3.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc
1 2 3 4 5 6
1 _ Cửa lò 2 , 3 _ Puli đổi hớng. 4 _ Xylanh kéo 5 _ Ray dẫn hớng. 6 _ Cáp kéo.
Khi xylanh bốn làm việc đầu pít tông đợc kéo xuống , thông qua hai puli đổi hớng cáp 6 sẽ kéocửa lò chuyển động đi lên theo thanh dẫn hớngcửa lò đợc mở ra. Khi đầu pít tông 4 chuyển động đi lên, nhờ trọng lợng bản thân cửa lò tự hạ xuống cửa lò đợc đóng lại.
Thông qua kích thớc của lò đốt ta có kích thớc của lò đốt nh sau ( hình vẽ )
3.2 Tính toán lực tác dụng lên đầu pít tông
_ Theo sơ đồ nguyên lý làm việc nh trên, hệ puli chỉ có tác dụng làm đổi hớng của lực bội suất của hệ puli bằng một . Vì vậy lực tác dụng lên đầu pít tông có giá trị bằng trọng lợng cửa lò.
3.2.1 Tính trọng lợng cửa lò /
1 _ Thép. 3 _ Bông thuỷ tinh. 2 _ Gạch chịu lửa. 4 _ Gạch chịu lửa.
Từ cấu tạo mặt cắt cửa lò cùng với các chi tiết , ta xác định trọng lợng cửa lò. Pcl = Pt + Pg + Pb. Pt _ Trọng lợng tấm thép bọc bên ngoài 4 3 2 1
Pg _ Trọng lợng khối gạch chịu lửa. Pb _ Trọng lợng bông thuỷ tinh.
Pt = V.γt.g
V _ thể tích các tấm thép bọc cửa lò.
V = 2.1,1.0,33.0,005 + 2.1.0,005.0,003 + 2.1,1.1.0,005 = 0.01793 (m3)
γt _ khối lợng riêng của thép γ t = 7850 ( kg / m3 ) Pt = 7850.0,01793.10 = 1407,5 N Pg = Vg. γ g.g
Vg _ thể tích khối gạch chịu lửa.
Vg = 2.1.0,11.1,1 = 0,242 m3
γg _ khối lợng thể tích của gạch γg = 1400 kg / m3
Pg = 1400.0,242.10 = 3388 N. Pb = Vb. γ b.g
Vb _ thể tích khối bông thuỷ tinh Vb = 0,11.1.1,1 = 0,121 m3
γb _ khối lợng thể tích của bông thuỷ tinh. γb = 150 kg / m3
Pb = 150.0,121.10 = 181,5 N
⇒ Trọng lợng cửa lò.
Pcl = 1407,5 + 3388 + 181,5 = 4977 N ⇒ F = Pcl / n.
F _ lực tác dụng lên đầu pít tông.
n _ hiệu suất kể đến ma sát của các puly và trục. n = 0,98. F = 4977 / 0,98 F = 5078,57 N. 3.3 Tính chọn cáp và puli Ta có công thức tính chọn cáp. Smax .n ≤ Sđ
Smax _ lực căng cáp lớn nhất trong quá trình làm việc không kể đến tải trọng động. Với sơ đồ nguyên lý làm việc nh trên bội suất cụm puly bằng 1.
Smax = F = 5078,57 N. Sđ_ tải trọng phá hỏng cáp do nhà chế tạo xác định.
n_ hệ số an toàn của cáp khi làm việc. Giá trị n phụ thuộc vào chế độ làm việc của cáp, đối với cơ cấu nâng cửa lò ta lấy n = 5,5 tơng ứng với chế độ làm việc trung bình nhẹ
Smax .n ≤ Sđ. 5078,57.5,5 ≤ Sđ. 27932,13 (N) ≤ Sđ.
Tra bảng sổ tay máy xây dựng ta chọn cáp bện đôi kiểu TK có giới hạn bền của sợi thép cấu tạo nên cáp: 200 N/mm2. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đờng kính cáp d = 11,5 mm. Sđ = 67,95 KN.
