Thiết kế hệ thống nghiền bi gián đoạn

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG NGHIỀN BI GIÁN ĐOẠN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN Ngô Trương Ngọc Mai Ngành: CN Kỹ thuật hóa học Khóa 41 Tháng 52019 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn trường Đại học Cần Thơ, quý thầy cô Khoa Công nghệ đã tạo điều kiện cho em hoàn thành môn học Đồ án quá trình thiết bị với đề tài “Thiết kế hệ thống nghiền bi gián đoạn”. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Ngô Trương Ngọc Mai đã trực tiếp hướng dẫn đề tài, tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất để em có thể hoàn thành đồ án này. Mặc dù em đã cố gắng để hoàn thành đồ án một cách hoàn chỉnh nhất, nhưng do hạn chế về kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm nên quá trình tính toán và bản vẽ của thiết bị không thể tránh được sai sót. Vì thế, em rất mong nhận được sự góp ý nhận xét của quý thầy cô để đồ án của em được hoàn chỉnh hơn. Xin chân thành cảm ơn   MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 2 MỤC LỤC 3 TÓM TẮT 5 DANH MỤC HÌNH 6 DANH MỤC BẢNG 7 CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 8 1.1 Lý thuyết về phương pháp nghiền 8 1.1.1 Khái niệm về phương pháp nghiền 8 1.1.2 Các loại máy nghiền 8 1.1.2.1 Máy nghiền hạt 8 1.1.2.2 Máy nghiền bột 10 1.2 Giới thiệu về nguồn nguyên liệu 11 1.2.1 Trữ lượng đá vôi ở Việt Nam 11 1.2.2 Các tính chất của đá vôi 12 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN VÀ SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 14 2.1 Chọn phương pháp nghiền 14 2.2 Sơ đồ quy trình công nghệ 14 2.2.1 Sơ đồ 14 2.2.2 Thuyết minh quy trình 14 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CHI TIẾT 15 3.1 Quy trình tính toán 15 3.2 Tính toán thiết bị chính 16 3.2.1 Thiết kế kết cấu máy 16 3.2.1.1 Tính đường kính trong và chiều dài vỏ máy nghiền 16 3.2.1.2 Tính bề dày của thùng 17 3.2.1.3 Tấm lót 17 3.2.1.4 Vách ngăn (ghi) 20 3.2.1.5 Cửa thăm 21 3.2.1.6 Tính toán cơ cấu nạp liệu và tháo liệu 21 3.2.1.7 Mặt bích 22 3.2.1.8 Tính ổ trượt 23 3.2.2. Thiết kế động học cho máy 25 3.2.2.1 Xác định số vòng quay tới hạn của thùng 25 3.2.2.2 Xác định số vòng quay thích hợp của thùng nghiền 26 3.2.2.3 Xác định kích thước bi nghiền và lượng bi cần thiết trong máy nghiền 29 3.2.2.4 Tính khối lượng vật liệu trong thùng 30 3.3 Tính thiết bị phụ trợ 31 3.3.1 Tính hộp giảm tốc 31 3.3.1.1 Chọn động cơ điện 31 3.3.1.2 Tính toán động học hệ dẫn động cơ khí 31 3.3.1.3 Chọn vật liệu thiết kế 32 3.3.1.4 Chọn các thông số bánh răng trong hộp giảm tốc 32 3.4 Kiểm tra bền 34 3.4.1 Tính trọng lực của phần quay 34 3.4.1.1 Trọng lượng của ống nghiền cùng các tấm lót. 34 3.4.1.2 Trọng lượng của hai mặt bích đầu ống nghiền: 35 3.4.1.3 Trọng lượng của hai vách ngăn: 36 3.4.2 Tính trọng lượng của bi và vật liệu 36 3.4.3 Tính lực ly tâm 36 3.4.4 Tính toán bền 37 3.4.4.1 Tính bền cho thân thùng 37 3.4.4.2 Tính bền cho bulông ghép mặt bích 38 3.5 Tính toán chi phí lắp đặt thiết bị 39 3.6 So sánh với các động cơ được bán trên thị trường 40 CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42   TÓM TẮT Đồ án này tập trung vào thiết kế thiết bị nghiền bi liên tục dạng ống, ứng dụng vào nghiền đá vôi phục vụ cho sản xuất gốm sứ. Thiết bị được thiết kế tương đối hoàn chỉnh phù hợp với các thông số của một số thiết bị được công bố trên thị trường. Với công suất 13 tấngiờ, máy nghiền bi này có khả năng cung cấp một số lượng lớn bột đá vôi cho các cơ sở sản xuất gốm sứ.   