Thiết kế kĩ thuật máy trộn nguyên liệu làm khuôn cát cho nhà máy cơ khí nakico

Tài liệu tham khảo Thiết kế kĩ thuật máy trộn nguyên liệu làm khuôn cát cho nhà máy cơ khí nakico

LỜI CÁM ƠN

Từ một người sinh viên cơ khí, để trở thành một kỹ sư chế tạo máy là một

bước đường phân đấu và học tập khá dài của chính người sinh viên Và thực hiện

làm luận văn tốt nghiệp chính là đánh dấu sự trưởng thành đó Để là một người

sinh viên như hiện nay, em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến các thầy cô, đặc biệt là

các thầy cô trong khoa cơ khí nói chung và các thầy trong bộ môn công nghệ chế

tạo máy nói riêng

Qua đây em giử lời cám ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Hữu Thật là người trực

tiếp hướng dẫn luận văn tôt nghiệp cho em

Một lần nữa em xin kính chúc các thầy và gia đình mạnh khỏe và an khang

Nha Trang tháng 11 năm 2007

Sinh viên

Nguyễn Tuấn Anh

LỜI NÓI ĐẦU Đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa Để phấn đấu thực hiện đến năm

2020, đưa nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp Đó là nhiệm vụ của

toàn đảng và toàn dân tộc ta trong giai đoạn hiện nay

Trong đó việc phát triển kinh tế là nhiệm vụ trọng tâm Ngành công nghệ chế

tạo máy đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra thiết bị, ông cụ, máy móc

cho mọi ngành kinh tế và tạo điều kiện cần thiết để thúc đẩy các ngành kinh tế

này phát triển

Công nghệ đúc là một lĩnh vực có vai trò rất quan trọng trong ngành công

nghệ chế tạo máy Việc chế tạo sản phẩm, bằng phương pháp đúc được sử dụng

rất rộng rãi hiên nay Vì sản phẩm đúc có kết cấu và hình dạng phức tạp và có thể

đạt được kích thước từ nhỏ đến lớn mà các phương pháp chế tạo khác không thể

đạt được Ở Việt Nam, phương pháp đúc trong khuôn cát còn được sử dụng khá

rộng rãi ở các nhà máy cơ khí

Việc nâng cao năng suất, hiệu quả kinh tế và giảm nhẹ sức lao động của

phương pháp đúc trong khuôn cát, phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố khác nhau

như:

+ Tay nghề công nhân

+ Tính công nghệ của chi tiết cần đúc

+ Chất lượng của hỗn hợp làm khuôn

Việc cơ khí hóa quá trình tạo hỗn hợp làm khuôn cát, bằng máy trộn là nhằm

mục đích trên.Trong quá trình thực tập tổng hợp ở công ty NAKYCO và tìm hiểu

ở một số công ty khác Vì vậy trước khi kết thúc khóa học, em được bộ môn giao

cho đề tài tốt nghiệp: THIẾT KẾ KỸ THUẬT MÁY TRỘN NGUYÊN LIỆU

LÀM KHUÔN CÁT CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ NAKYCO

Nội dung đề tài thực hiện gồm 5 chương:

+ Chương 1: Tổng quan về các loại máy trộn

+ Chương 2: Đặc tính kỹ thuật và phương án thiết kế

+ Chương 3: Thiết kế kỹ thuật cho máy

+ Chương 4: Lập quy trình chế tạo chi tiết điển hình

+ Chương 5: Nhận xét và đề xuất ý kiến

Qua quá trình thực hiện đề tài luận văn, toàn bộ nội dung được thể hiện qua

cuốn luận văn này Do thời gian và trình độ có hạn, vì vậy nội dụng đề tài chắc

chắn còn những thiết xót Em mong được sự góp ý của các thầy và các bạn để

cuốn luận văn này hoàn chỉnh hơn

Em xin gửi lời cám ơn chân thành và chúc sức khỏe đến các quý thấy cô và các

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI MÁY TRỘN

I CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI

Máy trộn là một thiết bị dùng để trộn hỗn hợp nhiều loại nguyên nhiên, vật liệu

thành một hợp chất đồng nhất Trong đó độ đồng đều của sản phẩm sau khi trộn

là một trong những chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng và hiệu quả của máy

trộn đó

1.1 CÔNG DỤNG:

Trong dây chuyền sản suất bột hỗn hợp, trộn hóa chất, dược phẩm hay xây

dựng Đặc biệt là trong các xí nghiệp chế biến thức ăn tổng hợp công nghiệp

thường dùng nhiều máy trộn để thu được sản phẩm hỗn hợp nhiều thành phần có

tỷ lệ nhất định được trộn lẫn với nhau và phân bố đều Các thành phần này được

định lượng chính xác ngay từ ban đầu nhưng nếu không được đưa qua các máy

trộn làm việc có hiệu quả thì chưa chắc đã thu được sản phẩm sau khi trộn chia

thành lượng nhỏ lại chứa đủ các tỷ lệ thành phần như yêu cầu

Quá trình trộn chỉ kết thúc và có hiệu quả khi mỗi mẫu kiểm tra đều có tỷ lệ

các thành phần đưa vào pha trộn theo công thức định trước Nhưng thực tế đối

với nhiều loại sản phẩm thì hiệu quả trộn phụ thuộc vào độ lớn hạt bột khối

lượng riêng, độ ẩm và một số cơ tính khác của vật liệu trộn Do đó quá trình trộn

không thể đạt được mức đồng đều tuyệt đối

1.2 PHÂN LOẠI MẤY KHUẤY TRỘN

Máy khuấy trộn có nhiều loại nhiều kiểu, và được phân loại theo nhiều

phương pháp khác nhau

1.2.1 Theo nguyên lý trộn:

a Máy trộn ngang:

