đồ án thiết kế trạm trộn bê tông nhựa nóng

nhằm giúp đỡ cho các bạn sinh viên năm cuối khoa cơ khi có thêm tài liệu trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp cũng như làm bài tập lớn tôi chia sẽ đồ án này hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn có thêm tài liệu để tham khảo tài liệu này được những sinh giỏi làm và đã đạt kết quả cao trong bảo vệ tốt nghiệp cuối khóa. chúc các bạn thành công ...................................................................................................................

Trang 1

Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế trạm trộn BTNN năng suất 80T/h

MUÏC LUÏC

Trang

Lời nói đầu ……… 2

Chương 1: Tính toán thiết kế tang sấy ……… 3

1.1 Lựa chọn phương án thiết kế ……… 3

1.2 Thiết kế tang sấy và hệ thống dẩn động tang sấy ………… 6

1.3 Thiết kế các bộ phận truyền động ……… 14

1.4 Tính cụm con lăn đỡ tang sấy ……… 26

1.5 Tính bền cho tang sấy ……… 30

1.6 Tính toán vành lăn đỡ tang sấy ……… 35

1.7 Tính toán cụm con lăn tỳ ……… 36

1.8 Thiết kế khớp nối ……… 39

1.9 Tính toán võ lò quay ……… 40

1.10 Tính cánh nâng vật liệu trong tang sấy ……… 42

1.11 Tính khung đỡ tang sấy ……… 44

Chương 2 Tính toán băng gầu nóng vận chuyển vật liệu ……… 49

2.1 Lựa chọn phương án thiết kế ……… 49

2.2 Tính toán thiết kế băng gầu nóng ……… 51

2.3 Tính toán thiết kế bộ phận truyền động ……… 52

2.4 Tính chọn khớp nối ……… 62

2.5 Chọn phanh ……… 65

2.6 Thiết kế bánh cóc ……… 65

2.7 Thiết kế gầu nóng ……… 66

2.8 Thiết kế kết cấu thép băng gầu ……… 68

Chương 3 Quy trình lắp dựng trạm ……… 75

3.1 Quy trình lắp dựng ……… 75

Chương 4 Quy trình vận hành trạm ……… 81

4.1 Quy trình vận hành ……… 81

Tài liệu tham khảo ……… 83

Trang 2

LỜI NĨI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công

nghệ,nghành công nghiệp xây dựng cũng có những bước phát triển nhảy vọt

và đã đạt tới đỉnh cao của khoa học kỹ thuật Các công trình xây dựng ngày

càng đòi hỏi những yêu cầu cao về chất lượng và thời gian thi công, cũng như

những yêu cầu khắt khe về tính mỹ thuật Với sức người thì khơng thể làm hết

những cơng việc đĩ, để đáp ứng được những yêu cầu đó, các máy móc và thiết

bị phục vụ công tác xây dựng cũng phát triển mạnh mẽ Những kỹ thuật mới

nhất được nghiên cứu và ứng dụng tạo ra những máy móc có năng xuất và

chất lượng thi công rất cao Nó đã được cơ giới hóa và tự động hóa rất nhiều

khâu sản xuất Để có những sản phẩm, công trình xây dựng đạt chất lượng

cao cần phải có những bán thành phẩm đạt chất lượng cao Vì thế Trạm Trộn

Bê Tông Nhựa Nóng ra đời đáp ứng được rất nhiều yêu cầu quan trọng trong

ngành xây dựng Sản phẩm mà nó tạo ra là Bê Tông Nhựa Nóng, có công

dụng đặc biệt mà không có loại nào thay thế được Đề tài:Thiết kế Trạm Trộn

Bê Tông Nhựa Nóng là rất hữu ích và thiết thực trong ngành Máy Xây Dựng

hiện nay.

Sau qúa trình học tập ở trường với nhiệm vụ: Thiết kế Trạm Trộn Bê

Tông Nhựa Nóng Do khối lượng công việc lớn nên đề tài được chia thành

nhiều phần và do nhiều sinh viên thực hiện Nhiệm vụ được giao của em trong

đề tài này là:

 Tính tốn thiết kế tang sấy vật liệu

 Tính tốn băng gầu nĩng vận chuyển vật liệu

Với sự hướng dẩn của thầy Lê Toàn Thắng và Đồn Văn Tú đả giúp em

hoàn thành xong bài đồ án tốt nghiệp này Trong quá trình thiết kế, do trình

độ còn hạn chế, nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được

sự góp ý của quý thầy cô để củng cố thêm phần kiến thức và hiểu biết của em

được sâu hơn nhằm phuc vụ tốt hơn cho công trình mai sau.

Em xin chân thành cảm ơn

Trang 3

Đồ án tốt nghiệp Tính tốn thiết kế trạm trộn BTNN năng suất 80T/h

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN THIẾT TANG SẤY VẬT LIỆU

1.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Nhiệm vụ của tang sấy là chứa các vật liệu (cát, đá các cỡ ) và rang sấy

nóng vật liệu đó từ nhiệt độ thường tới nhiệt độ cần thiết (200 ÷ 2200C ) Nhiệt

độ vật liệu có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng bê tông nhựa : Nếu nhiệt độ

sấy thấp dưới 1800C , độ dính kết giữa các hạt vật liệu trong bê tông giảm củng

dẩn tới cường độ chịu lực của bê tông sau khi lu lèn giảm Thông thường tất cả

các tang sấy trong trạm trộn bê tông hiện đại đều có bộ khống chế tự động

nhiệt độ sấy vật liệu Nếu nhiệt độ sấy quá cao, làm tốn nhiều nhiên liệu đốt

Để thiết kế tang sấy ta đưa ra một số loại tang sấy đặc trưng hiện nay,

các ưu nhược điểm của từng loại, từ đó ta sẽ chọn ra phương án thích hợp

nhất để thiết kế

Nhìn chung cấu tạo của các loại tang sấy đều giống nhau, chỉ khác

nhau hệ thống dẫn động tang sấy Sau đây là các phương án tang sấy

1.1.1 Phương án 1

Tang sấy loại dùng một động cơ điện để dẩn động hai con lăn để

truyền động đến vành lăn làm quay tang sấy

Hình 1.1 Sơ đồ dẩn động tang sấy dùng một động cơ làm quay hai con lăn chủ

động.

