Tính toán thiết kế, lập quy trình lắp ráp và thử nghiệm máy sàng vật liệu tại Công Ty cổ phần đầu tư Bái Tử Long

Những năm gần đây cùng với sự phát triển đi lên trên con đường hội nhập của đất nước thì nhu cầu về xây dựng các công trình giao thông, thuỷ lợi, các công trình dân dụng và công nghiệp đang ngày một tăng.

LỜI NÓI ĐẦUNhững năm gần đây cùng với sự phát triển đi lên trên con đường hội nhập củađất nước thì nhu cầu về xây dựng các công trình giao thông, thuỷ lợi, các công trìnhdân dụng và công nghiệp đang ngày một tăng.

Nhằm đáp ứng được nhu cầu trên ngành sản xuất vật liệu xây dựng và cấu kiệnxây dựng đã từng bước biến đổi cả về chất từ sản xuất thủ công và nửa cơ giới năngsuất thấp đã chuyển sang sản xuất bằng cơ giới hóa và tự động hóa đem lại năng suất,chất lượng và hiệu quả cao trong sản xuất kinh doanh Như dây chuyền nghiền sàng

đá, dây chuyền sản xuất cát, dây chuyền sản xuất bê tông xi măng,…

Ở những dây chuyền trên thì không thể thiếu được công đoạn phân loại vậtliệu Như máy sàng, máy phân li…

Với những kiến thức được trang bị trên ghế nhà trường, sau khi kết thúc quátrình học tập em đăng ký đề tài tốt nghiệp là “ Tính toán thiết kế, lập quy trình lắpráp và thử nghiệm máy sàng vật liệu tại Công Ty cổ phần đầu tư Bái Tử Long “.Trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp với sự cố gắng nỗ lực của bản thân nhưng

do trình độ có hạn nên không thể tránh được những sai xót em rất mong được sự chỉbảo góp ý của quý thày cô để đề tài của em được hồn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thày Ths Trần Đức Kết cùng với quý thày cô trongkhoa Cơ Khí đã chỉ bảo tận tình giúp đỡ em trong thời gian qua

Tp Hồ Chí Minh ngày 05/02/2009 Sinh viên

Lê Minh Vương

MỤC LỤC

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ BÁI TỬ LONG 1

1.1 Giới thiệu về Công Ty Cổ Phần Đầu Tư Bái Tử Long 11.2 Giới thiệu về dây chuyền sàng cát xây dựng tại Công Ty 1

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HẠT VẬT LIỆU RỜI VÀ KHỐI HẠT VẬT LIỆU

3.1 Những khái niệm, công dụng và phân loại 123.2 Sơ đồ tính toán, tính toán các thông số đặc trưng 22

3.4 Tính toán các bộ phần truyền động 333.5 Tính toán kết cấu thép của máy sàng 67

Chương 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BUN KE VÀ CỬA XẢ LIỆU 82

Chương 5: TÍNH TỐN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP TRẠM SÀNG 935.1 Giới thiệu về kết cấu thép trạm sàng 935.2 Vật liệu chế tạo và ứng suất cho phép 935.3 Tính toán thiết kế khung đỡ máy sàng 935.4 Tính toán thiết kế kết cấu thép cột đỡ 100

Chương 7: QUY TRÌNH LẮP RÁP VÀ THỬ NGHIỆM MÁY SÀNG CÁT 120

7.3 Kết luận và kiến nghị 137

Chương 1TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ BÁI TỬ LONG

1.1 Giới thiệu về Công Ty Cổ Phần Đầu Tư Bái Tử Long

Địa Chỉ: Số 07 – Xa lộ Hà Nội – Phường Trường Thọ – Quận Thủ Đức

Số điện thoại: 08 38250371

Giám Đốc Công Ty: Ông Bùi Hữu Nghĩa

Là một công ty cổ phần thành lập được gần 10 năm với hình thức kinh doanh

đa ngành nghề, đa sản phẩm có nhiều kinh nghiệm trong việc khai thác và cung ứngvật liệu xây dựng Có đội ngũ cán bộ có chuyên môn cao Những năm gần đây Công

Ty đẩy mạnh việc phát triển đầu tư về lĩnh vực xây dựng và kinh doanh bất động sản

Cơ cấu tổ chức công ty bao gồm 1 Giám Đốc, 2 Phó Giám Đốc và các phòngban như: Phòng Tổ Chức Hành Chính, Phòng Kế Hoạch, Phòng Kế Toán Ngồi racông ty còn có các Đội Thi Công, Đội Khai Thác Vật Liệu Xây Dựng

Các thiết bị hiện có tại Đội Khai Thác Vật Liệu Xây Dựng bao gồm

Cần trục gầu ngoạm: 03 cái ( dung tích gầu 3 m3 )

Trạm sàng: 01 cái

Xe Ben chở Cát: 07 cái ( dung tích thùng xe 14 m3 )

Xe xúc lật: 02 cái ( dung tích 3,5 m3 )

1.2 Giới thiệu về dây chuyền sàng cát xây dựng tại Công Ty Cổ Phần Bái Tử Long

Cát xây dựng được khai thác từ các sông nước ngọt có nguồn gốc từCampuchia được Công Ty nhập về qua đường sông Cát được vận chuyển về bằngcác XàLan và được chuyển lên bờ bằng các cần trục gầu ngoạm, các cần trục gầungoạm này là loại cần trục bánh xích có thiết bị mang hàng kiểu gầu ngoạm hai dâyvới dung tích của gầu là 3 (m3) Cần trục này có nhiệm vụ chuyển cát từ các XàLanlên bờ tập trung thành đống

Từ đây cát được phục vụ với nhiều mục đích khác nhau như dùng để san lấpthì không yêu cầu độ hạt cao có thể dùng trực tiếp cát thô Còn cát dùng để phục vụcho Xây Dựng cần có yêu cầu về kích thước hạt từ 0,14 đến 5( mm ) thì cát thô phảiđược sàng để loại bỏ các hạt có kích thước lớn và các tạp chất như đất sét, thân cây

gỗ mục Dây chuyền sàng cát tại Công Ty Cổ Phần Đầu Tư Bái Tử Long như sau:

Hình 1.01 Sơ đồ dây chuyền sàng cát.