DANH MỤC HÌNH Hình 11 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền má chuyển động đơn giản 8 Hình 12 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền nón trục neo 9 Hình 13 Máy nghiền đĩa 10 Hình 14 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền bi. 11 Hình 31 Sơ đồ quy trình tính toán 15 Hình 32 Tấm lót ngăn một 18 Hình 33 Tấm lót ngăn hai 19 Hình 34 Vách ghi 20 Hình 35 Kiểu lắp mặt bích 23 Hình 36 Mô tả sự chuyển động của viên bi trong thùng nghiền 26 Hình 37 Quỹ đạo chuyển động của bi trong thùng nghiền 27 Hình 38 Mặt bích 36 Hình 39 Biểu đồ phân bố nội lực trong thùng nghiền 37   DANH MỤC BẢNG Bảng 11 Các tính chất vật lý của đá vôi 12 Bảng 12 Các thành phần hóa học chủ yếu trong đá vôi 13 Bảng 31 Kết quả tính toán các thông số cơ bản của thùng nghiền 17 Bảng 32 Các thông số kích thuật của mặt bích 23 Bảng 33 Công suất – Tỷ số truyền – Số vòng quay – Mômen 32 Bảng 34 Các thông số kỹ thuật của bộ truyền bánh răng nghiêng 33 Bảng 35 Công thức tính các thông số của bánh răng 34 Bảng 36 Chi phí của các chi tiết trong máy nghiền bi 39 Bảng 37 Các thông số của máy 40 Bảng 38 Các loại máy được bán trên thị trường 40

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ  ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ HÓA HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG NGHIỀN BI GIÁN ĐOẠN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Ngô Trương Ngọc Mai SINH VIÊN THỰC HIỆN Ngành: CN Kỹ thuật hóa học - Khóa 41 Tháng 5/2019 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn trường Đại học Cần Thơ, quý thầy cô Khoa Công nghệ tạo điều kiện cho em hồn thành mơn học Đồ án q trình thiết bị với đề tài “Thiết kế hệ thống nghiền bi gián đoạn” Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Ngô Trương Ngọc Mai trực tiếp hướng dẫn đề tài, tận tình giúp đỡ tạo điều kiện tốt để em hồn thành đồ án Mặc dù em cố gắng để hoàn thành đồ án cách hoàn chỉnh nhất, hạn chế kiến thức chuyên môn kinh nghiệm nên q trình tính tốn vẽ thiết bị khơng thể tránh sai sót Vì thế, em mong nhận góp ý nhận xét q thầy để đồ án em hồn chỉnh Xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .2 MỤC LỤC TÓM TẮT DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG MỞ ĐẦU .8 1.1 Lý thuyết phương pháp nghiền 1.1.1 Khái niệm phương pháp nghiền .8 1.1.2 Các loại máy nghiền 1.1.2.1 Máy nghiền hạt 1.1.2.2 Máy nghiền bột 10 1.2 Giới thiệu nguồn nguyên liệu 11 1.2.1 Trữ lượng đá vôi Việt Nam 11 1.2.2 Các tính chất đá vơi 12 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN VÀ SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 14 2.1 Chọn phương pháp nghiền 14 2.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ 14 2.2.1 Sơ đồ 14 2.2.2 Thuyết minh quy trình 14 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHI TIẾT .15 3.1 Quy trình tính tốn .15 3.2 Tính tốn thiết bị 16 3.2.1 Thiết kế kết cấu máy 16 3.2.1.1 Tính đường kính chiều dài vỏ máy nghiền 16 3.2.1.2 Tính bề dày thùng 17 3.2.1.3 Tấm lót .17 3.2.1.4 Vách ngăn (ghi) 20 3.2.1.5 Cửa thăm 21 3.2.1.6 Tính tốn cấu nạp liệu tháo liệu 21 3.2.1.7 Mặt bích .22 3.2.1.8 Tính ổ trượt 23 3.2.2 Thiết kế động học cho máy 25 3.2.2.1 Xác định số vòng quay tới hạn thùng 25 3.2.2.2 Xác định số vịng quay thích hợp thùng nghiền 26 3.2.2.3 Xác định kích thước bi nghiền lượng bi cần thiết máy nghiền 29 3.2.2.4 Tính khối lượng vật liệu thùng 30 3.3 Tính thiết bị phụ trợ .31 3.3.1 Tính hộp giảm tốc .31 3.3.1.1 Chọn động điện .31 3.3.1.2 Tính tốn động học hệ dẫn động khí .31 3.3.1.3 Chọn vật liệu thiết kế 32 3.3.1.4 Chọn thông số bánh hộp giảm tốc 32 3.4 Kiểm tra bền 34 3.4.1 Tính trọng lực phần quay 34 3.4.1.1 Trọng lượng ống nghiền lót 34 3.4.1.2 Trọng lượng hai mặt bích đầu ống nghiền: 35 3.4.1.3 Trọng lượng hai vách ngăn: 36 3.4.2 Tính trọng lượng bi vật liệu 36 3.4.3 Tính lực ly tâm 36 3.4.4 Tính tốn bền 37 3.4.4.1 Tính bền cho thân thùng 