Ưu điểm

Tang sấy có trục nối nên ít có sự sai lệch về vận tốc giữa hai con lăn

chủ động do đó hệ thống làm việc êm, có kết cấu nhỏ gọn, cấu tạo bộ điều

khiển đơn giản

PHƯƠNG ÁN I

1 1

3 4

5

6 7 8

CẤU TẠO 1- Con lăn đỡ tang sấy 2- Con lăn đỡ tang sấy 3- Vành lăn

4- Tang sấy 5- ổ đỡ 6- Bộ truyền xích 7- Hôïp giãm tốc 8- Động cơ điện 9- Khớp nối trục bản lề 10- Khớp nối then hoa 11- Trục nối

12-Chân đế 10

11 9

12 2

Trang 4

Nhược điểm.

Lực tác dụng lên ổ và trục lớn

Tỉ số truyền không ổn định có sự trượt giữa các bánh ma sát khi làm

việc

Khả năng tải tương đối thấp (so với bánh răng), động cơ điện phải có

công suất lớn

1.1.2 phương án 2

Tang sấy có hệ thống dẫn động là truyền động xích Động cơ điện

-khớp nối - hộp giảm tốc - đĩa xích dẩn động - đĩa xích

Hình1.2 Sơ đồ dẫn động tang sấy bằng đĩa xích

Ưu điểm

Kích thước tương đối nhỏ

Tỷ số truyền trung bình

Làm việc không xảy ra bị trượt

Hiệu suất cao khi được chăm sóc tốt

Lực tác dụng lên trục nhỏ

Cĩ khả năng thay thế dể dàng khi cần thiết

Nhược điểm

Nếu chăm sóc không tốt thì hiệu suất sẽ giảm

Chế tạo và lắp ráp phức tạp hơn

Giá thành cao

Chăm sóc, bôi trơn thường xuyên

Làm việc gây tiếng ồn lớn

98

7

65

4

3

21

PHƯƠNG ÁN II

CẤU TẠO1- Động cơ điện2- Khớp nối3- Hộp giảm tốc4- Ổ đỡ

5- Tang sấy6- Vành lăn7- Con lăn đỡ tang sấy8- Con lăn đỡ tang sấy9- Vành đĩa xích 10- Đĩa xích đẩn động10

Trang 5

1.1.3 Phương án 3

Tang sấy có hệ thống dẫn động là bánh răng và vành răng Động cơ

điện - khớp nối - hộp dẫn tốc - bánh răng dẫn động - vành răng (vành răng

gắn liền trên tang sấy)

Hình 1.3 Sơ đồ dẩn động tang sấy bằng bánh răng

Ưu điểm

Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn

Tỷ số truyền không thay đổi

Hiệu suất cao, có thể đại tới 0,97 – 0,99

Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy, làm việc không có sự trượt

Nhược điểm

Chế độ tương tác phức tạp

Đòi hỏi độ chính xác cao

Có nhiều tiếng ồn khi vận tốc lớn, có hiện tượng nhảy cóc

1.1.4 Chọn phương án

Chọn hệ thống dẫn động tang sấy là bánh răng và vành răng Động cơ

điện – khớp nối – hộp giảm tốc – bánh răng dẫn động – vành răng (vành răng

gắn liền trên tang sấy)

CẤU TẠO1- Con lăn đỡ tang sấy2- Vành răng

3- Vành lăn4- Tang sấy5-Ổ đỡ6- Khớp nối7- Hôïp giãm tốc8- Động cơ điện9- Bánh răng dẫn động

Trang 6

Hình1.4 Sơ đồ dẫn động tang sấy bằng bánh răng.

1.2 THIẾT KẾ TANG SẤY VÀ HỆ THỐNG DẨN ĐỘNG TANG SẤY

1.2.1 Xác định các thơng số hình học của tang sấy

Để đốt sấy cốt cốt liệu có hiệu quả trước hết tang sấy phải có các

thông số hình học hợp lý Các thông số cần tìm của tang sấy là:

Thể tích của tang sấy V(m3)

Chiều dài tang sấy L(m)

Và đường kính của tang sấy D(m)

Góc nghiêng0

Thể tích cần thiết của tay sấy V(m3) được xác định từ điều kiện tách

ẩm vật liệu trong một giờ, (CT Tr 362[2]) :

V = G A a W  A1000

 (m3) Trong đó:

Ga: Lượng tách ẩm của khối vật liệu (kg/h)

W: Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy

Vào mùa khô: W = 3÷4%

Vào mùa mưa :W = 5÷6%,

Ta chọn W = 5%

 : Năng suất tối đa của tang sấy (T/h)

 = 80 (T/h)

A: Cường độ tách ẩm (hơi nước bay hơi) tính cho 1m3 thể tích tang sấy

trong 1 giờ (kg/m3.h) Được xác định từ thực nghiệm A = 160÷170 (kg/m3.h)

