Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hoàn chỉnh trục răng chủ động máy nghiền apatit

Báo cáo nghiên cứu về trục răng chủ động máy nghiền apatit trên cơ sở khảo sát thực tế chế độ làm việc tại nhà máy. Báo cáo nghiên cứu tổng quan về máy nghiền và trục răng chủ động máy nghiền từ đó tính toán các thông số của trục răng, kiểm tra bền trục răng và đưa ra thiết kế trục răng chủ động. Từ đó báo cáo lập quy trình công nghệ gia công trục răng chủ động máy nghiền, tiến hành chế tạo trục răng đưa vào lắp đặt chạy thử tại nhà máy.

Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình cơng nghệ chế tạo hoàn chỉnh trục chủ động máy nghiền apatit TS NCVCC Phan Thạch Hổ - Phó Viện trưởng, Th.S Mai Quý Sáng- TT Cơ Điện Thuỷ, Viện Nghiên cứu Cơ khí Tóm tắt Báo cáo nghiên cứu trục chủ động máy nghiền apatit sở khảo sát thực tế chế độ làm việc nhà máy Báo cáo nghiên cứu tổng quan máy nghiền trục chủ động máy nghiền từ tính tốn thơng số trục răng, kiểm tra bền trục đưa thiết kế trục chủ động Từ báo cáo lập quy trình cơng nghệ gia công trục chủ động máy nghiền, tiến hành chế tạo trục đưa vào lắp đặt chạy thử nhà máy Đặt vấn đề Máy nghiền thiết bị chuyên dùng sử dụng ngành cơng nghiệp khai khống, xây dựng cơng nghiệp vật liệu … nhiều nước giới nghiên cứu chế tạo đa dạng chủng loại kích cỡ Ở nước, máy nghiền apatit chủ yếu máy ngoại nhập Trong đó, số chi tiết mau mòn chóng hỏng chưa chế tạo với điều kiện nước Khi thay chi tiết cần phải nhập từ nước ngồi về, điều tốn kinh tế nhiều thời gian chờ đợi Trong trình làm việc, trục chủ động máy nghiền apatit chịu tác dụng mô men uốn, xoắn, lực dọc trục Dạng hỏng chủ yếu trục mỏi, mòn dạng hỏng Do đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình cơng nghệ chế tạo hoàn chỉnh trục chủ động máy nghiền apatit” nhằm đáp ứng yêu cầu Nội dung 3.1 Nghiên cứu tổng quan trục chủ động máy nghiền * Cấu tạo máy nghiền (hình 1) Cửa nạp Vách ngăn Bộ nạp liệu 10 Cánh gom liệu Cổ rỗng loe 11 Moay Ổ trục 12 Cổ trục Cổ trục liền bích 13 Bộ truyền đai Tang nghiền 14 Giá máy Tấm lót 15 Khe hở Cặp bánh Hình Cấu tạo máy nghiền * Nguyên lý làm việc máy nghiền apatit: Vật liệu nạp qua cửa nạp (1), nhờ nạp liệu tang trống (2) phía có vách ngăn dạng cánh vít Vật liệu múc mẻ đổ qua cổ rỗng loe phía (3) vào tang nghiền (6) Phía ngồi cổ rỗng có lắp cổ trục (5) đúc liền với mặt bích bên trái tang nghiền cổ trục lắp vào ổ trục (4) Bề mặt gối đỡ bạc đối diện với bề mặt làm việc ổ trượt có cấu tạo dạng cầu tựa giá máy (14) Dẫn động tang nghiền nhờ động cơ, truyền đai (13), cặp bánh hở (8) Trong trình nghiền hạt vật liệu đủ nhỏ bay qua khe hở (15) vách ngăn (9) Ở phía bên vách ngăn có lắp cánh gom liệu (10), nhờ cánh này, liệu đưa lên đổ vào moay (11) cổ trục (12) tang nghiền * Chế độ làm việc máy nghiền apatit: chế độ làm việc nặng, thời gian chạy máy ca/ngày, ca làm việc Máy nghiền apatit làm việc điều kiện ẩm bụi bẩn Các hạt mài quặng ảnh hưởng đến thiết bị gối đỡ, ổ bi, trục, cặp bánh răng, hộp giảm tốc, động cơ… * Trục chủ động máy nghiền: Trục lắp block gối đỡ dạng hộp Một đầu trục để trơn, đầu trục kết nối với động điện qua khớp nối Phần làm việc che kín hộp Trục bơi trơn định kỳ mỡ Tại đầu gối trục có hệ thống ống dẫn làm mát gối đỡ 3.2 Tính tốn, thiết kế trục chủ động máy nghiền * Các thông