Là loại máy trộn có có cánh một trục nằm ngang và hai trục nằm ngang làm

việc liên tục hoặc chu kỳ Các loại máy trộn này có thể trộn tạo nên vật liệu hỗn

hợp từ nhiều thành phần, cũng như tạo ra nguyên liệu đồng nhất ở thể khô và thể

dẻo Việc tạo ẩm có thể tiến hành bằng nước hoặc hơi nước có áp lực thấp Có

thể nâng cao chất lượng sản phẩm khi dùng hơi nước có áp lực thấp và khi được

ngưng tụ sẽ làm ẩm nó Năng suất được coi là thông số chính của máy Các loại

máy trộn có trục nằm ngang của (Liên xô cũ) có nâng suất: 3, 5, 7, 18, và 35

m3với đường kính tương ứng của cánh trộn là 350, 600, 750 mm

Ở hình 1.1 thể hiện cấu tạo loại máy trộn cánh có hai trục nằm ngang làm việc

liện tục Máy bao gồm:

11: Băng tâm chắn cách nhiệt

12: Ngăn phân phối

Đối với máy trộn hành tinh (hình 1.2) được đặt trong bể tròn hay bể vuông

Nguyên liệu được nhào trộn bởi khung lược, đẫn động bởi các trục đặt ở các ổ

của giá treo Trên trục có mang khung lược, lắp cố định các bánh răng 2 trục này

được dẫn động từ động cơ

Hình 1.2: Máy trộn hành tinh dùng trong ngành dược phẩm

Với máy trộn cánh quạt cũng có trục thẳng đứng trộn hiệu quả hơn và tốc độ

cao hơn máy trộn hành tinh Việc nhào trộn các phối liệu được thực hiện bởi các

cánh trộn quay nhanh – cánh quạt, được lắp ở trục đứng, trục này được đẫn động

từ động cơ, qua hộp giảm tốc, máy trộn cánh quạt có đường kính bao của quạt tới

300mm thường được chế tạo có vỏ hộp giảm tốc đặt trong vỏ của động cơ Hình

1.3 sơ đồ cấu tạo máy trộn cánh quạt có trục đẫn động thẳng đứng

1.2.2 Theo chu trình làm việc:

a Máy làm việc liên tục:

Trong máy trộn làm việc liên tục, quá trình nạp phối liệu và xả hỗn hợp thành

phẩm được tiến hành liên tục Các loại máy trộn này có năng suất tương đối cao

lượng chất lỏng không lớn Mỗi quá trình ấy có những đặc điểm riêng biệt và đòi

hỏi trang bị máy móc thiết bị tương ứng

b Máy trộn làm việc gián đoạn

Hay còn gọi là máy trộn làm việc có chu kỳ có các công đoạn phân tách rõ

ràng trong một chu kỳ làm việc: nạp phối liệu, nhào trộn hỗn hợp, và xả hỗn hợp

thành phẩm Thông số chính của máy trộn này là dung tích sau một mẻ trộn Ở

Liên Xô (cũ) chế tạo loại máy trộn này có dung tích (đối với hỗn hợp bêtông ) là:

65, 165, 330, 880, 1600 và 3000 lít

1.2.3: Theo đối tượng hỗn hợp cần khuất trộn:

a Máy khuất trộn sản phẩm rời

Khi trộn sản phẩm rời có thể chỉ trộn vật liệu khô và vật liệu khô với một

lượng chất lỏng không lớn Mỗi quá trình ấy có những đặc điểm riêng biệt và đòi

hỏi trang bị máy móc thiết bị tương ứng

Những loại máy trộn sản phẩm rời, theo cấu tạo chia làm hai loại: loại thùng

quay và loại vận chuyển

Các máy trộn thùng quay là những máy trộn có kiểu thùng quay khác nhau về

hình dạng: hình côn, hình lục giác, dạng nồi quay, dạng chữ V…

Máy trộn kiểu thùng quay hình 1.4 là cấu tạo máy trộn kiểu thùng quay có

thùng hình trụ hai đầu côn máy làm việc gián đoạn nạp và tháo sản phẩm được

kết hợp một ống nối – của nắp

Rất hiệu quả là máy trộn có hình dạng chữ V với góc ở đỉnh bằng 90 độ (hình

1.5) Trong các máy trộn đó sản phẩm được đổ đi đổ lại, đồng thời lại được phân

riêng làm hai thành phần Được sử dụng nhiều trong ngành dược phẩm, hóa học

Hình 1.5: Máy trộn có thùng trộn dạng chữ V

Phổ biến rộng rãi là loại máy trộn kiểu thùng quay, loại thùng “say rượu”,

trong những máy trộn ấy, trục quay trùng với đường chéo của thùng, sản phẩm

được đổ đi đổ lại hai lần trong mặt phẳng thẳng đứng, đồng thời nó được trộn

theo hướng trục, và chính vì thế mà đảm bảo trộn được nhanh chóng

Máy trộn vận chuyển: máy trộn băng xoắn, máy trộn cánh đảo có cánh hướng

tâm, máy trộn kiểu vít tải

Máy trộn kiểu vít tải (có thể làm việc gián đoạn hay liên tục) Hình1.6

Hình 1.6 Máy trộng kiểu vít tải

Là sơ đồ máy trộn làm việc gián đoạn có vít tải nằm ngang Khi đóng van lưới

7 thì thùng chứa 5 qua gầu gạt 1 được đổ đầy các loại sản phẩm rời khác nhau

theo thành phần hỗn hợp cho trước Sau khi kết thúc nạp liệu thì van được mở ra

và sản phẩm được chuyển rời nhiều lần trong máy trộn bằng cách dùng vít tải

dưới 2 sau nó nạp vào gầu tải 3, từ đó sản phẩm đi vào vít tải phân phối trên 4 vít

tải này đưa nó vào thúng chứa 5 từ đây sản phẩm tự chảy lại rơi xuống vít tải 2

phía dưới Sau khi kết thúc quá trình trộn thì hỗn hợp thành phẩm được tháo qua

ống tháo 8

b Máy khuấy trộn thực phẩm dạng dẻo:

1 Đặc điểm của quá trình trộn sản phẩm dạng dẻo:

Ta có thể trộn được sản phẩm dạng dẻo bằng cách:

Trộn cơ khí chất lỏng với chất rắn: Trước tiên thì các hạt chất rắn nằm ở đáy

thùng Khi cánh khuấy bắt đầu quay thì chúng bắt đầu được phân bố vào chất

lỏng Sau đó mỗi hạt rắn được phân bố vào trong chất lỏng Vì dưới ảnh hưởng

của lực ly tâm chúng được chuyển động theo hướng xoắn ốc và phân tán vào cả

thể tích thùng, đồng thời chất rắn được chất lỏng thấm ướt

Khi trộn chất lỏng với chất rắn do kết quả của quá trình vật lý trong phản ứng

hóa học Ví dụ việc nhào trộn bột nhão làm bánh mì; đây không phải là quá trình

khuấy trộn không khí đơn giản giữa bột và nước mà trong quá trình này có kèm

theo các quá trình keo và sinh hóa khi trộn

- Khi trộn những cấu tử lỏng do kết quả của quá trình vật lý hay phản ứng hóa

học

2 Một số loại máy trộn sản phẩm dẻo:

Theo hình dạng thùng chứa để trộn có 3 loại:

- Máy trộn có thùng chứa thẳng đứng: Thường dùng cánh khuấy nằm ngang và

thẳng đứng ở trong môi trường nhớt sự chuyển động theo hướng thắng đứng

kém: cánh khuấy thường có hình dạng phù hợp với thùng chứa (4 loại):

+ Máy trộn cố định có thùng đứng yên và cánh quay

+ Máy trộn cố định có thùng chứa thay được Gồm các máy khuấy có bộ dẫn

động và thùng trộn là thùng quay được, thẳng đứng cố định

+ Máy trộn có thùng chứa quay và cánh cố định

+ Máy trộn có thùng chứa quay và cánh chuyển động

Hình 1.8 sơ đồ cấu tạo máy trộn có bộ phận làm việc thẳng đứng:

Đựợc sử dụng trong công nghiệp bánh kẹo để trộn bột nhào và chuẩn bị khối

bánh kẹo, (trứng, kem…) Các bộ phận làm việc của máy thực hiện chuyển động

hành tinh

Máy có cơ cấu nâng đặc biệt để nâng thùng, cánh là bộ phận làm việc trong

máy có thể thay đổi được cho phù hợp với từng loại sản phẩm cần trộn (hình

dưới một số dạng cánh trộn của máy này)

Hình 1.7:Một số dạng cánh khuấy của máy trộn thẳng đứng

Hình 1.8:Sơ đồ máy trộn có bộ phận làm việc thẳng đứng

- Máy trộn có thùng chứa nằm ngang

+ Máy trộn ro to: được sử dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm để trộn

sản phẩm bột nhão Bộ phận làm việc của máy trộn Roto –đó là cánh quay xung

quanh trục nằm ngang trong thùng chứa nằm ngang (máng)

+ Máy trộn cánh, guồng xoắn và máy trộn vít làm việc liên tục Trong những

máy trộn làm việc liên tục, sản phẩm dẻo không những được trộn dọc máy, trong

đó việc nạp những nguyên liệu đem trộn và tháo thành phẩm được tiến hành liên

tục

 Máy trộn cánh làm việc liên tục là máy trộn có trục nằm ngang, trên đó

cánh hướng tâm được lắp theo đường vít

 Máy trộn guồng xoắn và máy trộn vít làm việc liên tục dùng để trộn sản

phẩm bột nhão có độ đặc quánh cao và khối lượng lớn Bộ phận làm việc

là những guồng xoắn văng hay vít đẩy quay trên những trục nằm ngang

Trục vít của máy trộn vít làm việc liên tục, có thể làm ren trái hoặc ren

phải, cơ cấu cam lệch tâm và cam 3 mặt

 Các máy trộn trục cán những máy trộn trục cán dùng trong công nghiệp

thực phẩm kết hợp với quy trình đập nghiền trong suốt quá trình trộn sản

phẩm dẻo Thường sản phẩm sau khi đã trộn thô sơ ở trong một máy trộn

nào đấy rồi mới gia công trên máy trục cán và chỉ ở đây đạt đến độ phân

tán đều Đơn giản nhất là máy trộn một trục cán Phổ biến nhất là máy 3

trục cán vật liệu gia công được rơi vào khoảng không gian giữa trục cán

1và trục cán 2 quay ngược chiều nhau, các trục cán này cặp lấy sản phẩm

và ép nó qua khe hở Trục cán thứ 2 quay nhanh hơn trục cán thứ nhất,

chuyển vật liệu bán trên bề mặt nó vào khe hở giữa trục cán thứ 2 và thứ

3 tốc độ quay trục 3 lớn hơn trục 2 và khe hở giữa hai trục này nhỏ hơn

khe hở giữa trục 1 và trục 2

c Máy khuấy trộn sản phẩm lỏng:

1 Phương pháp chủ yếu để khuấy trộn và thiết bị khuấy trộn:

Sản phẩm lỏng được khuấy trộn bằng những máy khuấy cơ khí cũng như

bằng nhiều phương pháp khác, ví dụ như trong các ống dẫn bằng đầu tuần hoàn

hoặc bằng không khí nén

Hình 1.9: Các sơ đồ khuấy trộn sản phẩm lỏng không dùng cánh khuấy cơ khí

a- Sơ đồ khuấy trộn bằng vòi phun có đệm xoắn ốc; 1- Miệng phun ;

2- Ống dẫn; 3- Đệm xoắn ốc

b- Sơ đồ khuấy trộn tuần hoàn nhờ bơm; 1.Ống hút; 2 Bình đựng;