Cần trục gầu ngoạm xúc cát thô cấp cho Bunke và từ đây cát được đưa xuốngmáy sàng qua cửa xả liệu, cát khi qua sàng sẽ được phân thành 2 loại với cát lọt sàngthì có kích thước < 10 ( mm ) và cát trên sàng có độ hạt > 10 ( mm ) sẽ được đưa rangồi

Cát lọt lọt sàng lúc này gọi là cát tinh sẽ được máng dẫn hướng chuyển xuốngbăng tải và băng tải sẽ vận chuyển cát lên xe ôtô chở cát ( thường là xe Ben ) vậnchuyển đến bãi tập chung cát hoặc vận chuyển xuống công trường thi công

Như vậy ta thấy được rằng cát từ lúc nhập về đến lúc trở thành thành phẩm hồntồn được cơ giới hố giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm được đảm bảo,đáp ứng được nhu cầu cấp bách đang đặt ra đối với ngành sản xuất vật liệu xây dựng

Ở đây Bunke, máy sàng và băng tải được chế tạo và lắp ráp trên khung đỡ gọi

là trạm sàng

Chương 2TỔNG QUAN VỀ HẠT VẬT LIỆU RỜI VÀ KHỐI HẠT VẬT LIỆU RỜI

Việc nghiên cứu vật liệu rời và khối hạt vật liệu rời có tính chất đặc biệt quantrọng quá trình tính toán các thiết bị phân loại hạt vật liệu rời Vì vậy trong quá trìnhtính toán thiết kế máy sàng cát và các thiết bị liên quan ta phải nghiên cứu về mặt bảnchất của hạt vật liệu rời

2.1 Tính chất của chất rắn

2.1.1 Khối lượng riêng.

Thường được ký hiệu là hđược định nghĩa là khối lượng của một đơn vị thểtích vật liệu và có đơn vị là kG/m3 hoặc g/cm3

2.1.2 Tỷ trọng

Là tỷ số giữa khối lượng riêng của chất đó với khối lượng riêng của chấtchuẩn Với chất rắn và chất lỏng, chất chuẩn là nước 4oC

2.1.3 Khối lượng riêng xốp

Hay mật độ, ký hiệu là b, được định nghĩa là khối lượng của vật liệu trongmột đơn vị thể tích mà khối lượng vật liệu chiếm chỗ Khối lượng riêng xốp không làmột đặc trưng bản chất của vật liệu vì nó thay đổi theo sự phân bố kích thước hạt vàmôi trường chung quanh Độ xốp ( hay rỗng ) của vật liệu cũng ảnh hưởng đến khốilượng riêng xốp Với một hạt đơn không xốp thì khối lượng riêng h bằng khốilượng riêng xốp b

2.1.4 Độ cứng

Độ cứng của chất rắn như kim loại hay chất dẻo được định nghĩa là khả năngchống lại quá trình cắt Với khống chất, độ cứng thường được định nghĩa là khả năngchống sự mài mòn và thường được biểu diễn theo thang Mohr

2.1.5 Tính dòn, dễ vỡ

Là tính chất của vật liệu bị vỡ khi và đập Độ cứng không là tiêu chuẩn để cótính dòn Sừng, một số chất dẻo, thạch cao mềm và dai nhưng không dễ vỡ khi vađập Than mềm và dễ vỡ Ngược lại tính dòn, vật liệu có tính dai và tính chất của hợpkim chống và đập

Cấu trúc và kích thước tinh thể ảnh hưởng đến tính dòn Cấu trúc còn quyếtđịnh hình dạng của hạt khi vỡ ra trong quá trình nghiền Ví dụ galen ( PbS ) vỡ thànhcác hình khối vuông, mica vỡ thành miếng mỏng, magnetit vỡ thành các hạt tròn.Những mặt theo đó vật liệu vỡ ra gọi là mặt tách Khi kim loại và hợp kim chịu mộtlực nén quá ứng suất của chúng thì xảy quá trình vỡ tương tự trong tinh thể nhưngcác tinh thể này không tách rời nhau mà chúng chỉ biến dạng Gỗ và amian là vật liệudưới dạng sợi không có mặt tách nên không thể nghiền mà chỉ có thể chặt băm hoặcxé

2.1.6 Tính ma sát.

Là tính chất chống lại quá trình trượt của vật liệu này trên vật liệu khác Hệ số

ma sát là tỉ số giữa lực song song với mặt ma sát theo chiều chuyển động để duy trìvận tốc không đổi với lực thẳng góc với mặt ma sát và chiều chuyển động

2.1.7 Năng lượng bề mặt

Năng lượng bề mặt tự do của một chất rắn là độ đo công thực hiện để tạo nênmột đơn vị diện tích bề mặt của chất rắn đó và thường được biểu diễn theo đơn vịerg/cm2 Với chất rắn, bề mặt càng cứng và độ tan chảy càng cao, năng lượng bề mặtcàng lớn

2.1.8 Tính hút ẩm

Đây là tính chất chung biểu diễn khuynh hướng của chất rắn hút ẩm từ môitrường chung quanh lên bề mặt chất rắn để đóng bánh, vón cục Tính chất hút ẩm củavật liệu được biểu diễn bằng độ ẩm tới hạn của vật liệu

2.2 Đặc trưng của vật liệu rời

Hạt vật liệu rời được đặc trưng bằng kích thước, hình dạng và khối lượng riêngcủa chúng Các hạt vật liệu đồng chất và có khối lượng riêng bằng khối lượng riêngcủa vật liệu trong tồn khối Các hạt tạo nên từ việc đập vỡ một chất rắn tổng hợp

2.2.1 Hình dạng hạt

Hình dạng của một hạt vật liệu rời được biểu diễn bằng đại lượng gọi là thừa

số hình dạng  độc lập với kích thước hạt Thừa số  liên hệ đến kích thước địnhnghĩa chính của hạt như sau: đặt chiều dài của một kích thước được chọn tương đối là