Đối với tang sấy thường

CẤU TẠO1- Con lăn đỡ tang sấy2- Vành răng

3- Vành lăn4- Tang sấy5- Ổ đỡ6- Khớp nối7- Hôïp giãm tốc8- Động cơ điện9- Bánh răng dẫn động

Trang 7

A = 220÷250 (kg/m3.h) Đối với tang sấy thường có kết cấu hiện đại

(đầu đốt dạng kín)

Trên thực tế giá trị A còn phụ thuộc lưu lượng hút của quạt gió hút bụi

và lượng khí cháy chuyển qua tang sấy trong 1 đơn vị thời gian Sự phụ thuộc

này được nghiên cứu riêng ở tài liệu khác Tuy nhiên điều này không ảnh

hưởng lớn đến việc tính toán

Ta chọn A = 230 (kg/m3.h)

V = 

230

1000 80 05 , 0

17,4 (m3) Chọn D = 1,8 (m) (Tr 363 [2])

Mặt khác ta có mối quan hệ:

4 , 17 4 4

D

V

Chọn L = 7 (m)

Trên đây là cách tính theo kinh nghiệm, do đó ta cần phải kiểm tra lại

chiều dài tang sấy L theo điều kiện chuyển động của vật liệu trong tang sấy

Tang sấy được đặt nghiêng so với phương ngang một gĩc 3- 50

Khi tang sấy quay vật liệu được các cánh nâng lên cao rồi rơi chảy tự

do xuống sau mỗi vòng quay của tang sấy vật liệu được dịch chuyển được

một đoạn AB, chiều cao nâng vật liệu là AC = h, thường h = (0.6÷0.65) D

Chọn sơ bộ  = 50

n : Số vòng quay của tay sấy (v/ph)

chọn n = 8 (v/ph)

t : Thời gian lưu vật liệu trong tay sấy (phút)

Chọn t = 3 (phút)

 L = 2.3.8.1,17.tg50 = 4,95 m

Từ 2 kết quả tính L, ta điều chỉnh L, D sao cho vận tốc tiếp tuyến trên mặt

tang, thỏa mãn điều kiện:

Trang 8

Đường kính tang sấy: D = 1,8 m

Chiều dài tang sấy: L = 6 m

Thể tích tang sấy: V = 17,4 (m3)

Góc nghiêng:  = 50

Chọn chiều dày của tang sấy:  = 15 (mm)

Đường kính ngoài của tang sấy : Dt n = 1,8 + 2.15.10-3= 1,83 (m)

B A



Hình 1.5 Kích thước tang sấy

1.2.2 Tính toán nhiệt cho tang sấy

Việc tính toán nhiệt cho tang sấy trong quá trình sấy và nung nóng vật

liệu là một vấn đề khá phức tạp Ta tính toán nhiệt cho loại tang sấy trạm

trộn bê tông nhựa nóng bố trí ngọn lửa ngược chiều với chiều chuyển động

của dòng vật liệu trong tang sấy và tang sấy được được đặt nghiêng một góc

 = 50

Hướng thoát ẩm

dòng vật liệu vào tang Ngọn lửa

Vùng I Vùng II

Vùng III

Hình 1.6 Sơ đồ tính tốn nhiệt tang sấy

Theo chiều chuyển động thì mọi vật liệu đều được tách ẩm và

tăng nhiệt do được cấp nhiệt từ ngọn lửa Quá trình cấp nhiệt độ cho tang sấy

gồm có 3 giai đoạn:

Trang 9

Giai đoạn I: (Sấy trước) cấp nhiệt để nâng nhiệt độ của vật liệu và hơi

ẩm từ nhiệt độ của mội trường t0 = 200C lên đến nhiệt độ t1 = 950C Tương

ứng với vùng I của hình 1.6

Giai đoạn II: (Tách ẩm, nâng nhiệt) cấp nhiệt để làm bay hết hơi ẩm

chứa trong vật liệu, nâng nhiệt độ của vật liệu và hơi ẩm từ t1 = 950C lên đến

t2 = 1000C Tương ứng với vùng II của hình 1.6

Giai đoạn III: (Nung nóng vât liệu) cấp nhiệt để nâng nhiệt độ vật liệu

từ t2 = 1000C đến nhiệt độ làm việc trung bình t3 = 2250C Tương ứng với

vùng III của hình 1.6

Các giai đoạn cấp nhiệt trên xảy ra một cách tương đối ở cả ba vòng

tính theo chiều dài của tang sấy

Vùng I, II, III ứng với giai đoạn I, II, III

Để cấp nhiệt cho các giai đoạn trên cần chi phí nhiệt lượng như sau

(xét tiêu hao trong 1 giờ )

1.2.2.1 Chi phí nhiệt lượng cho giai đoạn I

Áp dụng công thức (9-30 Tr 361[2])

Ta có : Q1 = C’1.(t1 – t0) + C”1.W.(t1 – t0) (Kcal/h)

Trong đó :

C’1 : Nhiệt dung của cát đá C’1 = 0,2(Kcal/kg.0C)

C’’1: Nhiệt dung của nước C’’1 = 0,47 (Kcal/kg.0C)

 : Năng suất của tang sấy(kg/h)  = 80.103kg/h

W : Độ ẩm chứa trong vật liệu chưa sấy(kg/h) W = 4 – 6 %

Chọn W = 5%

 Q1 = 0,2 80.103(95 – 20) + 0,47.0,05.80.103(95 – 20) = 1341.103(Kcal/h)

