Thiết kế máy nghiền má 3

Tài liệu tham khảo Thiết kế máy nghiền má

CHUƠNG 6 TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT CHỦ YẾU

6.1 Chọn động cơ điện

Chọn động cơ điện bao gồm các việc chính sau:

6.1.1 Chọn loại và kiểu động cơ

Chọn loại và kiểu động cơ đúng thì động cơ sẽ cótính năng làm việc phù hợp với yêu cầu truyền động củamáy, phù hợp với môi trường bên ngoài, vận hành được antoàn ổn định

Phân loại động cơ:

Hiện nay trong công nghiệp thường dùng các loạiđộng cơ điện sau:

+ Động cơ điện 1 chiều:

Dùng động cơ điện 1 chiều để làm việc Động cơđiện 1 chiều có thể điều chỉnh êm tốc độ Ngoài ra dùngđộng cơ điện 1 chiều bảo đảm khởi động êm và đổi chiềudễ dàng, những ưu điểm này là cần thiết cho thiết bịvận chuyển bằng điện Nhưng đối với 1 máy thiết kếkhông yêu cầu, hơn nữa động cơ điện 1 chiều đắt khốilượng sửa chữa lớn và mau hỏng hơn động cơ điện xoaychiều và phải tăng thêm vốn đầu tư để đặt các thiết bịchỉnh lưu nên ta không chọn loại này

+ Động cơ điện không đồng bộ 1 pha:

Công suất động cơ nhỏ không thể dùng được

+ Động cơ điện xoay chiều 3 pha đồng bộ và khôngđồng bộ:

SVTH: Trần Quốc Hùng - Lớp 97C1C Trang 61

Động cơ đồng bộ 3 pha giá đắt, mở máy phức tạpchỉ sử dụng khi công suất N≥100kW có được hệ số cosϕ

cao

Động cơ không đồng bộ 3 pha: kiểu dây quấn so vớiđộng cơ lồng sóc thì đắt, kích thước lớn, vận hành phứctạp cosϕ thấp hơn Ưu điểm là dòng điện mở máy nhỏ cókhả năng vận chuyển vận tốc bằng phẳng Nhưng máythiết kế không yêu cầu điều chỉnh tốc đô

Động cơ không đồng bộ kiểu lồng sóc

Cấu tạo vận hành đơn giản, mắc trực tiếp vớimạng điện xoay chiều không cần biến đổi dòng điện.Loại này ứng dụng rộng rãi và dễ tìm kiếm trên thịtrường phù hợp với máy thiết kế Không yêu cầu điềuchỉnh tốc độ và có công suất trung bình nên ta chọn loạinày

6.1.2 Chọn kiểu động cơ:

Căn cứ vào điều kiện và môi trường làm việc củamáy để chọn kiểu đọng cơ, máy thiết kế phục vụ chocác công trình khai thác đá, hoặc bố trí các dây chuyền sảnxuất của nhà máy Ciment, nhà máy vôi Nên máy làm việctrong môi trường nhiều bụi bặm chịu tác động của khí trờhơi ẩm

Động cơ kiểu hở có nhiều lỗ thông gió lớn ở thân và 2bên nắp nên điều kiện thông gió tốt, kích thước rộng cỡnhỏ không tránh được bụi, nước và các vật khác ở bênngoài rơi vào

Với động cơ kiểu bảo vệ các lỗ thông gió và che lướisắt bảo vệ động cơ, tránh được nước mưa và các vậtbên ngài rơi vào nhưng vẫn không ngăn được bụi

Để tránh bụi và nước, máy có thể đặt ngoài trờiđược dùng động cơ kiểu kín có những ống thông gió riêngđể dẫn khí làm nguội vào và ra khỏi động cơ.

6.2 Chọn công suất và số vòng quay động cơ 6.2.1 Chọn công suất

Chọn đúng công suất động cơ có ý nghĩa kinh tế kỹthuật lớn

Nếu chọn công suất động cơ bé hơn công suất cầnthiết kế, để đập đá thì động cơ làm việc quá tải, nhiệtđộ tăng quá nhiệt độ nóng cho phép, chóng hỏng Nhưngnếu chọn công suất động cơ lớn quá thì sẽ tăng vốn đầu

tư kích thước cồng kềnh, động cơ luôn làm việc non tải,hiệu suất động cơ thấp Hệ số cosϕ giảm Ta chọn động

cơ thỏa mãn 3 điều kiện

1 Động cơ không phát nóng quá nhiệt độ cho phép

2 Có khả năng quá tải trong thời gian ngắn

3 Có Môemn mở máy lớn đủ thắng Mômen cản banđầu khi mới khởi động

Ở đây chọn động cơ theo điều kiện nhiệt và có chú ýđến điều kiện 2 Còn điều kiện mở máy ta sẽ kiểm tralại sau khi tính toán sức bền các chi tiết ta đã có khốilượng và Mômen quán tính của các khâu

