THIẾT kế máy NGHIỀN vỏ XE PHẾ LIỆU

SVTH : Trần Nguyễn Anh Tuấn GVHD : Ts.Bùi Trọng Hiếu CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1 Tìm hiểu về công nghệ tái chế cao su Tái chế cao su hay còn gọi là tái chế vỏ xe là 1 quá trình chế biến l

Trang 1

SVTH : Trần Nguyễn Anh Tuấn GVHD : Ts.Bùi Trọng Hiếu

MỤC LỤC

MỤC LỤC Error! Bookmark not defined

Chương 1 : TỔNG QUAN 3

1.1 Tìm hiểu về công nghệ tái chế cao su 3

1.2 Các công nghệ tái chế 5

1.3 Nhiệm vụ của Luận văn 7

Chương 2 : PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN VỎ XE PHẾ LIỆU 9

2.1 Cơ sở của quá trình nghiền cơ học 9

2.1.1 Khái niệm 9

2.1.2 Mức độ nghiền 9

2.1.3 Các phương pháp nghiền 9

2.2 Lựa chọn phương pháp nghiền 11

2.3 Xây dựng cơ cấu làm việc cho phương án bằm 12

2.4 Xây dựng các phương án thiết kế máy dựa trên cơ cấu đã đề xuất 13

2.4.1 Phương án 1 13

2.4.2 Phương án 2 16

2.5 Lựa chọn phương án 20

Chương 3 : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN 21

3.1 Tính toán hệ thống băng tải 21

3.1.1 Tính toán hệ thống băng tải cấp liệu vào máy nghiền 21

3.1.2 Tính toán hệ thống băng tải trả liệu về 25

3.2 Thiết kế máy nghiền 27

3.2.1 Thiết kế dao nghiền 27

3.2.2 Chọn động cơ và tính toán công suất trên các trục 29

3.2.3 Tính toán bộ truyền bánh răng 32

3.2.4 Tính toán trục 37

Trang 2

3.2.5 Tính chọn ổ lăn 48

3.2.6 Tính toán ly hợp chốt an toàn 49

3.3 Thiết kế sàng lọc 50

3.3.1 Nguyên tắc hoạt động 50

3.3.2 Chọn động cơ 51

3.3.3 Tính toán bộ truyền xích ống con lăn 52

Chương 4 : KẾT LUẬN 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

Trang 3

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

1.1 Tìm hiểu về công nghệ tái chế cao su

Tái chế cao su hay còn gọi là tái chế vỏ xe là 1 quá trình chế biến lại những vỏ xe cũ, mòn, bị đâm thủng, không còn sử dụng được Những vỏ xe cũ này là 1 trong những vấn

đề lớn và khó giải quyết nhất về sự lãng phí nếu không được tái chế vì hàng năm, chúng luôn được sản xuất hàng khối và rất dễ hư hỏng (hình 1.1) Tuy nhiên, cao su thì có thể được dùng làm nguyên liệu cho nhiều sản phẩm khác, từ đó, ngành công nghiệp tái chế cao su ra đời

Hình 1.1 Vỏ xe hỏng chờ tái chế

Vỏ xe cũ này có thể tính theo số lượng (triệu cái) hoặc theo khối lượng (tấn) Một vỏ xe bao gồm các thành phần:cao su tự nhiên (14%), cao su tổng hợp (27%), carbon đen (28%), thép (14%), những chất thêm vào như sunphua hay nylon chiếm phần còn lại

Trang 4

Hình 1.2 Thành phần hoá học của vỏ xe phế liệu

Tính trung bình thì 1 người thay 1 vỏ xe sau 1 năm sử dụng Cao su lấy từ vỏ xe tái chế

có thể được dùng làm vật liệu cho những quả bóng rổ, banh nỉ, giày dép, những tấm

thảm…và rất nhiều sản phẩm khác (hình 1.3)

Trang 5

Ngoài ra, vỏ xe cũ còn có thể dùng làm chất đốt rất tốt Bảng 1.1 là sự so sánh năng suất toả nhiệt của vỏ xe và các chất đốt khác

