cơ cấu cắt gạch ống 8X18

Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 Chương TỔNG QUAN 1.1 Tình hình sản xuất gạch VN Gạch nung vật liệu xây dựng truyền thống chiếm vị trí quan trọng tám loại vật liệu xây dựng sau: - Xi măng - Vôi - Gạch ngói - Cát đá sỏi - Tre gỗ - Sành sứ - Sắt thép - Kính xây dựng Năm 2000 sản lượng gạch nung khoảng 12 tỷ viên, năm 2011 sản lượng gạch 20,9 tỷ viên Dự kiến đến năm 2015 32 tỷ viên đến năm 2020 tăng lên 42 tỷ viên (Theo số liệu điều tra sơ Hội Xây dựng Việt Nam) Các sở sản xuất gạch phân bố tất vùng nước Riêng khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) có đến hàng ngàn sở sản xuất : Vĩnh Long mệnh danh Vương quốc đỏ, có số lượng lò gạch thủ công lớn vùng ĐBSCL với gần 2300 lò Tuy nhiên, tình hình bất động sản xây dựng khó khăn vài năm gần nên toàn tỉnh 870 lò hoạt động Ở An Giang có 600 sở sản xuất gạch với khoảng 1695 lò Ở Đồng Tháp toàn tỉnh có khoảng 265 sở… Với nhu cầu sản lượng gạch nung cho vùng ĐBSCL lớn Quy mô sản xuất hộ gia đình không đáp ứng với nhu cầu nên sở, doanh nghiệp sản xuất gạch dần thay quy mô sản xuất lẩn công nghệ sản xuất đáp ứng xu Nâng cao lò sản xuất với số lượng gạch lớn đòi hỏi tương ứng thay việc khí hóa tất thiết bị, cấu quy trình sản xuất gạch ngày đặt cấp thiết 1.2 Các kiểu lò gạch 1.2.1 Kiểu lò thủ công GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -1- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 Hình 1.1 Kiểu lò thủ công Lò thủ công truyền thống sử dụng phổ biến Việt Nam từ lâu đời Lò xây dựng địa hình phẳng, thường xây thành cặp có kích thước phổ biến (dài x rộng x cao) là: 11 x 2,05 x 5,5 (m) Cấu tạo gồm miệng lò để trống, có lợp mái để che mưa Cửa trước cửa sau để trống xếp gạch mộc vào lấy gạch sau nung Hai cửa xây bít lại xếp xong gạch mộc vào Ưu điểm: - Chi phí đầu tư thấp phù hợp với sản xuất nhỏ - Thủ công, tranh thủ lao động thời vụ nông nhàn - Cung cấp gạch xây chỗ, giảm chi phí vận chuyển, giá thành có khả cạnh tranh cao Nhược điểm: - Công nghệ sản xuất gạch nung loại lò nung gián đoạn, tổn thất nhiệt lớn, phát thải khí CO2 nhiều, gây ô nhiễm môi trường cao - Sử dụng lao động thủ công chủ yếu, ảnh hưởng lớn tới sức khoẻ người lao động - Chất lượng gạch không đồng đều, phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm người đốt lò, tỉ lệ gạch phế phẩm cao (trên 10%) Theo xu hướng lò gạch thủ công dần thay sang kiểu lò có hiệu suất cao, ô nhiễm môi trường 1.2.2 Kiểu lò nung Hoffman Do người Đức phát minh năm 1858 Đây kiểu lò nung theo công nghệ nung liên tục với buồng đốt di động Lò du nhập vào Việt Nam (miền Nam) vào thập niên 60 kỷ 20 Năm 2008 2009 tỉnh An Giang (Chợ Mới) có số chủ sở triển khai xây dựng kiểu lò nhung trình xây dựng chuyển giao không thực cách nghiêm túc nên gặp nhiều khó khăn vận hành Lò Hoffman gồm dãy, dãy có 11 khoang gạch với 12 cửa đốt (có thể có số khoang số cửa nhiều hơn) GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -2- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 Hình 1.2 Kiểu lò nung Hoffman Có phương pháp đốt đốt cửa hông đốt xuống, đồng thời kết hợp cách đốt lò cải tiến nhiều tổ chức cá nhân để chuyển từ việc đốt củi sang đốt phụ phẩm nông nghiệp (vỏ cà phê, vỏ hạt điều, vỏ đậu phộng, trấu) Lò Hoffman sử dụng rộng rãi Tây Ninh, Bình Thuận vả rãi rác số tỉnh miền Đông Nam Qua khảo sát Tây Ninh cho thấy nhu cầu nhiên liệu trấu đốt cho kg gạch vào khoảng 150g (tiết kiệm 60% lượng trấu) lợi nhuận tăng cao với lò thủ công Ngoài ra, sử dụng nhiên liệu sử dụng hiệu cao nguồn nhiệt, đốt liên tục tuần hoàn, nên giảm lượng khí ô nhiễm thải môi trường (giảm 70% so với lò thủ công) Đặc biệt, sử dụng nhiệt triệt để, khói thải tập trung ống khói cao từ 11-15m, chủ động đẩy khói mô tơ quạt, nên dễ xử lý ô nhiễm môi trường Chi phí đầu tư: khoảng tỉ đồng/lò công suất 1.000.000 viên/tháng (sản lượng tương đương 10 lò thủ công) Ưu điểm: - Dễ vận hành, sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác than đá, củi, gas, dầu, phụ phẩm nông nghiệp - Gây ô nhiễm môi trường trung bình, dễ xử