Dh, gọi là đường kính hạt Như vậy với hình khối Dh là cạnh và hình cầu với Dh là

đường kính, do đó thể tích và diện tích bề mặt của hình khối là 3

2.2.2 Kích thước hạt

Nói chung đường kính được xác định cho các hạt có kích thước bằng nhau.Với những hạt có kích thước không bằng nhau thường được đặc trưng bằng kíchthước lớn thứ hai Ví dụ như vật liệu sợi, Dh được coi như bề dày của hạt

Một cách khác để xác định kích thước hạt là dùng đường kính tương đương, đó

là đường kính của hạt hình cầu có cùng tỉ số diện tích bề mặt với thể tích Như vậytheo ( 2.03 ) đường kính tương đương là:

Với những hạt mịn ta dùng phương pháp phân tích rây để xác định kích thướchạt còn đối với hạt quá mịn so với kích thước rây thì đường kính hạt được xác địnhbằng phương pháp khác như lắng riêng phần, đo độ rỗng trong tầng vật liệu, hấp phụkhí trên bề mặt hạt và bằng mắt thường qua kính hiển vi Đôi khi ta có thể ngoại suy

số liệu phân tích rây để tiên đốn sự phân bố kích thước cho phần vật liệu dưới kíchthước rây

2.3 Những tính chất của khối hạt

Một khối hạt vật liệu rời, đặc biệt khi hạt khô và không dính, có nhiều tính chấtgiống như một lưu chất Khối hạt tạo nên áp suất ở các phía và lên vách thùng chứa,

có thể chuyển động qua khe hở hoặc máng nghiêng Tuy nhiên khối hạt và lưu chất

có những điểm khác nhau như sau: các hạt có thể lồng ( bắc cầu ) vào nhau dưới tácđộng của áp suất và không thể trượt lên nhau cho tới khi áp lực tác động đạt tới mộtgiá trị đáng kể Hạt và khối hạt thường chống lại sự biến dạng, nhưng khi lực tácđộng đủ lớn thì lớp hạt này sẽ trượt lên lớp hạt khác xuất hiện ma sát đang kể Có sựtương tự như dòng chuyển động có vật liệu rời và dòng chuyển động của chất lỏngdẻo phi Newton

Khối hạt có những tính chất đặc biệt như sau:

- Áp suất không bằng nhau trong mọi phía Nói chung áp suất tác động vàomột phía sẽ tạo nên áp suất ở các phía khác nhưng luôn nhỏ hơn áp suất tác động vàtối thiểu theo phương pháp tuyến với áp suất tác động

- Ứng suất tác động lên bề mặt khối hạt sẽ được truyền đi khắp khối hạt tĩnhtrừ khi khối hạt bị rỗng

- Mật độ của khối hạt thay đổi theo độ nén chặt có khối hạt

Tuỳ thuộc vào tính chất lưu chuyển của khối hạt mà vật liệu rời được chia làm

2 loại: dính kết và không dính kết Vật liệu không dính kết như hạt ngũ cốc, cát… sẵnsàng chuyển động ra khỏi thùng chứa hoặc silo Vật liệu kết dính như đất sét ướt đặctrưng bởi trở lực chống lại sự chuyển động của vật liệu

Góc đặc trưng của vật liệu:

Góc m gọi là góc ma sát trong của vật liệu Tang của góc m là hệ số ma sáttrong của vật liệu Hay nói cách khác đó là góc hợp bởi mặt phẳng cụ thể nghiêng so

với mặt nằm ngang tại đó hạt bắt đầu trượt Do sức căng bề mặt, lực tĩnh điện, lựclưỡng cực.

Khi hạt được đổ đống trên mặt phẳng sẽ tạo nên khối hình nón, góc tạo bởiđường sinh và mặt phẳng ngang gọi là góc nghiêng tự nhiên ở trạng thái tĩnh, r gócnghiêng tự nhiên được đo ở điều kiện động học được gọi là góc nghiêng tự nhiênđộng học Góc nghiêng tự nhiên động học được xác định bằng cách quan sát thùngtròn quay trong có chứa hạt tạo thành một mặt phẳng nghiêng trên đó hạt trượt trơn

và liên tục Thường thì góc nghiêng tự nhiên động học nhỏ hơn góc nghiêng tự nhiêntĩnh từ 1 đến 50 tuỳ thuộc trên bản chất của vật liệu, sự phân bố của kích thước hạt vàđiều kiện tiến hành hai phép đo Góc nghiêng tự nhiên cũng chịu ảnh hưởng bởiđường kính hạt

Nếu khối hát hồn tồn đồng nhất thì r m Trong thực tế góc nghiêng tựnhiên thường nhỏ hơn góc ma sát trong vì các hạt tại bề mặt khô hơn và ít kết dính,không nén chặt bằng các hạt ở bên trong khối hạt Các hạt tròn, trơn sẽ có gócnghiêng tự nhiên nhỏ, với hạt mịn, có góc cạnh và có tính kết dính thì sẽ có gócnghiêng tự nhiên lớn Với vật liệu chất rắn có tính kết dính thì bằng 0, với vật liệu hạt

có tính lưu chuyển tự do thường  m 150 300

2.4 Tồn trữ vật liệu rời

2.4.1 Tồn trữ dạng đống

Các chất rắn như lưu huỳnh và than thường được chứa ngồi trời dưới dạng cácđống lớn không che chắn Với số lượng hàng trăm hay hàng ngàn tấn thì đây là cáchtồn trữ kinh tế nhất Việc tính toán khối lượng vật liệu dựa vào việc ước tính thể tíchđống vật liệu thường có dạng hình chóp rồi nhân với khối lượng riêng xốp của vậtliệu Cách tồn trữ này thường dùng cho hạt thô, không tan trong nước

2.4.2 Tồn trữ trong bồn, silo

Các chất rắn có giá trị hoặc dễ bị phân huỷ khi chứa ngồi trời sẽ phải đượcchứa trong bồn chứa Các bồn chứa có thể có tiết diện hình tròn hoặc hình chữ nhật,làm bằng bêtông hoặc bằng thép, kích thước lớn hay nhỏ tuỳ theo yêu cầu Các thùngchứa được nhập liệu từ đỉnh và bằng phương tiện vận chuyển vào và tháo liệu thường

từ đáy Một vấn đề chính trong thiết kế bồn chứa vật liệu rời là tháo liệu theo đúngyêu cầu.