Với cáp đã chọn ta tính toán chọn đơng kính puly và kích thớc vòng đỡ cáp
c e.d ≥ D . D _ đờng kính puli. dc : đờng kính cáp.
e: hệ số phụ thuộc vào chế độ làm việc của cơ cấu.với chế độ làm việc trung bình nhẹ ta lấy e = 16. mm. 184 11,5.16 D≥ = ⇒ Ta lấy D = 200 mm.
Tra bảng ΓOCT 2224 – 43. Với đờng kính cáp d = 11,5 mm ta có kích thớc vòng đỡ cáp:
D = 35 mm. H = 50 mm.
3.4. Tính toán kích thớc đờng kính chốt tại khớp liên kết:
Giữa đầu pittông với cáp và đầu cáp với cửa lò do lực tác dụng tại 2 khớp không khác nhau nhiều nên ta tính cho đờng kính chốt tại đầu pittông liên kết với cáp. Đ-
H
ờng kính chốt tại cáp liên kết với cửa lò lấy bằng đờng kính chốt liên kết giữa đầu pittông và cáp. Ta có công thức: [ ] N/mm2. 1 ≤ τ A F ). (mm 4 .d2 2 π = A Giá trị lực tác dụng là: (N). 6 , 5718 2 11437,2 1 = = F Chọn vật liệu làm chốt là thép CT3 có: [ ]τ =0,25.[ ]σ =0,25.160 =40N/mm2. [ ] (N/mm ). 4 . 2 2 1 σ π ≤ ⇒ d F [ ] (mm) . 4.F1 σ π ≥ ⇒d (mm). 13,49 3,14.40 4.5718,6 d≥ = ⇒ Chọn chốt có đờng kính d = 16 mm.
4. Nguyên lý làm việc và kích thớc cơ cấu đẩy phế thải rắn:
Hình 3.1
1 _ cửa đẩy 3 , 4 _ Là các thanh dẫn hớng. 2 _ xylanh đẩy 5 _ cụm bánh xe di chuyển.
Khi xylanh 2làm việc đẩy cửa đi vào trong, rác ở trong thùng phế thải của lò đốt sẽ bị tấm gạt đẩy vào lò. Hành trình của xylanh 2 phụ thuộc vào kích thớc
lò( hay cụ thể là quãng đờng phế thải di chuyển đến buồng đốt. Dựa vào kích thớc của lò đốt ta chọn hành trình của xylanh l = 2000 mm.
4.2 Kích thớc cơ bản của cơ cấu.
Tấm gạt phế thải rắn đợc làm từ thép tấm có độ dày 5 mm , kích .thớc của tấm gạt phụ thuộc vào kích thớc của thùng chứa phế thải của lò đốt . Từ kích thớc này ta có kích thớc tấm gạt.
_ Hai thanh 3 và 4 có nhiệm vụ dẫn hớng trong quá trình tấm gạt di chuyển. thanh 4 đợc liên kết cố định với khung lò , trên thanh 4 có đặt ray dẫn hớng , thanh 3 di chuyển cùng với tấm đẩy phế thải rắn nhờ hai bánh xe di chuyển trên ray dẫn hớng , chiều dài của hai thanh dẫn hớng là 2685 mm
các kích thớc khác sẽ đợc thể hiện cụ thể hơn trên bản vẽ.
4.3 Tính lực tác dụng lên cơ cấu đẩy rác:
Lực tác dụng lên cơ cấu đẩy rác ở đây là lực cản ma sát sinh ra khi tấm gạt phế thải di chuyển. à N. = ms F . Trong đó:
N = 900 N _ bằng trọng lợng của phé thải trong thùng. à_ hệ số ma sát trợt giữa phế thải và sàn lò. à= 0,25. N. 225 25 , 0 . 900 = = ⇒Fms . 1 ms. F k F = k1_ hệ số kể đến ma sát khi tấm gạt di chuyển. k1 = 1,15 F = 225.1,15 = 260 N.
