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 liên tục”. 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! iii LỜI CẢM ƠN..................................................................................................................ii MỤC LỤC..................................................................................................................... iii TÓM TẮT........................................................................................................................v DANH MỤC HÌNH .......................................................................................................vi DANH MỤC BẢNG .....................................................................................................vii CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU....................................................................................................1 Lý thuyết về phương pháp nghiền.............................................................................1 Khái niệm về phương pháp nghiền.........................................................................1 Các loại máy nghiền ...............................................................................................1 1.1.2.1 Máy nghiền hạt....................................................................................................1 1.1.2.2 Máy nghiền bột....................................................................................................8 Giới thiệu về nguồn nguyên liệu .............................................................................10 Trữ lượng đá vôi ở Việt Nam...............................................................................10 Các tính chất của đá vôi........................................................................................11 CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN VÀ SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ............................................................................................................................13 Chọn phương pháp nghiền ......................................................................................13 Sơ đồ quy trình công nghệ.......................................................................................13 Sơ đồ.....................................................................................................................13 Thuyết minh quy trình ..........................................................................................14 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CHI TIẾT...........................................................................15 Quy trình tính toán...................................................................................................15 Tính toán thiết bị chính............................................................................................15 Thiết kế kết cấu máy.............................................................................................15 3.2.1.1 Tính đường kính trong và chiều dài vỏ máy nghiền .........................................15 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 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 3.2.2.5 Tính công suất động cơ .....................................................................................30 Tính thiết bị phụ trợ.................................................................................................31 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.............................................33 iv Tính toán bánh răng dẫn động..............................................................................34 Kiểm tra bền ............................................................................................................34 Tính trọng lực của phần quay...............................................................................34 3.4.1.1 Trọng lượng của ống nghiền cùng các tấm lót..................................................35 3.4.1.2 Trọng lượng của hai mặt bích đầu ống nghiền: ................................................36 3.4.1.3 Trọng lượng của hai vách ngăn:........................................................................36 Tính trọng lượng của bi và vật liệu ......................................................................36 Tính lực ly tâm .....................................................................................................37 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..................................................................39 Tính toán chi phí lắp đặt thiết bị..............................................................................40 So sánh với các động cơ được bán trên thị trường..................................................41 CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ ..................................................................44 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................45
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ HĨA HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG NGHIỀN BI LIÊN TỤC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Ngô Trương Ngọc Mai SINH VIÊN THỰC HIỆN: Nguyễn Hoàng Khang; MSSV: B1407659 Ngành: CN Kỹ thuật hóa học-Khóa 40 Tháng 5/2018 Em xin chân thành cảm ơn trường Đại học Cần Thơ, quý thầy cô Khoa Cơng 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 liên tục” 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 trình tính tốn vẽ thiết bị khơng thể tránh sai sót Vì thế, em mong nhận góp ý nhận xét quý thầy để đồ án em hồn chỉnh Xin chân thành cảm ơn! ii LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii TÓM TẮT v DANH MỤC HÌNH vi DANH MỤC BẢNG .vii CHƯƠNG MỞ ĐẦU Lý thuyết phương pháp nghiền Khái niệm phương pháp nghiền Các loại máy nghiền 1.1.2.1 Máy nghiền hạt 1.1.2.2 Máy nghiền bột Giới thiệu nguồn nguyên liệu 10 Trữ lượng đá vôi Việt Nam 10 Các tính chất đá vơi 11 CHƯƠNG LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN VÀ SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 13 Chọn phương pháp nghiền 13 Sơ đồ quy trình cơng nghệ 13 Sơ đồ 13 Thuyết minh quy trình 14 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHI TIẾT 15 Quy trình tính tốn 15 Tính tốn thiết bị 15 Thiết kế kết cấu máy 15 3.2.1.1 Tính đường kính chiều dài vỏ máy nghiền 15 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 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 3.2.2.5 Tính cơng suất động 30 Tính thiết bị phụ trợ 31 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 33 iii Tính