Chất đốt Năng suất toả nhiệt Than cốc

Than đá Dầu

Vỏ xe phế liệu

3,35HP/kg 3,12HP/kg 4,5HP/l 3,79HP/kg Nguồn : Scrap tires management council

Bảng 1.1 Bảng so sánh năng suất toả nhiệt giữa các loại chất đốt

Hình 1.4 Shredder

Trang 6

Hình 1.5 Granulator

1.2.2 Nghiền đông lạnh

Quá trình này được thực hiện ở nhiệt độ -800C Nito lỏng được dùng để sinh ra nhiệt độ thấp Khi vỏ xe tiếp xúc với nhiệt đô thấp như thế, chúng trở nên giòn và có thể dễ dàng

bị nghiền nát Kết quả là quá trình đòi hỏi ít năng lượn hơn quá trình khác nhưng lại sinh

ra các vấn đề về an toàn và môi trường vì nito lỏng là 1 chất rất dễ gây cháy

1.2.3 Nhiệt phân

Quá trình này dùng nhiệt để phân huỷ vỏ xe thành những nguyên liệu đã làm ra nó bao gồm cao su, muội than, thép, và cái loại khí hydro cacbon Trong khi tính khả thì của kỹ thuật này còn đang chờ xác minh, rất ít công ty sử dụng nó

Kết luận: Trong 3 phương pháp trên, phương pháp 1- Nghiền cơ học được sủ dụng

Trang 7

1.3 Nhiệm vụ của Luận văn

Sơ đồ tái chế của phương pháp nghiền cơ học :

Hình 1.6 Sơ đồ tái chế vỏ xe theo phương pháp nghiền cơ học

Qua sơ đồ, ta thấy có 2 quá trình chính để tái chế lại vỏ xe phế liệu Em xin chọn quá

trình đầu, là thiết kế máy nghiền và sàng lọc làm đề tài cho Luận văn của mình

Nội dung: Thiết kế máy nghiền vỏ xe phế liệu

 Nguyên liệu đầu vào : loại vỏ xe lớn nhất máy có thể nghiền

Hình 1.7 Kích thước cơ bản của nguyên liệu đầu vào

Trang 8

Kí hiệu: 205-60-13

Khối lượng : 7 kg

 Sản phẩm đầu ra : mảnh vụn của vỏ xe đạt kích thước xấp xỉ 30x30 mm

 Năng suất : 3 tấn/giờ

Trang 9

CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN VỎ XE PHẾ LIỆU

2.1 Cơ sở của quá trình nghiền cơ học

2.1.1 Khái niệm

Nghiền là quá trình phá huỷ vật thể rắn bằng lực cơ học thành các phần tử, nghĩa là đặt vào vật thể rắn các ngoại lực mà các ngoại lực này phải lớn hơn lực hút phân tử của vật thể rắn đó

Kết quả của quá trình nghiền là tạo nên nhiều phần tử cũng như hình thành nên nhiều bề mặt mới

2.1.2 Mức độ nghiền

Mức độ nghiền (i) là tỉ số của kích thước vật liệu trước khi nghiền (D) với kích thước của nó sau khi nghiền (d)

max max

D i d

Thông thường có 4 phương pháp tác dụng ngoại lực lên vật liệu đem nghiền

 Ép (hình 2.1a) : Dưới tác dụng của ngoại lực, cả thể tích của cục vật liệu bị biến dạng và khi nội ứng suất ở trong vật liệu lớn hơn giới hạn bền nén của nó thì cục

Trang 10

vật liệu bị phá vỡ và kết quả t thu được các mảnh vật liệu có hình dáng khác

nhau và kích thước của chúng nhỏ hơn trước khi nghiền

 Bổ (bằm)(hình 2.1b) : Vật liệu bị phá vỡ do lực tập trung tác dụng tại chỗ đặt lực Phương pháp này có khả năng điều chỉnh được kích thước của mảnh vật liệu sau khi đập

 Va đập (hình 2.1c) : Vật liệu bị phá vỡ dưới tác dụng của tải trọng động, khi tải trọng tập trung thì tương tự như bổ, khi tải trọng phân bố trên toàn bộ thể tích thì hiệu quả phá vỡ vật liệu tương tự như ép