a Áp suất trong bồn chứa

Khi các hạt rắn được chứa trong bồn, khối hạt sẽ tạo nên các áp suất tác độnglên thành bồn chứa cĩ giá trị thường nhỏ hơn giá trị tính tốn Ngồi ra cịn cĩ sự masát giữa thành bồn chứa với vật liệu, và do hiện tượng các hạt lồng vào nhau, nên sự

ma sát này như truyền khắp khối hạt Lực ma sát tại tường cĩ khuynh hướng làmgiảm trọng lượng hạt và làm giảm áp suất do khối hạt tác động lên đáy bồn chứa.Trong trường hợp lực ma sát này đạt đến một độ lớn nhất định nĩ sẽ tạo thành vịm,hay cầu nối trong khối hạt để phần khối hạt bên trên khơng rơi xuống dù phần khốihạt bên dưới vịm được lấy ra

b Chuyển động của vật liệu ra khỏi bồn chứa

Vật liệu rời cĩ khuynh hướng chuyển động ra khỏi bồn chứa qua cửa tháo liệu

ở gần đáy bồn, tuy nhiên tốt nhất là qua đáy bồn

Ngoại trừ trong những bồn nhỏ, việc mở hồn tồn cửa tháo liệu ở đáy là khơnghợp lý Thơng qua đáy bồn chứa là hình cơn được điều tiết bằng một van hoặc bộphận tháo liệu quay Aùp suất tại đáy trong trường hợp này nhỏ hơn giá trị tính tốn

Dịng chuyển động của vật liệu ra khỏi đáy bồn chứa theo hai dạng: chuyểnđộng cả khối nghĩa là cả khối vật liệu chuyển động ra khỏi bồn chứa từ dưới lên trên

và dạng chuyển động dạng phễu nghĩa là khối hạt tại trục chuyển động ra trước và từtrên xuống dưới

Dịng chảy cả khối giúp cho vật liệu tháo ra dễ dàng mà khơng cần dùng cụ hỗtrợ Với dịng chảy dạng phễu dịng vật liệu cĩ thể bị tắt và cần cĩ dụng cụ hỗ trợ đểkhơi phục dịng chảy Một yếu tố quan trọng để thiết kế bồn chứa là gĩc nghiêng tựnhiên của vật liệu, giá trị này được dùng để các định gĩc cơn ở đáy bồn chứa Thơngthường bồn chứa được thiết kế theo quan điểm xây dựng nhiều hơn là vai trị của nĩtrong quy trình Tiết kiệm mặt bằng là tiêu chuẩn đầu tiên khi thiết kế bồn chứa ngồi

ra cịn những tiêu chuẩn khác cho hai dạng dịng chảy

Nĩi chung việc tháo liệu ra khỏi bồn chứa theo thứ tự vật liệu ở giữa bồn ratrước sau đĩ mới đến lớp vật liệu trên mặt bên thân bồn Trên bề mặt lớp vật liệu sẽ

tạo hình côn Lớp vật liệu ở sát đáy và thân bồn sẽ ra sau cùng Vật liệu sẽ trượt vàogiữa thùng theo góc gần bằng góc ma sát trong vật liệu Nếu vật liệu bổ sung đượcthêm vào ở phía trên bồn bằng với lượng vật liệu được tháo ra ở đáy thì lớp vật liệunằm gần thân bồn sẽ không ra được bất kể thời gian tháo liệu là bao lâu.

Chương 3TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY SÀNG CÁT

3.1 Những khái niệm, công dụng và phân loại

3.1.1 Công dụng

Quá trình phân loại được dùng để tách hỗn hợp thành nhiều nhóm loại khácnhau theo độ lớn hoặc tỉ trọng, nhằm thu được các loại cốt liệu có độ hạt tiêu chuẩn

và tách được các tạp chất ra khỏi chúng

Các thiết bị để phân loại được thực hiện theo tác dụng cơ khí, thủy lực hoặckhông khí Phân loại bằng cơ khí được sử dụng phổ biến hiện nay Bộ phận cơ bảncủa máy là các mặt sàng có lỗ để phân loại vật liệu theo độ lớn của hạt Các máy vàthiết bị loại này được gọi là máy sàng Để phân loại các hạt vật liệu được đưa tớisàng Những hạt đó được gọi là hạt dưới sàng và được biểu thị qua dấu ( - ) Nhữnghạt có kích lớn hơn lỗ sàng sẽ nằm trên mặt sàng và được gọi là hạt trên sàng, ký hiệubằng dấu ( + ) Ví dụ, nếu lỗ sàng có kích thước 40 mm thì hạt dưới sàng ký hiệu – 40hạt trên sàng + 40

Trong dây chuyền công nghệ sản xuất, công việc sàng có các vị trí sau:

- Sàng sơ bộ: nằm ở vị trí xuất phát của dây truyền, nhằm loại bỏ các hạt lớnquá khổ, hoặc các hạt quá nhỏ không cần nghiền nữa

- Sàng trung gian: dùng để tách các hạt không cần nghiền ở giai đoạn tiếp sau

- Sàng kết thúc, hay sàng sản phẩm: dùng để phân loại thành phẩm theo các cỡhạt tiêu chuẩn

Một loại mặt sàng chỉ có thể tách vật liệu đem sàng thành hai loại Nếu dùng nloại mặt sàng ( tức n loại lỗ sàng) ta sẽ thu được n + 1 loại sản phẩm có độ hạt khácnhau

Quá trình sàng được đánh giá bằng hai chỉ tiêu chủ yếu: năng suất Q và hiệuquả sàng E

3.1.2 Phân loại

Các máy sàng được phân thành các loại sau:

- Theo tính chất chuyển động của mặt sàng, chia ra mặt sàng cố định và chuyểnđộng Ở máy sàng có mặt cố định, hạt vật liệu chuyển động trên mặt sàng do trọnglượng của hạt và mặt sàng được đặt nghiêng một góc so với phương ngang Loại mặtsàng này ít dùng và thường chỉ để sàng sơ bộ Đa số các mặt sàng đều chuyển động,nhờ vậy mà hạt vật liệu được trải dàn đều trên mặt sàng và cũng làm cho hạt lọt qua

lỗ sàng dễ dàng

- Theo hình dạng mặt sàng phân thành máy sàng có mặt sàng phẳng và mặtsàng quay.

