máy khoan cọc nhồi

Giới thiệu chung về công tác làm đá Đá là một trong những vật liệu xây dựng đợc sử dụng rất nhiều trong các công trình xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp và giao thông nh: đờng sá,

Chơng I

Tổng quan về công tác làm đá

1.1 Giới thiệu chung về công tác làm đá

Đá là một trong những vật liệu xây dựng đợc sử dụng rất nhiều trong các công trình xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp và giao thông nh: đờng sá, sân bay, bến cảng

Đá đợc dùng để rải mặt đờng sắt, xây dựng đờng ôtô, chế tạo xi măng Do vậy cần phải sử dụng rất lớn vật liệu đá nh: đá hộc, đá dăm, đá cuội sỏi, đá mạt, và bột đá

Đá cung cấp cho các công trình xây dựng cần phải đảm bảo những tiêu chuẩn về độ bền, kích thớc đá và mức độ sạch của đá Tuỳ theo tầm quan trọng của công trình mà sử dụng các loại đá coá chất lợng khác nhau

Nh vậy, đá sau khi khai thác ở mỏ, trớc khi đa vào sử dụng cần phải tiến hành gia công theo 3 bớc:

4 Nhóm máy rửa và làm sạch tạp chất

Hiện nay để đáp ứng đợc nhu cầu sử dụng đá thì công tác làm đá đòi hỏi phải có một dây truyền công nghệ gia công đá đợc tổ chức chặt chẽ có quy mô cùng với máy móc, thiết bị phải hiện đại đảm bảo năng suất và chất lợng đá khi hoàn thành sản phẩm

1.2 Sơ đồ công nghệ gia công đá:

7 Công tác sàng đá (phân loại kích cỡ đá sau khi nghiền)

7 Công tác rửa đá (làm sạch các tạp chất bám vào đá)

1.3.1 Công tác nghiền đá:

Khái niệm chung về quá trình nghiền:

Nghiền đá là quá trình phá vỡ đá cỡ lớn thành đá cỡ nhỏ Quá trình gia công này không phải tiến hành ngay một lần mà có thể phải qua nhiều lần, với nhiều công đoạn để đạt đợc chất lợng sản phẩm đồng đều mà không tốn nhiều công sức và năng suất cao

Tỷ số nghiền:

Tỷ số nghiền hay còn gọi là mức độ nghiền là tỷ số giữa kích thớc của hạt đem nghiền với sản phấm, ký hiệu là i :

i = dmaxmaxD

Trong đó:

Dmax: kích thớc lớn nhất của đá đem nghiền

Dmax: kích thớc lớn nhất của sản phẩm nghiền

Giá trị của i phụ thuộc vào máy và tính chất của vật liệu nghiền Các loại máy nghiền

đá hiện nay thờng có giá trị của i nh sau:

Loại máy nghiền Giá trị của i

Độ lớn của hạt:

Hạt vật liệu có hình dạng khác nhau và thờng đợc xác định bằng các số đo: chiều dài a, chiều rộng b, chiều dày c Để đơn giản khi nghiên cứu ngời ta coi viên đá nghiền là khối cầu

có đờng kính quy ớc D và sản phẩm nghiền có đờng kính quy ớc d

Đờng kính quy ớc d đợc xác định theo nhiều cách khác nhau nh sau:

10 Theo trung bình cộng:

D = 3

cb

Bột thô: 5 á 0,1 mmBột mịn: 0,1 á 0,05 mmSiêu mịn: < 0,05 mm

Chất lợng của đá sau khi nghiền:

Chất lợng của đá sau khi nghiền đợc đặc trng bởi hình dáng, thành phần hạt, độ bền, độ giòn Sản phẩm đá đợc phân ra thành nhóm đá có kích cỡ gần giống nhau mà ta thờng gặp

trong xây dựng là các nhóm đá có kích thớc (mm): 5 đá 10 ; 20 dá 40 ; 40 dá 70

Sau khi nghiền dựa vào chiều dài a và chiều dài c của hạt đá, ngời ta phân biệt hạt dẹt

và hạt khối (chiều dài a đo ở chiều dài nhất, chiều dài c là trung bình cộng của chiều dài nhất

và chiều mỏng nhất) Khi a > 3c gọi là đá hạt dẹt Sản phẩm đá tốt nhất có tỷ lệ đá dẹt dới 15%

Chất lợng của đá sau khi nghiền phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố nh loại máy, thông số máy, độ cứng của đá