lý môi trường - Chất lượng gạch sau nung đồng đều, tỉ lệ gạch ống đạt mác 50 85% Nhược điểm: - Cần diện tích mặt lớn - Chí phí đầu tư ban đầu lớn - Tỉ lệ hao hụt cao phải dựng lò không chủ động GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -3- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 1.2.3 Kiểu lò Tuynel (lò đường hầm) Hình 1.3 Kiểu lò Tuynel Do người Đức phát minh năm 1877 Đây kiểu lò nung theo công nghệ nung liên tục với buồng đốt cố định Lò du nhập vào miền Bắc Việt Nam khoảng thập niên 70 kỷ 20, Đây dạng lò nung dạng ống trụ hình chữ nhật đặt nằm Đây kiểu lò nung liên tục với buồng đốt cố định, gạch mộc chất xe goòng di chuyển qua buồng đốt cố định Kiểu lò sử dụng phổ biến nước phát triển lò Tuynel tự động cao đánh giá thích hợp cho điều kiện sản xuất công nghiệp quy mô lớn Lượng than đá sử dụng dao động từ 70 – 75g/1kg gạch Nhiên liệu sử dụng than đá, khí gas, dầu loại Chi phí đầu tư: khoảng 3,5 tỉ đồng/lò 1.250.000 viên/tháng (sản lượng tương đương 12 lò thủ công) Ưu điểm: - Dễ xử lý môi trường - Có khả tự động hóa cao - Chất lượng gạch sau nung đạt có độ đồng trung bình, gạch ống đạt mác 50 90% Nhược điểm: - Cần diện tích mặt lớn - Chí phí đầu tư ban đầu lớn - Tỉ lệ hao hụt cao phải dừng lò không chủ động 1.2.4 Kiểu lò Habla Do người Đức Phát minh năm 1927 Đây kiểu lò nung theo công nghệ nung bán liên tục (có thể vận hành liên tục) với buồng đốt di động Kiểu lò cải tiến từ lò Hoffman (lò Hoffman có vách ngăn) nên dừng lò có cố điều tiết GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -4- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 sản lượng dễ dàng Lửa đốt nóng dẫn theo đường Zig-Zag nên lượng nhiệt liệu đốt có giảm Hình 1.4 Kiểu lò Habla Hiện lò nung gạch đốt trấu cải tiến thử nghiệm huyện Lai Vung, Đồng Tháp (Cơ sở Năm Phương, Cty TNHH Kim Thạch) với công suất 20.000 viên ngày đêm, kiểu lò tương tự lò Habla Qua đánh giá sơ cho thấy, lượng trấu sử dụng dao động 250g – 300g trấu/1kg gạch (tiết kiệm 30% so với lò thủ công) Chi phí đầu tư: khoảng 600 triệu đồng/lò 500.000 viên/tháng (Sản lượng tương đương lò thủ công) Ưu điểm: Chi phí đầu tư trung bình, dễ vận hành, sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác than đá, củi, gas, dầu, phụ phẩm nông nghiệp Có thể chuyển sang dạng lò nung bán liên tục, dễ xử lý môi trường, chất lượng gạch sau nung đồng đều, tỉ lệ gạch ống đạt mác 50 ( 60< M50< 80%) Nhược điểm: tiêu hao nhiên liệu cao, gây ô nhiễm môi trường cao 1.2.5 Kiểu lò VSBK ( Vertical Shaft brick kiln hay lò nung liên tục kiểu đứng) Do người Trung quốc phát minh 1958 Đây kiểu lò nung theo công nghệ nung liên tục với buồng đốt cố định Lò nung dạng ống trụ hình chữ nhật đặt đứng, gạch mộc nạp vào miệng lò từ phía lấy đáy lò Lò vận hành dựa nguyên lý khí động học nên sử dụng lượng hiệu Kiểu lò xây dựng lần Việt Nam (Hưng Yên) vào năm 2001 áp dụng An Giang vào năm 2003 hoạt động không hiệu (do chủ sở tự xây dựng sau tham quan mô hình Hưng Yên), năm 2005 công nghệ Sở KH&CN tỉnh Đăk Lăk chuyển giao An Giang (xã Mỹ Hội Đông) Hiện kiểu lò nhiều tổ chức KHCN cải tiến nên tương đối hoàn thiện mặt công nghệ đạt hiệu cao, tỉ lệ hao hụt giảm (dao động từ – 5% so với 20 – 30% GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -5- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 năm trước 2005); lượng than đá sử dụng với mức 45 - 50g than đá/1kg gạch (giảm 20% so với đầu tiên) Hình 1.5 Kiểu lò VSBK Chi phí đầu tư: khoảng 300 triệu đồng/lò công suất 300.000 viên/tháng (sản lượng tương đương lò thủ công) Ưu điểm: - Chi phí đầu tư ban đầu trung bình, - Không cần xử lý môi trường, - Chất lượng gạch sau nung có độ đồng cao, lượng gạch ống đạt mác 50 > 80% Nhược điểm: - Tỉ lệ gạch bể cao >7% tăng lên vài chục % vận hành không đảm bảo kỹ thuật - Khó vận hành - Sử dụng loại nhiên liệu than đá 1.2.6 Lò nung gạch đốt trấu kiểu Thái Lan Hình 1.6 Lò nung gạch đốt trấu kiểu Thái Lan Do giáo sư người Thái nghiên cứu hoàn thiện vào năm 2000 Đây kiểu lò nung theo công nghệ nung bán liên tục với buồng đốt di động