- Theo đặc tính chuyển động của máy sàng phẳng phân thành chuyển động lắc

và chuyển động rung

+ Trong chuyển động lắc còn phân biệt sàng lắc ngang và sàng lắc vi phântrong mặt phẳng đứng

* Máy sàng lắc ngang

Hình 3.01 Máy sàng lắc ngang (sàng treo).

1 – Cơ cấu tay quay – thanh truyền;2 – Thanh treo sàn; 3 – Mặt sàng.

* Máy sàng lắc vi phân

Hình 3.02 Máy sàng lắc vi phân.

1 – Cơ cấu tay quay – thanh truyền; 2 – Mặt sàng; 3 – Cụm gối đỡ đàn hồi.

+ Trong chuyển động rung còn phân biệt thành máy sàng rung lệch tâm, máysàng rung vô hướng và máy sàng rung có hướng

* Máy sàng rung lệch tâm

Hình 3.03 Máy sàng rung lệch tâm.

1 – Gối đỡ trục lệch tâm; 2 – Khối lệch tâm; 3 – Mặt sàng;

4 – Trục lệch tâm; 5 – Bánh đai của bộ truyền đai.

Ở đây máy sàng rung là do trục lệch tâm 4 gây lên và hai khối lệch tâm 2 cótác dụng cân bằng lực quán tính do trục lệch tâm tạo lên

* Máy sàng rung vô hướng

Hình 3.04 Máy sàng rung vô hướng.

1 – Lò xo giảm chấn; 2 – Mặt sàng; 3 – Khối lệch tâm.

* Máy sàng rung có hướng

Hình 3.05 Máy sàng rung có hướng.

1 – Lò xo giảm chấn; 2 – Mặt sàng; 3 – Bộ gây rung có hướng.

- Máy sàng có mặt sàng quay được phân thành máy sàng ống và máy sàng trụcquay

* Máy sàng ống

Hình 3.06 Máy sàng ống.

1 – Cửa cấp liệu; 2 – Ống sàng; 3 – Ổ đỡ; 4 – Con lăn đỡ.

* Máy sàng trục quay

Cát là một loại cốt liệu khi kết hợp với cát loại cốt liệu khác để làm thànhnhững sản phẩm và kết cấu cho các công trình xây dựng.

- Trong bê tông xi măng thì cát cùng với xi măng, đá và một số chất phụ gialàm thành hỗn hợp bê tông phục vụ cho các công trình xây dựng dân dụng và cáccông trình giao thông khác nhau Kích thước hạt cho phép của cát trong bê tông ximăng là từ 0,14 đến 5 ( mm ) lẫn không quá 5% hạt có kích thước > 5 ( mm )

- Trong bê tông cát thì cát được dùng có kích thước đến 8 ( mm )

- Trong bê tông đầm lăn thi công các công trình thuỷ lợi thì kích thước hạt củacát lên tới 10 ( mm )

3.1.4 Phân tích và lựa chọn phương án

Trong công nghiệp vật liệu xây dựng nói chung thì thường sử dụng máy sàngphẳng, rung cao tốc hoặc máy sàng rung lệch tâm vì nó cho hiệu quả cao còn các loạimáy sàng ống thường dùng phân loại sỏi và cát kết hợp với rửa

Trong dây truyền sàng cát nói riêng thì thường sử dụng máy sàng rung cao tốc

Có 2 phương án được lựa chọn là sử dụng máy sàng rung vô hướng và máy sàng rung

có hướng

a Phương án 1: Sử dụng máy sàng rung vô hướng.

- Cấu tạo:

Hình 3.08 Máy sàng rung vô hướng.

1 – Hộp sàng; 2 – Động cơ điện; 3 – Bộ truyền đai; 4 – Cửa xả liệu;

Do mặt sàng phải đặt nghiêng một góc nên xác xuất vật liệu lọt sàng sẽ giảm

và làm tăng chiều cao của kết cấu

- Phạm vi sử dụng

Dùng để sàng sơ bộ vật liệu như trong dây chuyền nghiền sàng đá thì máy sàngrung vô hướng dùng để sàng sơ bộ đá đưa vào máy nghiền

b Phương án 2:

Sử dụng máy sàng rung có hướng

- Cấu tạo

Hình 3.09 Máy sàng rung có hướng.

1 – Động cơ điện; 2 – Bộ gây rung có hướng; 3 – Hộp sàng;

4 – Cửa cấp liệu; 5 – Lò xo giảm chấn; 6 – Cửa xả liệu.

- Nguyên lý hoạt động:

Chuyển động quay từ động cơ 1 được truyền qua bộ truyền đai đến bộ gâyrung có hướng gồm 2 trục lệch tâm giống nhau, một trục nhận chuyển động trực tiếp

từ động cơ qua bộ truyền đai còn trục còn lại chuyển động được nhờ cặp bánh răng

ăn khớp với nhau Khi hai trục quay đồng tốc và ngược chiều, dao động vô hướngđược tạo thành có hướng, dao động là hướng vuông góc với đường nối tâm của haitrục lệch tâm

- Đặc điểm

Khác với máy sàng rung vô hướng, loại sàng rung có hướng do có 2 trục lệchtâm nên nó vừa tạo rung động cho vật liệu rơi xuống và nó vừa tạo lực truyền cho vậtliệu di chuyển, do đó nó không cần phải đặt nghiêng hộp sàng mà vật liệu vẫn có thể

di chuyển được

Tuy nhiên trong thiết kế người ta vẫn có thể đặt nghiêng mặt sàng đi một gócnhỏ (1,5 ÷ 50 ) so với phương ngang để cho vật liệu có thể di chuyển dễ dàng hơn.