1.4 Máy nghiền đá:

1.4.1 Vị trí, vai trò của máy nghiền đá trong công tác làm đá

Máy nghiền đá là loại máy đứng ở vị trí trung tâm, quan trọng nhất trong dây truyền công nghệ khai thác gia công đá

Máy nghiền đá có vai trò nh sau: Do nhu cầu sử dụng vật liệu đá ngày một tăng ở các công trình xây dựng, 75% trong tổng số vật liệu xây dựng đều có nguồn gốc từ đá Hơn nữa, công việc gia công đá rất vất vả và nặng nhọc Nếu chỉ dùng sức ngời và các công cụ thủ công thì năng suất thấp không thể đáp ứng đợc khối lợng tối thiểu, nên việc cơ giới hoá công tác làm đá có ý nghĩa quyết định đặc bệt làm máy nghiền đá

1.4.2 Các phơng pháp nghiền và phân loại chung máy nghiền:

14.2.1 Các phơng pháp nghiền cơ bản:

Các phơng pháp phá vỡ đá trong các máy nghiền đá thờng đợc sử dụng hiện nay là:(a)- ép vỡ: đá bị ép vỡ khi hai mặt nghiền tiến sát vào nhau tạo ra lực ép có ứng suất vợt quá giới hạn bền nén

(b)- tách vỡ: xảy ra khi trên mặt nghiền có các gân nhọn, đá bị tách ra so ứng suất tiếp quá giới hạn bền

(c)- uốn vỡ: viên đá làmviệc nh một dầm kê trên gói vỡ và bị bẻ gẫy bởi lực tập trung ở giữa

(d) – miết vỡ: xảy ra khi hai mặt nghiền trợt tơng đơng đối với nhau, lớp mặt ngoài của đá bị biến dạng và bị tách ra do ứng suất tiếp vợt quá giới hạn bền

(e) - đập vỡ: đá bị tải trọng va đập tác động Trong đá xuất hiện đồng thời các biến dạng khác nhau

Thông thờng trong máy nghiền, ngời ta có thể kết hợp các phơng pháp trên tuỳ thuộc tính chất cơ lý và độ lớn của đá Đối với đá siêu bền, sử dụng ép vỡ và đập vỡ, vật liệu giòn – tách vỡ hay đập vỡ, vật liệu dẻo – dùng các dạng nghiền trên kết hợp với miết Với vật liệu

ẩm hoặc dẻo cần miết vỡ để tránh bị tắc buồng nghiền.

1.4.2.2 Phân loại chung máy nghiền đá:

Theo kích thớc sản phẩm nghiền, máy nghiền đợc phân thành máy nghiền vỡ và máy nghiền bột

Máy nghiền má: Hạt vật liệu bị phá vỡ do tác dụng ép, uốn và miết vỡ cục bộ khi hai

má nghiền tiến sát vào nhau: thờng dùng để nghiền thô và nghiền trung bình các loại đá rắn

và dai

Máy nghiền nón: bộ phận làm việc là hai nón nghiền, trong đó nón bên trong có

chuyển động lệch tâm so với nón ngoài, có công dụng nh máy nghiền má, thờng đặt cố định tại một chỗ và có năng suất cao vì máy làm việc liên tục

Máy nghiền trục (máy cán đá): bộ phận làm việc gồm hai trục nghiền quay ngợc chiều

nhau Vật liệu nghiền đợc nạp vào giữa hai trục và bị ép vỡ Thờng dùng để nghiền trung bình

và nghiền nhỏ các loại đá có độ rắc trung bình và nghiền các loại đá kém bền, đá giòn

Máy nghiền búa: thờng dùng để nghiền nhỏ và trung bình các loại giòn và ít dính.

Máy nghiền bi: bộ phận chủ yếu là một tang trống quay (hoặc rung) Trong tang trống

có chứa các cục thép hình cầu hoặc hình trụ Vật liệu đợc nghiền mịn do tác dụng va đập của các viên bi thép nghiền và do miết vỡ giữa các hạt vật liệu với nhau Máy đợc dùng trong các nhà máy xi măng để nghiền nhỏ và nghiền bột cliker

Căn cứ vào công dụng, mức độ nghiền của từng máy ta phân loại nghiền nh sau:

Loại nghiền Cỡ đá trớc khi nghiền (mm) Cỡ đá sau khi nghiền (mm)

Khi chọn máy nghiền cần phải chú ý những yếu cầu sau:

- Bền, chắc, an toàn, dễ thay thế và sửa chữa

- Chất lợng nghiền tốt, nghĩa là kích thớc đá nghiền ra phải đều, ít viên dẹt, ít hạt vụn