tốn bánh dẫn động 34 Kiểm tra bền 34 Tính trọng lực phần quay 34 3.4.1.1 Trọng lượng ống nghiền lót 35 3.4.1.2 Trọng lượng hai mặt bích đầu ống nghiền: 36 3.4.1.3 Trọng lượng hai vách ngăn: 36 Tính trọng lượng bi vật liệu 36 Tính lực ly tâm 37 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 39 Tính tốn chi phí lắp đặt thiết bị 40 So sánh với động bán thị trường 41 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 iv 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 hồn chỉnh phù hợp với thơng 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 v Hình 1-1 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền má chuyển động đơn giản Hình 1-2 Sơ đồ ngun lý máy nghiền nón trục treo Hình 1-3 Máy nghiền đĩa Hình 1-4 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền bi Hình 2-1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ .13 Hình 3-1 Sơ đồ quy trình tính toán 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 22 Hình 3-6 Mơ tả chuyển động viên bi thùng nghiền 25 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 38 vi Bảng 1-1 Các tính chất vật lý đá vôi .11 Bảng 1-2 Các thành phần hóa học chủ yếu đá vơi .11 Bảng 3-1 Kết tính tốn thông số thùng nghiền 17 Bảng 3-2 Các thơng số kích thuật mặt bích 23 Bảng 3-3 Cơng suất – tỷ số truyền – số vịng quay – mômen .32 Bảng 3-4 Các thông số kỹ thuật truyền bánh nghiêng .33 Bảng 3-5 Cơng thức tính thông số bánh 34 Bảng 3-6 Chi phí chi tiết máy nghiền bi 40 Bảng 3-7 Các thông số máy 41 Bảng 3-8 Các loại máy bán thị trường 41 vii Lý thuyết phương pháp nghiền Khái niệm phương pháp nghiền Nghiền trình phân tách vật thể rắn từ kích thước ban đầu đến kích thước sử dụng [1] Độ nghiền tỷ số đường kính D vật trước nghiền đường kính d sau nghiền [2] 𝐷 𝐼= 𝑑 Dựa vào độ nghiền ta phân loại thành nhiều loại nghiền khác nhau: nghiền thơ, nghiền trung bình, nghiền nhỏ, nghiền mịn,… Các loại máy nghiền Theo kích thước sản phẩm, máy nghiền phân thành máy nghiền hạt (nghiền vỡ) máy nghiền bột [1] 1.1.2.1 Máy nghiền hạt Dựa vào cấu tạo nguyên lý làm việc máy nghiền hạt lại tiếp tục phân loại thành: máy nghiền má, máy nghiền nón, máy nghiền trục, máy nghiền va đập Máy nghiền má Cấu tạo nguyên lý làm việc Hình 1-1 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền má chuyển động đơn giản Hình 1-1 mơ tả cấu tạo ngun lý làm việc máy nghiền má sau: Máy gồm giá (1) lắp mã tĩnh (2), trục treo (4) treo má động (3), má động má tĩnh bắt lót, trục lệch tâm (5) quay, làm cho tay biên (6) chuyển động lên trên, cánh tay đòn (7) (8) đẩy má động quanh trục (4) ép vật liệu vào má tĩnh, lúc vật liệu bị đập, tay biên (6) chuyển động xuống, tâm chống không tác dụng vào má động, trục căng (10) nhờ lò xo (11) kéo má động (3) vị CHƯƠNG MỞ ĐẦU CBHD: N.T.N.MAI trí cũ Khi vật liệu bị đập rơi khỏi hai má máy, phía sau máy cịn có phận chêm (9) để điều chỉnh góc kẹp (khe hở hai má máy) Trong trình làm việc vậy, vật liệu bị ép theo chu kỳ (1/2 vịng trục lệch tâm Vì vậy, có tải tức thời động ép vật liệu Sự tải triệt tiêu trước vô lăng vượt tải bắt vào trục (5) Vơ lăng tích luỹ lượng má động chuyển động khơng tải trả lại lượng má động ép vật liệu, nhờ máy làm việc cân Quỹ đạo chuyển động điểm má động cung tròn Tập hợp lại máy chuyển động tịnh tiến đơn giản Công dụng: Chủ yếu dùng để đập thơ đập trung bình loại vật