37 3.4.4.2 Tính bền cho bulơng ghép mặt bích 38 3.5 Tính tốn chi phí lắp đặt thiết bị 39 3.6 So sánh với động bán thị trường .40 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ .41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 TÓM TẮT Đồ án tập trung vào thiết kế thiết bị nghiền bi liên tục dạng ống, ứng dụng vào nghiền đá vôi phục vụ cho sản xuất gốm sứ Thiết bị thiết kế tương đối hoàn chỉnh phù hợp với thông số số thiết bị công bố thị trường Với công suất 13 tấn/giờ, máy nghiền bi có khả cung cấp số lượng lớn bột đá vôi cho sở sản xuất gốm sứ DANH MỤC HÌNH Hình 1-1 Sơ đồ ngun lý máy nghiền má chuyển động đơn giản .8 Hình 1-2 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền nón trục neo Hình 1-3 Máy nghiền đĩa 10 Hình 1-4 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền bi 11 Hình 3-1 Sơ đồ quy trình tính tốn 15 Hình 3-2 Tấm lót ngăn 18 Hình 3-3 Tấm lót ngăn hai 19 Hình 3-4 Vách ghi .20 Hình 3-5 Kiểu lắp mặt bích 23 Hình 3-6 Mơ tả chuyển động viên bi thùng nghiền .26 Hình 3-7 Quỹ đạo chuyển động bi thùng nghiền 27 Hình 3-8 Mặt bích 36 Hình 3-9 Biểu đồ phân bố nội lực thùng nghiền .37 DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1 Các tính chất vật lý đá vôi 12 Bảng 1-2 Các thành phần hóa học chủ yếu đá vôi 13 Bảng 3-1 Kết tính tốn thơng số thùng nghiền 17 Bảng 3-2 Các thông số kích thuật mặt bích 23 Bảng 3-3 Công suất – Tỷ số truyền – Số vịng quay – Mơmen 32 Bảng 3-4 Các thông số kỹ thuật truyền bánh nghiêng 33 Bảng 3-5 Cơng thức tính thơng số bánh 34 Bảng 3-6 Chi phí chi tiết máy nghiền bi 39 Bảng 3-7 Các thông số máy 40 Bảng 3-8 Các loại máy bán thị trường .40 CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Lý thuyết phương pháp nghiền 1.1.1 Khái niệm phương pháp nghiền Nghiền q trình làm giảm kích thước vật liệu rắn tác dụng ngoại lực nhằm phá vỡ lực liên kết phân tử vật liệu Mức độ đập nghiền tỉ số kích thước lớn vật liệu trước đập (Dmax) kích thước lớn vật liệu sau đập (dmax) Trong công nghiệp xi măng tỉ số nằm khoảng giới hạn từ đến 15 Quá trình đập nhỏ thực theo 1, hay giai đoạn phụ thuộc vào yêu cầu nguyên vật liệu sau đập đặc tính kỹ thuật thiết bị đập sử dụng Năng lượng tiêu tốn phải nhỏ nhất, đập nghiền đến mức độ cần thiết, dễ sửa chữa thay chi tiết bị hư hỏng máy, sản phẩm thu phải tương đối đồng kích thước, phải có khả điều chỉnh mức độ đập nghiền dễ dàng, lựa chọn máy cần vào tính chất vật liệu cần đập nghiền để lựa chọn máy thích hợp 1.1.2 Các loại máy nghiền 1.1.2.1 Máy nghiền má (máy đập hàm) Trong máy nghiền má, giảm kích thước vật liệu nạp vào vật liệu bị ép hai má lót lót có khía làm thép cứng Một má cố định má chuyển động tịnh tiến qua lại nhờ trục khủy Tùy theo hình dạng quỹ đạo chuyển động má nghiền phân thành:  Máy nghiền má chuyển động đơn giản: má nghiền di động treo trục cố định, quỹ đạo chuyển động điểm má nghiền đường cong, lực nén phần cửa nạp lớn, lót bị mài mịn thời gian sử dụng lót kéo dài Nhưng hành trình ép nhỏ nên khả ép vật liệu giảm, thời gian phá vật liệu tăng lên, suất máy giảm  Máy nghiền má chuyển động phức tạp: má nghiền treo trực tiếp vào trục lệch tâm Quỹ đạo chuyển động điểm máy nghiền đường cong khép kính, gần điểm treo trục quỹ đạo chuyển động gần có dạng hình trịn Do có hành trình chuyển động lớn nên khả ép mài mòn tăng, khả nghiền nhỏ tăng lại làm tăng nhanh mài mịn lót tăng cơng suất động Công dụng: chủ yếu dùng để đập thô đập trung bình vật liệu có độ bền nén 2000 kg.cm-3 Ưu điểm: suất cao, kết cấu đơn giản, giá thành hạ không yêu cầu công nhân có tay nghề cao, kích thước máy gọn, đập nghiền vật liệu có độ cứng cao Nhược điểm: máy làm việc nửa chu kỳ, rung lắc vật liệu di chuyển không cân bằng, móng máy cần phải xây