1.2.2.2 Chi phí nhiệt lượng cho giai đoạn II

Áp dụng công thức

Ta có : Q2 = W..r + C’’1.W.(t2 – t1) + C’1 (t2 – t1) (Kcal/h) (9-31 Tr 361[2])

Với r : Nhiệt hoá hơi của nước r = 542 (Kcal/h)

 Q2 = 0,05.80.103.542 + 0,47.80.103.0.05(100 –95) +0,2.80.103(100 –

95) = 2257,4.103 (Kcal/h)

1.2.2.3 Chi phí nhiệt lượng cho giai đoạn III

Q3 = C’1.(t3 – t2) (Kcal/h ) (9-32 Tr 361 [2])

 Q3 = 0,2.80.103(225 –100) = 2000.103 (Kcal/h)

Nhiệt lượng tổng cộng để sấy đốt vật liệu trong tang sấy là:

Qt = Q1 + Q2 + Q3 (Kcal/h ) (9-33 Tr 361 [2] )

Qt = 1341.103 + 2257,4.103 + 2000.103 = 5598,4.103 (Kcal/h)

Trang 10

Ngoài ra cần nhiệt lượng Q4 cho việc hao tổn nhiệt qua vách của tang

sấy (là chủ yếu) và một phần nhỏ theo khói thải ra ngoài (bỏ qua không

tính)

1.2.2.4 Nhiệt lượng truyền qua vách tang sấy

Q4 = KfF(tm – t0) (Kcal/h) (9-34 Tr 361[2] )

Trong đó :

Kf : Hệ số truyền nhiệt, lấy Kf =20

F : Diện tích bề mặt vỏ tang sấy (m2)

F = .D.L = 3,14 1,8 6 = 33,912 (m2)

tm :Nhiệt độ trung bình qua vỏ tang sấy loại không bảo ôn lấy tm

=1600C

Trên thực tế, tm được xem nhiệt độ của lớp không khí sát mặt ngoài của vỏ

tang sấy ở khoảng giữa chiều dài tang Còn nhiệt độ vỏ thép của tang ở giữa

các vùng I, II, III, khoảng 2000, 3500 và 4500

 Q4 = 20 33,912.(160 – 20) = 94953,6 (Kcal/h)

Tổng nhiệt lượng tiêu thụ là

Áp dụng công thức (9-35 Tr 362 [2])

Q = Qt + Q4 = 5589,4.103 + 94953,6 = 5684353,6 (Kcal/h)

Qg = Q0. (Kcal/kg) (9-36 Tr 362 [2])

Trong đó:

Q0 : Là nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hết 1 kg nhiên liệu là dầu

với nhiên liệu là dầu FO thì : Q0 = 10200 (Kcal/kg)

: Hiệu suất nhiệt trong tang sấy. = 0,9

Qg = 10200 0,9 = 9180 (Kcal/kg)

Lượng nhiên liệu cần thiết để sấy đốt vật liệu từ nhiệt độ môi trường

t0 = 200C lên đến nhiệt độ t3 = 2250C Với độ ẩm W = 5%

Chọn chiều rộng vành lăn: b = 160 (mm)

Chọn chiều dày vành lăn: h = 90 (mm)

Trang 11

Khoảng cách giữa vành lăn và tang sấy: = 130 (mm)

Đường kính ngoài của vành lăn: Dln = Dt n + 2 +2.h

1.2.3.2 Cánh nâng vật liệu

Chọn vật liệu làm cánh nâng vật liệu là thép bình C36, có:

1.2.3.3 Các tai đỡ

Chọn sơ bộ trọng lượng tai đỡ

Gtđ = 0,2.Gl (kg) = 0,2 805,7 = 161,14 (kg)

1.2.3.4 Trọng lượng của vỏ tang sấy

Gv = .Dt n L..f (kg)

Trong đó :

Dt n : Đường kính ngoài của tang sấy

L : Chiều dài tang sấy

 : Chiều dày vỏ tang sấy

F : Trọng lượng riêng của thép

1.2.4 Tính toán công suất động cơ dẫn động tang sấy

1.2.4.1 Công suất cần thiết để quay toàn bộ tang sấy được tính theo công

thức:

Trang 12

W2 : Lực cản ma sát trong ổ các con lăn (KG).

W3 :Thành phần lực cản do nâng khối lượng vật liệu trong tang lên cao

(KG)

V :Vận tốc dài của tang sấy tại điểm nằm trên vành lăn

 : Hiệu suất của bộ truyền động ( từ động cơ điện đến vành lăn)

1.2.4.2 Tính lực cản ma sát do trọng lượng của tang và vật liệu trên các

W1 = 



2 cos

) (

d

f a

G G

a V t



cos

) (

2

d

f G

G V  t

(9-38 Tr 364 [2])

Trong đó:

GV : Trọng lượng của vật liệu trong tang sấy bằng tổng số vật liệu nằm

trong tang trong 3 phút, khi năng suất π (T/h)

 Gv = 3.80/60 = 4 Tấn = 4000 (KG)

Gt : Trọng lượng bản thân của tang, kể cả vành răng, 2 vành lăn và các tai

đở các vành lăn, vành răng (KG)

f : Hệ số cản lăn giữa vành lăn và con lăn

f = 0,003 (m) (giữa thép với thép)

a : Số con lăn, thông thường a = 4

d : Đường kính con lăn (m)

Sơ đồ tính toán lực cản để xác định công suất quay tang sấy:

Trang 13

X

b

Hình 1.7 Sơ đồ tính toán lực cản để xác định công suất quay tang sấy

Qua tham khảo máy thực tế người ta thường chọn góc đặt  = 70 ÷

900

Ta chọn góc đặt :   80 0   = 2 = 400

Chọn sơ bộ đường kính con lăn: d = 800 mm

 W1 = 0 , 8 cos 40 0

003 , 0 ).

