 II: Cấu Tạo ……………………………………………………………………………………………… 7 III: Xác Đònh Góc Ôâm ………………………………………………………………………… 9 IV: Xác Đònh Tỷ Số Đường Kính Con Lăn Và Vật Ghiền……….9 V: Xác Đònh Tốc Độ Quay Trục Chính…………………………………………….9 VI:Xác Đònh Năng Suất………………………………………………………………………….10 VII:Xác Đònh Công Suất Nghiền ………………………………………………………11 VIII: Xác Đònh Công Suất Động Cơ ……………………………………………….13 IX: Xác Đònh Tỷ Số Truyền Hệ Dẫn Động Cơ Khí………………… 14 X: Tính Toán Kích Thước Bánh Răng Cone…………………………………15 XI: Tính Bền Một Số Chi Tiết……………………………………………………………21 XII: Tính Chọn Đường Kính Trục Chính……………………………………….22 Tài Liệu Tham Khảo ……………………………………………………………………………………… 27 SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 1 ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN Lời Nói Đầu Trong thời đại ngày nay khi mà nền khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển thì việc xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng là một yếu tố hàng đầu để có được một nền kinh tế công nghiệp phát triển.Trong giai đoạn này hơn lúc nào hết chúng ta cần có nhiều nguồn nhân lực và vât lực để phát triển,những máy móc thiết bò phục vụ cho công cuộc xây dựng ngày càng cần thiết và trở nên quan trọng.Việc ra đời của những chiếc máy sản xuất vật liệu xây dựng là rất cần thiết và có ý nghóa.Trong công cuộc chung đó, chúng em là những kỹ sư tương lai được phân công nhiệm vụ nghiên cứu tìm tòi để cho ra đời những cái máy hữu dụng hơn thiết thực hơn đưa vào sản xuất mong rằng sẽ đem lại nhiều lợi ích đất nước. Trong suốt thời gian tìm tòi và nghiên cứu chúng em luôn nhận được sự quan tâm hướng dẫn của các thầy cô trong bộ môn đặc biệt là cô Nguyễn Hồng Ngân, chúng em xin chân thàng cảm ơn những sự tận tình chỉ dạy đó vì đó là những kinh nghiệm qúy báu nhất mà sẽ giúp chúng em vững bước trên con đường khoa học kỹ thuật.Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng không thể tránh được những thiếu xót mong thầy cô tận tình góp ý và rộng lòng bỏ qua. Tp HCM ngày… tháng… năm2005 Sinh viên thực hiện Phạm Duy Quyết SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 2 ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN Phần I: GIỚI THIỆU CHUNG I/ Khái niệm chung và phân loại máy nghiền con lăn Trong sản xuất vật liệu xây dựng máy nghiền con lăn dùng để nghiền thô các loại vật liệu( kích thước cuối cùng mm83 ÷ ) và nghiền nhỏ( kích thước đến mm5,02,0 ÷ ) các vật liệu đất sét ướt, khô, thạch anh( 2 SiO ), sa mot( vật liệu chòu lửa ). Về phương diện nghiền, máy nghiền con lăn kém hiệu quả hơn so với các loại máy nghiền khác (vi dụ máy nghiền trục) do tiêu hao năng lượng nhiều,cấu tạo cồng kềnh và phức tạp, chi phí lắp đặt,bảo dưỡng, sửa chữa lớn.Nó chỉ được dùng khi công nghệ sản xuất yêu cầu vừa nghiền vừa trộn vừa làm chặt và lam dẻo vật liệu. Các máy nghiền con lăn có thể phân loại theo kết cấu, đặc điểm công nghệ, khả năng tác dụng. 1/ Theo kết cấu: Gồm có các loại máy : * Có chậu đứng yên còn quả lăn quay xung quanh trục thẳng đứng. * Có chậu quay và quả lăn đứng yên đối với trục thẳng đứng, nhưng lại quay quanh trục chính nó nhờ lực ma sát giữa chậu và quả lăn. * Có trạm dẫn động đặt trên hoặc đặt dưới, quả lăn có thể làm từ kim loại hoặc từ vật liệu phi kim loại. * Loại có lực ép bổ sung hoặc không có lực ép bổ sung * Loại quả lăn đá được dùng cho việc nghiền các loại vật liệu không có kim loại, khi đó chậu máy cũng được phủ những tấm không đá( granit, kvarsit, đá đúc … ) 2/ Theo đặc điểm công nghệ có * Loại máy để nghiền ướt: độ ẩm vật liệu vượt %16%15 ÷ . * Loại nghiền khô hay bán khô: độ ẩm vật liệu không vượt quá %11%10 ÷ . * Loại nghiền trộn cho hỗn hợp có độ ẩm không vượt quá %12%10 ÷ . 