số trục Sau khảo sát kết hợp với sở sản xuất, có thơng số trục chủ động máy nghiền apatit sau: TT Tên gọi - ý nghĩa Kýhiệu Công thức Giá trị Đơnvị 1.1 Hướng nghiêng Trái 1.2 Đường kính đỉnh da da=dw + 2(1+x1-Δy)m 402,0 mm 1.3 Đường kính chia dw dw = mz1/cosβ 353,5 mm 1.4 Đường kính chân df df=dw-(2,5-2x1)m 330,0 mm 1.5 Mô đun pháp tuyến mn 16 1.6 Số Z1 22 o 1.7 Góc nghiên β 15' 5,25 độ 1.8 Phrophin gốc TCVN 1067-71 1.9 Hệ số dịch chỉnh x1 0,515 1.10 Cấp xác TCVN 1067 8-L3 * Tính tốn, kiểm nghiệm trục + Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc (1) σH=ZMZHZε[2T1KH(u+1)/(bwudw12)]0,5 Với công suất động cơ: P = 630kW; Tốc độ trục răng: n = 250 (vg/ph) Thay thông số vào (1) kết luận: Trục đảm bảo đủ độ bền tiếp xúc σH = 338,2 (N/mm2) ≤ [σH] = 397 (N/mm2) + Kiểm nghiệm độ bền uốn (2) σF1=2T1KFYεYβYF1/(bwdw1m) ≤[σF1] Thay thông số vào (2) kết luận: Trục đảm bảo đủ độ bền uốn σF1 = 44,0 (N/mm2) ≤ [σF1] = 260 (N/mm2) + Kiểm nghiệm độ bền tải tiếp xúc uốn (3) σHmax=σH.Kqt0,5≤[σH]max (4) σFmax=σF.Kqt≤[σF]max Thay số vào (3), (4) Kết luận: Trục đảm bảo độ bền tải tiếp xúc uốn σHmax = 354,6 (N/mm2) ≤ [σH]max = 1.320 (N/mm2) σFmax = 48,5 (N/mm2) ≤ [σF]max = 64 (N/mm2) + Tính kiểm tra độ bền trục mặt cắt (Hìmh 2) Các lực tác dụng lên trục: Ft1 = 136.165 N; Fr1 = 52.808 N; Fa1 = 12.512 N; Mx = 24.066.000 N.mm Fa1 Ffl1 l1=697 Fr1 Ft1 Ffl2 l2=558 l3=558 n l4=697 Mu M1 Mx Hình Biểu đồ mơ men trục Kiểm tra ứng suất tương đương mặt cắt nguy hiểm (1), (2), (3): σtđ=(σ2+3τ2)0,5 (5) Trong đó: - Ứng suất uốn: - Ứng suất tiếp: σ=Mj/0,1dj3 τ=Mx/(0,2dj3) (6) (7) Thay giá trị vào (5), (6) (7) ta ứng suất tương đương mặt cắt (1), (2) (3) tương ứng sau:σtđ1= 20,98 (N/mm2); σtđ2= 20,22 (N/mm2); σtđ3= 26,05 (N/mm2) nhỏ ứng suất cho phép: [σ] = 288 (N/mm2) Kết luận: Trục đảm bảo đủ bền + Kiểm nghiệm độ bền mỏi trục: sj=sσj.sτj/(sσj2+sτj2)0,5 ≥ [s] (8) Thay số ta được: sj = 7,1 ≥ [s] = 2,5; Kết luận: Trục đảm bảo độ bền mỏi + Kiểm tra độ bền then theo ứng suất dập ứng suất cắt: - Ứng suất dập: σd = 2T/dl(h-t1) = 31,7 (N/mm2) ≤ [σd] = 100 (N/mm2) - Ứng suất cắt: τc=2T/dlb = 6,98 (N/mm2) ≤ [τc] = 50 (N/mm2) Kết luận: Then đảm bảo đủ độ bền dập độ bền cắt * Thiết kế trục răng: Dựa việc khảo sát mẫu có sở sản xuất, từ đưa hai phương án thiết kế trục chủ động máy nghiền apatit Phương án 1: Chế tạo phần trục chế tạo phần ống sau lắp ghép lại - Ưu điểm: Dễ gia công phần trục phần ống riêng rẽ; Phù hợp với điều kiện thiết bị chế tạo nước; Chế tạo phôi trục ống dễ dàng hơn; Tiết kiệm vật liệu - Nhược điểm: Phải lắp ghép phần trục phần răng, đòi hỏi việc chế tạo phải xác Phải dùng thêm mối ghép then để truyền lực Phương án 2: Chế tạo liền trục - Ưu điểm: Trục liền trục lắp ghép phần trục phần - Nhược điểm: Trong trình tạo phơi, gia cơng khó khăn kích thước trục lớn, đòi hỏi thiết bị đại Khơng phù hợp với điều kiện chế tạo nước; Chế tạo trục bánh loại vật liệu yêu cầu đặc tính vật liệu hai chi tiết lại khác nhau; Khi thay bánh mài mòn gãy phải thay trục Kết luận: Chọn phương án thứ chế tạo phần trục phần ống riêng rẽ sau lắp ghép lại Bản vẽ thiết kế trục (Hình 3): Hình Bản vẽ thiết kế trục 3.3 Lập quy trình cơng nghệ chế tạo trục chủ động máy nghiền * Các nguyên công (NC) chế tạo trục Chọn phôi chế tạo trục phôi cán Φ275, vật liệu thép C45 - NC 