liệu có độ bền nén 2000 kg.cm-2 Ưu điểm: Năng suất cao, kết cấu đơn giản, giá thành hạ không yêu cầu công nhân phục vụ có tay nghề cao, kích thước máy gọn Có thể 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 Máy nghiền nón Sơ đồ ngun lý làm việc Máy nghiền nón trục neo Hình 1-2 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền nón trục neo Hình 1-2 mơ tả cấu tạo máy nghiền nón trục neo gồm phận sau: Giá máy (5) lắp chặt nón ngồi (4) bu lơng, nón (3) bắt với trục (2), trục neo vào ổ hình cầu hình (1), cuối trục bắt vào ống lệch tâm (6), ống gắn chặt vào cặp bánh hình nón (8) quay trục (9) từ động qua hộp giảm Nguyễn Hoàng Khang CHƯƠNG MỞ ĐẦU CBHD: N.T.N.MAI tốc, ống lệch tâm quay làm trục (2) mang nón (3) quay quanh điểm cố định mặt nón gần xa mặt nón ngồi, bề mặt hai nón gần nhau, vật liệu bị đập, Khi xa nhau, vật liệu đập tháo khỏi máy theo máng nghiêng (7) cửa (10) Vỏ (11) tránh bụi vật liệu mịn rơi vào ống lệch tâm mang trục (2) Nguyên lý làm việc: Vật liệu bị ép kết hợp với uốn mài mặt nón ngồi cố định mặt ngồi nón quay liên tục Vật liệu vỡ dần xuống Khi nón chuyển động, tùy theo loại máy mà trục nón quay quanh điểm cố định vạch mặt nón; quay quanh trục nón ( trục máy), vạch mặt trụ Quá trình làm việc máy đập nón gần giống máy đập hàm Sau nửa dao động đầu nón trong, bề mặt nón gần bề mặt nón vật liệu bị đập vỡ Sang nửa dao động sau, bề mặt nón chuyển xa bề mặt nón ngồi, vật liệu đập xong rơi xuống, lúc, vật liệu nằm phía bên khoảng khơng hai mặt nón bị đập Công dụng: Được sử dụng để đập thô, đập trung bình đập nhỏ, loại vật liệu rắn Ưu điểm: Năng lượng tiêu hao riêng cho sản phẩm nhỏ máy nghiền má, máy vật liệu khơng bị ép mà cịn bị uốn Năng suất cao, chuyển động êm khơng có tải trọng động trình làm việc liên tục vịng quay nên khơng cần sử dụng tới vơ lăng vượt tải Kích thước sản phẩm đồng Có thể q tải 15-20 %, vật liệu nạp vào máy qua tiếp liệu khơng Nhược điểm: Kết cấu máy phức tạp, nặng nề, giá thành cao sửa chữa máy phức tạp Chiều cao máy lớn Khơng đập vật liệu qnh bị nghẽn khoảng khơng gian làm việc hai nón Với suất, máy đập hàm đập vật liệu to 1.1.2.2 Máy nghiền bột Dựa vào cấu tạo nguyên lý làm việc máy nghiền bột lại tiếp tục phân loại thành: máy nghiền đĩa, máy nghiền bi máy nghiền bánh xe Máy nghiền đĩa Cấu tạo nghiên lý họat động máy nghiền đĩa thể hình 1-3 Nguyễn Hồng Khang CHƯƠNG TÍNH TỐN CHI TIẾT CBHD: N.T.N.MAI Kết luận Số vòng quay tới hạn bi nghiền (v.p-1) Số vòng quay hợp lý bi nghiền (v.p-1) 28 22 3.2.2.3 Xác định kích thước bi nghiền lượng bi cần thiết máy nghiền (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]) Đường kính bi nghiền xác định theo công thức: 𝑑𝑏 = 6(𝑙𝑔𝑑 )√𝐷 𝑚𝑚 (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 = 0.16Rt (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 Xét ngăn 1: Kích thước đá vơi 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 buồng có kích thước 2,2 mm (Áp dụng công thức 3.205) Khối lượng bi ngăn Tổng khối lượng bi ngăn 1: Mb1 = V1 × ρb × μ × φ Với V1 thể tích ngăn => V1 = π × R2t × L1 = π × 1,152 × 2,3 = 9,6 m3 => Mb1 = 9,6 × 2,8 × 0,735 × 0,35 = 6,9 Thể tích bi nghiền: Vb1 = d 4π( b ) 3 = 4π( 100 ) = 523598,78 mm3 Khối lượng bi nghiền: mb1 = Vb1×ρb = 5,2 × 10-4 (m3) × 2800 (kg.m-3 ) = 1,4 kg => số lượng bi ngăn là: Mb1 mb1 = 6,9×103 4,1 ≈ 1682 