3/ Theo chế độ làm việc * Loại làm việc liên tục vật liệu nạp và lấy ra liên tục * Loại làm việc theo chu kỳ vật liệu được nạp vào máy (tuỳ theo kích thước máy) và nghiề khoảng 5-15phút kết thúc môt( chu kỳ làm việc. SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 3 ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN II/ Kết cấu của máy nghiền con lăn 1/ Máy nghiền ướt 1 6 2 5 Dùng để nghiền vật liệu có độ ẩm %16%15 ÷ . Kết cấu máy là loại máy làm việc liên tục dẫn động dưới, chậu đứng yên. Máy nghiền lắp những tấm cào để gạt vật liệu ướt dính vào con lăn. Vật liệu được nghiền sẽ được nén qua lỗ ở tấm cửa chặn, để cho lỗ khỏi bò bít người ta làm lỗ hình côn rộng dần về phía dưới, trên đóa rơi có dao gạt đưa vật liệu ra cửa tháo. Bộ phận công tác chính của máy gồm hai con lăn nghiền, lăn trên một mặt phẳng nào đó, khi lăn nhờ sức nặng mà mà nghiền vật liệu nằm trên đường lăn. Hình trên là sơ đồ nguyên lý làm việc của máy nghiền dùng để nghiền ướt. Phía đầu trên cũa trục chính có gắn khớp trục truyền )2( có lắp các khối lăn nghiền )3( và )4( . Khi trục )1( quay làm các khối nghiền lăn trên mâm cố đònh )5( đồng thời chúng tự quay trên trục truyền )2( .Do gắn khớp trên trục truyền )2( nên các khối nghiền dễ dàng được nâng lên, hạ xuống khi gặp các cục vật liệu quá cứng không nghiền nhỏ được tránh cho trục nghiền )2( bò gãy. Ngoài ra các khối nghiền còn có thể nâng lên nâng lên, hạ xuống để đảm bảo chiều dày cần thiết của vật liệu trên mâm, nhờ một cơ cấu cánh tay đòn phụ. SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 4 ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN 2/ Máy nghiền khô 5 6 1 3 2 4 7 8 Thường là loại máy làm việc liên tục với chậu quay và trạm dẫn động đặt ở phía trên. Dùng để nghiền các loại vật liệu khô( bán khô ), sét, samot, thạch anh… Do lực quán tính phát sinh khi con lăn quay theo trục thẳng nên không cho phép máy quay với tốc độ lớn nên năng suất của máy thấp. Do đó còn có loại nghiền khô với kết cấu chặn quay, vật liệu nghiền xong sẽ được đi ra bằng lực li tâm. Với loại máy nghiền này khi vật liệu chưa ra được khỏi lỗ tháo sẽ được thanh gạt đưa lại vào trong máy. Các khối nghiền )3( và )4( được lắp trên trục ngang )2( và có thể quay quanh trục )2( do lực ma sát tạo ra khi mâm )5( quay. Các đầu trục của khối nghiền có thể chuyển động lên xuống do thay đổi chiều dày lớp vật liệu hoặc do vật liệu cứng lẫn trong đó nhờ cơ cấu dẫn hướng )7( . Đầu trên của trục )1( có lắp cặp bánh răng côn )6( nhận chuyển động từ động cơ qua hộp giảm tốc. Đầu dưới trục )1( lắp moay ơ mâm. Nửa trong, gần tâm mâm được chế tạo liền, nửa ngoài có lỗ dạng lưới sàng )8( . Các cánh gạt có tác dụng hướng vật liệu chưa nghiền tới vùng nghiền của khối nghiền và hướng vật liệu đã nghiền tới sàng )8( . Lượng vật liệu không lọt qua mắt sàng lại được các cánh gạt hướng tới vùng nghiền. Vật liệu qua được sàng rơi vào