- Dễ thay đổi cỡ nghiền để có thể tạo ra đợc nhiều cỡ đá khác nhau khi cần

- Tiêu thụ năng lợng ít, đồng thời có năng suất cao

- ít tiếng ồn

- Kết cấu gọn, nhẹ, rẻ tiền, dễ bảo quản và sử dụng

Chơng II

giới thiệu chung về máy nghiền trục

và chọn phơng án thiết kế

2.1 Giới thiệu chung về máy nghiền trục

Máy nghiền trục hay còn gọi là máy ép đá dùng để nghiền vỡ các loại vật liệu có độ bền trung bình (σ ≤ 80 MN/m2) nh đá vôi, đá hoa cơng, đất sét chịu lửa, đất mỏ lộ thiên ) chúng đợc sử dụng rộng rãi trong các trạm nghiền sàng và trong dây truyền công nghệ sản xuất xi măng (dùng để nghiền thạch cao, đất sét khô) Tỉ số nghiền bằng 4 đối với vật liệu có

độ bền trung bình và tỷ số nghiền bằng 5 á 10 đối với vật liệu kém bền hoặc giòn

Nguyên lý làm việc của máy nghiền trục là những trục nghiền hình trụ đặt nằm ngang

và quay tròn Các trục này quay ngợc chiều nhay Hạt vật liệu đợc nạp vào giữa các trục nghiền và bị ép vỡ bởi chính các trục nghiền quay tròn đó

2.2 Các thông số đặc trng của máy nghiền trục.

Thông số đặc trng của máy nghiền trục là: đờng kính D và chiều dài L phần làm việc của trục nghiền Các máy hiện tại có D = 400 á 1500 và L/D = 0,5 á 2,5

Tỷ số nghiền i = 4 á 10

Tốc độ quay của hai trục nghiền có thể là nh nhau, cũng có thể khác nhau: tốc độ nhỏ thờng từ 2 á 3 m/s, tốc độ lớn từ 4 á 7 m/s và có thể hơn

2.3 Đặc điểm máy nghiền trục:

Ưu điêm: cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, tiêu hao năng lợng ít so với máy nghiền nón

Nhợc điểm: năng suất thấp, mức độ nghiền và chất lợng sản phẩm nghiền không cao,

do chứa nhiều hạt dẹt và hạt thanh, nhất là khi nạp liệu không đều, dộ bền của đá đem nghiền

bị hạn chế

2.4 Phân loại máy nghiền trục:

13 Theo số lợng trục cơ: máy nghiền một trục, hai trục và bốn trục

13 Theo trạng thái bề mặt trục, có: mặt trục nhẵn, có gân, có vấu hoặc có răng vít

13 Theo tốc độ quay có: máy các trục quay đồng tốc và khác tốc độ Khi hai trục quay khác tốc độ quá trình miết vỡ đợc tăng cờng

13 Theo khả năng di động của trục, có: hai trục nghiền cố định, hai trục nghiền di động

hoặc một trục cố định, một trục di động.

13 Theo dẫn động: máy có dẫn động chung và dẫn động riêng và dẫn động qua các đăng

7

2

5

6 4

Ưu điểm:

21 Năng suất máy cao hơn máy nghiền có 2 trục trơn

21 Không bị kẹt đá trong quá trình làmviệc

Kết cấu máy phức tạp hơn máy nghiền có 2 trục cán cố định

Ph

ơng án 2 : máy nghiền đá kiểu trục có răng xoắn

Nguyên lý:

26 Một trục trơn có thể di động đợc

26 Một trục có răng kiểu xoắn vít cố định

26 Hai trục quay đồng tốc

8

9+10 11

12

5

Ưu điểm:

29 Năng suất máy cao hơn máy nghiền, có hai trục hơn

29 Do trục nghiền có thể di động khi gặp đá có độ bền cao nên không bị kẹt đá trong quá trình làm việc

36 Hai trục cán cố định và quay khác tốc độ

Giải thích cấu tạo:

(1)- động cơ dẫn động (5) – khớp nối

(2) - Hộp giảm tốc

(3,4) – cặp bánh răng

(6-8) – trục nghiền trơn (7) – ổ đỡ cố định

38 Hai trục quay khác tốc độ nên có sự miết vỡ đá tăng cờng

38 Cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy

Nhợc điểm:

40 Năng suất thấp hơn các loại máy khác

40 Chất lợng sản phẩm đá không tốt (có nhiều hạt dẹt)

Chọn phơng án thiết kế:

Căn cứ vào u nhợc điểm của 3 phơng án trên ta chọn phơng án 1 để thiết kế vì phơng án

1 máy sẽ vừa cho năng suất cao, chất lợng sản phẩm tốt và kết cấu máy lại gọn nhẹ

Chơng iii

Tính toán các thông số cơ bản của máy

Fms Fms*cos

Xét hạt vật liệu nghiền có dạng hình cầu đờng kính d và khối lợng m Hạt nghiền này chịu tác dụng của các lực nghiền F từ các trục nghiền và các lực ma sát Fms = F * f (f – hệ

số ma sát của vật liệu và trục nghiền)

Vì khối lợng m quá nhỏ so với lực ép vỡ đá nên khi tính ta bỏ qua m

Điều kiện để hạt vật liệu nghiền bị ghì xiết bởi các trục là:

2*F*f*cos 2

α 2*F*sin

Đối với trục nghiền có rãnh: f = 0,35

Khi đó: j = arctg f = arctag 0,35 = 19,29o

Suy ra: a Ê 2 * 19,29o = 38,58 o

a Ê 38o34’

3.2 Tính số vòng quay trên trục nghiền:

Khi coi sản phẩm trong máy là một dòng liên tục có thiết diện F=2*e*L và vận tốc xả

V = w * R

Đối với máy ngiền một trục cố định, một trục dịch chuyển thì khi làm việc chiều rộng cửa xả thực tế lớn hơn 2e do sự biến dạng của lò xo an toàn Trị số biến dạng của lò xo thờng

đợc tính bằng 1/4 của khe hở giữa hai trục.

Do vậy năng suất của máy nghiền đợc xác định theo công thức (1-61) [1]:

Q = 14130 * L * n * (2e) * D * K [m3/h]

Trong đó:

L: chiều dài trục nghiền [m]

D: đờng kính trục nghiền [m]

2e: khe hở giữa hai trục [m]

n: số vòng quay của trục [v/s]

K: hệ số kể tới độ rỗng của sản phẩm và tính đến mức sử dụng chiều dài của trục

Với yêu cầu về năng suất của máy Q = 40 [m3/h] đã cho trớc và căn cứ vào kết cấu của các máy thực tế ta chọn sơ bộ các thông số của máy nh sau:

L = 400 [mm]

D = 610 [mm]

thì: D

L = 610

400 ằ 0,6557 để nghiền các loại đá rắnChọn K = 0,2

f: hệ số ma sát giữa vật liệu nghiền và bề mặt trục

g: tỷ trọng của vật liệu [kg/m3]

d: đờng kính của vật liệu nghiền [m]

D: đờng kính của trục nghiền [m]

Với f = 0,3 (đối với trục nghiền trơn)

3.3 Tính toán công suất của máy:

Trong máy nghiền, quá trình xảy ra rất phức tạp Khó có thể xác định đợc công suất theo lý thuyết và công suất theo lý thuyết đó cho kết quả sai khác rất nhiều Bởi vậy ngời ta thờng xác

định đợc công suất của máy theo công thức thực nghiệm:

L = 0,4 [m]

K = 0,6 * (0,61 / 0,09) + 0,15 = 4,217

Thì : N = 4,76 * 3,7 * 0,4 * 4,217 ằ 29,7 [KW]

3.4 Chọn động cơ điện:

Dựa vào công suất tính toán đợc N = 29,7 [KW] theo yêu cầu thiết kế ta chọn loại động cơ điện không đồng bộ 3 pha vì tính u việt của nó nh: kết cấu đơn giản, giá rẻ, thuận tiện trong quá trình sử dụng v.v…

Tra bảng 3P [2], ta chọn động cơ có ký hiệu A0p2-81-4 là động cơ không đồng bộ 3 pha có quạt gió và đợc che kín với các thông số:

Xác định công suất thực tế cần thiết của động cơ khi máy làm việc

Dựa vào công suất tính toán đợc theo yêu cầu cần thiết và dựa vào phơng án thiết kế máy đã chọn ta tính đợc công suất thực tế cần thiết của động cơ khi máy làm việc nh sau:

N

htổng

Trong đó: N: công suất tính toán đợc theo yêu cầu thiết kế

htổng: hiệu suất truyền tổng cộng

htổng: hiệu suất truyền tổng cộng

htổng: h2

brt * h6

ổ * hđaiTrong đó:

hbrt: Liệu suất truyền động của cặp bánh răng trụ răng thẳng để hở: hbrt = 0,95

hổ : Liệu suất truyền động của cặp ổ lăn: hổ = 0,995

hđai : Liệu suất bộ truyền đai: hđai = 0,96

29,7

ằ0,95 2 * 0,995 3 * 0,96Vậy với động cơ đã chọn ở bớc sơ bộ có ký hiệu AOp2-81-4 công suất 40 KW là đủ công suất để cho máy làm việc

3.5 Tính toán bộ truyền đai:

iđ = 2,9 là tỷ số truyền bộ truyền đai

x = 0,02 là hệ số trợt của đai thang

Từ đó tính đợc: D2 = 2,9 * 250 * (1- 0,02) = 710,5 [mm]

Tra bảng tiêu chuẩn 5-15 [2] ta chọn D2 = 710 mm

Số vòng quay n2 của bánh đai bị dẫn đợc xác định theo công thức:

D1*n1

n2 = 507,25 [v/p’]

3.5.3 Xác định khoảng cách trục (A) và chiều dài đai (L)

Sơ bộ chọn khoảng các trục (A): khoảng các trục A sơ bộ lấy bằng D2 thì:

A = D2 = 710 [mm]

Xác định chiều dài đai theo công thức (5-1)[2]

Theo tiêu chuẩn bảng 5-12 [2] chọn chiều dài đai hình thang loại b là L= 3000 [mm]

Tính chính xác khoảng cách trục A theo công thức 5-2 [2]

Vậy chọn chính xác khoảng cách trục giữa 2 bánh đai là A =709 [mm]

Để tiện cho ciệc tháo lắp thì về mặt kết cấu cần bố trí bộ truyền sao cho có thể di động bánh

đai theo 2 phía

45 Khi tháo lắp ta giảm khoảng cách trục một khoảng bằng:

710 – 250709

1 thoả mãn yêu cầu góc ôm a1 ³ 120o

3.5.5 Xác định số đai cần thiết z:

Số đai z đợc xác định theo điều kiện tránh xảy ra trợt trơn giữa đai và bánh đai, theo công thức:

F Cv Cx Ct p

V

N z

*

*

*

*][

10000

Ct: hệ số xét đén ảnh hởng của chế độ tải trọng [2]: lấy Ct=0,6

Ca : hệ số xét đến ảnh hởng của góc ôm (tra bảng 5-18 [2]): lấy Ca=0,94

Cv: hệ số xét đến ảnh hởng của vận tốc (tra bảng 5-19 [2]): lấy Cv=0,84

[sp] o : ứng suất có ích cho phép [N/mm2]: để định [sp] o phải chọn trớc ứng suất căng ban đầu s o = 1,2 [N/mm2] và trị số D1 = 250 [mm] (tra bảng 5-17 [2]) tìm đợc:

[sp] o = 1,84 [N/mm2]

39 , 10 230

* 84 , 0

* 94 , 0

* 6 , 0

* 84 , 1

* 2 , 19

40

* 1000

so lµ øng suÊt ban ®Çu: so = 1,2 [N/mm2]

F lµ tiÕt diÖn 1 ®ai: F = 230 [mm2]

143o

=> R = 7852 [N]

Ch¬ng iv

Tính bền các chi tiết

Sau khi xác định đợc các thông số cơ bản của máy nh góc kẹp đá công suất, số vòng quay của động cơ, đờng kính (D) và chiều dài (L) tang nghiền Ta phải tính bền các chi tiết máy theo điều kiện làm việc của tong chi tiết đó đảm bảo cho chi tiết máy làm việc thoả mãn các điều kiện về độ bền, cờng độ và độ ổn định.v.v…

Có bảng số liệu tính toán đợc nh sau:

n

N

*10

*55,9

= 507,25

2 , 38

* 10

* 55 ,

25,507

ằ 116 [v/p’]

54 Công suất trên trục II:

NII = NI*hbrt *hổ = 38,2 * 0,95 * 0,995 ằ 36,1 [KW]

55 Mômen xoắn trên trục II:

MXII = II

II 6 n

N

* 10

* 55 , 9

= 116

1 , 36

* 10

* 55 ,

n = 1

56 Số vòng quay của trục III trong vòng một phút:

N

* 10

* 55 , 9

= 116

1 , 34

* 10

* 55 ,

= 2807370,69 [Nmm]

4.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:

4.1.1 Công dụng, chế độ làm việc của bộ truyền:

59 Là bộ phận của máy dùng để truyền chuyển động từ bánh đai lớn đến cặp bánh răng

63 Làm việc trong 5 năm, mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày làm việc 12 giờ

63 Tải trọng thay đổi theo chu kỳ (biểu đồ quan hệ giữa mômen và thời gian)

4.1.2 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng và cách nhiệt luyện:

Máy làm việc ở chế độ làm việc nặng, bộ truyền để hở, tốc độ quay của bánh nhỏ n1 = 507,25 [v/p’], của bánh lớn n2 = 116 [v/p’]

2 Ta chọn vật liệu bánh nhỏ là thép 45 tôi cải thiện

Vật liệu bánh lớn là thép 45 thờng hoá

6 Cơ tính của hai loại thép:

6 Thép 45 tôi cải thiện có:

4.1.3 Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép:

* ứng suất tiếp xúc cho phép [s]tx

[s]tx = [s]NOTX * K’NTrong đó:

[s]NOTX:ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài [N/mm2] Tra bảng (3-9) [2] có [s]NOTX = 2,6HB

K’N : hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc

K’N =

6 td

oNN

Trong đó:

No: số chu kỳ cơ sở của đờng cong mỏi tiếp xúc, No ằ 107

Ntđ :Số chu kỳ tơng đơng (khi chịu tải trọng thay đổi),

Mmax: Mômen xoắn lớn n hất tác dụng lên bánh răng

Từ biểu đồ quan hệ giữa mômen và thời gian:

Với yêu cầu làm việc 5 năm, mỗi năm làm việc 300 ngày, mỗi ngày làm 12 giờ

2-3s

Với U = 1 là số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một vòng, ta có:

Ntđ = 60*116*5*300*12*(13+0,3+0,53*0,7)

Ntđ = 48,5*106 > No = 107Vậy lấy K’N = 1

3 ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:

[s]u = σ

σ

K

*n

'K

'K

*

*)6,14,1

Ks: hÖ sè tËp trung øng suÊt ë ch©n r¨ng, lÊy Ks

K’’N: hÖ sè chu kú øng suÊt uèn, K’’N =

m td

oNN

7 øng suÊt uèn cho phÐp cña b¸nh nhá:

[s]u1 = 1,8*1,8

750

* 45 , 0

* 6 , 1

* 6 , 1

» 124,4 [N/mm2]

4.1.4 S¬ bé chän hÖ sè t¶i träng: K = 1,3

4.1.5 Chän hÖ sè chiÒu réng b¸nh r¨ng: yA = A

b = 0,2

4.1.6 TÝnh kho¶ng c¸ch (A) gi÷a hai trôc cña b¸nh r¨ng nhá vµ b¸nh r¨ng lín:

A (i+1) ³ 3 [ ]

2 A

*i

*

10

*05,1

A (4,37+1) ³

3

2 6

116

*2,0

2,38

*3,1

*37,4

*468

10

*05,1

*

*

+π

Trong đó:

n1 : số vòng quay của bánh nhỏ trong 1 phút, lấy n1 = 507,25 [v/p’]

n2: số vòng quay của bánh lớn trong 1 phút, lấy n2 = 116 [v/p’]

9 V = 60*1000*(4,37 1)

25 , 507

* 500

* 14 , 3

* 2

+ ằ 4,94 [mm]

Vậy với vận tốc này, theo bảng 3-11 [2] có thể chọn cấp chính xác chế tạo:8

4.1.8 Định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng các trục A:

* 0,537Với trục ít cứng, ổ trục không đối xứng so với bánh răng chọn:

*100 = 13% > 5%

10 Cần tính lại khoảng cách A theo công thức:

A = As¬ bé

3 sobo K

K = 500

3 3 , 1

495 , 1 » 523,8 [mm]

523

*2

+ » 24,35LÊy Z1 = 25

4.1.10 KiÓm nghiÖm søc bÒn uèn cña r¨ng:

KiÓm nghiÖm øng suÊt uèn sinh ra trong ch©n r¨ng theo c«ng thøc:

su = y*m *z*n*b

N

* K

* 10

* 1 , 19

2 6

=> su1 = 0,429*8 *25*110*507,25

2 , 38

* 495 , 1

* 10

* 1 , 19 2 6

y = 28,48*0,517

429 , 0 ằ 23,6 [N/mm2]Vậy: su1 , su2 < [s]u2 = 124,4[N/mm2]Kết luận: bánh răng tính toán thoả mãn điều kiện bền uốn

4.1.11 Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột:

Lúc mở máy, hãm máy.v.v bánh răng chịu quá tải trong khoảng thời gian rất ngắn ta…phải kiểm nghiệm theo các tiêu chuẩn sau:

* ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:

Công thức kiểm nghiệm:

stxqt = A * i

10

* 05 ,

2

3 n

* b

N

* K

* ) 1 i ( +

qt K Ê [s]txqtTrong đó:

Mqt: Mômen xoắn quá tải (Mqt=1,8M)

[s]txqt: ứng suất tiếp xúc cho phép quá tải

70 ứng suất tiếp xúc cho phép quá tải của bánh nhỏ:

116

* 110

8 , 1

* 2 , 38

* 495 , 1

* ) 1 37 ,

4 + 3

= 513 [N/mm2][s]txqt = 513 < [s]txqt2 = 1170 [N/mm2]

* Kiểm nghiệm bánh răng theo ứng suất uốn cho phép khi quá tải:

Kiểm nghiệm theo công thức: stxqt = Kqt * su Ê [s]uqt

Trong đó:

suqt : ứng suất uốn lớn nhất sinh ra khi quá tải

Kqt: hệ số quá tải

su: ứng suất uốn[s]uqt: ứng suất uốn cho phép khi quá tải

vậy suqt2 < [s]uqt2

* Kết luận: cặp bánh răng trụ răng thẳng cáp nhanh cần thiết kế thoả mãn tất cả các yêu cầu

81 Đờng kính vòng đỉnh răng:

De1 = d1 +2m = 200+28 = 216 [mm]

De2 = d2 +2m = 880+28 = 896 [mm]

Trong đó: d1 = 200 [mm]

Mx1 : Mômen xoắn tác dụng lên trục P: 1

1 6 1

n

N

*10

*55,9

11

]N[9,718125

,507

*200

2,38

*10

*55,9

*2n

*d

N

*10

*55,9

*2P

6 1

1

1 6

Đây là cặp bánh răng đặc biệt, cặp bánh răng này khác với cặp bánh răng thông thờng ở chỗ răng của chúng dài hơn để đảm bảo quá trình ăn khớp khi khoảng cách giữa hai trục nghiền thay đổi.

ở đây chúng ta dùng phôi đúc để chế tạo bánh răng

4.2.2 Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép:

4.2.2.1 ứng suất tiếp xúc cho phép:

[s]tx = [s]Notx *K’NTrong đó:

[s]Notx là ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài (N N³ o) (tra bảng 3-9 [2]) Lấy [s]Notx = 2,6 HB

K’N là hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc, K’N =

6 td

o N N

bánh răng lfm việc ở chế độ i.

Mmax là Mômen xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng

u là số lần ăn khớp của bánh răng khi quay một vòng

4.2.2.2 ứng suất uốn cho phép:

Vì ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động nên ta dùng công thức (3-5) [2]:

− σ

'' K

*

* ) 6 , 1 4 , 1 ( K

* n

'' K

Ks là hệ số tập trung ứng suất ở chân răng, lấy Ks =1,8

K’’N là hệ số chu kỳ ứng suất uốn, lấy K’’N =

m td

oN

N,

Trong đó:

No là số chu kỳ cơ sở của đờng cong mỏi uốn, lấy No ằ 5*106

Ntđ là số chu kỳ tơng đơng: Ntđ = 60*u*

i i 3

max

i * n * T M

ứng suất uốn cho phép tính bằng:

su =

]mm/N[46,1158

,1

*8,1

1

*4,249

*5,

≈

4.2.3 Sơ bộ chọn hệ số tải trọng K: K = 1,3

4.2.4 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: yA = 0,18

4.2.5 Xác định khoảng cách trục A:

Do hai bánh răng lắp trên hai trục của hai tang nghiền, đờng kính của hai tang nghiền

D = 610[mm], khe hở giữa hai tang nghiền bằng 2e: khi máy làm việc gặp phải đá có độ bền cao do sự biến dạng của lò xo an toàn làm cho khe hở giữa hai tang nghiền thực tế lớn hơn 2e

5

*610

* 14 , 3

* 2 ) 1 i (

* 1000

* 60

n

* A

*

*

≈ +

= + π

Với vận tốc này, tra bảng (3-11) [2], có thể chọn cấp chính xác 8

* 18 , 0 2

1 i

=

+

= +

Tra bảng (3-12) [2] lấy Ktt bảng = 1,05

=> Ktt = 2 1,025

1 05 , 1

= +

VËy hÖ sè t¶i träng K lµ: K = 1,025*1,55 = 1,58875

KiÓm tra l¹i hÖ sè t¶i träng K theo c«ng thøc:

%5

%18100

*58875,

1

3,158875,

1100

*K

, 1

58875 , 1

* 625 K

K

3 3

= 12

625

*2

» 104,17

LÊy zt =104, th× z1 = z2 = 52 = 2

104

4.2.9 KiÓm nghiÖm søc bÒn uèn cña r¨ng:

KiÓm nghiÖm øng suÊt uèn sinh ra t¹i ch©n r¨ng theo c«ng thøc:

6

][b

*n

*z

*m

*y

N

*K

*10

*1,19

*52

*12

*49,0

1,36

*58875,

1

*10

*1,

4.2.10 Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột:

* Kiểm nghiệm theo ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:

Công thức kiểm nghiệm:

stxqt = A*i

10

*05,

2

3n

*b

N

*K

*)1i(+

qtK Ê [s]txqtTrong đó:

M: mômen xoắn danh nghĩa

Mqt: mômen xoắn quá tải (Mqt = 1,8M)

[s]txqt : ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

* ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải của bánh răng thép có độ rắn bề mặt HB Ê 350

[s]txqt = 2,5 [s]tx = 2,5 * 520 = 1300 [N/mm2]

Vậy: stxqt < [s]txqt

* Kiểm nghiệm theo ứng suất uốn cho phép khi quá tải:

Kiểm nghiệm theo công thức:

* Kiểm nghiệm: suqt = 1,8*23 = 41,4 [N/mm2]

Vậy: suqt Ê [s]uqt = 232 [N/mm2]

4.2.11 Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền:

*55,

[Nmm]

1 , 36

* 10

* 55 , 9

* 2 n

* d

N

* 10

* 55 , 9

Nh đã nói ở trên, khi máy làm việc, nếu gặp phảivật liệu có độ bền cao thì trục nghiền

ép lò xo lại làm tăng bề rộng của cửa xả, tăng khoảng cách giữa hai trục bánh răng, dẫn đến

điều kiện ăn khớp bị thay đổi gây ra hiện tợng va đập và có thể làm gẫy răng Để đảm bảo

điều kiện ăn khớp thì bánh răng thờng có răng dài, biên dạng răng khác với răng bình thờng Dựa vào kết quả tính toán theo lý thuyết ở trên, dựa vào atlat máy xây dựng (Trờng Đại học Xây dựng-1997) ta chọn bánh răng có các thông số sau:

Chọn vật liệu chế tạo tang:

Do đá nghiền có độ cứng cao do đó vật liệu chế tạo tang cán cũng phải có độ cứng cao

và phải chịu đợc mài mòn do vậy ta chọn vật liệu chế tạo tang là Mn16C có trị số ứng suất cho phép [s]n = 170*106 [N/m2]

Phơng pháp chế tạo tang:

Phơng pháp chế tạo tang là tang là tang đúc

Xét đến khả năng làm việc của tang ta thấy tang chịu nén cục bộ và chịu uốn Khi làm việc tang quay do đo tang chịu nén là chủ yếu

Hiện nay do cha có một lý thuyết nào tính chính xác cho bề dày thành tang nghiền Để lấy cơ sở cho việc chọn lựa kết cấu tang ta sử dụng công thức LAME để tính bề dày thành tang

Công thức LAME (3-65) [5]:

sn = δ ≤

R

* q

[s]nTrong đó: q: áp suất trên bề mặt tang

Theo kinh nghiệm thì: q = (2 á 14)*106 [N/m2] đối với trục có

D = 500á900 [mm], ở đây lấy q = 14*106 [N/mm2]

R: bán kính tang nghiền, R = 0,305 [m]

Từ công thức trên ta có:

6 6

n 170 * 10

305 , 0

* 10

* 14 ] [

R

* q

= σ

≥ δ

ỉ510 ỉ490 ỉ610

4.4.1 Chọn vật liệu chế tạo trục:

Vật liệu chế tạo trục cần có độ bền cao, ít nhạy với tập trung ứng suất, có thể nhiệt luyện đợc và dễ gia công Thép cacbon và thép hợp kim là những vật liệu chủ yếu để chế tạo trục

Đối với máy nghiền đá, do khả năng tải tơng đối cao ngời ta thờng dùng thép 45 để chế tạo trục nghiền

Cơ tính của thép 45 tôi cải thiện:

n: số vòng quay trong một phút của trục, n= 507,25 [v/p’]

c: Hệ số phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép

Tại đờng kính đầu trục lấy: C =130

5525,507

2,38

*130

[mm]

Tại tiết diện nguy hiểm lấy: C = 160

6,6725,507

2,38

*160

[mm]

4.4.2.2 Tính gần đúng trục:

Sơ đồ hoá trục:

x z

* 6 , 2617 760

975

* P 474

x r®