- Ưu và nhược điểm

+ Ưu điểm:

Nó khắc phục được những nhược điểm của máy sàng rung vô hướng:

* Do mặt sàng đặt ngang nên kết cấu của nó thấp do đó có thể sử dụng được ởnhững nơi công trình bị giới hạn về chiều cao

* Do mặt sàng đặt ngang nên diện tích hình chiếu theo phương vuông góc vớiphương chuyển động của hạt vật liệu sẽ lớn hơn do đó xác xuất vật liệu lọt qua đốivới loại sàng này sẽ cao hơn so với loại mặt sàng đặt nghiêng

+ Nhược điểm:

Có cấu tạo bộ gây rung phức tạp hơn so với cấu tạo bộ gây rung vô hướng

- Phạm vi sử dụng:

Thường được dùng trong trạm nghiền sàng di động hoặc tại các nơi công trình

có chiều cao bị giới hạn, dùng trong sàng tinh tức là sàng sản phẩm đã qua nghiền

c Nhận xét

Từ các đặc điểm, phạm vi sử dụng, ưu nhược điểm của từng máy trên và căn

cứ vào nhiệm vụ của sàng và phân loại cát xây dựng mà ta chọn máy sàng rung vôhướng làm phương án thiết kế

3.1.5 Các số liệu thu thập được

* Năng suất của máy sàng cát là Q = 150 T/h

* Trọng lượng của máy là M = 750 kg

* Bánh lệch tâm có kích thước như sau:

Tiết diện của bánh lệch tâm.

Vậy tiết diện bánh lệch tâm F = 70620 (mm2) = 0,07062 ( m2)

Bề dày bánh lệch tâm:  25(mm) hay  0,025( )m

Khối lượng bánh lệch tâm được xác định như sau:

Với: F: diện tích tiết diện của bánh lệch tâm

 : bề dày của bánh lệch tâm

 : tỉ trọng của vật liệu làm bánh lệch tâm

Sơ đồ tính toán máy sàng rung vô hướng được xác định như sau:

Hình 3.11 Sơ đồ tính toán máy sàng rung vô hướng

Trong đó:

m: Khối lượng bánh lệch tâm

M: Khối lượng của hộp sàng

Kx: Độ cứng của gối giảm chấn theo phương ngang

Ky: Độ cứng của gối giảm chấn theo phương thẳng đứng

a,b: Khoảng cách từ các gối giảm chấn đến tâm của bộ gây rung.3.2.2 Tính toán các thông số cơ bản

Các thông số quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất và năng suất làm việc củamáy sàng là kích thước của mặt sàng, tần số, biên độ dao động, góc nghiêng sàng,phương quay của trục lệch tâm, quĩ đạo chuyển động của lưới sàng

a Tính toán kích thước sàng: BxL

Tính toán kích thước của sàng có 2 cách:

- Cách 1: từ năng suất của máy sàng 150 T/h ta tính toán được kích thước củamặt sàng

- Cách 2: từ kích thước mặt sàng thực tế ta đi kiểm tra năng suất của máy sàng

Ta chọn cách 2 tức là từ kích thước mặt sàng của máy thực tế ta đi kiểm tranăng suất của máy

Kích thước của mặt sàng thực tế: BxL = 1500x3000.

Năng suất của máy sàng gồm năng suất của vật liệu lọt qua sàng Qr và năngsuất vận chuyển vật liệu trên mặt sàng Qsz

Với Q là năng suất của sàng

+ Năng suất của vật liệu lọt qua sàng Qr

Theo công thức kinh nghiệm tính năng suất của vật liệu lọt sàng ta có:

.r

Q r B l q K K K K K ( T/h ) ( 3.05 ) [ 2 ]Trong đó:

B: Bề rộng có ích của mặt sàng, B = 1,5 ( m )

r

l : chiều dài có ích của mặt sàng, l = 2,5 ( m ) r [ 1 ]

q : năng suất riêng của mặt sàng ( m3/m2h )

584,1

W: kích thước của mắt sàng, vì yêu cầu cát sau khi sàng có kích thướcnhỏ hơn 10 ( mm ) nên ta chọn W = 10 mm

584,1.10 17,3

q

   ( m3/m2h )

 : tỉ trọng của vật liệu, ở đây vật liệu là cát nên ta lấy  = 1,5 T/m3

K1: hệ số phụ thuộc vào tỉ lệ giữa lượng vật liệu có kích thước lớn vàtổng vật liệu đưa vào sàng

Qsz K

Q sz Q r



Trị số của K1 ta có thể dựa vào đồ thị trên hình 2 – 17a [ 2 ] để xác định

Từ đồ thị với vật liệu là cát có thành phần hạt vật lớn hơn kích thước hạt

Trị số của K2 xác định theo đồ thị 2 – 17b [ 2 ] với vật liệu là cát mà tỉ lệgiữa hạt vật liệu có kích thước < 5 ( mm ) so với tổng kích thước hạt đãlọt sàng thì tỉ lệ đó chiếm tới 80% vậy ta được K2 = 2.

K3: hệ số phụ thuộc vào mức độ khai thác diện tích mặt sàng Lấy K3 =0,8

K4: hệ số phụ thuộc vào độ ẩm của vật liệu Vật liệu sàng là cát xây dựngnên dựa vào đồ thị 2 – 18 [ 2 ] chọn K4 = 0,95

K5: hệ số phụ thuộc vào dạng mắt sàng Vì là mặt sàng là sàng đan mắtvuông nên làm giảm năng suất sàng vật liệu xuống 20% từ đó K5 = 0,8.Vậy năng suất của vật liệu lọt sàng là:

1,5.2,5.1,5.17,3.1.2.0,8.0,95.0,8 118( / )

+ Năng suất vận chuyển vật liệu nằm trên sàng

Theo quan điểm chuyển động của dòng vật liệu trên các mặt sàng thì giả thiếtgần đúng đầu tiên là coi vật liệu trên sàng vận chuyển liên tục Vì vậy khi xác địnhnăng suất vận chuyển của máy sàng có thể áp dụng công thức xác định năng suất củacác máy vận chuyển liên tục, tức là

3600 .1 2 3

Q sz  B hV C C C ( T/h ) ( 3.09 ) [ 2 ]Trong đó:

V K A    



( 3.11 ) [ 2 ]A: biên độ dao động của hộp sàng chọn sơ bộ A = 3,5 ( mm )

: tần số dao động của hộp sàng:

.30

n



n: số vòng quay của trục máy sàng n = 750 ( vg/ph ).