Kiểu lò áp dụng lần tiện Việt Nam (An Giang) vào năn 2006 Lò xây theo dạng hình vuông, có bốn buồng đốt, buồng đốt chứa từ 1800 - 2000 viên GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -6- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 gạch ống, thời gian nung cho buồng từ đến 12 tùy theo loại đất khu vực, Hiện lò cải tiến nâng công suất lên 2500 viên/buồng đốt lắp đạt thêm thông xử lý môi trường nên triển khai áp dụng cho sở sản xuất với quy mô hộ gia đình Do đặt thù lò tận dụng nguồn nhiệt đầu buồng đốt để sấy gạch mộc buồng kế cận lấy nhiệt buồng làm nguội để sấy nóng không khí trước vào lò buồng nung Do lò đạt hiệu suất nhiệt cao nhiệt tiết kiệm nhiên liệu 250g trấu/1kg gạch (tiết kiệm 35% lượng trấu so với lò thủ công) Đặc biệt, sử dụng nhiệt triệt để, khói thải có nhiệt độ thấp (dưới 120 oC) tập trung đầu quat trung tâm điều tiết nên dễ xử lý ô nhiễm Chi phí đầu tư: khoảng 150 triệu đồng/lò công suất 150.000 viên/tháng (sản lượng tương đương 1,5 lò thủ công) Ưu điểm: - Chi phí đầu tư thấp - Dễ vận hành - Cần diện tích mặt - Sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác than đá, củi vụn, phụ phẩm nông nghiệp - Chất lượng gạch ống sau nung đồng đều, tỉ lệ mác 50 >80%, tỉ lệ gạch bể < 2% Nhược điểm: - Gây ô nhiễm môi trường trung bình (dễ xử lý môi trường) - Cần nhiều thời gian bảo trì lò 1.3 Các loại gạch nung 1.3.1 Gạch ống: loại gạch xây tường sử dụng rộng rãi cho công trình nhà cao tầng, nhà Hình 1.7 Gạch ống Bảng 1.1: Thông số loại gạch ống: Mã số Trọng lượng (Kg/viên) GO19 1,5 GO18 1,25 GO17 GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -7- Kích thước (mm) 190×90×90 180×80×80 170×70×70 Số viên/m2 50 59 70 SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 1.3.2 Gạch thẻ: Gạch dùng để xây tường chịu lực, chịu tải trọng, lát chịu tải xây trang trí không tô Hình 1.8 Gạch Thẻ Bảng 1.2: Thông số loại gạch thẻ: Mã số Trọng lượng (Kg/viên) GT19 1,35 GT18 1,00 GT17 0,80 Kích thước (mm) 190×90×45 180×80×40 170×70×35 Số viên/m2 91 105 123 1.3.3 Gạch lát nền: Thường sử dụng lát trang trí nhà, sân vườn, sân đình, sân chùa, sân phơi, vỉa hè, quảng trường, đường đi,… số sản phẩm có chân mặt để tăng độ bám dính với vữa Loại gạch có nhiều kích thước mẫu mã khác Hình 1.9 Gạch tàu Bảng 1.3: Thông số loại gạch tàu: Mã số Trọng lượng (Kg/viên) GT20 1,00 GT30 2,50 GTBo 3,50 Kích thước (mm) 200×200×14 290×290×16 330×290×16 Số viên/m2 24 11 03 1.3.4 Ngói: Dùng để lợp Hình 1.10 Gạch ngói GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -8- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 Bảng 1.4: Thông số loại gạch ngói: Loại gạch Trọng lượng Chiều Chiều Chiều Số (Kg/viên) dài(mm) rộng(mm) cao(mm) viên/m2 Ngói lợp 1,8 340 205 12 22 Ngói 2,35 360 180 11 1.3.5 Gạch cẩn tường: dùng để trang trí mảng tường cột, nhằm tạo cảm giác gạch xây không tô kiến trúc … Ưu điểm loại gạch thi công nhanh chi phí rẻ Hình 1.11 Gạch cẩn tường Bảng 1.4: Thông số loại gạch cẩn tường: Loại gạch Trọng lượng Chiều (Kg/viên) dài(mm) Chiều rộng(mm) Chiều cao(mm) Số viên/m2 Gạch cẩn dày 0,3 200 50 20 100 Gạch cẩn mỏng 0,2 200 50 10 100 Một số gạch từ khuôn định hình khác: Hình 1.12 Một số loại gạch định hình 1.4 Qui trình sản xuất gạch Đất sét sau ngâm ủ theo thời gian quy định từ trại chứa xúc đổ vào thùng tiếp liệu để đưa vào công đoạn sơ chế Công đoạn sơ chế gồm: GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -9- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 Tiếp liệu Tách đá Nghiền thô Nghiền tinh Hình 1.13 Sơ đồ sơ chế vật liệu sản xuất gạch Hình 1.14 Quá trình vật liệu sản xuất gạch Đất sét sau sơ chế đưa vào máy nhào trộn trục để trộn với than cám đá nhằm đạt độ dẻo cần thiết qua máy đùn hút chân không đưa nguyên liệu vào khuôn để tạo sản phẩm dạng Tiếp theo qua máy cắt gạch tạo thành gạch mộc (gạch chưa nung) Sản phẩm gạch mộc sau có hình dáng chuẩn vận chuyển lên trại phơi để phơi tự nhiên sấy phòng trường hợp cần thiết sản phẩm đạt độ khô thích hợp Thùng cấp liệu Máy cán thô Máy cán mịn Máy nhào Máy đùn Máy cắt gạch Sân chứa mộc để phơi Lò nung Gạch thành phẩm Hình 1.15 Sơ đồ dây chuyền sản xuất gạch Xếp phôi sản phẩm gạch mộc lên xe goòng (đối với lò nung tuynel) xông – sấy GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -10- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 Mu = 38588,29 Nmm W = 3660 mm3 Giới hạn mỏi uốn chu kì đối xứng: M2 = 132670 Nmm W0 = 7870 mm3 σ −1 = (0,4 ÷ 0,5).