1: Tiện mặt đầu 1, khoan lỗ tâm, tiện Φ270 - NC 2: Tiện mặt đầu 2, khoan lỗ tâm, tiện Φ270 - NC 3: + Bước 1: Tiện thô Φ230 + Bước 6: Tiện tinh Φ220 + Bước 2: Tiện thô Φ220 + Bước 7: Tiện tinh Φ200 + Bước 3: Tiện thô Φ200 + Bước 8: Tiện tinh mặt côn + Bước 4: Tiện thơ mặt + Bước 9: Cắt rãnh vòng chặn + Bước 5: Tiện tinh Φ230 + Bước 10: Tiện thơ, tinh mặt lại - NC 4: Phay rãnh then - NC 5: Nhiệt luyện cổ trục lắp bi Φ200 - NC 6: Mài bề mặt cổ trục lắp bi Φ200, Φ230 bề mặt côn * Các nguyên công chế tạo ống Chọn phôi thép đúc Φ415, Φ220; vật liệu 40X Các nguyên công: - NC 1: Tiện lỗ Φ230 - NC5: Xọc then - NC 2: Tiện mặt đầu - NC6: Khoan ta rô lỗ M14 - NC 3: Tiện mặt - NC 7: Phay Z22, M = 16 - NC 4: Tiện Φ270 - NC 8: Nhiệt luyện bề mặt Trên sở bước nguyên công, chọn máy, dao thông số gia công phù hợp với điều kiện gia công nước Kết nghiên cứu ứng dụng - Đề tài thực nghiên cứu, tính tốn, thiết kế trục chủ động máy nghiền apatit Lập quy trình cơng nghệ chế tạo trục chủ động máy nghiền apatit - Chế tạo thành công trục chủ động máy nghiền apatit theo phương án thiết kế phù hợp với điều kiện gia công chế tạo nước đưa vào ứng dụng Nhà máy apatit Việt Nam - Các thông số trục đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Đưa vào thay lắp đặt phù hợp với máy nghiền apatit nhà máy Độ bền trục đảm bảo đáp ứng yêu cầu nhà máy thời gian làm việc - Chế tạo thành công trục giúp nhà nước tiết kiệm ngoại tệ nhập thiết bị Cơ sở sản xuất tiết kiệm kinh tế so với nhập khoảng 20% Đảm bảo đáp ứng kịp thời yêu cầu sản xuất nhà máy Tiết kiệm thời gian chờ đợi so với nhập thiết bị - Góp phần tăng khả nội địa hóa thiết bị khí nước nâng cao lực chế tạo khí Kết luận “Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình cơng nghệ chế tạo hoàn chỉnh trục chủ động máy nghiền apatit” dạng đề tài nghiên cứu có tính ứng dụng thực tiễn Đề tài có phương pháp thực phù hợp với điều kiện thực tiễn Việt Nam, có hiệu kinh tế tốt có địa áp dụng cụ thể công nghiệp Tài liệu tham khảo [1] TL1: PGS.PTS Nguyễn Bơi, PTS Trần Văn Lùng, PTS Phạm Hữu Giang, Cơ sở tuyển khoáng NXB Giao Thông Vận Tải, Hà Nội 1999 [2] TL3: Trần Văn Địch, Sổ tay công nghệ chế tạo máy Hà Nội 2010 [3]TL10: РАСЧЁТЫ ГРУЗОПОДЪЕМЫХ И ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ МАШИН Ф.К ИВАЧЕНКО , В.С БОНДАРЕВ , Н.П КОЛЕСНИК , В.Я БАРАБАНОВ: ИЗДАТЕЛЬСКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ″ВИША ШКОЛА″ ГОЛОВНОЕ ИЗДАТЕЛБСТВО, КИЕВ – 1975 [4] A.I.Kocилова TOЧHOCTb OБPAБOTKИ, 3AΓOTOBKИ И ΠPИΠYCKИ B MAШИHOCTPOEHИИ CΠPABOЧHИK- Mocквa “машиностроение” [5] H.A.CAMOXBA ЛOB, M.Я.ЛEBИЦKИЙ, B.Д.ΓPИΓOPAШ CΠPABOЧHИK TEXHИKA – KOHCTPYKTOPA Изд a тeлbcтвo “ TeхнІкa” ... cơng nghệ chế tạo trục chủ động máy nghiền apatit - Chế tạo thành công trục chủ động máy nghiền apatit theo phương án thiết kế phù hợp với điều kiện gia công chế tạo nước đưa vào ứng dụng Nhà máy. .. nhập thiết bị - Góp phần tăng khả nội địa hóa thiết bị khí nước nâng cao lực chế tạo khí Kết luận Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình cơng nghệ chế tạo hoàn chỉnh trục chủ động máy nghiền apatit ... thay trục Kết luận: Chọn phương án thứ chế tạo phần trục phần ống riêng rẽ sau lắp ghép lại Bản vẽ thiết kế trục (Hình 3): Hình Bản vẽ thiết kế trục 3.3 Lập quy trình cơng nghệ chế tạo trục chủ động