một mâm cố đònh để từ đó nhờ các cánh gạt đưa vào máng gom liệu. SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 5 ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN 12 3 11 10 4 9 Hình trên là sơ đồ nguyên lý của máy nghiền có mâm quay và tốc độ quay tới svg /9,0 . Máy loại này dùng để nghiền khô. Sản phẩm được lấy ra nhờ lực li tâm. Vật liệu qua khe hở giữa mâm )9( và thành bên )10( , khe hở này có thể điều chỉnh được. Các hạt vật liệu không lọt qua khe hở được các cánh gạt đưa vào các vùng nghiền. Năng suất loại máy này đạt tới hT /75 chi phí năng lượng TkWh /17,0 ÷ , khối lượng nghiền T5,65÷ . Trục )11( của các khối nghiền )3( và )4( được lắp với giá treo )12( , giá )12( liên kết với giá máy qua )13( và lò xo, độ cứng lò xo được tính chọn sao cho khi không tải khe hở giữa mâm và thành chắn chiếm khoảng mm108 ÷ . Khi làm việc, các khối nghiền được nâng lên lò xo tự do( không chòu kéo nữa ). Thiết kế máy như vậy dễ dàng khởi động, giảm tải trọng trên trục khối nghiền )3( và )4( . SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 6 ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN 6 3 2 1 5 Ngoài các loại máy trên còn có các loại máy nghiền có khối lượng con lăn nghiền nhỏ, lực nghiền phụ được tạo ra nhờ các lò xo, hệ thống thuỷ lực hay khí nén. Hình trên là sơ đồ nguyên lý, cánh tay đòn )2( một đầu lắp khớp với giá cố đònh )1( , đầu kia gắn với trục pittông của xi lanh )4( . Trên )2( lắp các ổ đỡ của khối nghiền )3( . Mâm quay )5( nhận chuyển động từ động cơ qua hộp giảm tốc và cặp bánh răng côn )6( . Ưu điểm của loại máy này là có kích thước gọn hơn, khối lượng nhỏ hơn các loại trên, có thể thay đổi dễ dàng áp lực tác dụng lên vật nghiền. Phần II: TÍNH TOÁN SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 7 ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN I/ Đặc tính kỹ thuật của máy nghiền con lăn làm việc liên tục cho việc nghiền ướt với con lăn quay 1/ Kích thước con lăn Đường kính: 1,2D m= Chiều rộng: 0,35b m= Tổng khối lượng con lăn: 4 cl m T= Số vòng quay của trục thẳng đứng: 0,45n = vòng/phú 2/ Khoảng cách từ tâm trục đến điểm giữa các con lăn Con lăn trong: mR 9,0 1 = . Con lăn ngoài: 2 0,51R m= 3/ Các kích thước bao Dài: 4,35L m= Rộng: 2,9B m= Cao: 2,87H m= II/ Các bộ phận chính của máy 5 6 1 3 2 4 1: Trục chính. 2: Trục truyền. 3: Con lăn trong. 4: Con lăn ngoài. 5: Chậu. 6: Bánh răng côn. III/ Xác đònh góc ôm SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 8 ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN T fPsin α fP 1 fPcos α P Psin α P Pcos α α α fP 1 Sơ đồ xác đònh góc ôm Góc ôm là góc α tạo giữa đường tiếp tuyến T với phương ngang cần phải lớn hơn một giá trò nào đó thì mới đảm bảo điều kiện để nghiền. Để xác đònh điều kiện góc ôm ta có các lực tác dụng sau P : áp lực lên cục vật liệu, chia thành hai thành phần α sinP và α cosP . Pf : lực ma sát giữa cục vật liệu và con lăn sinh ra bởi áp lực, cũng được chia ra thành hai thành phần α sinPf và α cosPf . 