Do cơ cấu làm việc với các loại phế thải khác nhau, hệ số ma sát giữa phế thải và sàn lò cũng khác nhau. Nên ta lấy lực đẩy trên đầu pittông;
F = 260.n n _ hệ số dự trữ. Lấy n = 2
F = 260.2 = 520 (N).
_ Ta thấy lực tác dụng lên cơ cấu đẩy tro là không lớn lắm , nên các kích thớc của cơ cấu đợc lấy chủ yếu dựa vào kích thớc lò và cácyêu cầu về mặt công nghệ mà cơ cấu phải đáp ứng.
5 ) nguyên lý làm việc cơ cấu đẩy tro.
5.1 ) nguyên lý làm việc:( h 5.1 )
Hình 5.1
1 _ Tấmgạt tro. 3 _ cụm bánh xe di chuyển. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2 _ thanh dẫn hớng 4 _ vòi dẩn nớc làm mát. 5 _ xylanh đẩy tro Về mặy nguyên lý làm việc cơ cấu đẩy tro cũng giống nguyên lý làm việc cơ cấu đẩy phế thải rắn . Chỉ khác nhau về mặt kích thớc tấm gạt tro và hành trình xylanh ở cơ cấu đẩy tro hành trình xy lanh là 2000 mm.
1 2
3 4
Ngoài ra khác với cơ cấu đẩy rác , trong quá trình làm việc tấm đẩy tro của cơ cấu đẩy tro luôn tiếp xúc với vùng có nhiệt độ cao ( 900o ) . Vì vậy ở cơ cấu đẩy tro còn có hệ thống dẫn nớc làm mát để luôn duy trì nhiệt độ làm việc của tấm đẩy tro không quá 100o C đẩm bảo điều kiện làm việc của cơ cấu. Thanh dẫn hớng 2 là một ống thép hình tru rỗng , ở tấm đẩy tro cũng có một đờng
dẫn nớc . khi làm việc nớc sẽ qua thanh dẫn hớng chảy vào đờng dẫn nớc của tấm đẩy tro và đi ra , trong quá trình làm việc dòng nớc liên tục chảy tuần hoàn để duy trì nhiệt độ của tấm gạt tro ở một nhiệt độ xác định để cơ cấu có thể làm việc đợc.
5.2 Tính lu lọng nớc cần thiết để làm mát tấm đẩy tro.
5.2.1 chọn nhiệt độ làm việc của tấm đây tro.
biểu đồ biểu diễn ảnh hởn của nhiệt độ tới cơ tính của thép.
Qua biểu đồ ta thấy ở nhiệt độ từ 200oC đến 300oC thì giới hạn bền của thép là lớn nhất , ở 400 đến 500 độ thì giới hạn bền của thép chỉ đạt từ 50 đến 60 phần trăm giới hạn bền của thép ở 20oC.
Vì vậy ta chọn nhiệt độ của tấm đẩy tro khi làm việc là 100oC .
_ Nhiệt lọng mà thép cần mất đi để hạ nhiệt độ từ 900oC xuống 100oC là . Q = c.m .(t – t )
ứng suất
Biến dạng 20 1000 0 200 2500 0 4000 5000
c _ nhiệt dung riêng của thép. c = 460 J / kg.độ. m _ khối lợng của tấm gạt tro . m=γ.V
γ _ khối lợng riêng của thép γ = 7800 kg / m3.
V _ thể tích tấm gạt tro từ kích thớc của tấm đẩy tro ta tính đợc thể tích V = 5128,2 cm3.
m = 7800.5128,2 ≈ 40 kg.
t2 _ nhiệt độ của tấm gạt trớc khi hạ t2 = 900o. t1 _ nhiệt độ của tấm gạt sau khi hạ t1 = 100o
Q = 460.40.( 900 – 100 ) Q = 14720000 J / kg.độ
Nhiệt lợng này cũng chính là nhiệt lợng mà nớc cần hấp thụ để hạ nhiệt độ của tấm gạt tro xuống . Từ đó ta tính đợc khối lợng nớc cần thiết là.