 Chà xát (hình 2.1d) : Vật liệu bị phá vỡ là do tác dụng đồng thời của các lực kéo

và nén, sản phẩm thu được ở dạng bột

Trang 11

Hình 2.2 Các chu trình nghiền

2.2 Lựa chọn phương pháp nghiền

Ta căn cứ vào các yếu tố sau để lựa chọn phương án

 Cơ tính của vật liệu : vật liệu cần nghiền là vỏ xe,cấu tạo chủ yếu từ cao su

 Kích thước vật liệu đầu vào (hình 1.7)

 Kích thước vật liệu đầu ra : mảnh vụn đạt kích thước 30x30 mm

D i d

Trang 12

Nhận xét và lựa chọn chu trình nghiền

 Vật liệu đầu vào là vỏ xe, cấu tạo chủ yếu là từ cao su nên rất dẻo, không thể dùng phương pháp ép (cho vật liệu cứng, giòn) hay chà xát (tốn năng lượng) nên

ta sẽ chọn phương pháp bổ (bằm) làm phương án thiết kế

 Kích thước đầu vào tương đối lớn, yêu cầu về kích thươc đầu ra ở mức trung bình, mức độ đập nghiền i gần với đập nhỏ, nên ta sẽ chọn chu trình kín (hình 2.2b) làm chu trình thiết kế

2.3 Xây dựng cơ cấu làm việc cho phương án bằm

Ta sẽ có cơ cấu như hình 2.3

Trang 13

 1 dao trên trục này được bố trí đối xứng với 1 bạc trên trục kia

 Vỏ xe sẽ tự động được kéo vào và bằm nhỏ ra nhờ các lực tập trung ngược chiều nhau

2.4 Xây dựng các phương án thiết kế máy dựa trên cơ cấu đã đề xuất

2.4.1 Phương án 1

2.4.1.1 Sơ đồ khối

Hình 2.4 Sơ đồ khối phương án 1

Trang 14

2.4.1.2 Sơ đồ nguyên lý

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý của phương án 1

Trục 2 được dẫn động bởi trục 1 thông qua bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng có tỉ số truyền n=1, trên mỗi trục ta lắp 1 dao xen kẽ 1 bạc cách, dao trên trục này sẽ được lắp đối xứng với bạc cách trên trục kia Vỏ xe sẽ được kéo vào và bằm nhỏ ra nhờ các lực tập trung ngược chiều nhau (hình 2.6)

Trang 15

Hình 2.6 Buồng dao phương án 1

2.4.1.3 Sơ đồ động

Băng tải mang vỏ xe vào buồng cắt để bằm thành những mảnh vụn, sau đó chúng theo 1 băng tải khác đến sàng lọc Tại đây, những mảnh đạt kích thước 30x30mm hoặc nhỏ hơn sẽ thoát ra ngoài, kích thước lớn hơn sẽ được chuyển sang băng tải khác để trả về

buồng cắt để bằm lại (hình 2.7)

Trang 16

Hình 2.7 Sơ đồ động phương án 1

2.4.2 Phương án 2

2.4.2.1 Sơ đồ khối

Trang 17

Hình 2.7 Sơ đồ khối của phương án 2

2.4.2.2 Sơ đồ nguyên lý

Trang 18

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý của phương án 2

Ở phương án này, ta dùng 2 cặp dao nghiền, do đó, cần dùng tới 2 động cơ Vỏ xe vẫn

vào buồng cắt nhờ băng tải, dao nghiền trên và dưới phối hợp thực hiện chuyển động

như hình 2.9, tự động trộn nghiền và trộn đều, sàng lọc được bố trí nằm ngay trong