1 P : áp lực của cục vật liệu lên đáy chậu. Điều kiện để cục vật liệu đi vào máy. 1 cossin fPfPP +≤ αα . Chiếu các lực lên phương đứng. )sin(cos0sincos 11 αααα fPPfPPP +=⇒=−− . Thay giá trò 1 P vào ta được. αααα cos)sin(cossin fPffPP +−≤ . Chia hai vế cho α cosP và thay ϕ tgf = ( ϕ : góc ma sát ). Cuối cùng ta có: ϕαϕ ϕ ϕ α 22 1 2 2 ≤⇒= − ≤ tg tg tg tg . Đối với đất sét ướt: o f 2,2445,0 =⇒= ϕ . Vậy góc ôm là: o 4,48= α . IV/ Xác đònh tỉ số giữa đường kính con lăn và kích thước cục vật liệu nghiền SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 9 ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN D/2-d/2 α D d D / 2 + d / 2 Sơ đồ xác đònh tỉ số dD / Theo sơ đồ ta có. 5 664,01 664,01 4,48cos1 4,48cos1 cos1 cos1 22 cos 22 = − + = − + = − + =⇒−=       + o o d DdDdD α α α . mmm D d 36036,0 5 8,1 5 ==== . Vậy kích thước cục vật liệu vào khoảng mm360 . V/ Xác đònh tốc độ quay của trục chính Đối với các máy nghiền con lăn có chậu đứng yên,lực li tâm chỉ tác động lên các khối nghiền được bố trí với khoảng cách khác nhau tính từ tâm trục chính nhằm tăng năng suất thường người ta chọn R 2 =(1.45-1.60)R 1 Nhưng ở lọai máy nghiền CM 365 người ta thiết kế khoảng cách các con lăn trong và ngoài bằng nhau vì loại này bề rộng con lăn lớn,và người ta bố trí các thanh gạt sole nhau dể có thể gạt hết phần vật liệu nghiền vào vùng làm việc của con lăn. Do đó ta chọn khối lượng của hai con lăn bằng nhau và tốc độ quay của trục chính phải đảm bảo cho các hạt vật liệu nghiền không bò văng ly tâm ra thành chậu. VI/ Xác đònh năng suất Năng suất thể tích. nv knFFlQ .)(.3600 21 += . Trong đó: ml 02,0= : giá trò chiều dài trung bình của sợi đất sét bò ép qua lỗ của tấm đáy chậu. 1 F : diện tích các lỗ sau một vòng quay của con lăn trong. 2 F : diện tích các lỗ sau một vòng quay của con lăn ngoài. 0,45n = vòng/ phút số vòng quay của trục. 85,0= n k : giá trò trung bình của hệ số sử dụng. SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 10 [...]... tâm trục quay đến tâm con lăn trong R2 = 0,51 m : khoảng cách từ tâm trục quay đến tâm con lăn ngoài m1 = 1, 45 T , m2 = 2,55 T Công suất nghiền N = N1 + N 2 + N 3 Trong đó: N 1 : công suất tiêu tốn làm con lăn quay N 2 : công suất để thắng lực cản ma cát trượt N 3 : công suất tiêu tốn cho thanh cào Lực kéo cần thiết để làm một con lăn quay P = G.µ Trong đó G : áp lực( trọng lượng ) của con lăn lên... SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 11 ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN µ = 0,08 : hệ số kéo Lực kéo cần thiết để làm con lăn trong quay P = G1.µ = 1450.9,81.0, 08 = 1138 N 1 Lực kéo cần thiết để làm con lăn ngoài quay P2 = G2 µ = 2550.9,81.0, 08 = 2001 N Công suất tiêu tốn để làm con lăn quay N 1 = k P2 v = k P2 2π R2 n Trong đó: k = 2 : số con lăn n = 0, 45 vòng/ phút: số vòng quay của trục trong một giây... ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN Diện tích được quét bởi con lăn trong sau một vòng quay Fk 1 = π D1 b Trong đó: D1 = 2 R1 = 1,8m : hai lần khoảng cách từ trục thẳng đứng con lăn đến tâm con lăn gần b = 0,35 m chiều rộng con lăn Diện tích được quét bởi con lăn ngoài sau một vòng quay Fk 2 = π D2 b Trong đó: D2 = 2 R2 = 1, 02 m : hai lần khoảng cách từ trục thẳng đứng con lăn đến tâm con lăn. .. : số con lăn f = 0,45 : hệ số ma sát của con lăn với vật liệu vtr : vận tốc trượt trung bình ra b c a rc rb Sơ đồ xác đònh vận tốc trượt của con lăn Vận tốc của các điểm trên con lăn v a = 2π ra n ; vb = 2π rb n ; v c = 2π rc n Ta thấy chỉ có điểm giữa khi lăn là không bò trượt còn lại mọi điểm khác đều