CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN LÒ NUNG VÀ THIẾT BỊ NẠP LIỆU RDF
5.1. Tính toán thiết bị nạp liệu RDF
5.1.2. Thiết kế vít nạp liệu RDF
Ta tính toán thiết kế theo hướng dẫn của hãng Conveyor Engineering & Manufacturing [109] gồm 7 bước.
5.1.2.1. Thiết lập yêu cầu công nghệ Loại vật liệu: viên RDF.
Năng suất yêu cầu:Q = 35190 (kg/h)
5.1.2.2. Xác định các đặc tính của vật liệu Khối lượng riêng
Bảng 5.1 trình bày tính toán khối lượng riêng của RDF, khối lượng riêng của các thành phần của RDF tra trong [100].
Bảng 5. 1 Tính toán khối lượng riêng của viên RDF Thành phần Phần trăm (%) Khối lượng riêng
thành phần (kg/m3)
Khối lượng riêng tính theo phần trăm (kg/m3)
Giấy, cactông 58,9269 206,5 121,6840485
Gỗ 8,090021 240 19,4160504
Thực phẩm 5,160990 129,8 6,69896502
Sản phẩm vườn 5,894534 147,5 8,69443765
Vải 7,526935 41,3 3,108624155
Cao su, da 4,304958 481 20,70684798
Nhựa 10,09557 41,3 4,16947041
Tổng cộng 100 184,4784441
Đổi đơn vị:D = 184,48 kg/m3 = 12 lb/ft3.46 Kích thước
Ta áp dụng phương trình Rosin – Rammler để mô tả phân bố kích thước sau nghiền [107]
( ) 1 exp( ( / 0) )n y x x x Trong đó:y là phần trăm hạt có kích thước nhỏ hơn x.
xo là kích thước đặc trựng, mà có 1 1/ e63, 2% phần hạt có kích thước nhỏ hơn, chọn xo 0,33 in. đối với nghiền thứ cấp [107].
n là hệ số, chọn n =0,87 đới với nghiền sơ cấp [107].
Hình 5.1 mô tả phân bố kích thước sau nghiền thứ cấp:
Hình 5. 1 Phân bố kích thước RDF sau nghiền thứ cấp
Theo [109], chọn mã kích thước của RDF là D (dạng cục, có chứa cục kích thước lớn hơn
ẵ’’ mesh (1/2 inch) Đặc tính chảy
Theo [109], chọn mã đặc tính chảy của RDF là 4 (khó chảy) Độ mài mòn
Theo [109], chọn mã mài mòn của RDF là 6 (mài mòn trung bình) Vậy mã vật liệu của RDF là 12D46.
5.1.2.3. Xác định năng suất, kích thước và tốc độ Tốc độ vít tải
Năng suất yêu cầu thể tích:
46 1 kg/m3 = 0,062428 lb/ft3.
Đường kính (in)
Phần kích thước nhỏ hơn
190, 754 C Q
D (m3/h) = 6736,413716 (ft3/h) 47 (5.1) Năng suất tương đương [109]
1 2 3
. . .
E V
C C CF CF CF 10104,62057 (ft3/h) (5.2) Trong đó: CF1 là hệ số hiệu chỉnh bước vít, chọn CF1 = 1,5 (bước vít ngắn bằng 2/3 đường kính)
CF2 là hệ số hiệu chỉnh, chọn CF2 = 1 (kiểu vít chuẩn)
CF3 là hệ số hiệu chỉnh cho cánh giầm, chọn CF3 = 1 (không có)
Theo [109], chọn hệ số điền đầy 95% (với vít nạp), chọn đường kính vít DV = 24 in, năng suất mỗi vòng quay q = 346 (ft3/h)
Tốc độ quay của vít tải:
. QE
N p q 48,67 (rpm) (5.3)
Trong đó: p =60% (nhân tố phụ thuộc góc nghiêng, với α=30o) [109].
Kích thước vít tải
Theo [109], chọn đường kính ngoài ống 9 5 16
dop in. Ống có kích thước 5’’ sch 40, đường kính ngoài 9
5 16
dop in, đường kính trong dip 5, 047 in.
Khoảng cách yêu cầu từ đáy máng đến trục [109]:
. 4,8125
Rr CR PS in. (5.4) Khoảng cách từ đáy máng đến trục chọn theo [109]: 23
9 32
R (in) > Rr.
Trong đó: CR là tỷ số phân loại kích thước của vật liệu, với vật liệu có 10% phần kích thước từ kích thước lớn nhất đến một nửa kích thước lớn nhất, chọn CR = 1,75.
PS là kích thước lớn nhất của vật liệu, 3 2 4
PS in.
Chọn chiều dài trục vít, chọn L = 2 (m) = 6,56 (ft) 5.1.2.4. Tính công suất trục vít
Công suất trục vít gồm công suất chuyển vật liệu HPm và công suất ma sát trên trục HPf. Công suất tiêu hao do ma sát [109]:
1000000
d b f
LNF F
HF 0,1276 (HP) = 0,095(kW) (5.5)
Trong đó, L là chiều dài vít, L = 6,56 ft.