σ b = 0,4×500 = 200 N/mm2 Giới hạn mỏi xoắn chu kì đối xứng: τ −1 = (0,2 ÷ 0,3).σ b = 0,2×500 = 100 N/mm2 Biên độ ứng suất pháp: σa = M u 38588,29 = =10,54 N/mm2 W 3660 Biên độ ứng suất tiếp: τa = M2 132670 = = 8,43 N/mm2 2W0 × 7870 Trị số trung bình ứng suất pháp: σm = Trị số trung bình ứng suất tiếp τ m = τ a =8,43 N/mm2 Chọn hệ số ψ σ ψ τ theo vật liệu, thép cacbon trung bình ψ σ ≈ 0,1 ψ τ ≈ 0,05 Hệ số tăng bền: β = (không dùng biện pháp tăng bền) Chọn hệ số: kσ , kτ , ε σ , ε τ : Theo bảng 7-4[2] lấy ε σ = 0,86 ; ε τ = 0,75 Theo bảng 7-8[2] lấy kσ = 1,5 ; kτ = 1,4 Hệ số an toàn tính theo công thức: n= nσ × nτ nσ + nτ ≥ [ n] Trong đó: Hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp là: nσ = σ −1 kσ σ a + ψ σ σ m ε σ β = 200 1,5 × 10,54 = 10,88 0,86 Hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp là: GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -81- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 nτ = τ −1 100 = kτ 1,4 τ a + ψ τ τ m × 8,43 + 0,05 × 8,43 = 6,19 0,75 ε τ β Hệ số an toàn n tính là: n= nσ × nτ nσ + nτ = 5,38 Hệ số an toàn trục tính lớn hệ số an toàn cho phép nên trục đủ bền Tính then lắp bánh vít Đường kính trục d= 35 mm, tra bảng 7-23[2] ta chọn tiết diện then [σ ] d b = 10 h=8 t = 4,5 t1 = 3,6 k = 4,2 l = 20 mm Vì điều kiện làm việc trục có va đập nhẹ, nên theo bảng 7–20[2],ta chọn = 100 N/mm2, [τ ] c = 87 N/mm2 - Điều kiện sức bền dập theo công thức 7-11[2] σd = ×132670 2M = 90,25 N/mm2 ≤ [ σ ] d =100 N/mm2 ≤ [σ ]d = σ d = 35 × 4,2 × 20 dkl - Điều kiện sức bền cắt theo công thức 7-12[2] τc = 2M 2 × 132670 = = 37,91 N/mm2 ≤ [τ ]c = 87 N/mm2 dbl 35 × 10 × 20 =>Then chọn đủ bền Tính then lắp đĩa xích Đường kính trục d= 28 mm, tra bảng 7-23[2] ta chọn tiết diện then [σ ] d b=8 h=7 t=4 t1 = 3,1 k = 3,5 l = 28 mm Vì điều kiện làm việc trục có va đập nhẹ, nên theo bảng 7–20[2],ta chọn = 100 N/mm2, [τ ] c = 87 N/mm2 - Điều kiện sức bền dập theo công thức 7-11[2] GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -82- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 σd = × 132670 2M = 96,7 N/mm2 ≤ [ σ ] d =100 N/mm2 ≤ [σ ]d = σ d = 28 × 3,5 × 28 dkl - Điều kiện sức bền cắt theo công thức 7-12[2] τc = 2M 2 × 132670 = = 42,31 N/mm2 ≤ [τ ]c = 87 N/mm2 dbl 28 × × 28 40 10 15 20 Ø35 28 Ø40 Ø30 Ø28 =>Then chọn đủ bền 19 66 54 195 Hình 3.31 Cấu tạo trục Chọn ổ lăn trục Do trục có lực dọc trục tác dụng lên nên ta chọn ổ đũa côn đỡ chặn RA SA RB SB Pa2 Hình 3.32 Sơ đồ tính lực chọn ổ lăn - Dự kiến chọn trước β = 1303 ( kí hiệu 7306 ) - Hệ số khả làm việc tính theo công thức (8-1[2]): C = Q×(n×h)0,3≤ Cbảng Trong đó: Q – tải trọng tương đương (daN) h – thời gian phục vụ (giờ) Với : n = 21,163 vòng/phút Q = (Kv×R + m×At)×Kn×Kt công thức (8-6[2]) Trong đó: At tổng đại số lực dọc trục Hệ số m = 1,8 bảng (8-2[2]) Kt = 1,1 có va đập nhẹ bảng (8-3[2]) Kn = nhiệt độ làm việc 1000 bảng (8-4[2]) Kv = vòng ổ quay (bảng 8-5[2]) 2 RA = R Ay + RAx = 491,24 + 615,52 = 787,52 N GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -83- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 2 RB = RBy + RBx = 116,912 + 3656,97 = 3658,84 N S A = 1,3 × RA × tgβ = 242 N S B = 1,3 × RB × tgβ = 1124,39 N Pa2 = 231 N - Tổng lực chiều trục: At = SA- Pa2 - SB = 242 – 231 – 1124,39= -1113,39 N Với sơ đồ bố trí A t< (lực At hướng gối trục bên trái) có ổ A chịu lực dọc trục Thay vào công thức 8-6 ta tải trọng tương đương A B: Q A = (1 × 78,752 + 1,8 × 111,34) × 1× 1,1 = 307,08 daN QB = (1 × 365,884 + 1,8 × 111,34) × 1× 1,1 = 622,93 daN Do QA < QB nên ta chọn ổ cho gối đỡ B gối đỡ A lấy kích thước với gối đỡ B để tiện việc chế tạo lắp ghép C = QB×(n×h)0.3=622,93×(21,163×7500)0.3 = 22627,2 ≤ Cbảng Với d = 30 mm, tra bảng 18P, lấy loại ổ có kí hiệu 7306,ta Cbảng = 60000 > C, thoả điều kiện, có đường kính D = 72mm, chiều rộng B = 19 mm Tính gần trục Chiều dài may đĩa xích: lm23 =(1,2-1,8)d3 = 60mm Khoảng cách từ may đến ổ lăn: a = 20mm Chiều dài lắp tay quay 20mm Với d = 40 mm, ta chọn b0= 18 mm Trong mặt phẳng XZ, phương trình cân mômen: ∑M => RB = A = RB × 118 − R × 59 = R × 59 2013 × 59 = = 1006,5 N 118 118 Ta có: RA = R − RBx = 2013 − 1006,5 = 1006,5 N GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -84- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 x A B z D C 59 59 39 R RB RA My 59383,5 249561 M3 Hình 3.33 Biểu đồ lực mômen Tiết diện nguy hiểm: -Tại C: M Ctd = M C + 0,75M = 59383,52 + 0,75 × 2495612 = 224135,94 Nmm Đường kính lắp đĩa xích: d c ≥ M Ctd = 32,89 mm Lấy dc = 40 mm Thép làm trục 0,1[σ ] chọn thép CT45 có [σ ] = 63N/mm2 -Tại B: M Btd = M B + 0,75M = + 0,75 × 2495612 = 216126,17 Nmm Đường kính lắp ổ lăn: d B ≥ M Btd = 32,49 mm Lấy dA= dB = 35mm 0,1[σ ] -Tại D: M Dtd = 0,75M = 0,75 × 2495612 = 216126,17 Nmm Đường kính lắp tay quay: d D ≥ M Dtd = 32,49 mm Lấy dD= 33 mm 0,1[σ ] Tính xác trục Kiểm nghiệm hệ số an toàn n trục tiết diện nguy hiểm.Chọn hệ số an toàn cho phép [n]=2,2 Ở trục có d = 40 mm, tra bảng 7-3b[2] Mu = 59383,5 Nmm M3 = 249561 Nmm W = 5510 mm W0 = 11790 mm3 Giới hạn mỏi uốn chu kì đối xứng: σ −1 = (0,4 ÷ 0,5).σ b = 0,4×500 = 200 N/mm2 Giới hạn mỏi xoắn chu kì đối xứng: τ −1 = (0,2 ÷ 0,3).σ b = 0,2×500 = 100 N/mm2 GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -85- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 Biên độ ứng suất pháp: σa = M u 59383,5 = =10,78 N/mm2 W 5510 Biên độ ứng suất tiếp: τa = M3 249561 = = 10,58 N/mm2 2W0 × 11790 Trị số trung bình ứng suất pháp: σm = Trị số trung bình ứng suất tiếp τ m = τ a =10,58 N/mm2 Chọn hệ số ψ σ ψ τ theo vật liệu, thép cacbon trung bình ψ σ ≈ 0,1 ψ τ ≈ 0,05 Hệ số tăng bền: β = (không dùng biện pháp tăng bền) Chọn hệ số: kσ , kτ , ε σ , ε τ : Theo bảng 7-4[2] lấy ε σ = 0,85 ; ε τ = 0,73 Theo bảng 7-8[2] lấy kσ = 1,5 ; kτ = 1,4 Hệ số an toàn tính theo công thức: n= nσ × nτ nσ + nτ ≥ [ n] Trong đó: Hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp là: nσ = σ −1 kσ σ a + ψ σ σ m ε σ β = 200 1,5 × 10,78 = 10,51 0,85 Hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp là: nτ = τ −1 kτ τ a + ψ τ τ m ε τ β = 100 1,4 × 10,58 + 0,05 × 10,58 = 4,8 0,73 Hệ số an toàn n tính là: n= nσ × nτ nσ + nτ = 4,37 Hệ số an toàn trục tính lớn hệ số an toàn cho phép nên trục đủ bền GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -86- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 Tính then lắp đĩa xích Đường kính trục d= 40 mm, tra bảng 7-23[2] ta chọn tiết diện then [σ ] d b = 12 h=8 t = 4,5 t1 = 3,6 k = 4,4 l = 30 mm Vì điều kiện làm việc trục có va đập nhẹ, nên theo bảng 7–20[2],ta chọn = 100 N/mm2, [τ ] c = 87 N/mm2 - Điều kiện sức bền dập theo công thức 7-11[2] σd = × 249561 2M = 94,53 N/mm2 ≤ [ σ ] d =100 N/mm2 ≤ [σ ]d = σ d = 40 × , × 30 dkl - Điều kiện sức bền cắt theo công thức 7-12[2] τc = 2M × 249561 = = 34,66 N/mm2 ≤ [τ ]c = 87 N/mm2 dbl 40 × 12 × 30 =>Then chọn đủ bền 15 30 88 42 15 Ø40 12 7.5 Ø45 Ø35 Ø33 22 195 Hình 3.34 Cấu tạo trục Chọn ổ lăn trục Sơ chọn loại ổ bi đỡ dãy có đường kính d = 35 mm Các thông hình học biết: số vòng quay trục n = 10,6 vg/ph, thời gian phục vụ máy năm năm làm việc 350 ngày, ngày làm việc Phản lực gối tựa RA= RB= 1006,5 N Nhiệt độ làm việc 1000C Sơ đồ chọn ổ cho trục: RA RB Hình 3.35 Sơ đồ tính lực chọn ổ lăn GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -87- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 Hệ số khả làm việc C tính theo công thức: C=Q.