c.(t2 t1)
Q m
− =
c _ nhiệt dung riêng của nớc c = 2100 J / kg.độ
t1 _ nhiệt độ nớc trớc khi làm mát , ta chọn. t1 = 15oC
t2 _ nhiệt độ nớc sau khi nớc chạy qua tấm gạt tro để làm mát. t2 = 80oC.
m 2100.(80 15) 107,8( )kg 14720000 =
−
= . (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khối lợng riêng của nớc là 1000 kg/ m3
⇒ Thể tích khối nớc cần làm mát là. V = 107,8 dm3
Thời gian cần thiết để nung nóng tấm gạt tro từ 100oC lên 900oC. . ( 2 1) . t t F a Q t t − = λ
a _ chiều dày tấm gạt tro , ta lấy chiều dày . a = 0,05 m.
F = 0,55 m2
t2 , t1 _ nhiệt độ trớc và sau khi làm mát t2 = 900oC.
t1 = 100oC. λt_ hệ số truyền nhiệt λt =λo.(1+0,002.ttb)
0
λ_ hệ số truyền nhiệt của thép ở OoC λ0= 50 kCal / m.oC.h
ttb _ nhiệt độ truyền nhiệt trung bình. ttb = ( 900 +100 ) / 2 = 500 oC. ( ) (kCal moCh) t =50.1+0,002.500 =100 / . . λ 14( ) 100 . 800 . 55 , 0 10 . 238 , 0 . 05 , 0 . 14720000 3 s t = − = m=Vậy lu lợng nớc cần làm mát là. Q = V / t = 107,8 / 14 = 7,7 dm3 / s
tốc độ dòng nớc và tiết diện đờng ống dẫn nớc làm mát tấm gạt tro ( tiết diện đờng ống dẫn nớc là hình tròn ). Q = v.π.d2/4 v _ vận tốc dòng nớc m / s. d _ đờng kính đờng ống dẫn nớc làm mát. ta lấy d = 40 mm v = 7,7.10-3.4/3,14.0.042 = 6,12 m/s.
Ch
ơng IV : Tính toán thiết kế hệ thống thuỷ lực dẫn động các cơ cấu.
1.1 Sơ đồ hệ thống truyên động thuỷ lực và cách bố trí các phần tử thuỷ lực.
Xuất phát từ yêu cầu làm việc của hệ thống , Một bơm dẫn động cho năm động cơ làm việc , các động cơ đợc bố trí mắc song song . Ta có sơ đồ hệ truyền động thuỷ lực nh hình vẽ . Trong đó chức năng và nhiệm vụ của từng phần tử dợc giải thích nh sau.
_ Thùng dầu :
Thùng dầu dùng để chứa dầu thuỷ lực , dung tích của thùng dầu phải lớn hơn hoặc bằng năm lần dung tích của toàn bộ các phần tử thuỷ lực , đờng ống có trong sơ đồ thuỷ lực. Thùng dầu đợc chế tạo theo tiêu chuẩn . Dầu ở trong thùng luôn ở trạng thái tĩnh và đợc làm mát.
_ Bầu lọc :
Bầu lọc có nhiệm vụ loại bỏ toàn bộ các chất bẩn có trong dầu thuỷ lực . Trong quá trình làmviệc dầu đi qua các phần tử của mạch thuỷ lực sẽ không chánh khỏi hiện tợng làm bong tách những mảnh thép vụn từ các phần tử thuỷ lực và đờng ống do các nguyên nhân nh xâm thực , bào mòn các chi tiết .v.v.. . Bầu lọc đợc bố trí ở đ- ờng hồi có nhiệm vụ loại bỏ các chất bẩn có trong dầu trớc khi dầu về thùng , chánh hiện tợng các chất bẩn này sẽ theo đờng ống đi lên làm tăng quá trình hao mòn các chi tiết.
Bơm là nguồn cung cấp năng lợng cho toàn bộ hệ thống , ta chọn bơm pít tông ro to hớng trục , đây là loại bơm có kích thớc gọn nhẹ so với các loại bơm khác, có tuổi thọ và kích thớc truyền động tơng đối cao . Đặc biệt là có sẵn trên thị trờng Việt Nam thuận tiện cho việc sửa chữa và thay thế . Vị trí của bơm đợc bố trí trên hình vẽ.