0210 1 4000 (

= 139 (KG)

 : Hệ số ma sát trong ổ trục Chọn  = 0,1

d1 : Đường kính ổ trục (m) d1 = 0,05 ÷ 0,1 m

b : Khoảng cách (cánh tay đòn) của trọng tâm vật liệu so với trọng tâm

tang sấy b được tính theo công thức

Trang 14

góc  được xác định từ biểu thức

N = 102W v (KW)

60

.8 2,27 14 , 3 60

1.2.4.5 Chọn Động Cơ

Ta tiến hành chọn động cơ điện dẫn động cho tang sấy, theo [1] ta chọn

được động cơ cĩ các thơng số như sau:

Động cơ điện cĩ mã hiệu: MTP611-10

Cơng suất động cơ : N  45(kW).

n dc : Số vịng quay của động cơ trong một phút; n dc  575(vịngphút)

n t : Số vịng quay của tang sấy; n  t 8(vịngphút)

Trang 15

dc

t

575 71,9

n i

i i i

i hgt : Là tỷ số truyền của hộp giảm tốc

Căn cứ vào yêu cầu về công suất tải truyền, tỷ số truyền và yêu cầu lắp ráp

Dựa vào tài liệu [1] chọn hộp giảm tốc LL2 – 350 có các thông số như sau:

Là hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ đặt nằm ngang

Có một trục đầu vào và trục đầu ra cùng phía

Do tỉ số truyền cần thiết (14,4) và tỉ số truyền của hộp giảm tốc đã chọn

(12,5) sai lệch nhau không lớn nên hộp giảm tốc vừa chọn có thể thõa mãn được

yêu cầu làm việc

1.3.2 Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng để hở

Bộ truyền bánh răng để hở dẫn động tang sấy gồm vành răng và bánh

răng dẫn động Trong đó vành răng được liên kết với tang nhờ các bulông còn

bánh răng nhỏ được liên kết với trục, ổ liên kết với khung đỡ

Công suất trên tang sấy:

b : Hiệu suất ăn khớp của cặp bánh răng để hở

Trang 16

Theo [5] ta chọn vật liệu chế tạo:

Bánh răng: là thép 40X tôi cải thiện có cơ tính:

b = 900 N/mm2; ch = 700 N/mm2; HB = 280

Vành răng: là thép 40XH thường hóa có cơ tính:

b = 800 N/mm2; ch = 580 N/mm2; HB = 260

1.3.2.2 Định ứng suất uốn cho phép và ứng suất tiếp xúc cho phép

Ứng suất tiếp xúc cho phép

Giả thiết bộ truyền làm việc trong 5 năm với hệ số sử dụng thời gian k = 0,8

Bộ truyền làm việc với tải trọng không đổi, có số chu kỳ tương đương như sau:

Vành răng:

N td2  600   u n T t

Trong đó:

u : Là số lần ăn khớp của một răng sau một vòng quay; u = 1

nt : Số vòng quay của vành răng trong một phút; 8 òng 

N N N 

Với N0 : Là số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc

 Hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc cho phép kN’ = 1

Ta tính được ứng suất tiếp xúc cho phép:

Ứng suất uốn cho phép:

Ta cũng có số chu kỳ tương đương như ở trên trong trường hợp răng

Với N0 : Là số chu kỳ cơ sở của đường cong uốn

Vậy ta có hệ số ứng suất uốn kN” = 1

Ứng suất uốn cho phép:

2 u

1

 : Là giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ đối xứng

Trang 17

K

1.3.2.8 Xác định mô đun của bánh răng

Mô đun bánh răng được chọn theo khoảng cách trục A

Theo công thức (3 – 22, [5]):

m0,01 0, 02   A (0, 01 0, 02) 1094 (10,8 21,9)(     mm).

Vì bộ truyền làm việc với tải lớn nên theo bảng (3 – 1, [5]) ta chọn mô đun

bánh răng là m = 12(mm)

1.3.2.9 Các thông số hình học của bộ truyền

Để đảm bảo cho vành răng liên kết tốt với thành tang sấy ta lấy đường

kính vành răng lớn hơn đường kính vành lăn 40mm

 D V  2 , 35(m)

Trang 18

Ta tính được đường kính của bánh răng:

0 , 47 ( )

5

35 , 2

A Z

1.3.2.10 Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc

Để kiểm tra sức bền tiếp xúc ta chỉ cần tính toán cho vành răng do nó có

độ cứng HB nhỏ hơn bánh răng và theo công thức (3 – 14, [5]) phải thoả mãn:

N = 41,4 kW : Công suất trên tang sấy

n = 8 : Số vòng quay của tang sấy trong một phút

b = 273,5 mm : chiều dài răng

2 2

1.3.2.11 Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đột ngột

Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc khi chịu quá tải đột ngột

Ta chỉ cần kiểm nghiệm cho vành răng:

Trang 19

Do đó bộ truyền đảm bảo đủ độ bền khi chịu quá tải đột ngột

Kiểm nghiệm sức bền uốn khi chịu quá tải đột ngột

Theo công thức (3 - 42, [5]) ta có công thức kiểm nghiệm sức bền uốn khi

quá tải đột ngột như sau:

6

19,1 10 1,115 41, 4

58, 4 0,517 12 130 8 195

u

mm Như vậy ta có:

Trang 20

Thế vào biểu thức trên ta được:

Bánh răng: uqt1  uqt1 560N 2.