A g

3,5.78,5

2,39,81.cos15 1000

C1: hệ số kể đến sự va đập và trượt giữa vật liệu và sàng, C1 = 0,9 [ 2 ]

C2: hệ số phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu cần vận chuyển, C2 = 0.9

C3: hệ số phụ thuộc vào chiều dày lớp vật liệu, từ đồ thị 2 – 19 [ 2 ] taxác định được C3 theo chiều dày lớp vật liệu h = 20 ( mm )  C30,98.Vậy năng suất vận chuyển vật liệu trên mặt sàng là:

Vậy với kích thước mặt sàng đã chọn phù hợp với năng suất của máy sàng

b Các thông số dao động của hộp sàng

Máy sàng rung vô hướng vẽ ở hình 3.11 Chuyển động của hộp sàng trong chế

độ ổn định không tính đến sức cản và mômen do động cơ gây ra được mô tả bằngphương trình vi phân:

M: Khối lượng của hộp sàng.

m: Khối lượng của bánh lệch tâm

M m



Coi x tỉ lệ với cos t và y tỉ lệ với sin t , nghĩa là:

x x

y y

q r A

q r A

 Từ công thức trên ta xác định được độ chuyển dịch lớn nhất của hộpsàng:

x M m m r

Trong đó:

x: biên độ dao động của hộp sàng

mr: Mômen tĩnh của bộ gây rung, dấu ( - ) trong vế trái của phương trìnhtrên chứng tỏ rằng, ở chế độ dao động sau cộng hưởng sự dịch chuyểncủa hộp sàng ngược pha với lực kích thích

Với khối lượng của hộp sàng và vật liệu trên sàng M = 750 ( kg ), khối lượngcủa bánh lệch tâm m = 14 ( kg ), bán kính bánh lệch tâm r = 187 ( mm ) ta tính đượcbiên độ dao động a là:

14.187

3,5( )( ) (750 14)

c Kiểm tra sự tối ưu tần số và biên độ dao động

Biên độ và tần số dao động tối ưu phụ thuộc vào hình dạng của quỹ đạo chuyểnđộng Tổ hợp của ba yếu tố trên ảnh hưởng đến năng suất, hiệu quả sàng và khả năngkháng bịt của lỗ sàng ( kháng tắc ) của mặt sàng Vì khi hạt vật liệu bị kẹt ở lỗ sàngmột cách phổ biến, quá trình phân loại trên máy sàng rung bị xấu đi nên chỉ tiêukháng bịt lỗ là những nhân tố cơ bản ảnh hưởng đến quá trình kháng bịt của lỗ sàng.Khi tăng tốc độ chuyển động của mặt sàng thì điều kiện kháng bịt lỗ sàng tốt lên,

song hiệu quả sàng bị giảm đi vì khi tốc độ ném hạt tăng thì khoảng cách giữa cácđiểm chạm kề nhau của hạt vật liệu và mặt sàng tăng, nên số lần tiếp xúc ( số điểmchạm ) của hạt vật liệu và mặt sàng giảm, do vậy hạt vật liệu ít có cơ hội gặp lỗ sàng

để làm công việc phân loại

Thực nghiệm chứng tỏ rằng lỗ sàng sẽ không bị hạt vật liệu bịt tắc ( kháng bịt )nếu quỹ đạo chuyển động của hạt vật liệu đạt được độ cao h so với mặt sàng lớn hơn0,4 lần kích thước lỗ sàng, nghĩa là h0,4l

Xuất phát từ điều kiện trên ta xác định quỹ đạo chuyển động của hạt vật liệu vàtốc độ chuyển động lớn nhất của mặt sàng được tính như sau:

Khi hạt vật liệu ở trên mặt sàng nó sẽ chịu tác dụng của lực gây rung và bị tunglên, ta coi hạt vạt liệu bị ném xiên với quỹ đạo như hình 3.12

Hình 3.12 Biểu đồ xác định vận tốc cực đại của mặt sàng.

Quỹ đạo chuyển động của hạt vật liệu được mô tả bằng hệ phương trình sau:

2

2

cos (1)2

sin (2)2

o

g t

y v t

g t x

Từ phương trình ( 2 ) ta có 2.

.sin

x t

Từ vận tốc lớn nhất của hộp sàng ta cũng có thể xác định được biên độ và tần

số của dao động thông qua biểu thức liên quan sau:

Để máy lâu hỏng cần phải khống chế gia tốc dao động j không được vượt quá

Thường đối với sàng nghiêng góc nghiêng thay đổi từ 0 ÷ 300, đối với sàngrung vô hướng ta chọn góc nghiêng của sàng là 150

e Hướng của trục dao động và quỹ đạo chuyển động của lưới

Khi thay đổi chiều quay của trục dao động của máy sàng rung vô hướng, từchiều thuận sang chiều ngược với chuyển động của vật liệu trên mặt sàng, hiệu quảsàng tăng rõ rệt, nhưng năng suất bị giảm đi đồng thời Điều này xẩy ra do sự giảmtốc độ chuyển động của hạt và do dạng chuyển động của hạt biến đổi thúc đẩy quátrình lọt qua lỗ sàng của hạt vật liệu

Như vậy ta chọn chiều quay của trục dao động là thuận với chiều chuyển độngcủa vật liệu trên sàng

3.3 Tải trọng tác dụng

Lực quán tính xuất hiện do khối lệch tâm quay tròn và chuyển động dao độngcủa sàng phụ thuộc vào quỹ đạo chuyển động của chúng

Quỹ đạo chuyển động này lại chịu ảnh hưởng bởi đặc tính của các liên kết đànhồi.

Hình 3.13 Các vị trí tương đối của khối lệch tâm và hộp sàng.