𝑏𝑖 Xét ngăn 2: Lấy kích thước trung bình đá vơi sau buồng là: 2,2 mm Chọn kích thước đá vơi sau thiết bị nghiền là: 0,237 mm Vậy 𝑑𝑏 = 6(𝑙𝑔𝑑 )√𝐷 = 6(𝑙𝑔0,237 × 103 ) × √2,2 = 21,1 𝑚𝑚 Dựa vào bẳng 4.9 trang 77 tài liệu tham khảo Nguyễn Hoàng Khang 29 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHI TIẾT CBHD: N.T.N.MAI Ta chọn kích thước bi ngăn 30 mm Tính lượng bi nghiền cần thiết nạp vào ngăn 2: Tổng khối lượng bi ngăn 2: 𝑀𝑏2 = 𝑉2 × 𝜌𝑏 × 𝜇 × 𝜑 Với V2 thể tích ngăn => 𝑉2 = 𝜋 × 𝑅𝑡2 × 𝐿2 = 𝜋 × 1,152 × 4,6 = 19,1 𝑚3 => Mb2 = 19,1 × 2,8 × 0.735 × 0,35 = 13,9 => Thể tích bi nghiền: 𝑉𝑏2 = d 4π( b ) 3 = 30 4π( ) = 14137,17 𝑚𝑚3 => Khối lượng bi nghiền: mb2 = Vb2×ρb = 1,4 × 10-5 (m3) × 2800 (kg.m-3) = 0.04 kg => Tổng số lượng bi nghiền ngăn là: 13,9×103 0,04 = 347500 (viên bi) Kiểm tra lại thông số bi nghiền ngăn phù hợp với bảng 4.9 trang 77 tài liệu tham khảo số 3.2.2.4 Tính 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: 𝑉𝑏 = Mb ρb = 20000 2800 = 7,1 𝑚3 Thể tích thùng nghiền là: 28,7m-3 => Thể tích vật liệu tối đa thùng là: V 28,7 2 v = 0,7 × − Vb = 0,7 × − 7,1 = 2,9 𝑚3 Khối lượng vật liệu: Mvl = ρvl × v = 2700 × 2,9 ≈ 7,8 3.2.2.5 Tính cơng suất động N = 0,736 × C × G × √Dt (Cơng thức 3.215, trang 183) Với: G khối lượng vật liệu bi nghiền thùng, C hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào loại bi nghiền hệ số chứa đầy, có giá trị chọn bảng 3.1 trang 183 tài liệu tham khảo số Vậy hệ số C có giá trị 10.3 Ta tính G = 27,8 Dt = 2,1 m => 𝑁 = 0,736 × 10,3 × 27,8 × √2,3 ≈ 319 kW => Chọn mơ tơ có số hiệu JRQ 158-8 Công suất 380 kW Tốc độ mô tơ 735 vịng.phút-1 Nguyễn Hồng Khang 30 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHI TIẾT CBHD: N.T.N.MAI Điện áp kW Tính thiết bị phụ trợ Tính hộp giảm tốc (Phần tính tốn mục dựa tài liệu tham khảo – Thiết kế hệ thống dẫn động khí tập 5) 3.3.1.1 Chọn động điện Chọn động điện ba pha khơng đồng roto ngắn mạch có ưu điểm sau: kết cấu đơn giản, giá thành tương đối thấp, dễ bảo quản, làm việc tin cậy, mắc trực tiếp vào mạng lưới điện ba pha mà khơng cần biến đổi dịng điện Chọn động điện có thơng số sau: Cơng suất: 380 kW Số vòng quay: 735 v.p-1 Số đối cực 2p = 3.3.1.2 Tính tốn động học hệ dẫn động khí - - Xác định tỷ số truyền ut hệ dẫn động u 735 ut dc 34,7 uv 22 Trong đó: ndc (v/p) số vịng quay động chọn; nlv (v.p-1) số vịng quay trục máy cơng tác Phân tỷ số truyền hệ dẫn động ut ut = un.uh đó: un tỷ số truyền truyền hộp giảm tốc; uh tỷ số truyền hộp giảm tốc theo bảng 2.4 chọn tỷ số truyền hộp giảm tốc cấp uh = 20 u 34,7 1,7 => un t uh 20 Phân phối tỷ số truyền cho truyền hộp giảm tốc uh = u1.u2 (u1 – tỷ số truyền truyền cấp nhanh; u2 – tỷ số truyền truyền cấp chậm) theo bảng 3.1 trang 43 ta u1 = 6,07; u2 = 3,29 tính lại un theo u1 u2: u 34.7 un t 1,74 u1u2 6,07 3, 29 - Xác định cơng suất, mơmen số vịng quay trục Ta có: Pct = 380 kW Nguyễn Hồng Khang 31 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHI TIẾT CBHD: N.T.N.MAI ndc = 735 v.p-1 + Đối với trục 1: P1 = Pct.ηol ηd = 735×0,99×0,96 = 699 kW n 735 n1 dc 422 v.p-1 un 1,74 p 699 T1 9,55 106 9,55 106 15,8 106 Nmm n1 422 + Đối với trục 2: P2 = P1.ηol ηbr = 699×0,99×0,97 = 671 kW n 422 n2 69,5 v.p-1 u1 6,07 p 671 T2 9,55 106 9,55 106 92, 106 Nmm n2 69,5 + Đối với trục 3: P3 = P2.