Như vậy điều kiện bền uốn khi chịu quá tải đột ngột được thoả mãn

1.3.2.12 Các lực tác dụng lên bánh răng và vành răng

Lực vòng: 44804 ( )

470

10528876

2

1.3.2.13 Chọn liên kết vành lăn, vành răng với tang sấy bằng gối đỡ

Dựa vào kích thước tang sấy, vành lăn và vành răng ta chọn được kích

thước gối đỡ để liên kết vành lăn, vành răng với tang sấy như sau:

Mô men xoắn trên trục: M M b  10528875( N mm).

Sơ bộ tính đường kính trục, theo công thức (7 – 1, [5]):

3  

0, 2

x x

M d

vẽ được sơ đồ tính toán trục như ở trên

Mô men uốn tại mặt cắt nguy hiểm:

Tính phản lực tại gối đỡ

Vì a = b = 145 mm nên:

Trang 21

22402 ( )

2

44804 2

P R

R AX  BY   

8153 5 ( )

2

16307 2

P R

Hình 1.9 Sơ đồ tính toán trục bánh răng nhỏ

Mô men uốn tổng cộng tại mặt cắt nguy hiểm:



48 1 , 0

9679581

Chọn d = 127 mm

Vì đường kính trục lớn không thể lắp với bánh răng bằng then nên ta chế

tạo trục liền với bánh răng Và ta chọn kết cấu trục như sau:

RR

RP

Trang 22

472 200

1.3.2.14.2 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Chọn then để lắp với trục là then bằng Dựa vào bảng (7 – 23, [5]) ta

chọn then có các kích thước cơ bản như sau:

Với d = 127 mm ta chọn then có h = 18 mm; b = 32 mm; t = 9 mm; t1 =

9,2 mm; k = 11,2 mm

Ta chọn đường kính ngõng trục để lắp ổ là 110 mm

Theo công thức (7 – 5, [5]) điều kiện bền của trục theo hệ số an toàn

được tính theo công thức như sau:

mm k

Với 1 : là giới hạn mỏi uốn ứng với chu kỳ đối xứng

Do trục quay một chiều nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng

  : Hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền

mỏi Với thép các bon trung bình ta chọn   0,1

Trang 23

 : Hệ số tăng bền bề mặt trục Do không dùng các biện pháp tăng bền

36 , 1

mm k

  : Hệ số kích thước, xét đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục

đến giới hạn mỏi xoắn

x a

mm W

18, 4 0,05 18, 4 0,56 1

98 , 2 4 , 4

2 2

Trang 24

n [n]=2.

Hệ số an toàn của trục được thoả mãn

1.3.2.14.3 Kiểm nghiệm then về sức bền dập và sức bền cắt

Chọn chiều dài then để lắp với trục là l = 80 (mm)

10528875

Trong quá trình làm việc do tang sấy đặt nghiêng một góc 40 so với

phương nằm ngang nên tạo ra lực xô tác động lên trục của bánh răng nhỏ và trục

của các con lăn đỡ



Trang 25

Hình 1.11 Sơ đồ tính toán chọn ổ lăn

Ổ còn chịu lực hướng tâm:

h : Số giờ làm việc thực tế của ổ

Với thời gian làm việc của ổ là A = 5 năm theo bảng (1 – 1, [7]) ở chế độ

trung bình ta tính được tổng số giờ làm việc của ổ T =14460 (giờ)

Số giờ làm việc thực tế của ổ:

5798 N

R

R A 

K v : Hệ số xét đến vòng nào của ổ là vòng quay

Vòng trong của ổ quay nên theo bảng (8 – 5, [5]) ta chọn K  v 1.

s

RBs

Trang 26

Từ đó ta tính được hệ số khả năng làm việc của ổ:

C 10658 ( 45 3615 ) 0 , 3  390007 (N)

Theo bảng (P2.11, [3]) ta chọn ổ lăn có mã hiệu 7620 và có các thông số

kỹ thuật như sau:

Đường kính chỗ lắp trục: d = 100 mm

Đường kính ổ: D = 240 mm

Chiều rộng ổ: B = 73 mm

1.4 TÍNH CỤM CON LĂN ĐỠ TANG SẤY

Cụm con lăn đỡ tang sấy gồm 4 cụm Mỗi cụm gồm con lăn, trục, ổ và

gối ổ

1.4.1 Tính toán con lăn đỡ tang sấy

Chọn vật liệu để chế tạo con lăn là thép 40 có độ cứng HB = 192, mô đun

đàn hồi của thép E 2,1 10 (  5 MPa).

Đường kính con lăn đỡ ta chọn D c  400(mm) và đường kính vành lăn

) (

10210 4000

.(

2

2270 400 )

.(

2

.

mm D

D

D D

v c

10 1 , 2 45489

418 , 0

Trang 27

1.4.2 Tính toán trục con lăn đỡ tang sấy

Chọn vật liệu làm trục là thép 45 có ứng suất xoắn cho phép là

.

mm N D

Chọn sơ đồ tính toán trục như hình 1.12

Phản lực tại gối tựa:

2

45489 57

, 1932 2

2 2

N S

P R

Trang 28

3983875

2 , 0

2 3

386514

2 , 0

2 3

3983875

Trang 29

yP

Hình 1.13 Sơ đồ tính toán độ võng trục

P : Là lực hướng tâm tác dụng lên trục; P = 45489 N

l : Là chiều dài đoạn trục tính toán; l = 350 mm

E : Mô đun đàn hồi của thép chế tạo trục

1 , 0 1 ,

5 , 915062

10 1 , 2 48

350 45489

1.4.3 Chọn ổ lăn cho trục con lăn đỡ

Tương tự như chọn ổ lăn cho trục bánh răng, ta tiến hành chọn ổ theo khả

năng làm việc của ổ:

D

D n i

Số giờ làm việc thực tế của ổ:

h = T(CĐ) = 144600,25 = 3615(giờ)

Q : Tải trọng tương đương tác dụng lên trục (N)

Q (K v R m A ) K nK t Cũng tương tự như ở phần chọn ổ lăn cho trục bánh răng nhỏ ta chọn

được các hệ số như sau:

K v : Hệ số xét đến vòng nào của ổ là vòng quay

Vòng ngoài của ổ quay nên theo bảng (8 – 5, [5]) ta chọn K  v 1,35.