(nh)0,3≤CBảng Trong đó: Q – tải trọng tương đương, daN n – số vòng quay ổ, vg/ph h – thời gian phục vụ, Tải trọng tương đương Q ổ bi đỡ dãy: Q = ( K v R + mA) K n K t Trong đó: R – tải trọng hướng tâm (tổng phản lực gối tựa), daN Hệ số Kt=1,1 tra bảng 8-3[2] Hệ số Kn=1 tra bảng 8-4 [2] Hệ số Kv= tra bảng 8-5[2] Do trục không chịu lực dọc trục nên A = Tải trọng tương đương Q tính: Q = Kv.R.Kn.Kt= 1×(100,65×2)×1×1,1= 221,43 daN Thời gian phục vụ h ổ là: h = 5×350×8 = 14000 h Hệ số khả làm việc C tính: C=Q(nh)0,3= 7882,55 Tra bảng 14P [2], ứng với d = 35 mm lấy ổ có ký hiệu 107 có C Bảng= 18500, đường kính ổ D=62 mm, chiều rộng ổ B=14 mm Bảng dung sai lắp ghép: Bảng 3.13: Dung sai lắp ghép trục xích 1: Chi tiết Kiểu lắp TCVN Sai lệch giới hạn (mm) Ổ lăn trục φ 20 H7 p6 Đĩa xích trục φ 25 H7 k6 Trục es=+0,035 ei=+0,022 es=+0,015 ei=+0,002 Then với trục φ 25 N9 h9 es= ei=-0,052 GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -88- Lỗ ES=+0,021 EI=0 ES=+0,021 EI=0 ES=0 EI=-0,052 SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 Then với lỗ φ 25 Js9 h9 es= ei=-0,052 ES=+0,026 EI=-0,026 Bảng 3.14: Dung sai lắp ghép trục tang: Chi tiết Kiểu lắp TCVN Sai lệch giới hạn (mm) Ổ lăn trục φ 35 H7 p6 Đĩa xích trục φ 30 H7 k6 Trục es= +0,042 ei=+0,026 es=+0,015 ei=+0,002 Lỗ ES=+0,025 EI=0 ES=+0,021 EI=0 Tang trống với trục φ 40 H7 k6 es=+0,018 ei=+0,002 ES=+0,025 EI=0 Then với trục φ 40 N9 h9 es= ei=-0,062 ES=0 EI=-0,062 Then với lỗ φ 40 Js9 h9 es= ei=-0,062 ES=+0,031 EI=-0,031 Then với trục φ 30 N9 h9 es= ei=-0,052 ES=0 EI=-0,052 Then với lỗ φ 30 Js9 h9 es= ei=-0,052 ES=+0,026 EI=-0,026 Bảng 3.15: Dung sai lắp ghép trục xích 2: Chi tiết Kiểu lắp TCVN Ổ lăn trục φ 25 H7 p6 Xích trục φ 30 H7 k6 Then với trục φ 30 N9 h9 Then với lỗ φ 30 Js9 h9 Sai lệch giới hạn (mm) Trục es=+0,035 ei=+0,022 es=+0,015 ei=+0,002 es= ei=-0,052 es= ei=-0,052 Lỗ ES=+0,021 EI=0 ES=+0,021 EI=0 ES=0 EI=-0,052 ES=+0,026 EI=-0,026 Bảng 3.16: Dung sai lắp ghép trục tay quay 2: GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -89- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 Chi tiết Kiểu lắp TCVN Ổ lăn trục φ 35 Xích trục φ 40 Tay quay trục Then với trục Then với lỗ GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc H7 p6 H7 k6 H8 φ 32 h8 H8 φ 33 h8 N9 φ 40 h9 φ 40 Js9 h9 -90- Sai lệch giới hạn (mm) Trục es= +0,042 ei=+0,026 es=+0,018 ei=+0,002 Lỗ ES=+0,025 EI=0 ES=+0,025 EI=0 es=0 ei=-0,039 ES=+0,039 EI=0 es= ei=-0,062 es= ei=-0,062 ES=0 EI=-0,062 ES=+0,031 EI=-0,031 SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 Chương SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN 4.1 Công tắc hành trình 4.1.1 Định Nghĩa Công tắc hành trình khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch dùng lưới điện hạ áp Nó có tác dụng nút ấn, động tác ấn tay thay động tác va chạm phận khí, làm cho trình chuyển động khí thành tín hiệu điện 4.1.2 Phân Loại Tùy theo cấu tạo công tắc hành trình mà chia thành loại sau: Công tắc hành trình kiểu nút ấn: Hình 4.1 Cấu tạo công tắc hành trình kiểu nút ấn Trên đế cách điện lắp cặp tiếp điểm tĩnh tiếp điểm động Vỏ đầu hành trình làm kim loại nên chịu lực va đập cao Hành trình công tắc đạt 10 mm Khi tác động lên đầu hành trình 6, trục bị đẩy xuống làm mở cặp tiếp điểm thường đóng phía cặp tiếp điểm thường mở phía Khi hết tín hiệu hành trình lò xo nhả đưa phần động vị trí ban đầu Công tắc hành trình kiểu tế vi: Hình 4.2 Cấu tạo công tắc hành trình kiểu tế vi Khi cần chuyển đổi trạng thái với độ xác cao (0,3 – 0,7mm) người ta dùng công tắc hành trình kiểu tế vi Công tắc hành trình có tiếp điểm thường GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -91- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 đóng tiếp điểm thường mở Các tiếp điểm lắp đế nhựa 5, tiếp điểm động gắn đầu tự lò xo Khi ấn lên nút lò xo bị biến dạng Sau ấn nút xuống khoảng xác định lò xo bật nhanh xuống làm cho tiếp điểm tiếp xúc với tiếp điểm Khi tác động trở vị trí ban đầu Công tắc hành trình kiểu đòn: Hình 4.2 Cấu tạo công tắc hành trình kiểu đòn Khi cần có tác động chuyển đổi chắn điều kiện hành trình dài, người ta sử dụng công tắc hành trình kiểu đòn Then khóa có tác dụng giữ chặt tiếp điểm vị trí đóng Khi cấu công tác tác dụng lên lăn 1, đòn quay ngược chiều kim đồng hồ, lăn 12 nhờ lò xo 14 làm cho đĩa 11 quay đi, cặp tiếp điểm 7-8 mở cặp tiếp