3.Bơm; 4.Ống đẩy; 5 Đầu phun

c- Sơ đồ khuấy trộn tuần hoàn nhờ miệng phun; 1.Bình đựng; 2.Vòi

phun; 3.Bơm; 4 Ống hút; 5 Ống đẩy; 6 Tấm chắn

d- Sơ đồ máy khuấy bằng không khí có cánh nằm ngang; 1 Cánh rỗng

nằm ngang; 2 Trục rỗng thẳng đứng

Khi khuấy trộn trong những ống dẫn, đơn giản nhất là nối 2 ống dạng chư V

trong mỗi ống đều có chất lỏng chảy Sự khuấy trộn tốt hơn khi đặt trong các ống

dẵn những tấm đệm đặc biệt làm tăng tính chảy rối của dòng chất lỏng

Dùng không khí nén (khuấy trộn bằng khí nén) là hiệu quả nhất để trộn chất

lỏng trong những bình đựng lớn khi sự thông khí hay oxy hóa là cần thiết hay có

thể là một giai đoạn trong toàn bộ quá trình công nghệ (ví dụ sự lên men) Được

tiến hành nhờ những máy trộn bằng không khí; Nó là những ống có lỗ (máy làm

sủi bọt) phân phối theo trục bình đựng hay là mạng lưới đặt ở vị trí thẳng đứng

hay nằm ngang để đảm bảo đoạn đường chuyển động của bọt không khí trong

chất lỏng là dài nhất

Khuyết điểm của phương pháp khuấy trộn bằng khí nén là khả năng của nó

chỉ dùng để khuấy trộn chất lỏng có độ nhớt động lực nhỏ Do vậy việc tăng

nhanh hiệu quả khuấy trộn người ta phối hợp trộn bằng khí nén và cơ khí

2 Thiết bị khuấy trộn (chủ yếu là kiểu cơ khí):

Máy khuấy có thể phân loại theo tốc độ quay, đặc trưng bởi dòng chất lỏng tạo

nên chúng, theo cấu tạo …Theo đặc điểm tốc độ máy, máy khuấy cơ khí lại được

chia ra loại quay chậm (loại cánh) và quay nhanh (tua bin và chân vịt) Theo đặc

điểm tạo thành chất dòng lỏng: Chảy tiếp tuyến, chảy hướng tâm, hướng trục và

hỗn hợp

Phụ thuộc vào cấu tạo cơ khí, các máy khuấy trộn sản phẩm (chủ yếu là thực

phẩm lỏng) được chia ra loại cánh, chân vịt, tua bin, guồng xoắn và loại đặc biệt

Máy khuấy cánh, những máy khuấy này là thiết bị trộn cơ khí có tiết diện chữ

nhật vuông góc hay nghiêng đối với trục quay Loại máy này được sử dụng rộng

rãi trong công nghiệp thực phẩm do nó đơn giản và rẻ tiền Theo cấu tạo máy

khuấy cánh lại được chia ra máy khuấy có thùng chứa nằm ngang và thẳng đứng

loại tấm, hình lược mỏ neo, khung liên hợp

Máy khuấy cò thùng chứa nằm ngang dọc tâm thùng là trục có lắp vài dãy

cánh hướng tâm Máy khuấy có thùng chứa thẳng đứng là có trục thẳng đứng lắp

cánh khuấy Hình vẽ:

Hình 1.10 Sơ đồ máy khuấy có thùng nằm ngang và thẳng đứng

Máy khuấy hình lược hình (1 11) –là phối hợp của cánh thẳng đứng và nằm

ngang Theo cấu tạo có máy khuấy hình lược kép và đơn Dùng để trộn thực

phẩm dạng lỏng khi ngăn ngừa chuyển động vòng tròn của chất lỏng trong thùng

chứa

Máy khuấy khung là sự phối hợp của dãy cánh thẳng đứng và nằm ngang ghép

chặt cới nhau trên trục thẳng đứng Ưu điểm có là độ bền cơ học lớn

Hình 1.11 Sơ đồ máy khuấy có cánh hình lược

Máy khuấy mỏ neo (hình 1 12) cánh mỏ neo hình dạng phức tạp có thể dùng

khuấy trộn sản phẩm có hệ số nhớt cao

Hình 1.12 Máy khuấy mỏ neo; a.Sơ đồ máy khuấy mỏ neo; 1 Thùng chứa ;2

cánh; 3 Trục thắng đứng; 4 Bộ dẫn động; 5.Vỏ bọc.:b.Các dạng cánh

Máy khuấy tua bin- bánh làm việc của tua bin nước có cánh khuấy trên trục

thẳng đứng Trong công nghiệp thực phẩm dùng máy khuấy tua bin để khuấy

trộn mãnh liệt khi chuẩn bị huyền phù dung dịch, thủy phân chất béo Máy khuấy

tua bin có một cánh hay một vài cánh làm việc dao động từ 4 đến 16 cánh hình

dạng được xác định bằng tính chất của chất lỏng được khuấy trộn và mục đích

khuấy trộn Chọn đường kính tua bin phù hợp với đường kính thùng chứa Thông

thường đường kính thùng chứa D<1500mm khi chọn số vòng quay của tua bin

phải nhỏ hơn 9m/s Tốc độ quay trung bình giới hạn từ 100 đến 200vg/ph Theo

cấu tạo của bánh làm việc cánh khuấy người ta lại chia ra loại hở loại kín cánh

tua bin thường là thẳng, nghiêng và cong

Máy khuấy đặc biệt – để trộn sản phẩm lỏng có thể dùng máy khuấy cơ khí

dạng đặc biệt: máy khuấy đĩa (hình 1 13a) máy khuấy rung động (hình 1.13b)

Hình 1.13: Máy khuấy đĩa (trái ) và máy khuấy rung độn đĩa phẳng (phải)

Ngoài ra còn một số loại máy trộn nhỏ hay loại cầm tay được sử dụng trong

đời sống hàng ngày.Thường được sử dụng trong công việc nội trợ hay phòng thí

nhiệm thường dùng trộn hóa ,dựợc phẩm

CHƯƠNG 2

ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 THÀNH PHẦN VÀ ĐẶC TÍNH CỦA VẬT LIỆU CẦN TRỘN:

2.1 1 Tìm hiểu về chế tạo phôi đúc:

a.Thực chất: Đúc là phương pháp dùng để chế tạo phôi hoặc chi tiết bằng cách

rót kim loại lỏng vào khuôn có dạng kích thước yêu cầu Sau khi kim loại lỏng

được đông đặc lại cho ra chi tiết Sản phẩm có thể dung ngay (chi tiết đúc ), có

thể phải sang gia công cơ khí (phôi đúc )

b đặc điểm:

+ Là phương pháp gia công ở trạng thái lỏng

+ Có thể đúc được tất cả kim loại và hợp kim

+ Có thể chế tạo những chi tiết từ đơn giản đến phức tạp Từ rất nhỏ đến rất

lớn

+ Dễ cơ khí hóa và tự động hóa

+ Hao tổn kim loại nhiều

+ Kiểm tra khuyết tật trong vật đúc khó khăn

c Phân loại: Có nhiều phương pháp đúc khác nhau, có thể phân loại như sau:

- Theo loại khuôn: đúc khuôn một lần (khuôn cát, khuôn vỏ mỏng…), khuôn

bán vĩnh cửu (khuôn đất sét), khuôn vĩnh cửu (khuôn kim loại)

- Theo vật liệu làm khuôn: khuôn cát, khuôn đát sét, khuôn kim loại…

- Theo phương pháp điền đầy kim loại: Đúc áp lực, đúc ly tâm…

2.1.2 Thành phần vật liệu làm khuôn:

a Cát: Thành phần hóa học chủ yếu của cát là : SiO2,Al2O3,CaCO4,Fe2O3 là

thành phần chủ yếu của vật liệu làm khuôn

Phân loại cát:

+ Theo địa điểm lấy cát: cát sông, cát núi

+ Theo kích thước hạt: Cát thô, cát rất to cát to, cát vừa, cát nhỏ, cát rất nhỏ,

VD: cát 2K063A

2K là loại thạch anh số 2

063 là đường kính trung bình của cát

A là cát ở rây trung bình của bộ dây 3 nhiều hơn 50%

b Đất sét:

Thành phần chủ yếu của đất sét là cao lanh ngoài ra còn một số tạp chất khác

như CaCO3,Na2CO3 Đặc điểm của đất sét là dẻo dính Khi sấy khô thì độ bền

tăng, không bị chấy khi kim loại nóng rót vào khuôn

BENTÔNIT: thành phần chủ yếu là Al2O3.HSiO2.nH2O Nó là loại đất sét

trắng, dẻo dính do núi lửa phun ra lâu ngày biến thành Bentônit ở trong nước

thì nở mạnh, tăng khả năng kết dính

c Chất kết dính: Là những chất đưa vào hỗn hợp làm khuôn để làm tăng độ bền

và tính dẻo cảu hỗn hợp

d Chất phụ:

Là các chất đưa vào hỗn hợp làm khuôn để khuôn nâng cao tính nún tính

thông khí, làm nhãn bề mặt của khuôn, nâng cao tính chịu nhiệt các chất pha

trộn như mùn cưa, bột than, tro…

2.1.3: Yêu cầu đối với hỗn hợp làm khuôn:

a Tính dẻo:

Tính dẻo của hỗn hợp làm khuôn là khả năng biến dạng vĩnh cửu của nó sau

khi bỏ lực tác dụng của ngoại lực Tính dẻo cần có để tạo được khuôn rõ nét

theo hình dạng và kích thước của mẫu và hộp nõi Tính dẻo phụ thuộc vào độ

hạt của cát làm khuôn Hạt to thì tính dẻo thấp, ngoài ra tính dẻo còn phụ thuộc

vào lượng đất sét, lượng nước, chất kết dính phù hợp

b Độ bền:

Là khả năng chịu tác dụng của ngoại lực mà không bị phá vỡ khi di chuyển,

lắp rắp và dưới áp lực của dòng kim loại lỏng chảy vào khuôn không bị phá vỡ

Độ bền phụ vào tính chất của hạt cát lượng và chất kết dính Cát hạt nhỏ và

đồng đều thì độ bền cao

c Tính lún:

Là khả năng giảm thể tích của hỗn hợp làm khuôn khi có tác dụng của ngoại

lực, đảm bảo khuôn không bị phá vỡ khi kim loại đông đặc và nguội Tính lún

phụ thuộc vào độ hạt cát, lượng nước chất kết dính và các chất phụ khác

d Tính thông khí :

Là khả năng cho phép không khí lọt qua những khe hở nhỏ giữa các hạt cát

của hỗn hợp Tính thông khí cần cho vật đúc không bị rỗ khí Tính thông khí

của hỗn hợp tăng khi hạt cát to đều, lượng đát sét và chất kết dính ít Chất phụ

nhiều và độ ẩm thấp (<4%)

e Tính bền nhiệt:

Là khả năng của hỗn hợp không bị chảy, cháy và mền ra ở nhiệt độ cao Nếu

tính bền nhiệt kém thì khó rót kim loại lỏng vào khuôn, ngoài ra tính bền nhiệt

còn cần để hỗn hợp không bị biến dạng khi rót kim loại lỏng vào khuôn, nhờ đó

mà hình dạng vật đúc giống như lòng khuôn

Tính bền nhiệt phụ thuộc vào lượng thạch anh trong hỗn hợp

1

g

g g

X  

Trong đó : g: Khối lượng hỗn hợp tươi

g1: Khối lượng hỗn hợp khô

Độ ẩm tăng khi lượng nước tăng Độ ẩm tăng làm tính dẻo và độ bền của hỗn

hợp tăng, nhưng không được vượt quá 6-8% Quá giới hạn này thì độ bền và tính

thông khí của hỗn hợp giảm, hỗn hợp không dẻo nữa mà dính vào nhau khi làm

Dùng để phủ sát mẫu khi làm khuôn, nên phải có độ bền, độ dẻo cao và bền

nhiệt vì lớp cát này tiếp xúc trực tiếp với kim loại lỏng Cát áo thường chiếm

khoảng 10-15% lượng cát làm khuôn Cát áo phải co độ hạt nhỏ, mịn để tăng độ

bóng bề mặt vật đúc

Thành phần được xác định như sau (theo %V) (tài liệu tham khảo phòng kỹ

thuật công nghệ Nakyco) :

+ Cát mới V6: 10%

Dùng để đệm cho phần phần khuôn còn lại nhằm tăng độ bền của khuôn Cát

đệm không có yêu cầu cao như cát áo nhưng phải có độ thông khí cao

Tỉ lệ các vật liệu trong hỗn hợp được xác định như sau:

+ Cát mới V: 5%

+ Cát cũ: 95%

+ Độ ẩm: 5% (Tính cho toàn bộ V)

c Hỗn hợp cát làm lõi:

So với hỗn hợp làm khuôn thì hỗn hợp làm lõi có yêu cầu cao hơn do lõi làm

việc trong điều kiện khó khăn hơn, nhất là yêu cầu tính lún của hỗn hợp Thông

thường người ta tăng hàm lượng thạch anh, giảm tỷ lệ đất sét, chất kết dính chất

d.Quá trình đúc trong khuôn cát

Dưới dây là sơ đồ quá trình đúc trong khuôn cát

II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.2.1 Yêu cầu kỹ thuật:

Loại máy trộn này dùng để trộn hỗn hợp vật liệu làm khuôn đúc cát Máy trộn

làm việc liên tục (theo ca) Hỗn hợp này gồm từ 2-5 thành phần Sau khi trộn tạo

ra nguyên liệu đồng nhất và có độ ẩm nhất định Thiết bị phải đáp ứng được các

yêu cầu sau:

+ Hỗn hợp sau khi trộn phải có độ đồng đều cao

+ Làm việc êm và ổn định (7-8 năm)

Chế tạo bộ mẫu Hỗn hợp làm lõi

Nấu kim loại Làm lõi

Lắp khuôn và rót kim loại

Sấy lõi

Bộ phận kỹ thuật

Kiểm tra

a Máy trộn khiểu thùng quay: Kiểu thùng quay loại “Say rượu” Trong loại

máy trộn này, trục thùng quay với đường chéo của thùng Cứ mỗi vòng quay của

thùng, sản phẩm được hai lần đổ đi đổ lại trong mật phẳng thẳng đứng, đồng thời

khi đó vật liệu được trộn theo hướng trục Vì thế mà bảo đảm trộn được nhanh

chóng

Nhưng nhược điểm dẽ tạo thành những lớp sản phẩm Không đồng đều, do hỗn

hợp có tỉ lệ độ ẩm nhất định Dính vào thành thùng quay Đặc biệt khi có thành

b Máy trộn kiểu vít tải làm việc gián đoạn:

Cấu tạo gồm có: 1 Thùng chứa

Hình 2.2: Cấu tạo kiểu vít tải

Nguyên lý:

Máy trộn kiểu vít tải có trục vít thẳng đứng Sản phẩm được trộn theo từng

công đoạn riêng biệt, sự chuyển động của sản phẩm trong máy trộn theo chiều

mũi tên

Nhược điểm:

+ Chỉ trộn được nhưng vật liệu có khối lương riêng nhỏ(không đảm bảo ở

đây) + Thường được sử dụng trộn thô ( giai đoận đầu)

+ Kích thước vật liệu trộn yêu cầu lớn

c Máy trộn dung cánh đảo cơ khí

Dạng máy ở công ty NAKYCO, sử dụng trộn thô (bước đầu), phải qua một

công đoạn trộn thủ công nữa mới dùng để làm khuôn Nhựợc điểm chính của

máy hiện tại ở công ty là: Sử dụng dạng trộn đứng do vậy phải sử dụng 2 bánh

dẫn lắp trên trục quay, nên 1 phẩn sản phẩm trộn đặc biệt phần chung quanh trục

quay là trộn không hoàn chỉnh và do ảnh hưởng của 2 bánh dẫn là khá lớn Đồng

thời chiều cao của toàn bộ máy là khá lớn 1850mm nên việc nạp liệu là khá khó

khăn (qua một bậc thềm ngoài) Thường sử dụng 2 nhân công khi làm việc

Ở kiểu máy của công ty cơ khí Ứng Minh (Văn Điển HÀ Nội) Chuyên đúc

các sản phẩm quả nghiền sử dụng trong nha máy Xi măng và Phân lân, đế các cột

đèn chiếu sáng…Là dạng có trục nằm ngang sử dụng đồng thời cả cánh khuấy

hướng tâm và nằm ngang là khá hoàn thiện, được hoàn chỉnh từ máy trộn đất sét

trong sản suất gốm Dạng thiết kế kỹ thuật chọn tương tự như loại máy trộn này

Máy trộn ở đây là khá lớn công suất 30 KW

Yêu cầu máy có thể trộn sản phẩm khô với chất nước Để đạt đúng yêu cầu kỹ

thuật Các cánh trộn quay xung quanh trục nằm ngang Máy có cánh hướng tâm

và nằm ngang một số cánh làm nhiệm vụ trộn sản phẩm, một số cánh đẩy sản

phẩm dọc theo trục trộn

Sơ đồ nguyên lý hình vẽ:

Hình2.3: Sơ đồ nguyên lý máy

1: Thân thùng trộn cố định, được gá trên giá đỡ

+ Có thể Sử dụng các góc nghiêng của cánh để tăng khả năng trộn đồng đều

của sản phẩm cần trộn

+ Dễ kiểm soát chu kỳ trộn

Vậy phương án chọn thiết kế là: máy trộn sử dụng cánh đảo cơ khí

Máy có các đặc tính kỹ thuật sau:

CHƯƠNG 3

Sơ đồ bố trí nguyên lý máy:

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý máy

I Xác định năng suất:

Trong loại máy trộn dùng cánh đảo sản phẩm rời bằng các cáng quay xung

quanh trục nằm ngang là tính máy trộn dung cánh đảo làm việc liên tục Sơ đồ

máy hình vẽ:

Với 6 cánh hướng tâm và 8 cánh nằm ngang Vtr 0,250,3m3/mẻ

Năng suất máy trộn được xác định theo công thức trong hệ SI:

4

60

2



 n S

D

Q tr   kg/h 3 2

Trong đó:

D - Đường kính ngoài của cánh hướng tâm: 0, 58m

S - Bước của cánh hướng tâm S= 

ρ - Khối lượng thể tích của hỗn hợp sản phẩm rời kg/ 3

m

φ -Hệ số cấp liệu φ=0, 5

Thay vào 3 2 ta có: Q tr 3, 4224 t ấn/h

Công suất cần thiết đối với máy trộn dùng cánh đảo làm việc liên tục Sơ đồ

hình vẽ: gồm có công suất đối với cánh nằm ngangN1và cánh hướng tâm (thẳng

đứng) N2 Công suất chung đối với máy trộn bằng: N=N1+N2

E

N     z 3 3 Hay:

v - Tốc độ vòng quay của cánh nằm ngang, m/s

Khi cánh nằm ngang chuyển động trong sản phẩm thì đối với nó phải khắc

phục trọng lực và lực ma sát trong sản phẩm Đại lượng hợp lực của các lực cản

E được xác định theo công thức:

2 45 ( h f tg2 N kg

Hợp lực của các lực cản E đặt ở trọng tâm của cáng nằm ngang được nhúng

chìm trong sản phẩm nhưng vì chiều rộng của bản thân cánh đó không lớn, nên

có thể lấy chiều sâu nhúng chìm trung bình của cánh nằm ngang (trọng tâm của

nó) htb bằng chiều sâu nhúng chìm lớn nhất của cánh đó

Tốc độ vòng quay của cánh nằm ngang v1 là không đổi với tất cả các cánh và



=1, 2403 m/s

Trong đó:

ω- Là tốc độ góc, rad/s

n - Số vòng quay của cánh trong một phút

R - Bán kính quay của cánh nằm ngang, m R=0, 395m

Vậy thay số vào công thức (3 5) ta có:

*

1000 1

2 3 TÍNH CHO CÁNH HƯỚNG TÂM:

Các cánh hướng tâm (thẳng đứng) của máy trộn nghiêng dưới một góc α so

với đường tâm của trục quay, do kết quả tác dụng của những cánh ấy, sẩm phẩm

được dịch chuyển hướng tâm và hướng trục Vì vậy công suất N2 cần thiết đối

với cánh hướng tâm được tính trong hệ SI:

z

ht

ht v E v E

Trong đó:

E ht- Là thành phần hướng tâm hợp lực các lực cản của sản phẩm tác

dụng lên cánh hướng tâm nhúng chìm trong sản phẩm N (kg) ;

E0- Thành phần chiều trục hợp lực các lực cản của sản phẩm tác dụng

lên cánh hướng tâm nhúng chìm trong sản phẩm, N

v ht- Tốc độ hướng tâm những điểm đặt hợp lực các lực cản của sản

phẩm tác dụng lên cánh thẳng đứng nhúng chìm trong sản phẩm, m/s

v0- Tốc độ chiều trục của điểm ấy, m/s;

Z2- Số cánh thẳng đứng đồng thời nhúng chìm trong sản phẩm : Z2=3

cánh

Khi cánh hướng tâm chuyển động trong sản phẩm rời, nó phải khắc phục trở

lực gây nên vừa do trọng lực và ma sát trong sản phẩm, vừa do ma sát của sản

phẩm với cánh Thành phần hướng tâm và chiều trục của những lực cản E ht và

0

E ấy có thể xác định theo sơ đồ hình vẽ:

Hình 3.2: Sơ đồ tính toán để xác định trở lực lên cánh hướng tâm

ms :

ht ht

*

*cos

*

;sin

*

;sin

*

*sin

*

;cos

*

0

0 0

E

E E

E E

E

E E

ms ms

ms ms ht ht

Trong đó: ms

E - Lực ma sát của sản phẩm đối với cánh: N

α - Góc nghiêng của cánh đối với đường tâm trục quay, độ

µ - Hệ số ma sát sản phẩm voéi cánh;

Vậy:

9.3)

cos

*(sin

*)245(

*

*

*cos

*

*sin

*

8.3)

sin

*(cos

*)245(

*

*

*sin

*

*cos

*

2 0

E

E

tg f h E

E

E

tb

tb ht

Đối với cánh hướng tâm, chiều sâu nhúng chìm trung bình h tb của nó bằng ½

chiều sâu nhúng chìm lớn nhất của cánh h: h tb=0, 5h=0, 145m

Để xác định tốc độ hướng tâm v tb của điểm đặt hợp lực hướng tâm các lực cản

của sản phẩm tác dụng lên cánh hướng tâm, ta nghiên cứu mặt cắt của máy trộn

dùng cánh đảo theo mặt phẳng vuông góc với đường trục quay Hình vẽ

Như ta thấy trên hình vẽ: Trên cánh hướng tâm tác dụng những lực cản ấy

tăng theo định luật đường thẳng, phụ thuộc độ nhúng chìm của các đoạn cánh

vào trong sản phẩm Vì dạng biểu đồ của lực rất nhỏ tác dụng lên sản phẩm là

hình tam giác cho nên điểm đặt hợp lực ấy ở trên khoảng cách 1/3a kể từ đầu mút

cánh, nếu ta gọi a là chiều dài nhúng chìm phần cánh vào trong sản phẩm Đại

lượng a này là một biến số phụ thuộc vào mức nhúng chìm của cánh hướng tâm

vào sản phẩm, có nghĩa phụ thuộc vào góc quay của cánh θ

Tốc độ hướng tâm v ht trùng với hướng lực E ht Đại lượng tốc độ v ht được xác

định bằng ω r Trong đó bán kính r là khoảng cách từ đường trục quay đến trọng

tâm của cánh nhúng chìm trong sản phẩm Đại lượng r biến đổi phụ thuọc vào

đại lượng a, nghĩa là r=f(a) Trên hình ta thấy rằng:

Hình 3.3: Sơ đồ tính toán để xác định tốc độ chuyển động của sản phẩm dưới tác

dụng của lực hướng tâm

cos 3

* ) cos 2 (

* )]

cos

( 3

1 [ )

b- Khoảng cách từ đường trục quay đến múc sản phẩm, m;b=0

ω- Tốc độ góc quay của cành, rad/s ω =3, 14

Thay vào ta đựợc: v ht=0, 06 m/s

Vận tốc hướng trục v0 sẽ bằng:

0

v =v th.sin v htcos.sin =0, 06*0, 5*0, 8660=0, 026 m/s

Thay vào các công thức: 3 8 ;3 9 ta có:

02,01000

*

*

1000

026 , 0 76 , 76

* 06 , 0 05 , 85

* 1

0 0 2

d: Đường kính của trục trực tiếp tryuền momen cho trục có cánh khuấy

cánh khuấy:

III CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

1 Xác định công suất động cơ:

Công suất làm việcN lvtại trục quay làm việc với : N lv=5, 22 KW

2 Công suất yêu cầu từ động cơ điện

t

lv yclv

N N





t

 : Là hiệu suất chung của hệ truyền động Với: Gồm : Bộ tryuền bánh răng trụ

có hiệu suất là: 0, 96 Bộ truyền động đai có hiệu suất là: 0, 96

Một cặp ổ lăn có hiệu suất là: 0, 99

Khớp nối hiệu suất 0, 96

Vậy :  t=0, 96*0, 96*0, 99*0, 96=0, 8758

 N yclv 5,96

8758,0

22,5

Cosφ M M /M dm Mmax/M dm Trọng

lượng(kg)

3 Phân phối tỉ số truyền động:

Tỷ số truyền động chung của hệ thống được xác định theo công thức:

Việc phân phối tỷ số truyền động cho từng bộ truyền là việc làm rất quan

trọng góp phàn nâng cao độ tin cậy và tính kinh tế của hệ thống máy

ii nh*i h=6*5 , 3:

Với: i nh i d 6 của bộ truyền đai:

i h 5,3 của bộ bánh răng trụ

4 Lập bảng thông số kỹ thuật của hệ thống:

Công suất trên các trục:

N I=7, 0KW

.55,

I

I x

IV: TÍNH TOÁN HỆ TRUYỀN ĐỘNG:

.4.1: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG:

1: Chọn sơ đồ động:

Chọn hộp giảm tốc bánh răng trụ, vì chúng được sử dụng rộng rãi hơn cả nhờ

các ưu điểm: tuổi thọ và hiệu suất cao, kết cấu đơn giản, có thể sử dụng trong

một phạm vi rộng của vận tốc và tải trọng Ở đây chúng ta chọn hộp giản tốc

bánh răng trụ một cấp Được sử dụng với tỷ số truyền i7-8 Sử dụng bánh răng

trụ răng nghiêng nhờ khả năng chịu tải lớn hơn và vận tốc làm việc cao hơn bánh

răng thẳng

2 Thiết kế truyền động đai:

Truyền động đai được dụng để thiết kế truyền động giữa các trục tương đối xa

nhau Bộ truyền có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc êm, có khả năng bảo vệ

cho các chiết tiết máy khác và động cơ khi bị quá tải đột ngột Tuy nhiên chúng

lại có khích thước lớn(khi có cùng một điều kiện làm việc thì đường kính của

bánh đai đã lớn hơn đường kính bánh răng 5 lần), tỷ số truyền không ổn định là

có lực trượt đàn hồi của bánh đai trên bánh tuổi thọ làm việc thấp khi làm việc ở

vận tốc lớn

Truyền động đai có thể làm việc với công suất đến 150 kw, tuy nhiên thông

dụng nhất làm việc với công suất trong khoảng 0,3-50 kw Bộ truyền động đai

thường được bố trí ở cấp tốc độ nhanh Chỉ tiêu về khả năng làm việc của truyền

động đai là khả năng kéo và tuổi thọ của đai

Thiết kế truyền động đai gồm các bước sau:

+ Chọn loại đai

+ Xác định kích thước và thông số bộ truyền

+ Xác định các thông số của đai theo chi tiêu về khả năng kéo của đai và về

tuổi thọ

+ Xác định lực căng đai và lực tác dụng lên trục

Ở đây chúng ta chọn loại đai hình thang:

A: Chọn loại đai và tiết diện dai:

Loại đai này có tiết diện hình thang, mặt làm việc là hai mặt bên tiếp xúc với

các rãnh hình thang tương ứng trên bánh đai, nhờ đó hệ số ma sát giữa đai và

bánh đai hình thang lớn hơn so với đai dẹt và do đó khả năng kéo cũng tốt hơn

Có 3 loại đai hình thang: đai thang thường, đai thang hẹp và đai thang rộng: Ở

đai thang thường, tỷ số giũa chiều rộng tính toán b tđo theo lớp trung hòa và

chiều cao h của tiết diện đai thang b t/h 1, 4, ở đai thang hẹp b t/h =1, 051, 1

và đai thang rộng b t/h =24, 5 Đai thang rộng thường được dùng trong các

biiến tốc đai Loại đai thang thường được sủ dụng rộng rãi Vậy chọn loại đai

L : Chiều dài đai L(mm)0, 01

1,2 : Góc ôm của đai trên bánh dẫn và bị dẫn

 , b : Chiiều dày và chiều rộng của đai (mm)

B : Chiều rộng bánh đai (mm)

i đ : tỷ số truyền bộ truyền đai

 : Hệ số trượt

Đối với đai vải hoặc cao su  0, 01

Đai da  0, 015 thông số hình học của đai

Dựa vào bảng 17( bảng hướng dẫn chọn loại đai hình thang ) trang 44, giáo

trình hướng dẫn thiết kế đồ án môn học chi tiết máy

Giả thuyết vận tốc trượt của đai thang là v=5m/s ta chọn đai thang  với các

mm )

Chiều dài dai

L (mm)

Đường kính bánh đaiDmin

800-6300

125

B: Xác định đường kính bánh đai:

Chọn đường kính bánh đai nhỏ D1 theo bảnh 18 trang 45 SDD

Kiểm nghiệm vận tốc đai theo điều kiện:

V= 14 1

10 6

*

*D n



)3530( 

 , m/s (*)

V= 7 , 033

10 6

960

* 140

* 14 , 3

4  Vậy thỏa mãn điều kiện (*)

*

*)1

D: Xác định chính xác chiều dài đai L và khoảng cách trục A:

Tính chiều dài đai sơ bộ: