Thiết kế máy đùn ép tạo hình sản phẩm gạch (thuyết minh+bản vẽ)

Thiết kế máy đùn ép tạo hình sản phẩm gạch: Giới thiệu quá trình sản xuất gạch Sơ đồ dây chuyền công nghệ Tính toán chọn thiết bị trong dây chuyền công nghệ Tính toán các thông số của máy đùn ép tạo hình Bản vẽ thiết kế máy

chơng một Giới thiệu chung về quá trình sản xuất gạch

Môn học máy và thiết bị sản xuất vật liệu xây dựng đóng vai trò quan

trọng,cung cấp kiến thức cơ bản cho sinh viên nắm vững nguyên lý cấu tạo, hoạt động của máy Từ đó làm chủ thiết bị máy móc, vận hành khai thác tốt để

đạt đợc hiệu quả chất lợng sản phẩm, kinh tế cao nhất

Số lợng và chủng loại thiết bị máy móc trong sản xuất gạch, va gông, kích thuỷ lực, băng tải, máy nghiền, máy đùn ép Vì vậy, việc tính chọn các thiết bị

có ý nghĩa rất quan trọng, có ý nghĩa mang lại hiệu quả vốn đầu t, chất luợng của sản phẩm cũng nh trong việc bảo vệ môi trờng sản xuất, tạo điều kiện thuận lợi cho ngời lao động bớt nặng nhọc

Trong gai đoạn hiện nay, nhu cầu gạch cho xây dựng là rất lớn, góp một phần

đáng kể trong giá thành của công trình Những tính chất của nguyên liệu, loại sản phẩm, khối lợng sản xuất, các phơng pháp phối liệu quyết định đến dây truyền công nghệ sản xuất

Sản phẩm gạch tiêu chuẩn có kích thớc tiêu chuẩn 220 ì 110 ì 65mm và đợc sản xuất bằng các phơng pháp khác nhau Trong nội dung đồ án này, sản xuất gạch theo phơng pháp dẻo

1/ Nguyên liệu.

Trong công nghệ sản xuất gạch và các loại gốm xây dựng theo phơng pháp dẻo, nguyên liệu đợc sử dụng chủ yếu là đất sét

Các loại nguyên liệu đất sét sản xuất gạch và gốm xây dựng cần phải dễ tạo hình, đảm bảo khi sấy, nung bán thành phẩm khong biến dạng và nứt, độ co ngót không quá 6% đối với đất sét gầy, 6 – 10% với đất sét có độ dẻo trung bình và lớn hơn 10% đất sét có độ dẻo cao

2/ Phụ gia.

Dùng để cải thiện tính chất sấy (sa mốt, mùn ca) hoặc cải thiện điều kiện nung (tro nhiệt điện, than) Ngoài ra, đối với đất sét không đạt tiêu chuẩn thì có thể thêm phụ gia

Gia công nguyên liệu và chuẩn bị phối liệu, đất sét đợc khai thác đa về kho bãi của nhà máy và đợc ủ một thời gian, để chúng phong hoá và đạt đợc tính

- 1 Dây chuyền tạo hình sản xuất gạch năng suất 20 triệu viên/năm

đồng nhất cao Sau đó, dùng các thiết bị xúc, đào, chuyển nguyên liệu vào máy cấp liệu thùng Từ đây, đất sét đợc băng tải đa vào máy tách đá để loại bớt đá Sau đó, đất sét qua băng tải qua máy nghiền thô, máy nghiền mịn trớc lúc ép tạo hình Các chất đất sét nếu có cho thêm phụ gia, thì phụ gia sẽ đợc nghiền nhỏ, sàng lọc và định lợng trớc khi đa vào máy trộn để trộn đều cùng đất sét

Đối với máy nghiền thô, khoảng cách giữa hai trục không quá 10mm Còn máy nghiền tinh, thì khoảng cách giữa hai trục 1 ữ 3mm

Phối liệu sau khi đợc nghiền mịn thì đợc đa đến máy ép chân không, rồi qua máy cắt tự động và cuối cùng bán sản phẩm đợc tạo thành là công đoạn cuối cùng của các máy sản xuất vật liệu xây dựng gạch đỏ

3/ Thiết bị chính.

Với yêu cầu của đồ án môn học, cho nên chỉ tập trung phân tích những tính năng của máy ép chân không, còn các thiết bị khác chỉ tính và chọn

Trong công nghệ sản xuất gốm xây dựng, công việc tạo hình đóng một vai trò hết sức quan trọng, nó đảm bảo cho sản phẩm có đợc hình dạng, kích thớc đặc biệt là độ nén chặt các loại hạt đất sét để cho sản phẩm đạt đợc chất lợng cao Trong các loại máy đùn ép tạo hình thì máy đùn ép chân không đợc sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất, chúng có cấu tạo dơn giản, dễ sử dụng, cho năng suất cao, chất lợng sản phẩn cao, đa dạng hoá đợc nhiều loại sản phẩm bằng cách thay đổi miệng đùn

Tạo hình trên máy ép vít xoắn có chân không bằng phơng pháp dẻo khi đất sét đợc nghiền, trộn nhuyễn với độ ẩm từ 18 – 25% Chất lợng sản phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là chất lợng đất sét và máy

đùn ép

Trong qua trình tạo hình, đất sét bị ép chặt, khoảng cách các giữa hạt sét sẽ bị thu nhỏ dần, không khí và nớc thừa sẽ bị đẩy ra khỏi đất, lợng không khí sẽ bị hút ra ngoài bởi buồng hút chân không

Đất sét trong máy đùn ép vít xoắn chuyển động rất phức tạp, vừa chuyển

động quay, vừa chuyển động dọc trục vít xoắn Càng xa trục vận tốc dịch

chuyển càng lớn, đây là nguyên nhân gây ra sự trợt tơng đối giữa các lớp đất sét

ở khoảng cách khác nhau so với tâm trục, làm cho sự bám dính giữa các lớp không chắc, làm xuất hiện vết nứt chữ S trên sản phẩm Nếu lực ma sát giữa đất sét và thân máy lớn thì làm cho đất sét chỉ chuyển động dọc trục mà thôi

Các bộ phận chính của máy ép

 Buồng nạp liệu: Dùng để nạp đất sét vào thân máy Trong buồng nạp liệu

có thể có 1 hoặc 2 trục nạp nhằm kéo đất sét xuống dới cánh vít Phải dảm bảo góc α giữa đờng tâm trục nạp và tâm trục cánh vít với đờng nằm ngang một góc

α = 35 ữ 50°, khoảng cách giữa trục bề mặt trục nạp với vành ngoài của cánh vít khoảng từ 2 ữ 3mm

 Thân máy: Là bộ phận nối giữa buồng nạp liệu và đầu ép, tại đây đất sét

đợc chuyển dịch và đợc từ từ nén chặt

Khe hở giữa các mặt trong của thân máy với cạnh ngoài cùng của cánh vít từ

1 ữ 3mm và ở trong thân máy có lớp lót trên bề mặt tạo gân chạy dọc theo thân máy nhằm hạn chế sự quay trở lại của đất

 Trục cánh vít: Là bộ phận quan trọng của máy ép vít xoắn, đẩy đất về phía trớc và nèn chặt lại

 Đầu ép: tại đây đát sét đợc nèn chặt với áp lực cao nhất và vận tốc dịch chuyển của các lớp đất nằm ở các lhoang cân bằng nhằm hạn chế việc rạn nứt

Đầu ép có dạng hình nón

 Miệng đùn: Nhằm tạo cho sản phẩm có đợc hình dạng, kích thớc bề mặt theo yêu cầu và nhằm cân bằng vận tốc giữa các lớp đất sét

Một bộ phận không thể không nhắc tới là máy nhào Nó có bộ phận cắt đất ra thành viên hoặc lớp mỏng, nó có thể dẫn động chung hay riêng với máy ép Thông thờng máy nhào trộn đợc đặt ở phần trên trớc máy ép giữa hai máy nhào trộn và máy ép có buồng hút chân không nhằm hút không khí của vật liệu làm cho sản phẩm đặc chắc hơn, làm cho sản phẩm có chất lợng tốt hơn so với các loại máy khác Quá trình sản xuất gốm sứ xây dựng thờng theo hai phơng pháp

là phơng pháp dẻo và phơng pháp ép bán khô Phơng pháp ép bán khô thì bột

đất sét có độ ẩm từ 6 ữ 8 %, gạch mộc theo phơng pháp này có kích thớc và hình dạng chính xác, cờng độ cao, độ co ngót khi sấy và khi nung không đáng

kể Phơng pháp dẻo đòi hỏi độ ẩm đất sét thờng là cao hơn từ 15 – 25% Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể cũng nh tùy vào loại sản phẩm gốm mà chọn phơng pháp cho

hợp lý Trong công nghệ sản xuất gạch đối với nớc ta dây chuyền sản xuất gạch

đỏ, ngói ống vệ sinh thì thờng tạo hình theo phơng pháp dẻo

Quá trình sản xuất gạch theo phơng pháp dẻo thờng qua các khâu:

- Khai thác nguyên liệu

- Gia công nguyên liệu

- Giai đoạn tạo hình

- Giai đoạn sấy nung

Dây chuyền công nghệ thờng theo sơ đồ điển hình sau.Tuy nhiên trình tự bố trí máy cho dây chuyền tạo hình có thể thay đổi:

a) cấp liệu⇒ nghiền thô⇒nhào trộn,lọc tạp chất⇒nghiền mịn⇒trộn ép,cắt thành viên nhỏ ⇒đùn ép⇒cắt thành sản phẩm⇒ phơi sấy tự nhiên⇒sấy tuynel⇒nung lò tuynel⇒bãi sản phẩm.

b) cấp liệu⇒ nghiền thô⇒ nghiền mịn ⇒nhào trộn,lọc tạp chất⇒ trộn

ép, cắt thành viên nhỏ ⇒đùn ép⇒cắt thành sản phẩm⇒ phơi sấy tự nhiên⇒sấy tuynel⇒nung lò tuynel⇒bãi sản phẩm.

Do trong điều kiện đất sét có nhiều tạp chất: đá,rác,cỏ nên ta chọn ph… ơng pháp theo trình tự a)

Đất sét đợc khai thác đa về kho bãi của nhà máy và đợc ủ một thời gian th-ờng là 3 tháng , để phong hoá và đạt độ đồng nhất cao Sau đó, dùng các máy

đào, máy xúc chuyển vào máy cấp liệu thùng có nhiệm vụ đánh tơi đất sét Từ

đây đất sét đợc băng tải đa vào máy tách đá để loại bớt đá Sau đó đất sét đợc đa vào máy nghiền trục nghiền thô và sẽ đợc làm ẩm ở máy nhào trộn hai trục Tiếp

- 3 Dây chuyền tạo hình sản xuất gạch năng suất 20 triệu viên/năm

theo, đất sét đợc nghiền mịn bằng máy nghiền mịn trục lăn trớc khi đa vào máy

đùn ép để tạo hình sản phẩm Các chất phụ gia nếu có sẽ đợc nghiền nhỏ, sàng lọc và định lợng trớc khi đa vào máy nhào trộn hai trục để trộn đều với đất sét

Từ máy đùn ép, đất sét sẽ đợc ép thành từng dải liên tục và đợc một máy cắt

ở ngay miệng đùn của máy ép cắt ra thành từng viên theo kích thớc đã định sẵn Sau đó các viên sét này dợc các máy xếp tự động (hoặc thủ công) đa vào các buồng sấy (hoặc sấy phơi tự nhiên) Sau đó chất gạch mộc lên các va gông và

đẩy vào hầm sấy tuynel ( bằng kích thuỷ lực).Khi đã đợcđộ ẩm cần thiết khoảng 4%, chúng đợc chuyển vào lò nung tuynel với nhiệt độ khoảng 1050 0C và khi ra khỏi lò nung ta đợc các loại gốm xây dựng

Tuỳ thuộc vào chủng loại, tính chất , thành phần đất sét, qui mô sản xuất, mức

độ cơ giới hoá và tự động hoá trong dây chuyền công nghệ mà ta chọn các loại thiết bị chế biến, tạo hình, các loại lò sấy, lò nung khác nhau để sản xuất Các thiết bị đợc bố trí hợp lý trong nhà xởng tùy thuộc vào dây chuyền công nghệ

mà có cách bố trí thiết bị sao cho tiện lợi Nhng điều chung là các thiết bị đợc

đặt trong nhà xởng có mái che Thờng thì bố trí theo đờng thẳng:

Máy cấp liệu⇒nghiền⇒trộn⇒ép hoặc theo sơ đồ L;Z phụ thuộc mặt bằng sản xuất, nhà xởng

Máy cấp liệu

⇓

nghiền⇒trộn ⇒ép

hoặc: máy cấp liệu⇒nghiền⇒trộn

⇓

ép

Hoặc để tiết kiệm diện tích,các máy cũng có thể đặt chồng lên nhau

Nghiền thô nghiền tinh ⇒đùn,ép ⇓

Cấp liệu nhào trộn

Do điều kiện vị trí địa lí thuận lợi nên ta chọn bố trí theo đơng thẳng

* Giới thiệu về sản phẩm gạch:

Gạch xây 2 lỗ có hình dạng hình chữ nhật cạnh thẳng góc, vuông, mặt phẳng kích thớc viên gạch chuẩn sau khi nung:65 x 110 x 210 mm

Chơng hai : Sơ đồ dây chuyền công nghệ

- 5 Dây chuyền tạo hình sản xuất gạch năng suất 20 triệu viên/năm

Vagông Phơi Sấy Sấy tuynel Vagông Nung tuynel Bãi sản phẩm

Băng tải

Đùn ép Máy cắt

Khai thác đất sét

Bể ngâm ủ đất sét Máy xúc

Cấp liệu thùng

Băng tải

Máy nghiền thô

Băng tải Máy nhào hai trục Băng tải Máy nghiền mịn

Băng tải Than Kho than

* xác định chế độ làm việc cho dây chuyền tạo hình

Trong một năm có khoảng:

52 ngày chủ nhật

8 ngày nghỉ lễ tết

Nghĩ sữa chữa: 15 ngày

Số ngày làm việc trong năm:

365 – 52 – 8 – 15 =290 ngày

Trong phân xởng tạo hình này, dây chuyền theo công nghệ khép kín từ

đầu vào đến đầu ra Vì vậy chọn số ca làm việc trong ngày là 1 ca

Số giờ làm việc trong 1 ca là 8 giờ

Số ca làm việc trong năm: 290 x 1 =290 ca/năm

Số giờ làm việc trong năm: 290 x 8 = 2320 giờ/năm

* tính năng suất cho dây chuyền tạo hình

Năng suất dây chuyền tạo hình nhà máy cần thiết kế

Q0=20 triệuviên/năm Vì vậy cần xác định năng suất giờ cho dây chuyền

* các thông số cần thiết để xác định năng suất giờ

Kích thớc viên gạch chuẩn sau khi nung : 65 x 110 x 210 mm

Thể tích viên gạch: V = 0,065 x 0,11 x 0,210 =1,5015.10-3m3

Hệ số co ngót của gạch từ sau máy tạo hình(gạch mộc)

đến gạch thơng phẩm: α =5%.

Hệ số lèn chặt a.Độ ẩm đất sét W=18%

Từ biểu đồ tra áp lực ép Pa=1 Mpa

Từ Pa tra bảng tìm đợc a=0,250

Hệ số tơi của đất :à = 0,5.

Hệ số sử dụng thời gian cho dây chuyền tạo hình : Ktg=0,7

Hệ số rỗng của gạch 2 lỗ β= 0,33

Số ngày làm việc trong năm : T=290 ngày

Số ca làm việc trong một ngày từ 1 đến 2 ca Trong nội dung của đồ

án môn học này yêu cầu về công suất của nhà máy ta chọn: m=1(ca)

Công thức tính năng suất giờ cho dây chuyền tạo hình:

tg

K m T a

V Q

Q .(01 . .( 1 ). . ).( . 8 1 . )

−

− +

= à α β (m3/giờ)

Vậy năng suất giờ cho dây chuyền

7 , 0 8 1 290 ).

25 , 0 1 (

5 , 0

) 33 , 0 1 ).(

05 , 0 1 (

10 5015 ,

1 10

=

−

− +

Năng suất tính theo viên/giờ:

6 , 0 8 1 290

10

20

8

6

=

tg K m T

Q

Chơng ba

- 7 Dây chuyền tạo hình sản xuất gạch năng suất 20 triệu viên/năm

Chọn thiết bị cho dây chuyền tạo hình

Do sự tổn hao trong dây chuyền tạo hình sản xuất gạch giữa các công

đoạn là không lớn lắm Chính vì vậy ta có thể bỏ qua sự tổn hao này trong việc chọn thiết bị cho từng công đoạn của phân xởng tạo hình Vậy nên, năng suất tính ở trên là lấy cho toàn bộ các công đoạn trong việc chọn máy trong phân xởng tạo hình

1.Thiết bị cấp liệu

Trong dây truyền sản xuất gạch đỏ, thiết bị cấp liệu thuờng đợc chọn là máy cấp liệu thùng.Máy này chính là băng tải xích

Năng suất yêu cầu Q =34,69 m3/ h Bỏ qua các tổn thất thì cũng là năng suất của máy cấp liệu thùng Dựa vào tài liệu hớng dẫn đồ án môn học ta có thể chọn máy có các thông số sau:

Số vòng quay trục dao thái 126 vòng/phút

2.Chọn máy nghiền thô

Trong dây truyền sản xuất gạch đỏ máy nghiền thô sử dụng máy nghiền trục

lăn có 2 trục nghiền quay ngợc chiều nhau

Chọn loại máy nghiền trục lăn để nghiền thô có các đặc tính kỹ thuật sau:

ChiÒu dµi trôc 800 mm

Sè vßng quay cña trôc 65/190 vßng /phót)

KÝch thíc bao

3 Chän m¸y nghiÒn mÞn

Chän lo¹i m¸y nghiÒn trôc l¨n nghiÒn mÞn

Sè vßng quay cña trôc 65/190 vßng /phót)

KÝch thíc bao

4 Chän m¸y nhµo trén hai trôc

Chän lo¹i m¸y nhµo hai trôc cã líi läc

N¨ng suÊt yªu cÇu Q=34,69 m3/giê

Chän m¸y cã c¸c th«ng sè nh sau:

§¬ng kÝnh quÐt cña c¸nh (mm) 700

Sè vßng quay cña trôc (vßng/phót) 32 KÝch thíc bao

- 9 D©y chuyÒn t¹o h×nh s¶n xuÊt g¹ch n¨ng suÊt 20 triÖu viªn/n¨m

Khe hở giữa cánh và vỏ (mm) 25

5 Chọn máy đùn ép

Chọn loại máy đùn ép có buồng hút chân không

Năng suất yêu cầu Q=5030 viên/giờ

Chọn máy có các thông số nh sau:

Tên máy CM-294 Năng suất 5000viên/giờ Đờng kính vít ép 450m

Đờng kính trục 150mm

Số vòng quay của trục vít ép 30 vòng /phút Công suất động cơ 55 KW

Kích thớc bao : Dài 3090 mm Rộng 995 mm Cao 1040 mm Khối lợng máy 5,7 tấn

6.Tính chọn băng tải đất sét

Vì các băng tải trong dây chuyền đều vận chuyển một lợng tơng

đ-ơng nhau giữa các công đoạn trong phân xởng tạo hình.Vậy nên ta có thể tính băng tải đất sét và chọn chung cho toàn bộ các công đoạn trong phân xởng tạo hình Năng suất yêu cầu Q= 14,17m3/giờ

Công thức tính năng suất Q= 3600.B.h.v.ϕ (m3/giờ)

B:chiều rộng băng tải (m)

h :chiều cao lớp vật liệu trên băng tải(chọn=0,1m)

v : vận tốc băng tải lấy v=0,15 m/s

ϕ: hệ số điền đầy băng (chọn=0,7)

Từ công thức trên ta có :

ϕ 3600.h.v

Q

Thay các kết quả ta đợc:

7 , 0 ,15

3600.0,1.0

14,17

Ta tính đợc B=38 (cm) phù hợp với điều kiện B >2h

Để thông dụng và bảo đảm an toàn lâu dài có thể chọn chiều rộng băng tải B= 40 cm

7.Tính chọn băng tải than

B0 B α

Tính lợng than cho vào Ta tính cứ 1000 viên sản phẩm thì cho 100

kg than bột Vậy lợng than trong một năm cần cung cấp là:

.100 =700000Kg/năm =700tấn/năm

1000

000 7000 Lợng than trong một giờ:

151 Kg/giờ

2 8 290

700000

=

Năng suất yêu cầu tính theo m3/giờ :

Q 0 , 108 ( m / gi o)

1400

=

Với khối lợng thể tích của than γ = 1400 kg/m3

Công thức tính năng suất Q= 3600.F.v (m3/giờ)

F : diện tích mặt cắt dòng tiết diện

v : vận tốc băng tải lấy v=0,2 m/s

B B tg α

2

2

0 0

=

F Với α=150

Vậy B tg ).v

2

0 2 α

3600.(

Q =

tg v

tg

Q

2 , 0 15 3600

108 , 0 4

3600

4

0

α

Đối với vật liệu xây dựng 0 = 0 , 85

B B

Vậy chiều rộng băng yêu cầu B =B0/0,85 = 0,224/ 0,85 =0,27 cm Để thông dụng và bảo đảm an toàn lâu dài có thể chọn chiều rộng băng

B= 40 cm

Chơng bốn

- 11 Dây chuyền tạo hình sản xuất gạch năng suất 20 triệu viên/năm

B0 B α