chắn, tiêu hao lượng lớn 1.1.2.2 Máy nghiền nón Trong máy nghiền nón, đập vỡ vật liệu xảy nón cố định (buồng đập nón di động (nón đập) nằm buồn đập Có hai loại máy nghiền nón máy nghiền nón trục treo (cịn gọi máy nghiền gates máy nghiền nón trục cơngson (cịn gọi máy nghiền simons) Trong hai loại máy này, khoảng cách bề mặt hai nón điều giảm xuống theo hướng vật liệu Công dụng: sử dụng để đập thơ, đập trung bình đập nhỏ vật liệu rắn Ưu điểm: lượng tiêu hao riêng cho sản phẩm nhỏ máy nghiền má, máy vật liệu khơng bị ép mà bị uốn Năng suất cao, chuyển động êm khơng có tải trọng động q trình làm việc liên tục vịng quay nên khơng cần đến vơ lăng trượt tải Kích thước sản phẩm đồng Nhược điểm: kết cấu máy phức tạp, nặng nề, giá thành cao sữa chữa máy phức tạp Chiều cao máy lớn Với suất, máy đập hàm đập vật liệu to 1.1.2.3 Máy nghiền trục Quá trình nghiền vật liệu dựa sở vật liệu nghiền nhỏ áp lực hai trục vật liệu rơi vào khe hai trục cán quay ngược chiều Kích thước vật liệu khỏi máy phụ thuộc vào khoảng cách hai trục điều chỉnh Máy đập trục có loại đập trục đơn, loại đập trục đôi loại đập trục ba Công dụng: dùng để đập lần hai (đập trung bình đập nhỏ) loại vật lệu như: đá vôi, đá sét, đá phấn, than… nung Máy sử dụng rộng rải để nghiền vật liệu mềm dẻo nhớt đất sét, cao lanh Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, ổn định, tiêu hao lượng so với máy nghiền nón Nhược điểm: nghiền đập vật liệu hiệu Khi đập trục nhẵn sản phẩm có dạng phẳng không mong muốn, suất thấp, mức độ nghiền chất lượng không cao 1.1.2.4 Máy đập búa Trong máy đập búa, vật liệu nạp vào đập nhỏ tác dụng va đập búa đập rắn rôto quay với tốc độ cao, va đập vật liệu với thành máy đập tác dụng va đập vật liệu với Máy đập búa máy đập phổ biến công nghiệp xi măng sử dụng để đập đá vôi đá phấn Máy đập búa có hai dạng máy đập búa thơng thường (một rơto hay hai rơto) máy đập búa phản kích:  Máy đập búa hay hai rôto: thiết bị sử dụng rộng rải công nghiệp xi măng để đập đá vôi, đất sét hay than Vật liệu nạp vào đập sơ búa đập, hạt nhỏ lọt qua ghi hạt lớn nằm ghi lại đập tiếp lần hai Kích thước sản phẩm phụ thuộc vào khoảng cách ghi điều chỉnh  Máy đập búa phản kích: q trình đập nhỏ vật liệu trải qua ba trình Quá trình đập chủ yếu xảy phân tử đập gắn rôto đập vào vật liệu chắn lắp máy đập búa có tác dụng giữ vật liệu buồng đập, lại chịu tác động búa đập, hạt lọt qua khe hở rôto mép chắn Quá trình đập Vật liệu lót ổ: đồng tráng lên ổ lớp Babit chì thiếc antimon COC 6- (88% chì, 6% thiếc, 6% antimon ) nhằm nâng cao bền mỏi tiếc kiệm thiếc Nhiệt độ môi trường xung quanh chọn 350C Tính tốn qui ước ổ trượt Tính theo áp suất cho phép Lấy ⇒ l = 0,5.d = 0,8.0,5 =0,4 m = 400 mm Áp suất cho phép [p] đồng 15 Mpa (bảng 16.3 sách chi tiết máy tập 2) N.mm-1 < [p] Chọn sơ độ hở tương đối ψ = = 0,0003, tính độ hở δ = ψ.d = 0,15 mm Chọn kiểu lắp (tra bảng P4.2 sách hệ dẫn động) độ hở nhỏ δmin = 85 m, δmax = 206 m Độ hở trung bình δtb = = 145,5 m theo δtb tính lại ψ ψ= theo bảng 16.2 (chi tiết máy tập 2) chọn dầu công nghiệp 45, tìm  = 40 cP = 0,04 Ns.m-1 tính hệ số khả chịu tải ổ  Trong đó: p = 2,5 N.mm-2 = 2,5.106 N/m2 ω = = Theo bảng 16.1, với l/d = 0,8 tìm Theo cơng thức (16-170 tính hmin 4.3.4 Kiểm tra hmin Giả sử ngỗng trục gia cơng có thơng số nhám lót ổ có : 4.3.5 Kiểm tra nhiệt Theo đồ thị hình 16.14 với x =0,67 l/d = 0,8 tìm , f = 0,0012 = 0,0024 Theo đồ thị hình 16.15 tìm Lấy C = kJ.kg-1.oC-1 , , kt = 0,06 kW.m-2.oC-1 Theo cơng thức (16-22) tìm Nhiệt độ trung bình dầu [cơng thức (16-23)] Nhiệt độ trung bình dầu thấp nhiệt độ giả thiết để chọn độ nhớt μ, ổ trượt làm việc thỏa mãn điều kiện bôi trơn ma sát ướt Nhiệt độ dấu [công thức (16-24)] tra = 40o + 15o = 