K n: Hệ số nhiệt độ

Trang 30

Ổ làm việc dưới 1000 C, theo bảng (8 – 4, [5]) ta chọn K  n 1.

Theo bảng (P2.11, [3]) chọn được ổ lăn có số hiệu ổ 7310 có

Cbảng=132(kN) và các thông số kỹ thuật như sau:

Đường kính ổ: D = 110 mm

Đường kính chỗ lắp với trục: d = 50 mm

Chiều rộng ổ: B = 27 mm

1.5 TÍNH BỀN CHO TANG SẤY

1.5.1 Kết cấu tang sấy

Phía trong tang sấy được chia làm ba khu vực:

Khu vực I: Là nơi vật liệu được nạp vào, phía trong tang ở khu vực này có

các thanh dẫn để nạp liệu vào tang được nhanh chóng và không bị dồn trở lại

Trang 31

Theo [8] chiều dài của khu vực này được tính như sau:

1 , 2 ( )

5

6 5

Để tránh vật liệu dồn trở lại các cánh dẫn liệu ở khu vực I có dạng xoắn

theo hình ren với mục đích đưa cốt liệu đi vào vùng sấy nhanh hơn

Theo [8] bước vít thường lấy trong khoảng s1,8 3,14  D Chọn bước

vít s 1,8 D; Với D là đường kính trong của tang sấy:

Khu vực II: Có chiều dài L2, là khu vực gia nhiệt cho cốt liệu trước khi đưa

vào máy trộn, tại đây có gắn các cánh trộn hay đảo liệu để có quá trình sấy vật

liệu diễn ra đồng đều

Có nhiều loại cánh đảo liệu khác nhau, ta chọn cánh đảo liệu dạng xẻng vì

loại này có kết cấu đơn giản dễ chế tạo

Hình 1.16 Kết cấu cánh đảo liệu.

Cánh nâng dạng xẻng được bố trí theo đường vít nghiêng nhiều đầu mối

Thanh đảo liệu dạng xẻng được bố trí song song với trục tang để nâng vật liệu

và để đảm bảo sự chuyển động của vật liệu dọc theo trục tang sấy ta phải bố trí

thêm các dải vận chuyển dạng vít

Trang 32

Khu vực III: Có chiều dài L3, là khu vực xả liệu sau khi đã được sấy ở khu

vực II, để đảm bảo cho việc xả liệu được nhanh chóng, không bị dồn trở lại, tại

đây cũng có các cánh dẫn hướng xả liệu và cũng giống như ở khu vực I

Chiều dài khu vực III là:

1 , 2 ( )

5

6 5

L   

Suy ra chiều dài khu vực đảo liệu là:

L2 L (L1L3)  6  ( 1 , 2  1 , 2 )  3 , 6 (m)

Thành tang sấy là kết cấu quan trọng nhất, có kích thước lớn nhất và có chế

độ làm việc phức tạp, vì nó vừa chịu uốn vừa chịu xoắn và vừa chịu biến dạng

nhiệt lớn

Khi tính toán tang sấy ta thừa nhận các giả thiết sau:

Coi tải trọng trên tang sấy phân bố đều trên toàn bộ chiều dài tang sấy

Ta chọn dẫn động ma sát trực tiếp giữa các vành lăn và con lăn đỡ

Ảnh hưởng của môi trường là không đáng kể

1.5.2 Tính toán và kiểm tra bền tang sấy

Hình 1.17 Sơ đồ tính toán bền tang sấy.

Trang 33

0 , 9 ( )

4

6 , 3 4

cm KG L

G G

r

G : Trọng lượng vành răng (KG)  2 2

D v  : Đường kính vòng lăn của vành răng.

) ( 83 ,

N  k Công suất dẫn động tang sấy

n  t 8(vòngphút) Số vòng quay của tang sấy

2 , 1 68 , 23 2

6 , 3 2 , 1 68 , 23 90 2168

2 2

8120(KG)

) ( 396000 2

) 2

360 120 (

68 , 23 2

360 8120

2

cm KG

396000

65 , 0 396000

35 , 0

65 , 0

Trang 34

Wu : Mô men chống uốn tại tiết diện nguy hiểm (cm3 ).

M D

547722



Vì tang chịu tải trọng lớn và nhiệt độ cao khi làm việc nên ta chọn chiều

dày của thành tang sấy  = 16 mm

Kiểm tra độ võng cho tang sấy

Do tang sấy có chiều dài lớn và làm việc ở nhiệt độ cao nên tang bị biến

dạng dẻo dẫn đến võng tang nên ta cần kiểm tra độ võng của tang sấy

Theo [5] độ võng của tang sấy được kiểm tra theo công thức sau:

y Là độ võng của tang sấy (cm)

E Mô đun đàn hồi của thép chế tạo tang sấy Khi nhiệt độ thành



) ( 10 26 , 2 3520387

10 88 , 1 48

600 2168 3520387

10 88 , 1

360 68 , 23

384

6

3 6

1

Như vậy độ võng của tang sấy được đảm bảo

1.6 TÍNH TOÁN VÀNH LĂN ĐỠ TANG SẤY

Trang 35

Vành lăn làm việc ngoài trời nên rất dễ bị ăn mòn vì vậy ta chọn thép chế

tạo vành lăn là thép mangan có   750(KG 2 ).

cm

 

Hình 1.18 Sơ đồ tính toán vành lăn.