Trong phần trước ta tính được công suất cần thiếttrên trục động cơ là:

6.2.2 Chọn điện áp và số vòng quay

Để phù hợp với mạng điện công nghiệp hiện naychọn U = 220V

Để chọn số vòng quay hợp lý của động cơ ta chú ý.Máy làm việc tốc độ của trục lệch tâm n = 300 v/ph Trụcđược dẫn động bởi động cơ nhờ bộ truyền đai

(iđ =2÷5) Nếu chọn số vòng quay lớn thì kích thướckhuôn khổ, trọng lượng giá thành giảm Tuy nhiên nếu ndc

lớn thì id lớn, kích thước bộ truyền cồng kềnh Theo mộtsố máy chuẩn ta chọn nđc = 980 v/ph đảm bảo id ≈(3÷5) vừađảm bảo khối lượng và giá thành động vừa phải

Tổng hợp các yếu tố đã phân tích ở trên theo hướngdẫn của tài liệu [I] Tra bảng P1-2 chọn động cơ điện khôngđồng bộ 3 pha được cho kín có quạt gió loại A02-91-6

Với các số liệu kỹ thuật sau:

Mm : Mômen ban đầu

Mđm: Mômen định mức

Mmax: Mômen lớn nhất

Mmin: Mômen nhỏ nhất

6.3 Thiết kế bộ truyền đai

Công suất cần truyền trên trục dẫn N = 33 KW

Số vòng quay trên 1 phút của trục dẫn n1 = 980v/ph

6.3.1 Chọn loại đai:

Giả thiết vận tốc của đai V > 5m/s có thể dùng đai Bhoặc Γ (Bảng 5.12) [1] ta tính toán cho cả hai phương án vàchọn phương án nào có lợi hơn

6.3.2 Định đường kính bánh đai nhỏ

Số vòng quay thực của trục lệch tâm

n'2 = (1-0,02) 1460

2

1

D D

n'2 : sai lệch ít so với yêu cầu

SVTH: Trần Quốc Hùng - Lớp 97C1C Trang 65

6.3.4 Chọn sơ bộ khoảng cách trục A

D D D D 2

2 1 2 2 1

− + +

Kiểm nghiệm số vòng U trong 1 giây

1 2

2 1

2 D 8D DD

Góc ôm thỏa mãn điều kiện α1 ≥ 1200

6.3.8 Xác định số đai Z

Cần thiết chọn ứng suất căng ban đầu δ0 = 1,2N/mm2 Và theo trị số D1 (bảng 5-17)

Tìm được ứng suất có ích cho phép [δp]0 N/mm2

Đường kinh ngoài cùng bánh đai

Đường kính trong của bánh dẫn

1080

Chiều rộng bánh đai:

Ta sẽ tính lại chiều rộng B sau phần tính bánh đai

6.3.10 Tính lực căng ban đầu S 0

Chọn phương án dùng bộ truyền loại B có khuôn khổnhỏ gọn hơn tuy chiều rộng bánh đai và lực tác dụng lớnhơn một ít so với phương án dùng đai loại δ Mặt khác tuychiều rộng B lớn hơn, nhưng ở phần sau khi tính bánh đà, tacũng lợi dụng bánh đai lắp trên trục lệch tâm để tăngMômen quán tính, để kết cấu máy gọn gàng.

Theo kết cấu của máy đập đá bánh đà được lắptrên khâu dẫn tức trục lệch tâm Khi vận tốc góc trụclệch tâm giảm từ ωmax đến ωmin tạo ra công

min

2 max

2

A1 = I.ωtb  ω 

ω+ω

ωtb; vận tốc trung bình của trục lệch tâm (Rad/s)

δ : hệ số không đều cho phép theo kinh nghiệm chọn

δ=0,02÷0,04

chọn δ=0,03Trong sai số cho phép thi công, A1 chính bằng công cầnthiết để đập đá trong một hành trình ở phần tính toáncông suất động cơ ta đã tính được:

Trong phần tính toán này ta bỏ qua Mômen quá tínhcủa trục lệch tâm và như đã nói ở phần tính bánh đai ta

sẽ chọn khối lượng bánh đá bằng khối lượng bánh đaiđể kết cấu máy đối xứng và gọn hơn.