điểm 9-10 đóng lại, lò xo kéo đòn vị trí ban đầu không lực tác động lên Dựa vào đặc tính cấu cắt gạch ta chọn công tắc hành trình kiểu đòn Hình 4.3 Công tắc hành trình kiểu đòn Trên cấu cắt gạch ta sử dụng công tắc hành trình, công tắc dùng để khởi động động cắt công tắc dùng để ngắt động cắt GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -92- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 4.2 Sơ đồ mạch điện điều khiển Hình 4.2 Sơ đồ điện Trong đó: I0.0 Start I0.1 Stop I0.2 Công tắc hành trình I0.3 Công tắc hành trình M0.1 Động băng tải M0.2 Động cắt M0.3 Động tịnh tiến cấu cắt Nguyên lý hoạt động: Khi nhấn nút start động băng tải động tịnh tiến cấu cắt hoạt động Khi động tịnh tiến cấu cắt quay chạm vào công tắc hành trình làm cho động cắt hoạt động, động cắt quay chạm vào công tắc hành trình ngắt động cắt ngừng hoạt động Chu kỳ hoạt động mà tiếp diễn, đến nhấn nút stop toàn hệ thống dừng lại GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -93- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Sau thời gian ba tháng thực đề tài, hướng dẫn thầy Mai Vĩnh Phúc em hoàn thành nhiệm vụ thiết kế thời hạn với nội dung thực gồm: - Nhu cầu máy cắt gạch sở sản xuất gạch ĐBSCL - Tổng quan qui trình sản xuất gạch ống - Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý làm việc cấu cắt gạch - Tính toán, thiết kế cấu cắt gạch ống 8×18 thỏa yêu cầu kỹ thuật đề - Tính toán hệ thống băng tải để vận chuyển gạch ống Những ưu điểm nhược điểm cấu cắt gạch sau: Ưu điểm: - Dễ điều khiển, vận hành sửa chữa - Kết cấu đơn giản, dễ gia công chế tạo - Máy có nhiều dây cắt nên lúc cắt nhiều viên gạch với độ dài Làm giảm chu kỳ cắt tăng suất làm việc - Quá trình cắt xác phần phoi dư Nhược điểm: Chiếm diện tích lớn Do yêu cầu vận hành máy đơn giản, không đòi hỏi công nhân phải có tay nghề cao Tuy nhiên, đề tài tương đối nên việc nghiên cứu tìm nguồn tài liệu gặp nhiều khó khăn hạn chế Vì vậy, trình nghiên cứu tính toán thiết kế nhiều vấn đề thiếu sót, chưa thỏa hết yêu cầu mà toán thực tế đòi hỏi 5.2 Kiến nghị hướng phát triển Với ưu điểm ta thấy máy cắt gạch hoàn toàn áp dụng vào sở sản xuất gạch doanh nghiệp vừa nhỏ hoạt động lĩnh vực khu vực ĐBSCL Ngoài máy cắt gạch cấu tay quay trượt làm cấu cắt ta thay thiết kế cấu khác như: cấu culic, cấu sin, cấu cam hay dùng thủy lực khí nén… GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -94- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán thiết kế cấu cắt gạch ống 8X18 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hồng Lê, Kỹ Thuật Nâng Chuyển - Tập 2: Máy Vận Chuyển Liên Tục, 2004, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [2] Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm, Thiết Kế Chi Tiết Máy, (tái lần thứ 10), NXB Giáo dục [3] Lại Khắc Liễm, Giáo Trình Cơ Học Máy, 2011, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [4] Nguyễn Hữu Lộc, Cơ Sở Thiết Kế Máy, 2011, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [5] Lê Quang Minh – Nguyễn Văn Vượng, Sức Bền Vật Liệu, 1997, NXB Giáo dục [6] Hà Văn Vui, Dung Sai Lắp Ghép Kỹ Thuật Đo Lường, 2004, NXB Khoa Học Kỹ Thuật [7] Trần Hữu Quế - Nguyễn Văn Tuấn, Bài Tập Vẽ Kỹ Thuật Cơ Khí Tập 1, (tái lần thứ 7), NXB Giáo dục GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -95- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt [...]... thiết kế cơ cấu cắt gạch ống 8X18 1.5.2 Một số máy cắt gạch tự động Máy cắt gạch với dây cắt quay vòng tròn: Ở đây dây cắt được nối trên một bánh xe rỗng quay quanh chính nó do một động cơ dẫn động và chúng chuyển động cùng tốc độ với hàng gạch mộc đùn ra khi thực hiện cắt Hình 1.18 Máy cắt gạch với dây cắt quay vòng tròn Máy cắt với dây cắt qua lại theo phương ngang và máy cắt với dây cắt lên xuống theo... toán và thiết kế cơ cấu cắt gạch ống 8X18 Hình 1.20 Máy cắt với dây cắt lên xuống theo phương đứng 1.6 Các máy cắt gạch hiện có ở ngoài nước Hình 1.21 Máy cắt gạch của Italia Hình 1.21 Máy cắt gạch của Đức GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -13- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán và thiết kế cơ cấu cắt gạch ống 8X18 Chương 2 PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Lựa chọn dụng cụ cắt Dựa vào đặt... toán và thiết kế cơ cấu cắt gạch ống 8X18 - Cơ cấu phức tạp Kết cấu cồng kềnh đòi hỏi không gian lớn Độ cứng vững thấp 2.4.3 Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu tay quay con trượt_C Hình 2.8 Cơ cấu tay quay con trượt Có hai loại là cơ cấu lệch tâm và cơ cấu chính tâm Đặc điểm: Biến chuyển động quay của tay quay AB thành chuyển động tịnh tiến của con trượt So với cơ cấu hình sin thì cơ cấu này đơn giản... viên gạch mang lại hiệu quả cao Các viên gạch đều có chiều dài bằng nhau, mặt cắt ít bị biến dạng Giảm chu kỳ làm việc của cơ cấu Máy dễ sử dụng, vận hành và sửa chữa Giá thành chế tạo rẻ Nhược điểm: Cồng kềnh GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -14- SVTH: Nguyễn Minh Kiệt Nghiên cứu, tính toán và thiết kế cơ cấu cắt gạch ống 8X18 Phương án 2: Cắt với dây cắt chuyển động xoay vòng - Hình 2.2 Máy cắt gạch với dây cắt. .. tối ưu nhất 2.4 Lựa chọn cơ cấu tạo chuyển động cắt Theo nguyên lí máy cắt gạch thì chuyển động cắt chính là chuyển động tịnh tiến lên xuống của dao cắt Chuyển động tịnh tiến chủ yếu được tạo ra nhờ các cơ cấu sau: - Chuyển động tịnh tiến nhờ hệ thống thủy lực Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu hình sin Chuyển động tịnh tiến nhờ tay quay con trượt Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu cam Ta cần phân tích... rãi ở các cơ sở với nhiều ưu điểm: - Cắt với dây cắt có thân mảnh nên vết cắt ngọt,bề mặt cắt không bị biến dạng - Không gây nguy hiểm cho người sử dụng - Dây cắt thì phổ biến nên khi bị hỏng thì dễ tìm kiếm và thay thế 2.2 Lựa chọn phương pháp cắt Phương án 1: Cắt với dây cắt chuyển động tịnh tiến lên xuống - Hình 2.1 Máy cắt với dây cắt chuyển động lên xuống Ưu điểm: Một lần cắt có thể cắt được nhiều... cách giữa mỗi dây bằng với chiều dài của viên gạch Khi gạch được đùn ra đủ chiều dài thì người lao động sẽ xoay cái khung qua một bên quá trình cắt được thực hiện xong Hình 1.16 Cắt gạch với nhiều dây cắt bằng thủ công Hình 1.17 khi gạch được đùn ra đủ chiều dài thì người lao động sẽ dùng thanh thước ấn xuống để cắt Hình 1.17 Cắt gạch bằng thanh thước ấn xuống GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc -11- SVTH: Nguyễn... thiết kế cơ cấu cắt gạch ống 8X18 trong lò nung trong một khoản thời gian nhất định, sau đó chuyển sang lò nung để nung ở nhiệt độ khoảng 900 độ C, sau đó sản phẩm được làm nguội ngay trong lò cho ra thành phẩm Sản phẩm sau khi nung được đưa ra lò, phân loại và vận chuyển vào nơi chứa thành phẩm 1.5 Các máy cắt gạch hiện có ở trong nước 1.5.1 Một số loại cắt gạch thủ công Hiện nay phần lớn ở các cơ sở... với dây cắt lên xuống theo phương đứng hai loại máy cắt này hoạt động dựa trên cùng một nguyên lý chỉ khác nhau về phương cắt Ở loại này có nhiều dây cắt được bố trí sao cho khoảng cách của mỗi dây cắt đúng bằng chiều dài viên gạch Quá trình cắt thông qua cơ cấu biên tay quay, biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến Hình 1.19 Máy cắt với dây cắt qua lại theo phương ngang GVHD: ThS Mai Vĩnh Phúc... này đơn giản hơn, hiệu suất cao, thiết kế dễ dàng, có độ cứng vững cao 2.4.4 Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu cam_D Hình 2.9 Cơ cấu cam Cơ cấu cam là cơ cấu có khớp loại cao, thực hiện chuyển động qua lại của khâu bị dẫn nhờ vào đặc tính hình học của thành phần khớp cao trên khâu dẫn Khâu dẫn 1 của cơ cấu được gọi là cam, còn khâu bị dẫn 2 được gọi là cần (Hình 2.9): - AB là kích thước động của khâu 1, ... lớn - Dễ điều khiển tự động hoá Nhược điểm: - Các thiết bị tạo hệ thống thuỷ lực van tiết lưu, van phân phối, van an toàn… phức tạp, giá thành cao - Yêu cầu độ xác cao - Hệ thống ống dẫn phải... thống thủy lực_A Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống thuỷ lực Quá trình tịnh tiến nhờ áp lực dầu thông qua van điều khiển tạo tịnh tiến piston xi lanh dao tịnh tiến nhờ liên kết với piston Ưu điểm: - Hành