55 o Nhiệt độ dầu nằm phạm vi cho phép 4.3.6 Xác định kích thước bi nghiền lượng bi cần thiết máy nghiền (Phần tính tốn phần dựa vào công thức sách Quá trình thiết bị CNHH & TP Tập 2: Cơ học vật liệu rời Trong tài liệu tham khảo số [1]) Đường kính bi nghiền xác định theo công thức: �� = 6(���)√� �� (Công thức 3.205, trang 178) Trong đó: d đường kính sản phẩm sau nghiền, (µm) D đường kính cực đại vật liệu thô (mm) Lượng bi nghiền cần thiết nạp vào máy cho a = 0.16R t (m) Với a khoảng cách từ tâm thùng nghiến đến mặt thoáng lớp bi thùng đứng yên => a = 0,16 × 1,05 = 0,168 m Kích thước đá vôi trước nghiền là: 25 mm Trong ngăn nghiền xảy va đập chính, phải sử dụng loại bi có đường kính lớn Theo thực nghiệm, bi chọn có đường kính từ 100 – 110 mm => chọn bi có đường kính 100 mm Vậy kích thước vật liệu sau nghiền xong có kích thước 0,237 mm (Áp dụng công thức 3.205) Khối lượng bi cần dùng để nghiền Tổng khối lượng bi: Mb = V1 × ρb × μ × φ Với V thể tích buồng nghiền => V1= π × R2× L = π × 2,22 × 4,4 = 16.71 m3 => Mb = 16,71 × 2,8 × 0,735 × 0,35 = 12,04 mm3 Thể tích bi nghiền: Khối lượng bi nghiền: m b = Vb×ρb = 5,2 × 10-4 (m3) × 2800 (kg.m-3) = 1,4 kg Số lượng bi cần dùng: = 8600 (viên bi) Khối lượng vật liệu thùng (Phần tính tốn phần dựa vào cơng thức sách Quá trình thiết bị CNHH & TP Tập 2: Cơ học vật liệu rời Trong tài liệu tham khảo số [1]) Ta có: Tổng khối lượng bi thùng là: Mb = 20 Theo thực nghiệm tổng thể tích bi thể tích vật liệu nhỏ 70% thể tích thùng nghiền Thể tích bi thùng là: Thể tích thùng nghiền là: 20,4 m3 => Thể tích vật liệu tối đa thùng là: Khối lượng vật liệu: Mvl = ρvl × v = 2700 × 1,25 ≈ 3,75 4.5 TÍNH TỐN VÀ CHỌN HỘP GIẢM TỐC 4.5.1 Chọn hộp giảm tốc: Động có tốc độ: nđc = 735 (vg/ph) Ớng nghiền có tốc độ hợp lý: nhl = 23,02 (vg/ph) => Tỷ số truyền phận truyền động từ trục động đến vỏ ống nghiền là: Tải trọng máy nghiền lớn nên ta dùng hộp giảm tốc khai triển hộp tốc phân đôi Đối với hộp giảm tốc khai triển  Hộp giảm tốc khai triển có ưu điểm sau: + Kết cấu đơn giản, số lượng chi tiết hộp + Phương án cố định cho bánh răng, ổ trục, ổ gối đỡ dễ thực + Độ xác vị trí tương đối trục khơng u cầu cao + Điều chỉnh ăn khớp cặp bánh răng, khe hở ổ lăn dễ dàng + Giá thành thấp  Nhược điểm hộp khai triển: + Bánh phân phối không đối xứng so với gối đở trục, làm tăng tập trung tải trọng lên phần + Tải trọng phân bố khơng lên hai ổ trục, kích thước ổ chọn theo tải trọng lớn, khối lượng hộp giảm tốc khai triển thường lớn loại hộp giảm tốc khác Hộp giảm tốc khai triển dùng rộng rải hệ thống dẫn động 1.1.1.1 Đối với hộp giảm tốc hai cấp phân đơi  Hộp giảm tốc phân đơi có ưu điểm sau: + Bánh phân bố đối xứng so với gối đỡ trục, giảm tập trung tải trọng phần + Tải trọng phân bố tương đối hai ổ, nên kích thước ổ không lớn tận dụng hết khả ổ + Cấp phân đôi tương ứng với cặp bánh chữ V, có khả tải lớn, khối lượng hộp phân đơi nhỏ hộp khai triển có thơng số làm việc  Nhược điểm hộp giảm tốc phân đôi + Một hai trục cặp bánh chữ V cần tự lựa lực dọc trục, cấu tạo gối đỡ trục phức tạp + Chế tạo cặp bánh chữ V yêu cầu xác cao + Số lượng bánh tăng, chiều rộng hộp lớn hộp khai triển + Giá thành cao hộp khai triển Hộp giảm tốc phân đôi dùng tương đối rông rãi 4.5.2 Lựa chọn phương án thiết kế hộp giảm tốc Dựa vào ưu nhược điểm hai hộp giảm tốc ta chọn hộp giảm tốc có cấp phân đơi để thiết kế cho trình truyền động… ( trình tính tốn dựa vào sách thiết kế chi tiết máy) Ta có động lựa chọn phần trên, với thông số kĩ thuật sau: Công suất 380 (kW) Tốc độ vòng quay : 735 (v/ph) Ihgt : i = 35 = ihgt inh = inh Trong đó: ihgt : tỷ số truyền hộp giảm tốc inh: tỷ số truyền truyền vành hộp giảm tốc inh = η1 = 0,97 – hiệu suất truyền bánh