Do kết cấu bánh đá khối lượng chủ yếu phân bố ởvành ngoài nên

I =

4

D m 4

D g

D0 =

2

950 1012 2

41= ×

≈ 540 kg

Đo khối lượng bánh đai và bánh đá như nhau:

m1 = m2 =m2 = 270 kgTheo tài liệu hướng dẫn chi tiết máy thì khối lượngmáy và nan hoa chiếm (10÷20)% khối lượng toàn bộ nén tatính khối lượng bánh đã như sau:

m1 = V.γ

4

D 4

D

1

2 n

D.2,1

m

2 c

2 n 1

Dựa theo tiêu chuẩn của bánh đai thang nên lấy

SVTH: Trần Quốc Hùng - Lớp 97C1C Trang 69

Dc = 950m đường kính trong của bánh đai

B = 7 , 6(1012 2 9 , 5 2)

4 2 , 1

270

−

Sau khi đã tính được B và các kích thước đã có 6.3.5

ta vẽ được kết cấu bánh đai

Hình 6.1 Kết cấu bánh đai 6.4 Tính toán và thiết kế trục lệch tâm

Các số liệu có được sau khi đã tính toán công suấtmáy và phân tích lực

Công suất cần truyền N = 39 KW, n = 300 v/ph

Lực tác dụng từ má động lên trục ở vị trí nguyhiểm nhất tương ứng vị trí R21max trên học đồ lực bản vẽsố 4 ta thấy chính là vị trí 1

R21 = 56 × 104 N, R21 = 406.104 N, R21 = 67.104 NLực R21 xem như tác dụng lên trục ua 2 ổ đỡ ở vị trí

6.4.1 Tính thiết kế trục

a Chọn vật liệu

Trục lệch tâm làm việc chịu tải lớn, va đập Để đảmbảo an toàn ta chọn loại thép 40X có nhiệt luyện là thépcó độ bền cao

Cơ tính của thép 40X cải thiện cho trong bảng (13.2) [1]

b Tính đường kính sơ bộ

Đường kính sơ bộ trục tính theo công thức:

d = C 3

n N

C: hệ số phụ thuộc ứng suất xoắn cho phépvà phạm vi sử dụng trục làm việc quan trọng chịu uốnlấy C = 210 ÷220

SVTH: Trần Quốc Hùng - Lớp 97C1C Trang 71

Hình 6.2: Sơ đồ tính toán trục chính

c Tính gần đúng trục

4346 810

10

RDy = Pny + PCy - RAy - Rd - Gđai - Gđá

RDy = 18,8.104 (N)

RAx = RDx = RBx = RCx = 28.104 (N)

Tính Mômen uốn ở những tiết diện nguy hiểm Tatính cho tiết diện d-d

Từ các giá trị phản lực vẽ được bản đồ Mômen uốnnhư hình (H.6.2) tại tiết diện d-d

N 10 55 ,

d

Xd 52 , 5 10 M

2

Mtd = 70.106 NmmĐường kính trục tại tiết diện c-c

d ≥ 3

6 70 1 , 0

10 70

d Tính chính xác trục

Tính chính xác trục tiến hành cho tiết diện c-c

Hệ số an toàn được tính theo công thức

t

2 n n

n n

Vì trục quay nên ứng pháp (uốn) biến đổi theo chu kỳđối xứng

Kδβε

δ

δ δ

W 2

1

k

τψ+τβε

10

70 × 6 = 67 N/mm2

τa = τm =

2089670 2

10 5 ,

Hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số năng suất trungbình đến sức bền nơi Q6 chọn theo vật liệu đối với théphợp kim cho trong bảng (13-27) [1]

Ψσ = 0,1 Ψτ = 0,05Hệ số tăng bề mặt β = 1

Tính hệ số kγ, kτ, εδ,εt

Bảng (7-4) [1] chọn được

εδ = 0,6 , k = 0,5

5 , 0

9 , 1 k

; 2 , 3 6 , 0

92 , 1

σ

= 3,8

Hệ số tập trung ứng suất do lắp căng với kiểu lắp

T, áp suất trên bề mặt lấy 30N/mm2 tra bảng (7-10) [1] tacó:

5 , 4

=

εττ ττ 1

k 6 , 0 1

k

= 3,1

nσ = 3,2400×67 = 1,87

nτ = 3,8×0,13150+3,05×0,13 = 299Thay nσ = 1,87; nτ = 299 vào công thức trên:

n = 1 , 87 2 299 2

299 87 , 1

Chiều dài then chọn l = 159 mm

Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức

σd = [ ] N / m ]

dkl

M 2

d

x ≤ σ

Ở đây Mx = 105.104 Nmm; d = 110mm; k = 11,2; l = 859mm [σ]d = 50 N/mm2 (bảng 7-20 ứng với mối ghép cố địnhtải trọng có va dập, vật liệu thép CT60)

σd = 1102××10511,2.10×1534 = 10,72 N/mm2 < [σ]d

SVTH: Trần Quốc Hùng - Lớp 97C1C Trang 75

Kiểm nghiệm sức bền cắt theo công thức: τc =

ổ lăn dùng có nhược điểm tuổi thọ nhỏ khi tốc độ vòngquay lớn Tuy nhiên những nhược điểm này có thể khắcphục vì số vòng quay trục lệch tâm không lớn lắm và kếtcấu cho phép

+ Chọn loại ổ lăn:

Do đặc tính làm việc, tải trọng lớn va đập Trục cóchiều dài lớn chọn ổ đũa đỡ 2 dãy tự lựa Đối với 1 cỡkích thước nhất định, ổ đỡ tự lựa có khả năng chịu tảilớn hơn bất kỳ loại ổ lăn nào khác Ổ đũa 2 dãy tự lựa

cho phép lắp lên trục bị võng đáng kể do tác dụng ngoạilực cũng như do điều kiện kết cấu không đảm bảo độsong song giữa các khớp quay.

- Chọn kích thước ổ : ở các giá trị phản lực đã tính

ở phần thiết kế trục

Rnx = 28.104 N RAY = 28.104 N

RnY = 20.104 N RAX = 20.104 N

Rn = 34,4.104 N RA = 34,4.104 NĐể tính hệ số khả năng làm việc ta chú ý các yếutố sau:

- Tải trọng tác dụng có va dập, có chiều hầu nhưkhông thay đổi lực chiều trục không đáng kể

- Vận tốc vòng quay n =300v/ph và vòng trong quay lắpchặt với trục

- Thời gian phục vụ ổ 8670h

- Môi trường làm việc bụi bặm có độ ẩm

kn : hệ số nhiệt độ bảng (8-4) [1] kn = 1

kv : hệ số xét đến vòng nào của ô lăn và vòng quay 5) [1] kv = 1

(8-Tổng lực tác dụng lên ổ tại B và A

R = 34,4 104 N = 34,4 103 daNThay tất cả các trị vào công thức trên

SVTH: Trần Quốc Hùng - Lớp 97C1C Trang 77

Tại A và D để đảm bảo Cbảng > Ctính, chọn ổ loại trung.Ký hiệu ổ 3636, đuờng kính ứng với trụ d=180mm thìđường kính ngoài ổ D=400mm Chiều rộng ổ B=130mm.

6.5.2 Chọn kiểu lắp ổ lăn

Để chọn kiểu lắp ổ lăn ta phân tích dạng chịu tảicủa ổ với ổ ở gối A và D vòng trong lắp với trục vòngngoài lắp vào thân máy Do trục quay võ đứng yên nên vòngtrong chịu tải tuần hoàn, vòng ngoài chịu tải cục bộ

Tra bảng (8-8) ta có kiểu lắp của ổ như sau:

Vòng trong lắp với trục theo kiểu φ200H, vòng ngoàilắp với vỏ theo kiểu lắp φ360M

Với ổ đỡ gối B và C vòng trong lắp với trục, vòngngoài lắp với má động Do trục quay và vỏ lắc căn cứ vàohướng tác dụng từ má lên rục R21 chỉ thay trong phạm vi 1góc α nên:

Vòng trong chịu tải hoàn toàn

Vòng ngoài chịu tải dao động

Tra bảng (8-18) ta có:

Vòng trong lắp với trục theo kiểu lắp φ180H

Vòng ngoài lắp với vỏ theo kiểu lắp φ400M

6.5.3 Cố định trục theo phương dọc trục

- Phương án 1: (H 6.3a)

Phương án này có ưu điểm là kích thước chiều dàitrên trục và trên vỏ có dung sai lớn, ngay cả khi không đạtyêu cầu về dung sai vẫn không ảnh hưởng đến độ chínhxác lắp ráp và làm việc của bộ phận ổ

- Phương án 3: (H6.3c)

Khi trục tương đối dài, nhiệt độ thay đổi và trongtrường hợp khe hở không ảnh hưởng đến sự làm việccủa ổ và chi tiết lắp trên trục Nhược điểm của phươngán này là trong trường hợp vỏ kín ta phải làm gờ bên trongphức tạp nhưng ở đây do kết cấu máy gối đỡ có thể lắpnắp từ 2 phía nên khắc phục được

Hình 6.3 Các phương án cố định trục 6.5.4 Bôi trơn bộ phận ổ

Bôi trơn bộ phận ổ nhằm làm giảm mất ma sát giữacác chi tiết lăn chống mòn, tạo điều kiện thoát nhiệt tốtbảo vệ bề mặt của chi tiết không bị han gỉ, giảm tiếng

SVTH: Trần Quốc Hùng - Lớp 97C1C Trang 79

(c)

ồn và bảo vệ ổ khỏi bụi bặm người ta có thể sử dụngdầu hay mỡ để bơi trơm.

Dầu có độ ổn định tốt hơn so với mỡ, không cầntháo rời bộ phận máy khi thay dầu Nhược điểm là chảy

ra ngoài khi vận hành máy

Dùng mỡ có ưu điểm: Mỡ ít bị chảy ra ngoài, lấp kínkhe hở của các chi tiết máy quay và chi tiết máy cố địnhnhờ đó bảo vệ khỏi bụi bặm vì máy làm việc trong môitrường nhiều bụi, mỡ có thể dùng cho các bộ phận ổlàm việc lâu dài (khoảng 1 năm) chống mòn tốt ở đây trabảng (8-28) [1] ta có dùng nhóm mỡ M

6.6 Tính sức bền má động

Ở chương 4 xác định các thông số kỹ thuật của máy tađã xác định được Chiều rộng má động B = 350 và chiềudài l = 540mm, sau khi phân tích áp lực ta đã xác địnhđược

Hình 6.4 Sơ đồ tính má động

uốn;

Pd

M 460 R'12

(c): Mặt cắt ngang má động tại M (vuông góc vớitrục má động)

Các giá trị và các chiều của lực R12 và R32 trên bản vẽsố 4 vị trí má động chịu lực lớn nhất là ở vị trí 1

W

M F

N + ≤ [σ]

Trường hợp thanh chịu kéo [σ] = [σ]k

Ở đây do kết cấu mặt cắt ngang phức tạp ta bỏ quabước tính đầu tiên Mà chọn mặt cắt ngang tại M và đưavề tính như hình vẽ tiết diện mặt cắt ngang

3 1

2

2

h h b 2

h v bh 12

h b 3 h b

+

SVTH: Trần Quốc Hùng - Lớp 97C1C Trang 81

V0 = ( )

(bh hh)

2

hh2hbh.b

1 1

1 1

2 1+

++

Wx =

0 1

x

v h h

J

− +

(600 60 3 60 200)

2

200 60 2 200 360 60

×

× +

×

+

×

× +

V0 = 95mm

Jx =

2 3

2

2

60 95 30 600 12

100 60 3 66 600

×

× +

2 95 60 2

200 200 60

10 2576 72000

10

Tấm đẩy là chi tiết chịu lực lớn của máy với máy cóchuyển động phức tạp, nó có tác dụng tạo ra lực dậpcho máy, tấm đẩy thường được chế tạo bằng phươngpháp đúc từ gang C 15-32 hoặc C 18-36 Để tăng thời giansử dụng người ta thường tôi hai đầu tấm đẩy chỗ lắpvới ống lót trên má động của thân máy.

6.7.1 Kết cấu tấm đẩy

Tấm đẩy là chi tiết chịu lực lớn và liên kết tự donên người ta thường chọn nó là chi tiết an toàn cho máyvới một số máy hiện đại và lớn người ta có thể sửdụng ly hợp ma sát, ly hợp siêu việt, dắn trên trục lệchtâm với bánh đai để bảo vệ quá tải Nhưng với máy thiếtkế công suất bé yêu cầu nhỏ gọn nên ta chọn tấm đẩy làchi tiết bảo vệ quá tải để thực hiện 2 yêu cầu trên tấmđẩy thường có kế cấu sau:

Hình.6.5 Dạng tấm đẩy

Trong hình a ở giữa tấm đẩy có khoát lỗ, khi quá tảitấm đẩy sẽ gãy ở tiết diện I-I Để máy tiếp tục làmviệc ta thay tấm đẩy mới ở hình b, người ta cắt tấm đẩylàm 2 được ghép bằng đinh tác Khi quá tải các đinh tác sẽ

bị cắt, máy ngừng hoạt động

Do máy có kích thước nhỏ nên ta chọn kết cấu tấmđẩy như hình a và trường hợp bị gẫy, nếu tấm đẩy còn

SVTH: Trần Quốc Hùng - Lớp 97C1C Trang 83

I

I

(b)(a)