bò trượt ít hay nhiều, càng xa điểm giữa càng bò trượt nhiều SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 12 ĐỒ ÁN MÁY XÂY... DUY QUYẾT 19 ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN 2.2266198.1, 26.0,583.3, 4 = 120,56 Mpa p [ σ F 1 ] = 236, 25 Mpa 0,85.90.5, 25.233, 78 σ Y 120,56.3, 4 = F1 F 2 = = 113,86 MPa < [σ F 2 ] = 218, 75MPa YF 1 3, 6 σ F1 = σF2 Vậy thoả điều kiện bền uốn XI/ Tính bền một số chi tiết chính Đối với máy nghiền ướt, tay quay của khối nghiền phía ngoài chòu chế độ làm việc nặng hơn Tay quay thường được... thiện cho nên σ ch = 450 MPa ⇒ 0,8.σ ch = 360 MPa > σ tđ max Vậy trục đảm bảo độ bền tónh SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 26 ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Quang Quý, Máy và thiết bò sản xuất vật liệu xây dựng [2] Trònh Chất - Lê Văn Uyển, Thiết kế hệ thống truyền động cơ khí [3] Nguyễn Hồng Ngân, Máy Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng [4] Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy [5]... được xác đònh bởi hiệu vận tốc của điểm a và b với c vtr = v a − v c = v c − vb vtr = 2π ra n − 2π rc n = 2π rc n − 2π rb n 0 + π b.n π b.n vtr = = 2 2 Như vậy giá trò trượt tuyệt đối càng lớn nếu con lăn càng rộng Do đó con lăn càng rộng thì càng chóng mòn Giá trò trượt tuyệt đối sẽ thay đổi từ 0 tại điểm giữa con lăn đến giá trò lớn nhất ở mép con lăn Như vậy giá trò trượt trung bình sẽ được xác... bởi cặp con lăn F = Fk1 + Fk 2 = π b.( D1 + D2 ) = 3,14.0,35.(1,8 + 1, 02) = 3,1 m 2 Tổng diện tích các lỗ được quét bởi cặp con lăn F1 + F2 = 0, 25.F = 0, 25.3,1 = 0, 775 m 2 Năng suất thể tích Qv = 3600.l.( F1 + F2 ).n.k n = 3600.0, 02.0, 775.0, 45.0,85 = 21,3435 m3 / h Năng suất khối lượng Qρ = Qv ρ = 21,3435.1, 65 = 35, 22 T / h VII/ Xác đònh công suất nghiền Xác đònh khối lượng các con lăn Ta có:... thiện với các số liệu sau: Đối với bánh dẫn: σ b = 930 MPa, σ ch = 690 MPa, HB = 260 280 Đối với bánh bò dẫn: σ b = 830 MPa, σ ch = 540 MPa, HB = 230 260 Ứng suất tiếp xúc cho phép theo công thức (5.86, [II]) σo Z Z Z Z [σ H ] = H lim R V L xH K HL SH Trong đó: o σ H lim = 2 HB + 70 , giới hạn mỏi tiếp xúc o σ H lim = 2.270 + 70 = 610 MPa (đối với bánh dẫn) 1 σ o H 2 lim = 2.250 + 70 = 570 MPa (đối với. .. + 62730002 = 6863840 Nmm SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 21 ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN XII/ Tính chọn đường kính trục Ta sẽ tính sơ bộ đường kính tại các đoạn trục của trục chính và kiểm nghiệm nó để đảm bảo nó đủ bền cho điều kiện làm việc Chọn vật liệu:thép C 45 tôi cải thiện σ b = 750 MPa; σ ch = 450 MPa (bảng 6.1, [II]) Ứng suất xoắn cho phép: [τ ] = 15 30 MPa Xác đònh sơ bộ đường kính trục . của máy nghiền con lăn làm việc liên tục cho việc nghiền ướt với con lăn quay 1/ Kích thước con lăn Đường kính: 1,2D m= Chiều rộng: 0,35b m= Tổng khối lượng con lăn: 4 cl m T= Số vòng quay. Máy nghiền ướt 1 6 2 5 Dùng để nghiền vật liệu có độ ẩm %16%15 ÷ . Kết cấu máy là loại máy làm việc liên tục dẫn động dưới, chậu đứng yên. Máy nghiền lắp những tấm cào để gạt vật liệu ướt. phát sinh khi con lăn quay theo trục thẳng nên không cho phép máy quay với tốc độ lớn nên năng suất của máy thấp. Do đó còn có loại nghiền khô với kết cấu chặn quay, vật liệu nghiền xong sẽ