η2 = 0,99 – hiệu suất cặp ổ lăn η3 = – hiệu suất khớp nối Ta có: hộp giảm tốc phân đơi in > ic ( in tỉ số truyền cấp nhanh; ic tỉ số truyền cấp chậm) Có thể chọn hệ thức sau : in = ic (1,2 ÷ 1,3) Vậy ta chọn in = 1,25 ic Do ic = in = 2,5 Tính cơng suất cho trục: NI = Nct/η1/η2 = 380/0,97/0,99 = 395,71 (kW) NII = NI/η1/η2 = 395,71/0,97/0,99 = 412,07 (kW) NIII = NII/η2/η3 = 361,3/0,99/1 = 416,23 (kW) Tính số vịng quay trục: n1 = nđc = 735 (v/ph) n2 = nl/in = 735/2,5 = 294 (v/ph) n3 = n2/ic = 294/2 = 147 (v/ph) Tính momen xoắn trục: Mdc = 9,55× 106 × Nct/ndc = 9,55 × 106 × 380/735 = 4937415 ( N.mm) Mxl = 9,55× 106 × NI/n1 = 9,55 × 106 × 395,71/735 = 5141538 ( N.mm) Mx2 = 9,55× 106 × NII/n2 = 9,55 × 106 × 412,07/294 = 13385267 ( N.mm) Mx3 = 9,55× 106 × NIII/n3 = 9,55 × 106 × 416,23/147 = 27040793 ( N.mm) 4.5.3 Tính tốn thiết kế truyền bánh nghiêng cấp nhanh: Công suất bánh dẫn: Công suất bánh bị dẫn: 4.5.4 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng: Bánh nhỏ: Thép 40 X thường hóa σb = 950 MPa ; σch = 700 MPa ; HB = 260; Bánh lớn: Thép 40 X thường hóa: σb = 850 MPa ; σch = 550 MPa ; HB = 230; 4.5.5 Định ứng suất cho phép: Chu kì làm việc tương đương bánh lớn: 107 Số chu kỳ sở NHO thép chế tạo bánh lớn 17.106 (Bảng 10-8 sách chi tiết máy tập 1) Vậy Ntđ>NHO ⇒KHL=1 Chu kì làm việc tương đương bánh nhỏ: Ntđ1 = Ntđ2.i = 9.107 2,5 = 27.107 Ntđ1, Ntđ2 > NHO = 107 => KHL = Vậy ta có σHlim1=σoHlim1, σHlim2=σoHlim2 a) Giới hạn bền mỏi tiếp xúc cho phép bánh lớn bánh nhỏ:(bảng 106 sách chi tiết máy 1) σHlim1=2.HB+70 = 2.260+70 = 590 MPa σHlim2= 2.HB+70= 2.230+70 = 530 MPa Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh [σHlim1]=(σHlim1/SH).ZRZVKLKxH Trong tính tốn sơ chọn ZRZVKLKxH=1, SH=1,1 ⇒Bánh nhỏ [σH1]=590/1,1=536,36 MPa Bánh lớn [σH2]=530/1,1=481,82 MPa Để tính bền ta dùng trị số ứng suất tiếp xúc nhỏ: [σH] = 481,82 MPa b) Ứng suất uốn cho phép: Số chu kì chịu tải tương đương bánh lớn (công thức 10-72, chi tiết máy 1) =>NFO = 4.106 Số chu kỳ chịu tải tương đương bánh nhỏ Ntđ1=i.Ntđ2, lớn NFO Ta có NFL = hai bánh Bộ truyền quay chiều nên KFC = Giới hạn bền mỏi uốn bánh nhỏ bánh lớn [công thức 910-74) bảng 10-6] Ứng suất mỏi uốn cho phép tính theo cơng thức (10-73) (sách chi tiết máy tập Nguyễn Trọng Hiệp) Hệ số an toàn SF = 1,7 (phơi rèn thường hóa tơi cải thiện) Hệ số KxF = (đường kính bánh 400 mm) Hệ số YR = Hệ số YS = 1,08 – 1,61 gm = 1,03 (môđun m = mm) Ứng suất uốn cho phép bánh nhỏ Ứng suất uốn bánh lớn Ứng suất tiếp xúc cho phép tải Bánh nhỏ Bánh lớn Ứng suất uốn cho phép tải Bánh nhỏ Bánh lớn 4.5.6 Tính sơ đường kính vịng lăn bánh nhỏ theo cơng thức (10-43) Trong moomen xoắn bánh nhỏ Hệ số chiếu rộng vành chọn theo Lấy sơ KHα = 1,1; theo trị số đồ thị hình 10-14 tìm KHβ = 1,08 Lấy dωl = 520 mm 4.5.7 Tính khoảng cách trục αω sơ Môđun pháp Chọn m = 14 mm Tính số Số bánh nhỏ: Số bánh lớn: Z2 = i.Z1 = 92 4.5.8 Các kích thước bánh Các đường kính vịng chia ( truyền không dịch chỉnh) Chiều rộng vành bω =  d dω1 = 0,6 520 = 312 mm Lấy bω = 320 mm Khoảng cách trục aω = 910 mm Hệ số trùng khớp dọc Thỏa điều kiện 4.5.9 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc theo công thức (10-40) ZM = 275 Mpa1/2 ( bánh thép) Góc ăn khớp mặt mút bánh nghiêng không dịch chỉnh Góc ăn khớp mặt mút bánh nghiêng khơng dịch chỉnh = Hệ số trùng khớp ngang tính theo công thức (10-6) (sách chi tiết máy tập 2-Nguyễn Trọng Hiệp) Theo công thức (10-42) (sách chi tiết máy tập 2-Nguyễn Trọng Hiệp) Hệ số KHβ = 1,08 tìm Để xác định KHα, trước hết cần tính vận tốc vịng Theo bảng 10-1 chọn cấp xác cho truyền bánh Theo đồ thị hình 10-11(sách chi tiết máy tập 2-Nguyễn Trọng Hiệp) tìm KHα = 1.12 Hệ số KHv tính theo công thức (10-12) (sách chi tiết máy tập 2-Nguyễn Trọng Hiệp) Với vH tính theo cơng thức (10-14) H = 0.002 (bảng 10-2) ; go = 73 (bảng 10-3) (sách chi tiết máy tập 2-Nguyễn Trọng Hiệp) Vậy 4.5.10 Kiểm nghiệm độ bền uốn Ứng suất uốn tính theo cơng thức (10-45) (sách chi tiết máy tập 2-Nguyễn Trọng Hiệp) Xác đinh hệ số dạng YF1 YF2 theo đồ thị hình 10-21 (sách chi tiết máy tập 2Nguyễn Trọng Hiệp ) với hệ số dịch chỉnh x = số tương đương Hệ số KFα tính theo cơng thức (10-11), với cấp xác ncx = KFα = Hệ số KFβ tre theo đồ thị hình 10-14 (sách chi tiết máy tập 2-Nguyễn Trọng Hiệp), phụ thuộc hệ số d vị trí bánh nhỏ lắp trục, KFβ = 1.25 Hệ số KFv tính theo cơng thức (10-13) (sách chi tiết máy tập 2-Nguyễn Trọng Hiệp) (bảng 10-2) Hệ số Yβ = Vậy = = 66,24 Mpa < [] 4.5.11 Kiểm nghiệm độ bền tải Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc bánh lớn có ứng suất tiếp xúc cho phép tải [σH2]max = 1540 Mpa nhỏ [σH1]max Theo công thức (10-47) (sách chi tiết máy tập 2-Nguyễn Trọng Hiệp), với T1 max = 1,8 T1 Kiểm nghiệm ứng suất tải theo công thức (10-48) (sách chi tiết máy tập 2Nguyễn Trọng Hiệp) Bánh nhỏ 4.5.12 Xác định kích thước truyền bánh Vì tính tốn kiểm nghiệm điều kiện bền bánh thỏa mãn, kích thước: + Đường kính vịng chia d1 = m.Z1 =518 mm ; d2 = m.Z2 = 1288 mm; + Đường kính vóng đỉnh da1 = d1 + 2.m = 546 mm ; da2 = d2 + 2.m = 1316 mm + Đường kính vịng đáy df1 = d1 -2,5.m = 486 mm ; df2 = d2 -2,5.m = 1253 mm + Số Z1 = 37 ; Z2 = 92 tìm không cần phải thay đổi 4.6 TRỤC Theo công thức (15-2) tính sơ đường kính trục chổ lắp bánh Định kết cấu trục kích thước đoạn trục: đường kính chổ lắp bánh d1 = 135 mm; đường lính chổ lắp ổ lăn d0 = d1 – = 130 mm ; đường kính chổ lắp khớp nối dk = d0 – = 125 mm; kích thước chiều dài l = 380 mm; a = b = 190 mm; c = 380 mm; đường kính trung bình vịng trịn qua tâm đàn hồi khớp nối D = 140 mm Xác định lực qua bánh tác dụng lên trục: Mơmen xoắn Lực vịng Kiểm nghiệm hệ số an tồn mỏi trục theo cơng thức (15-3)( sách chi tiết máy tập 2-Nguyễn Trọng Hiệp) Tại tiết diện lắp bánh răng, trục bị yếu rãnh then Mômen xoắn T = 4937415 N.mm Ứng suất uốn Ứng suất xoắn Trục làm thép 45 thường hóa có giới hạn bền kéo Giới hạn mỏi uốn Giới hạn mỏi xoắn Hệ số tập trung ứng suất thực tế tra theo bảng 15.3 rãnh then trục có giới hạn bền có kσ = 1,75 ; kr = 1,50 Hệ số kích thước tra bảng 15.2, Trục mài, có hệ số tập trung ứng suất bề mặt không nhãn Trục không tăng bền, hệ số β = Các hệ số thép cacbon Theo công thức (15-4 sách chi tiết máy tập 2-Nguyễn Trọng Hiệp) với , ta có Theo cơng thức (15-5) với , ta có Tính hệ số an tồn s theo cơng thức (15-3) 4.7 TÍNH TỐN Ổ LĂN Số vịng quay thùng nghiền là: n = 23,02 vòng.phút-1 Tải trọng tương đương đối: V: hệ số kể đến vòng quay, vòng quay nên V = kt: hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ, giả sử điều kiện làm việc ổ lăn nhỏ 105 oC, ta có kt = kđ: hệ số kể đến đặc tính tải trọng, máy nghiền ta có , ta chọn kđ = Fr: tải trọng hướng tâm, ổ lăn phải chịu tác dụng lớn từ toàn thùng nghiền thiết bị thùng, nên ta lấy Fr = P = 1,18.106 Từ thông số ta được: Tuổi thọ ổ lăn tính theo cơng thức sau: Với: Lh: tuổi thọ ổ lăn tính Ở lăn hoạt động năm => Lh = 5.365.24 = 43800 n: số vòng quay thùng Khả tải động tính sau: m = 10/3 (PGS.TS.Trịnh Chất, 2010) ⇒Chọn ổ lăn đỡ dãy với thơng số sau: - Đường kính trong: d = 640 mm - Đừng kính ngồi: D = 700 mm 4.8 BỆ ĐỠ Do toàn khối lượng thùng nghiền tập trung lớn bệ đỡ Nên ta chọn vật liệu đỡ có khả chịu tải trọng cao có độ bền cao Chọn vật liệu bệ đỡ gang xám với giới hạn bền ứng suất uốn [σu] = 5510 N.