ηol ηbr = 671×0.99×0,97 = 644,4 kW n 69,5 n3 22 v.p-1 u2 3, 29 p 644, T3 9,55 106 9,55 106 291,6 106 Nmm n3 21,1 Trong đó: Pct – cơng suất cần thiết động ud – tỷ số truyền truyền đai ηd, ηol, ηbr – hiệu suất truyền đai, cập ổ lăn truyền bánh có từ việc tra bẳng 3.2 trang 19 Kết tính tốn thống kê theo bảng sau: Bảng 3-3 Công suất – Tỷ số truyền – Số vịng quay – Mơmen Trục Thông số Công suất P, kW Động 380 699 671 644 1,74 Tỷ số truyền u Số vịng quay n, vịng.phút-1 735 Mơmen xoắn T, Nmm 6,07 3,29 422 69.5 22 15,8×106 92,2×106 291,6×106 3.3.1.3 Chọn vật liệu thiết kế Đối với truyền bánh hộp giảm tốc hai cấp, không yêu cầu đặt biệt kích thước VÌ chọn loại vật liệu để thiết kế Nguyễn Hoàng Khang 32 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHI TIẾT CBHD: N.T.N.MAI Chọn vật liệu thuốc nhóm II có độ cứng HP >350 bánh tơi bề mặt, thấm cacbon, máy có công suất tải trọng lớn 3.3.1.4 Chọn thơng số bánh hộp giảm tốc Quy trình cơng thức tính tốn dựa vào tài liệu tham khảo số – Chi tiết máy tập1 Công suất bánh dẫn: N1 N1 699 349, kW 2 N 671 Công suất bánh bị dẫn: N 335, kW 2 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng: - Bánh nhỏ: thép 45X thường hóa; σb = 750 Nmm-2, σch = 500 Nmm-2, HP = 230 - Bánh lớn: thép 45X thường hóa; σb = 700 Nmm-2, σch = 450 Nmm-2, HP = 200 Dựa vào thông số tính tốn, hộp giảm tốc chọn phù hợp với thông số thiết bị nhà sản suất trình bày bảng… Bảng 3-4 Các thơng số kỹ thuật truyền bánh nghiêng Nguyễn Hồng Khang 33 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHI TIẾT CBHD: N.T.N.MAI Tính tốn bánh dẫn động Chọn vật liệu làm bánh lớn nhỏ thép có độ cứng cao, thường hóa Có thơng số sau: giới hạn bền b 380 MPa, giới hạn chảy ch 380 MPa, độ cứng HB < 250 Ứng suất tiếp xúc cho phép tx notx K' N = 1,8 HB Trong đó: K’N: Hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc, chon K’N = Đối với vật liệu gan cải tiến notx 1,8HB Bảng 3-5 Cơng thức tính thơng số bánh Tên gọi Ký hiệu Đường kính vòng chia d Chiều cao đỉnh Chiều cao chân Chiều cao Đường kính vịng đỉnh Đường kính vòng đáy Bước Khoảng cách tâm hai bánh ăn khớp hf h da df pt a Cơng thức Tính bánh lớn tính d = mZ d = 10 × 362 = 3620 = m = 10 hf = 1,25m hf = 12,5 h = h a + hf h= + hf =22,5 da = m(Z+2) da = 3640 df= (Z-2,5)m df = 3595 pt = πm pt = 31,4 𝑑1 + 𝑑2 a = 𝑎= 10(362+68) = 𝑚(𝑍1 + 𝑍2 ) = 2147 Tính bánh nhỏ d = 10×68 = 680 = 10 hf = 12,5 h = + hf =22,5 da = 700 df = 655 pt = 31,4 a = 10(362+68) = 2147 Kiểm tra bền Ống nghiền coi dầm nằm hai điểm tựa chịu uốn chịu xoắn Momen uốn (Mu) lực tĩnh lực ly tâm gây bi đạn vật liệu nghiền chuyển động Lực tĩnh bao gồm trọng lực phần quay, bi nghiền vật liệu Momen xoắn hệ thống truyền động gây (Mx) Tính trọng lực phần quay G=G1+G2+G3 Trong đó: G1:Trọng lượng ống nghiền lót G2:Trọng lượng hai mặt bích đầu Nguyễn Hồng Khang 34 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHI TIẾT CBHD: N.T.N.MAI G3: Trọng lượng hai vách ngăn 3.4.1.1 Trọng lượng ống nghiền lót G 1= Gv +GTL ( Gv : trọng lượng vỏ ống nghiền) (GTL : trọng lượng lót) Tính trọng lượng vỏ d2 Gv= ( L L2vn ) ( D 2bv ) D2 Gv=[ - ][L+L2vn] 4 Trong đó: D: đường kính ống nghiền; D= 2,1 m = 2300 m bv:bề dày vỏ ống nghiền; bv = 28 mm = 0,028 m L: chiều dài làm việc ống nghiền ; L= 6,9 m L2vn: chiều dày vách ngăn :L2vn= 60 + 270 =330 mm = 0,33 m (60 mm: chiều dày vách ngăn; 270 mm: chiều dày vách