N là tốc độ vít, N = 48,67 rpm.
Fd là hệ số công suất phụ thuộc đường kính, Fd = 235 (với DV = 24 in) Fb là hệ số công suất phụ thuộc loại ổ bi treo, chọn ổ bi đồng thau, Fb = 1,7.
47 1 m3 = 35,31467 ft3.
Công suất vận chuyển vật liệu [109]:
(1 sin ) 1000000
m f p
m
CLDF F F
HP 1,069 (HP) = 0,7971 (kW) (5.6)
Trong đó: C là năng suất yêu cầu, C = 6736,413716 ft3/h.
D là khối lượng riêng của vật liệu, D = 12 lb/ft3.
Fm là hệ số công suất phụ thuộc vật liệu, Fm = 1,4 (với mã RDF: 14D46) Ff là hệ số công suất phụ thuộc dạng vít, Ff = 1,0 (dạng vít chuẩn)
Fp là hệ số công suất phụ thuộc dạng giầm Fp = 1,0 (không có) α là góc nghiêng, α = 30o.h
Tổng công suất yêu cầu [109]
( f m).Fo
total
HP HP
HP e
2,437 (HP) = 1,817 (kW) (5.7)
Trong đó: Fo là hệ số quá tải, tính theo tổng HPf + HPm = 1,197 HP ( ).( 0, 6115) 2, 024 1,914
o f m
F Ln HP HP (5.8)
e là hiệu suất truyền động, chọn e = 0,94 (trường hợp moto, hộp giảm tốc và trục truyền động đặt thẳng hàng và nối trực tiếp với nhau).
Vậy chọn động cơ 2,5 HP.
5.1.2.5. Xác định kích thước các chi tiết
Chọn theo [109], với tải trọng tiêu chuẩn, đường kính vít 24 in. Chọn các thành phần theo bảng sau:
Bảng 5. 2 Kích thước các chi tiết trục vít [109]
Đường kính vít (in)
Đường kính trục (in)
Số bu-lông mỗi mối nối
Bề dày cánh vít (in)
Bề dày máng (in)
24 3716
3 1/2 3/16
5.1.2.6. Kiểm tra độ chịu xoắn của các chi tiết Mô-men xoắn sinh ra từ động cơ [109]
63025.
3246,375 TQ HP
rpm (lbs.inch) (5.9)
Kiểm tra các thành phần chịu lực:
- Trục: vật liệu thép cacbon 1018, giới hạn bền xoắn ứng với đường kính 7 3 16in:
35490 (lbs.inch) > TQ
- Ống: vật liệu thép cacbon 304SS, giới hạn bền xoắn ứng với kích thước ống 5 sch 40: 70791 (lbs.inch) > TQ.
- Kiểm tra ứng suất cắt của mối nối 3 bu-lông: 40307 (lbs.inch) > TQ.
- Kiểm tra ứng suất tải trọng của mối nối 3 bu-lông có miếng đỡ: 145701 (lbs.inch)
> TQ.
5.1.2.7. Kiểm tra độ biến dạng trục vít, góc lệch trục, độ mài mòn Độ võng và góc lệch trục
Độ võng lớn nhất cho phép là 0,1 (in) và góc nghiêng trục cho phép là 0,15o [109].
Độ võng giữa trục tính theo công thức [109]
W. 3
76,8. . D L
E I 0,0056 (in) < 0,1 (in) (5.10) Trong đó: W là tổng khối lượng của vít, với chiều dài vít 6,56 ft, W = 390,2263 (lbs)
L là chiều dài vít :6,56.12 = 78,72 (in)
E là mô-đun đàn hồi, E = 2,9.107 (psi) đối với thép cacbon và thép không gỉ.
I là mô-men quán tính của ống, I = 15,2.
Góc lệch trục tính theo công thức [109]
183.D
L 0,013o < 0,15o (5.11)
Độ mài mòn
Hệ số đánh giá độ mài mòn cho phép: 2000.
Tốc độ đầu vít [109]:
. .12
S V
V D N
305,8 (ft/min) (5.12)
Hệ số mài mòn cánh vít: Tốc độ đầu vít. (mức độ mài mòn của vật liệu – 4)/ Bề dày cánh vít = 305,8.(6-4)/(1/2) = 1223,2 < 2000.
Tốc độ bề mặt máng [109]
. . 1
t 12
V P N 64,893 (ft/min) (5.13)
Trong đó: P là bước vít, P = 2/3.DV = 8 (in)
Hệ số mài mòn máng: Tốc độ bề mặt máng. (mức độ mài mòn của vật liệu – 4).2,5/ Bề dày máng = 64,893. (6-4).2,5/0,1046= 3102 > 2000 => sử dụng vật liệu chống mài mòn thép AR235.