(mm2)-1 Chiều cao bệ đỡ h = 1150 mm Bề rộng bệ đỡ có dạng hình thang cân b1 = 1500 mm, b2 = 700 mm Chọn bề dày bệ đỡ 200 mm Đối với thiết bị có hai chân đỡ, phản lực chân đỡ tính theo cơng thức sau: P1 = P2 = 0,5.G Với G - trọng lực thùng nghiền, N Do thiết bị có gắn bánh nên phản lực gần bánh tính sau: P2 = P1 + Pbánh Phản lực bệ đỡ nằm xa bánh lớn: P1 = 0,5.mT = 0,5.1,18.106 = 5,9.105 N Phản lực bệ đỡ nằm gần bánh lớn: P2 = 5,9.105+ 959730,75 = 1,55.106 N Momen chống uốn bệ đỡ: Với S - bề dày thùng, S = 20 mm Ca - hệ số bổ sung ăn mịn hóa học, khơng ăn mịn hóa học nên Ca = Ứng suất uốn chân đỡ nằm xa bánh răng: Ứng suất uốn chân đỡ nằm gần bánh răng: Với Dn = 1940 mm Vậy ta chọn vật liệu làm bệ đỡ gang xám có mã hiệu 32-52, với giới hạn bền ứng suất uốn [σu] = 5510 N.(mm2)-1 KẾT LUẬN Trong công đoạn nghiền đá vôi ứng dụng gốm sứ máy nghiền bi khả dụng nhất, nhờ vào tính hiệu quả, dễ vận hành cấu tạo đơn giản Q trình tính tốn mặt lý thuyết cố gắng sát với thực tế cao Chiếc máy nghiền thiết kế ngăn, nghiền gián đoạn với cửa nhập liệu cửa tháo liệu Với suất 10 tấn/mẻ, máy có kích thước tương đối lớn (2,2x4,4m), nhiên, theo tính tốn máy hoạt động tốt giới hạn cho phép cho kích thước đá vơi theo u cầu Qua q trình tính tốn cơng nghệ ta thấy có nhiều khó khăn phát sinh gây cản trở đến việc tối ưu hóa cho quy trình cơng nghệ Tuy nhiên, việc thực q trình tính tốn cơng nghệ đồ án dựa số liệu sách thông số có cần dựa theo chuẩn thực tế để hình thành sản phẩm Một yếu tố khác đóng phần quan trọng kinh nghiệm ngồi thực tế sản xuất Mặt khác thiết bị sau thiết kế cần bảo đảm nguyên lí hoặt động giá thành không cao, không sai biệt so với thực tế đạt hiệu mong muốn, hoạt động tốt sản xuất công nghiệp Trong trình thực em gửi lời cảm ơn chung đến thầy cô môn Công nghệ Hóa Học, riêng Cơ hướng dẫn Cô Ngô Trương Ngọc Mai bảo hướng dẫn tận tình, giới thiệu tài liệu tham khảo vơ bổ ích để em hồn thành đồ án mơn học TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồ Lê Viên, 2006 Tính tốn, thiết kế chi tiết thiết bị hóa chất dầu khí NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội NXB xây dựng Hà Nội, 310 trang [2] GS TSKH Nguyễn Bin, 2003 Các q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm tập “phân riêng hệ không đồng khuấy, trộn, đập, nghiền, sàng” NXB Khoa học kỹ thuật [3] Lưu Thị Thanh Mai, 2007 Đồ án thiết kế máy nghiền bi gián đoạn nghiền nguyên liệu cho khung xương chén sứ dân dụng [4] Nguyễn Trọng Hiệp, 2006 Chi tiết máy Tập NXB Giáo dục Thừa Thiên Huế [5] Nguyễn Trọng Hiệp, 2006 Chi tiết máy Tập NXB Giáo dục Thừa Thiên Huế [6] PGS TS Trịnh Chất, TS Lê Văn Uyển, 2010 Tính tồn thiết kế hệ dẫn động khí, Tập Tái xuất lần 10, NXB Giáo dục Phú Yên [7] Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam, 2004 Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm, tập học vật liệu rời NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [8] PGS Hà Văn Vui, TS Nguyễn Chỉ Sáng, 2004 Sổ tay Thiết kế khí Tập NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội [9] TS Trần Xoa, 2004 PGS TS Nguyễn Trọng Khn, TS Phạm Xn Tồn Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, Tập NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội ... lựa chọn hàng đầu việc nghiền vật liệu, cụ thể đá vôi Máy nghiền bi gián đoạn với suât 10 tấn/mẻ thiết kế ứng dụng vào vật liệu gốm sứ Máy nghiền bi thùng ngắn làm việc gián đoạn có cấu tạo đơn... Đại học Cần Thơ, quý thầy cô Khoa Công nghệ tạo điều kiện cho em hồn thành mơn học Đồ án trình thiết bị với đề tài ? ?Thiết kế hệ thống nghiền bi gián đoạn? ?? Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến... dùng dể nghiền ướt hay khơ, chu trình kín hở [2] Máy làm việc gián đoạn theo mẻ nên suất thấp dùng cho qui mô nhỏ Loại máy nghiền gián đoạn thường dùng nhà máy gốm sứ Máy nghiền bi gián đoạn thường