ngăn tháo sản phẩm) : khối lượng riêng ống nghiền = 7,85 T.m-1 Gv = ( ( D 2bv ) D ))(L L2vn ). = Gv ( ((2, 0, 028) 2,12 ))(6, 0, 33)7,85 11, T Tính trọng lượng lót Trọng lượng lót buồng nghiền 1: Số lượng lót ngăn 1: Theo chu vi có 40 dãy dãy có nhỏ ( kích thước dài x rộng: 310 x 176,6mm lớn ( kích thước dài x rộng: 408 x 176,6 mm Có 240 nhỏ 40 lớn ' Trọng lượng lót buồng nghiền 1: GTL 200v1 TL 40v1 TL với TL 2.75 T/m3 ( dùng đá nguyên khối) v1,v’1: thể tích lót loại ngăn nghiền tính phần thiết kế lót GTL (240 0,00215 40 0,0029) 2,75 1,8 T Trọng lượng lót buồng nghiền 2: Số lượng lót ngăn xếp theo chu vi có 40 dãy, dãy xếp theo chiều dài có l1 = 494 mm, l2 = 428 mm ghi chứa lót dài l3 = 180 mm Có 32 l = 494 mm, 40 l = 428 mm 40 loại l = 180 mm Tính tốn tương tự ta được: GTL 4,1 T Trọng lượng lót đáy ống nghiền buồng nghiền 1: Nguyễn Hoàng Khang 35 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHI TIẾT CBHD: N.T.N.MAI Số lượng lót:15 lót đáy thùng buồng nghiền Gđt = 15×Vđt× =15 ×0,009×2,75 0,37 [T] Trọng lượng ống nghiền lót: G1=Gv+ G1TL+ G TL Gdt = 11,6 + 1,8 + 4,1 + 0,37 17,9 [T] 3.4.1.2 Trọng lượng hai mặt bích đầu ống nghiền: Hình 3-8 Mặt bích với : d1: đường kính lỗ chừa để nạp, tháo vật liệu nghiền d1 = 0,6 m d: đường kính ngõng trục d=0,9 m G2 [( 2, 32 0, 92 ) 0,1 7,85 (0, 0, ) 7,85 0,805] 6, 2T 4 Vì có hai mặt bích hai đầu có chứa ống vit dẫn liệu nên G2 = 12,4 T 3.4.1.3 Trọng lượng hai vách ngăn: G3= D ( Lvn1 Lvn ). TL k = 2, 32 (0, 06 0, 27) 2, 75 0, 1, T G = G1+G2+G3= 17,9 + 12,4 + 1,9 32 T G = 32 × 9,81 103= 313.9.103 N Tính trọng lượng bi vật liệu Phương pháp tính khối lượng bi nghiền vật liệu trình bày mục 2.6 Ta có: khối lượng bi nghiền là: 20 T Khối lượng vật liệu 7,8 T GCH 20 7,8 27,8 N GCH 27,8 9,81103 272, 103 N Nguyễn Hoàng Khang 36 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHI TIẾT CBHD: N.T.N.MAI Tính lực ly tâm Ta có cơng thức tính khối lượng phần bi nghiền vật liệu quay thùng nghiền tạo lực ly tâm: mCH = kGCH (với k hệ số kể đến khối lượng tham gia quay t 0.334 0,55 (hệ số thực nghiệm) thùng, trị số k tỷ số thời gian t2 0.608 => mCH = 0,55× 272,7 × 103 = 150 × 103 N => Lực ly tâm tổng khối lượng mCH gây là: 2 (22 ) 2 v 60 0,7 106 N P mCH 150 103 R 1,05 Do góc lệch lực ly tâm khơng lớn khoảng 5o nên xem điểm đặt lực lực tổng ( GCH ) lực ly tâm (P) trùng điểm tới hạn quay (C) Gọi q lực phân bố khắp chiều dài ống nghiền: q P 0, 106 0, 096 106 N m1 L 6,9 0, 06 0, 27 Tính tốn bền 3.4.4.1 Tính bền cho thân thùng Ta xem thân thùng dầm đặt hai gối đỡ, chịu tác dụng đồng thời mơmen uốn mômen xoắn xác định theo ứng suất tiếp lớn [4] Trọng lượng thân vỏ thùng trọng lượng lót, trọng lượng tải trọng bi trọng lượng vật liệu đem nghiền, tất trọng lượng xem tải trọng phân bố Còn trọng lượng ngăn, trọng lượng đáy, trọng lượng cổ nạp liệu tháo liệu, trọng lượng bánh vòng xem tải trọng tập trung Khi thùng nghiền quay khoảng 55% trọng lượng tải trọng bi nạp vào thùng quay theo Vật liệu nghiền nằm thùng chiếm khoảng 14% tải trọng bi nạp vào thùng Nguyễn Hồng Khang 37 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHI TIẾT CBHD: N.T.N.MAI r D a b RA D RB MB B l1 B q L B M max Mu M 1kp B Mm M okp Hình 3-9 Biểu đồ phân bố nội lực thùng nghiền Phản lực gối đỡ: RA RB P 0, 106 0,35 106 T 2 Mômen uốn lớn là: PL 0, 106 (6,9 