Quan sát quỹ đạo chuyển động của hộp sàng khi các liên kết đàn hồi như nhautrong mọi hướng, nghĩa là Kx = Ky ; ở đây Kx và Ky là độ cứng các liên kết đàn hồitheo hướng x và y

Ở chế độ trước cộng hưởng trên hình 2.13 thể hiện vị trí tương đối của các khốilượng lệch tâm và hộp sàng khi tần số dao động riêng  của hộp sàng lớn hơn tần số

 của dao động cưỡng bức Lực quán tính Fm do khối lượng lệch tâm m trongchuyển động tuyệt đối lớn hơn so với nó gây ra trong chuyển động tương đối, nghĩalà:

Trong tính toán sức bền các chi tiết ta chọn tải trọng tính toán là lực lớn nhất:

3.4.1 Sơ đồ truyền động máy sàng cát

Hình 3.14 Sơ đồ truyền động máy sàng cát.

1 – Động cơ điện; 2 – Bộ truyền đai; 3 – Ổ đỡ trung gian; 4 – Khớp nối các – đăng; 5 – Bánh lệch tâm; 6 – Ổ đỡ trục sàng; 7 – Trục sàng; 8 – Mặt sàng;

9 – Lò xo đỡ.

3.4.2 Tính toán xác định công suất và chọn động cơ

a Xác định công suất của động cơ

Công suất của động cơ được xác định bởi công thức sau:

N : Công suất để truyền dao động cho mặt sàng,( kW).

 : Hiệu suất truyền động

- Công suất tiêu hao để khắc phục ma sát tại các ổ đỡ N 1

Do trục trên trục sàng có hai ổ đỡ nên công suất cần thiết để thắng lực ma sát ởhai ổ là.

3 1

2

( )1000

m: Khối lượng bánh lệch tâm, m = 14 ( kg )

: Vận tốc góc của bánh lệch tâm,  = 78,5 ( rad/s )

r: Bán kính lệch tâm của khối lệch tâm, r = 0,187 ( m )

3 1

2.0,004.0,04.14.78,5 0,187

0,4( )1000

- Công suất để truyền dao động cho mặt sàng N , chính là công của lực kích2

thích trong một giây, nghĩa là:

3 2

Chọn đúng công suất động cơ có một ý nghĩa kinh tế và kĩ thuật lớn Nếu chọncông suất của động cơ bé hơn công suất phụ tải yêu cầu thì động cơ sẽ luôn luôn làmviệc quá tải, nhiệt độ tăng quá nhiệt độ phát nóng cho phép Động cơ chóng hỏng.Nhưng nếu chọn công suất động cơ lớn quá thì sẽ làm tăng vốn đầu tư, khuôn khổcông kềnh, động cơ luôn làm việc non tải, hiệu suất động cơ sẽ thấp, nếu là động cơđiện không đồng bộ thì hệ số công suất cos của động cơ sẽ thấp.

Chọn điện áp không thích hợp sẽ ảnh hưởng đến vốn đầu tư, phí tổn vận hành

và bảo quản mạng điện cung cấp của xí nghiệp

Cần chú ý đến việc chọn hợp lý số vòng quay của động cơ điện Động cơ có sốvòng quay lớn thì kích thước khuôn khổ, trọng lượng, giá thành của động cơ giảm

Về mặt này nên chọn động cơ có số vòng quay lớn, tuy nhiên nếu số vòng quay cànglớn thì tỉ số truyền động chung càng lớn và kết quả là làm tăng khuôn khổ trọnglượng và giá thành của các bộ truyền và của cả thiết bị Nếu chọn động cơ có số vòngquay bé thì kích thước của động cơ sẽ lớn và giá thành của nó cũng cao nên khi chọnđộng cơ nên chọn tốc độ của động cơ cho phù hợp

Qua kiến thức và kinh nghiệm ngồi thực tế thì ta thường chọn loại động cơ có

số vòng quay từ 1000 ( vg/ph ) đến 1500 ( vg/ph ) là hợp lý

Động cơ điện cần chọn sao cho có thể lợi dụng được tồn bộ công suất động cơ.Khi làm việc nó phải thỏa mãn ba điều kiện:

- Động cơ không phát nóng quá nhiệt độ cho phép

- Có khả năng chịu quá tải trong thời gian ngắn

- Có mômen mở máy đủ lớn để thắng mômen cản bản đầu của phụ tảikhi khởi động

Ta thường chọn động cơ theo điều kiện nhiệt độ rồi kiểm tra theo điều kiện quátải và mômen mở máy

Động cơ của máy sàng cát làm việc ở chế độ dài hạn với phụ tải không đổi.Công suất của động cơ được chọn theo điều kiện sau:

Kiểm tra động cơ theo điều kiện mômen mở máy của động cơ M phải thắngm

được mômen cản bản đầu Mcản bđ

- Mômen cản ban đầu M canbd bao gồm mômen cản trên trục động cơ và

mômen quán tính Mqt

+ Mômen cản trên trục động cơ:

Ta có hệ thức liên quan giữa công suất và mômen xoắn là:

.( )9550

tt trucsang

M M

M

+ Mômen quán tính trên trục động cơ khi khởi động

Việc xác định mômen quán tính khối trên trục động cơ ta tính mômen quántính khối lượng trên trục sàng sau đó quy đổi mômen quán tính khối lượng về trụccủa động cơ dựa trên bảo tồn động năng

Dấu của biểu thức công của lực ma sát phụ thuộc vào hướng truyền nănglượng, khi khởi động thì công của lực ma sát lấy dấu ( + ) Khi qui đổi mômen quántính khối lượng về trục động cơ thì khi tính đến các tổn thất của lực ma sát bằng hiệusuất 

Ta có phương trình qui đổi:

2

1 1

1,

Với thời gian mở máy không vượt quá từ 4 ÷ 5 giây [ 12 ], ta chọn thời gian

mở máy là 4 giây Suy ra gia tốc trong thời gian mở máy là:

1 0

2

2 .60

2 .1460

38,2( / )60.4

dn dn

3.4.3 Tính toán bộ truyền đai

a Thông số cơ bản để thiết kế bộ truyền đai:

Công suất truyền : 7,5 ( kW )

Các thông số của đai A:

D n

v v   ( m/s ) ( 3.34 ) [ 9 ]

.200.1460

15,3( / ) (30 35)( / )60.1000

200(1 0,02) 1460 715,4( / )

1460

2715,4

n i n

d Sơ bộ chọn khoảng cách trục A