Tải trọng tính toán tác dụng lên vành lăn:

40 cos 4

10210 4000

cos

a

G G



G v: Trọng lượng của vật liệu G v 4000 KG( )

G t: Trọng lượng của tang G v 10210 KG( )

4: số con lăn đỡ

Ở đây ta chỉ tính cho một đoạn nằm giữa hai tai đỡ có thể xem gần đúng

như một dầm tĩnh định tựa trên 2 gối, tải trọng P tác dụng ở giữa dầm

Hình 1.19 Biểu đồ mo men uốn vành lăn đỡ tang sấy

Mô men uốn lớn nhất sinh ra nằm ở giữa hai tai đỡ vành lăn:

( ).

4

AB u

P l

M   KG cm Với:

D : đường kính ngoài của vành răng D v  2 , 35 (m)

m: Là số tai đỡ vành lăn Giá trị m phụ thuộc vào đường kính của tang

sấy Lấy m = 12

P

71294

Mu(KG.cm)

Trang 36

Suy ra:

61 , 5 ( )

12

235

cm KG

    Với:

6

5 , 8 5 , 19 6

cm h

Điều kiện bền uốn của vành lăn được đảm bảo

1.7 TÍNH TOÁN CUM CON LĂN TỲ

1.7.1 Tính toán con lăn tỳ

Do tang sấy đặt nghiêng một góc  = 50 so với phương ngang cho nên

phát sinh lực xô đẩy tang sấy trượt dọc theo trục quay của nó Để ngăn cản lực

xô này ta sử dụng con lăn tỳ

Chọn đường kính con lăn tỳ:D cl  300(mm).

Chiều rộng con lăn tỳ:B cl  100(mm).

Chọn vật liệu chế tạo con lăn tỳ là thép 45 có độ cứng HB = 200 Mô đun

sin 81 , 9 ).

10210 4000

( sin ).

Kiểm tra sức bền dập cho con lăn:

Theo công thức Héc [6] ứng suất tiếp xúc giữa vành lăn với con lăn là:

0, 418 n  

cl

F E B

Trang 37

2

300 2270

10 1 , 2 12150

418 , 0

1.7.2 Tính toán trục con lăn tỳ

1.7.2.1 Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 thường hoá có cơ tính

h1 r

Hình 1.20 Sơ đồ xác định chiều dài trục con lăn tỳ

Gọi h là chiều cao từ khung đỡ tang sấy đến tâm con lăn đỡ

Vì trục làm việc như một dầm chịu uốn, như vậy ta xác định đường kính

trục theo điều kiện bền của dầm chịu uốn

Trang 38

Hình 1.21 Sơ đồ tính toán trục con lăn tỳ

Lực tác dụng lên trục:

F  12150 N( ) (Như đã tính toán ở trên)

Suy ra mô men tác dụng lên trục:

.

95 , 0



L

F

Mu(N.mm)

2794500

Trang 39

K v : Hệ số xét đến vịng nào của ổ là vịng quay

Vịng trong của ổ quay nên theo bảng (8 – 5, [5]) ta chọn K  v 1.

1.8 THIẾT KẾ KHỚP NỐI

1.8.1.Thiết kế khớp nối trục động cơ và hộp giảm tốc

Ta dùng khớp nối giữa trục động cơ với hộp giảm tốc là nối trục đĩa vì

chúng có cấu tạo đơn giản, kích thước không lớn Vật liệu tạo khớp nối là

gang Với vận tốc động cơ điện: nđc = 575 (vòng/phút) ta chọn thép rèn 40

Dựa vào đường kính chốt ta chọn khớp có số liệu sau đây

D = 270 mm ; Do = 220 mm ; D2 = 160 mm ; Z = 10

Loại bulông : M16 ; l = 220 mm (Theo bảng 9-2Tr224[5])

Trang 40

2

D f Z

M K

D0 =220 (mm): Đường kính vòng tròn đi qua tâm bulông

Z : Là số bulông, chọn z = 8

f : Là hệ số ma sát có thể lấy trong khoảng (0,15  0,2),lấy f = 0,18

K : Là hệ số tải trọng động, chọn k = 1,35

220 18 , 0 10

747391

35 , 1 2

3 , 1

2 1

Bulông chế tạo bằng thép CT3 []k = 45 [N/mm2]

Với d1 = 15 (mm): Đường kính trong của bulông

5 , 37 4

15 14 , 3

5096 3 ,

Vậy khớp nối đạt yêu cầu

1.9.TÍNH TOÁN VÕ LÒ QUAY

Vỏ lò quay là kết cấu chính và có kích thước lớn nhất và chế độ làm

việc phức tạp Vì nó vừa chịu nén, vừa chịu uốn, lại chịu biến dạng nhiệt lớn

Do cả lò quay đặt trên hai vành đỡ lăn được đỡ bởi 4 con lăn đỡ và

quan hệ kích thước giữa các đoạn có đặc điểm riêng (hình vẽ 2.26 )

Định dạng
Số trang	83
Dung lượng	6,18 MB