buồng cắt nên đảm bảo kích thước nhỏ gọn cho cả hệ thống

Trang 19

Hình 2.9 Buồng dao của phương án 2

2.4.2.3 Sơ đồ động

Hình 2.10 Sơ đồ động của phương án 2

Trang 20

 Dễ dàng lắp ráp và thuận

tiện kiểm tra, bảo trì

 Hình dáng chung nhỏ gọn, chiếm ít diện tích do sàng lọc nằm trong buồng dao

 Không tốn thêm 1 băng tải trả liệu như phương án 1

Nhược điểm

 Phải thiết kế thêm bộ lọc

 Phải tốn thêm 1 băng tải trả liệu về

 Hình dáng chung lớn, chiếm nhiều diện tích

 Kết cấu trong buồng dao phức tạp

 Tốn vật liệu làm dao và bạc

vì có 4 trục

 Khó khăn trong lắp ráp, kiểm tra, bảo trì

 Khoảng cách trục của cặp dao nghiền trên lớn =>

đường kính cặp bánh răng truyền động giữa 2 trục trên lớn theo

 Dựa vào ưu nhược điểm của 2 phương án, em chọn phương án 1 để thiết kế

Trang 21

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN

3.1 Tính toán hệ thống băng tải

3.1.1 Tính toán hệ thống băng tải cấp liệu vào máy nghiền

Trước hết, ta cần xác định các thông số sau :

 Vật liệu vận chuyển : Cao su dạng kiện (vỏ xe)

 Khối lượng vận chuyển : G = 7kg/ kiện

 Năng suất : Q = 3 tấn/h

 Độ cao nâng : H = 2,5m

 Chiều dài băng tải theo phương ngang : L = 7 m

 Loại băng tải : do băng tải vật chuyển vật liệu dạng kiện, có khối lượng trung bình, chiều cao nâng tương đối nhỏ, điểu kiện làm việc bình thường, không cần chịu nhiệt hay chịu lạnh, nên ta sẽ chọn loại băng tải được dùng phổ biến nhất : băng tải phẳng đai thép

3.1.1.1 Lựa chọn các thông số cơ bản

Khi vận chuyển vật liệu dạng kiện có trọng lượng G =7kg, cách nhau 1 khoảng a = 1 m, theo CT (2.10) [1],ta có :

Xác định góc nghiêng của băng tải : 2,5 0,35 20

Trang 22

- c = 0,9 khi β = 20o : hệ số tính đến góc nghiêng băng (công thức 4.2 [1])

Trang 23

0, 25mm; b 65kg mm/

    ; độ bền dự trữ n = 10 Theo CT/134[1],tải trọng cho phép của băng :

800 0, 25 65

10

b B

Vận tốc chuyển động thực của băng là :

Trang 24

Thiết bị kéo căng tạo ra lực căng sơ bộ cho băng, với chiều dài vận chuyển không lớn L

= 7/cos (20,5o) = 7,47m, ta chọn sử dụng thiết bị kéo căng kiểu vít (hình 3.2)

Trang 25

Lực kéo ở trạm kéo căng được xác định theo công thức 3.14[1], cho rằng các nhánh băng là song song

- Sv,Sr – lực căng ở nhánh vào và ra của bộ phận tang

- T = 15 kg – tổn thất di chuyển của các con trượt của thiết bị kéo căng

- β = 1,5-1,8 : hệ số tính đến sự phân bố lực không đều giữa các vít

Với tải trọng lên vít là P, ta chọn sơ đồ trạm kéo căng kiểu vít chịu kéo,ren vít là M20 có đường kính trong d1 =16,753mm.Ứng suất kéo tại vị trí mặt cắt vít :

P z

Chiều cao cần thiết của đai ốc : H = z.s = 14.2,5 = 35mm; với s là bước ren

3.1.2 Tính toán hệ thống băng tải trả liệu về máy nghiền

Trước hết, ta cần xác định các thông số sau :

 Vật liệu vận chuyển : Các mảnh vụn cao su chưa đạt kích thước yêu cầu

 Độ cao nâng : H = 2,5m

 Chiều dài băng tải theo phương ngang : L = 7 m

 Loại băng tải : do băng tải vật chuyển vật liệu rời nên ta sử dụng băng tải đai cao

Trang 26

Tất cả số liệu của băng tải cấp liệu sẽ được dùng cho băng tải trả liệu, chỉ khác ở bề rộng băng B = 500 mm và hình dạng của con lăn đỡ (hình 3.3 và 3.4)

Hình 3.3 Con lăn đỡ ở nhánh có tải của băng tải lòng máng

Trang 27

3.2 Thiết kế máy nghiền

3.2.1 Thiết kế dao nghiền

Ta sẽ có cơ cấu như hình 2.3

Các dao bằm được bố trí lệch nhau nhờ các vòng bạc ở giữa mỗi dao, khi trục quay thì các cánh dao sẽ tạo ra các lực tập trung song song ngược chiều nhau, vừa bằm vừa cuốn