0, 06 0, 27) max Mu 0, 106 N.m 8 Momen xoắn ống nghiền : M u RB .r [ I ] Trong đó: RB: phản lực gối đỡ B : hệ số ma sát ổ ( = 0,01 dùng ổ trượt ma sát nửa ướt) r: bán kính cổ trục r = 0,25 m M x 0,35 10 0,01 0,25 875 N.m Dọc theo chiều dài ống nghiền, mômen xoắn giảm theo tỉ lệ đạt giá trị M x gối đỡ A Hiển nhiên mặt cắt nguy hiểm ống nghiền, mơmen tương đương tính: Mtâ M u2 0, 75M x (0, 106 ) 0, 75 875 0, 106 [ N.m ] ≈ 61,2 T.m M tâ KW Trong : K= 0,8: hệ số giảm bền khoan lỗ bắt bulơng lót Ứng suất mặt cắt nguy hiểm: Rn4 Rt4 W= : mơmen chống uốn Rn Nguyễn Hồng Khang 38 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHI TIẾT CBHD: N.T.N.MAI Với Rn, Rt bán kính ngồi bán kính ống nghiền D 0, 056 2.1 0, 056 Rn 1, 078 m 2 D 2, Rt 1,15 m 2 W 1, 0784 1,154 0, 013 m3 1, 078 61, 588,5 T.m-2 0,8 0,13 Với vỏ máy nghiền chế tạo từ thép CT42n, có giới hạn bề uốn cho phép : σcp = 42 - 54 KG.mm-2 σ = 588,5 T.m-2 = 0,5885 KG.mm-2 < cp Vậy đạt tiêu chuẩn 3.4.4.2 Tính bền cho bulơng ghép mặt bích Đáy thân thùng ghép với nhờ bulông Khi máy làm việc, bulông chịu lực cắt mômen xoắn tải trọng thùng Gọi P1 lực cắt sinh ảnh hưởng tất phần quay theo lực li tâm, P2 lực cắt sinh lực vòng, tổng lực cắt cho bulơng là: P = P1+P2 (N) Ta có: P1 RB L 350000 6,9 2050084 N r 1,178 P2 9740.N 9740 380 148204 N n.r 22 1,178 Với r = Rn = 1,178 m đường kính vịng phân bố bulơng N: công suất máy nghiền bi L: khoảng cách từ tâm gối đỡ đến mặt phẳng ghép tâm với đáy n: số vòng quay thùng nghiền P 2198288 N Vậy ứng suất bulông là: c P 20,3 N.mm-2 m 785 d Với m: số lượng bulông, m=12 con, d đường kính bulơng, d = 36mm Ứng suất cắt cho phép: c 0,2 0,3 cp Chọn c 0, 2. cp 0, 300 60 (N.mm-2), với ch 300 (Thép C45 ) Vậy bulông đủ độ bền cắt cần thiết Nguyễn Hồng Khang 39 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHI TIẾT CBHD: N.T.N.MAI Tính tốn chi phí lắp đặt thiết bị Giá thiết bị = (thùng nghiền + vách ngăn + mặt bích + ổ lăn + bánh răng) + giá bi + giá lót + giá bulông + giá động điện hộp số + chi phí gia cơng Bảng 3-6 Chi phí chi tiết máy nghiền bi Tên chi tiết Đơn giá (VNĐ/kg) Số lượng (tấn) Thành tiền (VNĐ) Thép CT42n 14 50 700,000,000 Bi nghiền nhỏ 15,000 6,9 103,500,000 Bi nghiền lớn 30,000 13,9 417,000,000 Tấm lót ngăn 500,000/tấm 280 140,000,000 Tấm lót ngăn 300,000/tấm 400 120,000,000 Bu lơng (M33) 9,000/con 800 7,200,000 Gía động điện JRQ 158-8 máy 201,102,300 Giá hộp giảm tốc máy 41,200,000 Chi phí gia cơng 500,000,000 Chi phí khác 100,000,000 Tổng chi phí 2,330,000,000 Giá thép tấm: giá bán 14 VND/kg (số liệu tham khảo trang web công ty TNHH thép Đại Phát Lộc – ngày 23/3 lúc 20h) Giá bi: bi mua thị trường công ty JINAN JINCHI CONSTRUCTION MATERIALS CO.,LTD Giá lót: lót mua thị trường Nguồn http://www.alibaba.com/showroom/line-plate.html) Giá bulơng: bulơng dùng với nhiều kích thước (Cơng ty Đức Phát) Gía động điện JRQ 158-8 Sơn Thịnh phân phối (nguồn http://www.vatgia.com/maybomnuocnasa&module=product&view=detail&record_id= 3612307) Giá hộp giảm tốc hang Rossi sản xuất: (http://www.cokhicongnghiep.divivu.com/San-pham/2325937/96452/DONGCO-GIAM-TOC-TRUC-THANG.html) Nguyễn Hồng Khang 40 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHI TIẾT CBHD: N.T.N.MAI So sánh với động bán thị trường Bảng 3-7 Các thông số máy Vận tốc quay Độ hạt ống (v/p) vào (mm) 22,25