_ Van an toàn :
Van an tàn có nhiệm vụ bảo đảm cho hệ thống truyền động thuỷ lực đợc an toàn khi xảy ra hiện toựng quá tải . Do các động cơ thuỷ lực mắc song song và làm việc không đồng thời , nên ta bố trí một van an toàn trên dờng ống chính vừa bảo vệ cho các xylanh , bơm và toàn bộ hệ thống thuỷ lực.
_ Cơ cấu phân phối chất lỏng :
Cơ cấu phân phối chất lỏng có nhiệm vụphân phối chất lỏng từ bơm tới các xylanh theo một quy luật nhất định . Trong sơ đồ trên ta bố trí năm cơ cấu phân phối chất lỏng loại bốn cửa hai vị trí làm việc điều khiển điện từ , để điều khiển quá trình làm việc của các cơ cấu.
_ Van tiết l u :
Ta bố trí năm van tiết lu nằm trên đờng vào của năm xylanh , nó có nhiệm vụ làm ổn định dòng chất lỏng từ bơm tới trớc khi vào các xylanh . Ngoài ra nó còn có nhiệm vụ hạn chế sự dao động áp suất chất lỏng do va đập giữa các chi tiết làm việc.
_ Van một chiều :
Van một chiều chỉ cho phép chất lỏng đi qua một chiều nhất định , trong hệ thống trên ta bố trí bốn van một chiều . Một van bố trí trớc bơm ngăn cản chất lỏng về bơm khi hệ thốg không làm việc . Ba vancòn lại bố trí ở đờng vào của ba xylanh 6 , 7 , 8 có nhiệm vụ giữ cố định đầu pít tông , chánh hiện tợng dao động khi ngắt lệnh điều khiển cơ cấu phân phối chất lỏng.
_ Van hồi :
Ta bố trí ba van hồi điều khiển kiểu điện từ đợc mắc song song với ba van một chiều , khi ba xy lanh 6 , 7 , 8 đảo chiều thì các van hồi sẽ làm việc , dầu sẽ qua van hồi về thùng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
_ Đồng hồ đo áp lực :
Đồng hồ đo áp lực cho ta biết đợc áp suất làm việc của dầu trong hệ thống khi làm việc đẻ tiện cho quá trùnh theo dõi và kiểm tra . Ta bố trí đồng hồ đo áp lực ở đờng ống chính và sau bơm.
2.1 Tính chọn các xylanh thuỷ lực.
2.1.1Từ kết quả tính phần trớc ta thấy tuy xylanh đẩy tro có lực cản khônh lớn so với các xylanh khác, nhng nó là xylanh làm việc ở trạng thái thuận. Có hành trình pít tông lớn nên trong quá trình làm việc ngoài đảm bảo điều kiện bền cần pít tông còn phải đảm bảo điều kiện cứng , điều kiện ổn định . Vì thế ta tính trọn thông số bơm thoả mãn các điều kiện làm việc của xylanh đẩy tro .Từ bơm trọn đợc ta tính trọn thông số các xylanh khác , nếu các xylanh đợc trọn không đáp ứng đợc các điều kiện làm việc ta tính trọn lại bơm và tính lại từ đầu.
_ Ta chọn trớc đờng kính cần pít tông d = 28 mm. _ Đờng kính trong của xylanh D = 40 mm.
_ Vận tốc di chuyển của đầu cần pít tông v = 0.1 mm/s. Từ đó ta tính đợc lu lợng vào xylanh.
Q = v.S
S _ diện tích phần làm việc của pít tông. S = π.D2/ 4 = 3,14.402/ 4 = 1256,6 mm2. Q = 0,1.1256,6.10.60.10-4 =7,54 (l/p). Lu lợng thực tế của bơm.
Qb = k . ( Q/ hd + htl )
hd _ hệ số tổn thất lu lợng dọc đờng ta lấy hd = 0,8