Trang 28

Khi dao nghiền sẽ sinh ra 2 lực (hình 3.6):

 Pz – lực tiếp tuyến cản lại chuyển động chính làm tiêu hao công suất máy và cũng

là lực nghiền

 Pht – lực hướng tâm có xu hướng đẩy vật liệu nghiền ra khỏi dao, gây rung động

Hình 3.6 Sơ đồ phân tích lực

Dựa vào [5], ta có nhận xét như sau :

Quá trình nghiền này không yêu cầu kỹ thuật cao, nghiền vật liệu dẻo, chịu các xung lực nhỏ, nên không có yêu cầu về độ cứng, làm việc ở điều kiện ở nhiệt độ bình thường, nhưng yêu cầu về số lượng dao nhiều, nên ta sẽ chọn thép C35 để làm vật liệu chế tạo dao

Trang 29

3.2.2.1 Xác định công suất cần thiết và chọn động cơ

Ta sẽ áp dụng các thuyết bền thứ 3 và thứ 4 của [3] để kiểm tra và đưa ra công suất cần thiết của động cơ đối với vật liệu cần nghiền là vật liệu dẻo

Ta xét bài toán bền sau :

zy

z P

Trang 31

2

0,333

0,36 0,97 0,99 0,98

Tỷ số truyền cặp bánh răng trụ răng thẳng ubr = 1

Số vòng quay sơ bộ của động cơ :

3.2.2.2 Tính toán công suất và momen xoắn trên trục

Công suất trên các trục :

2 1

0,333

0,35 0,99 0,97

Trang 32

Bảng thông số trên các trục

Động cơ (0,37 KW)

Từ bảng 6.1 [2], ta chọn thép 40XH tôi cải thiện đạt độ rắn HB550, giới hạn bền  1=

800 MPa, giới hạn chảy ch1= 580 MPa

Trang 33

w a z

3.2.3.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt răng:

1 2 1

Trang 34

43

Trang 35

1

12

H w w Hv

v b d K

Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:

Theo công thức (6.1)[2],với v = 0,028(m/s) < 5(m/s), 0,1

0,85

v

Z  v =0,6; với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công độ nhám



          

Như vậy:H  H , do đó bánh răng đủ bền

3.2.3.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Trang 37

Vậy kiểm nghiệm răng về quá tải cho thấy bánh răng đạt yêu cầu

3.2.3.7 Các thông số và kích thước bộ truyền

Trang 38

 Lực do bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng: bao gồm lực vòng và lực hướng tâm

Lực vòng: Ft =2 2 2.1533256

12266 250

 Tải trọng phụ tại khớp nối : Fx = (0,1-0,3)Ft = 5641(N)

 Lực phân bố đều do khối lượng của dao,vòng bạc sinh ra và lực hướng tâm khi bằm Trục gồm 15 dao và 15 bạc, độ dài đoạn trục mang dao và bạc : l = 15(b1+b2) = 825

Trang 39

Trang 40

M d



Trang 41

M d

Trang 43

M d



Chọn d = 85mm

Tại trục chứa dao và bạc

Trục chứa then hoa, kí hiệu : 10 112 7 102 16

6

H D

M d



Chọn d = 60 mm (tăng 5% giá trị vì có rãnh then)

3.2.4.5 Tính kiểm nghiệm trục và then

 Trục 1

Kiểm nghiệm về độ bền dập của then hoa

Theo CT (9.3)[2], ứng suất dập trên mặt răng làm việc phải thoả mãn điều kiện :

2 / ( ) [ ]

d T d lhz tb d

Trong đó :

- T – Momen xoắn trên trục : 1533256Nmm

- l – Chiều dài làm việc của mối ghép : 1000mm

- z – Số răng : 16

- dtb – Đường kính trung bình của mối ghép : 105mm

- h – Chiều cao làm việc của răng : 5mm

- [d] - Ứng suất dập cho phép : 10Mpa

Định dạng
Số trang	56
Dung lượng	1,93 MB