Thiết kế máy nghiền má nghiền đá (thuyết minh+bản vẽ)

Công dụng và phân loại Cấu tạo máy nghiền má Tính toán thông số của máy: kích thước của nạp, hành trình nghiền, tốc độ trục lệch tâm, chiều dài máy, công suất động cơ Tính lực tác dụng lên chi tiết máy: tay biên, tính bánh đà, thiết kế bộ truyền đai Bản vẽ thiết kế máy

I thuyết minh chung

1 Công dụng và phân loại:

Máy nghiền đá kiểu má nghiền làm việc có tính chất chu kỳ, đợc dùng

để nghiền hạt thô (nghiền sơ bộ) và hạt trung bình Ưu điểm chính của nó là lực đập; ép rất lớn nên có thể phá vỡ các loại đá cứng và đá dai; kết cấu của máy đơn giản; chăm sóc bảo dỡng kỹ thuật và sử dụng dễ dàng; cửa nạp đá lớn; năng suất tơng đối cao

Bộ phận cơ bản của máy là hai má nghiền, trong đó có một má cố định

và một má di động Hai má đó tạo thành buồng nghiền có dạng hình nêm, phía trên buồng nghiền rộng, phía dới hẹp dần Đá đợc nạp vào buồng nghiền Một chu kỳ chuyển động của má di động gồm hai hành trình: hành trình nghiền và hành trình xả ở hành trình nghiền, má di động tiến sát gần má cố

định để nghiền vỡ đá có trong buồng nghiền ở hành trình xả, má di động tách

xa má cố định để các viên đá đợc tự do, không bị chèn ép và do trọng lực, đá rơi từ chỗ cao để chỗ thấp, từ chỗ rộng đến chỗ hẹp trong buồng nghiền, hoặc rơi ra khỏi buồng nghiền Quá trình làm việc đợc lặp lại nh trên làm cho đá trong buồng nghiền liên tục đợc nghiền nhỏ, di chuyển từ cửa nạp đến cửa xả

và ra khỏi cửa xả khi kích thớc của đá nhỏ hơn cửa xả

Sơ đồ của các máy này đợc mô tả trên hình vẽ

Hình1 sơ đồ cấu tạo máy nghiền má lắc đơn giản

1 Tấm nghiền cố định; 2 tấm nghiền di động; 3 trục lệch tâm; 4 thanh đẩy trớc; 5 thanh truyền; 6 thanh đẩy sau; 7 bánh đà; 8 trục treo tấm nghiền di

động; 9 thanh giữ; 10 lò xo; 11 nêm ; 12 trục vít;

Căn cứ vào quỹ đạo chuyển động của tấm nghiền di động, chia máy nghiền má loại hai loại chính:

- Máy nghiền má có chuyển động lắc đơn giản

- Máy nghiền má có chuyển động lắc phức tạp

2 Cấu tạo máy nghiền má có chuyển động lắc đơn giản:

Cấu tạo điển hình của máy nghiền đá có tấm nghiền di động chuyển

động lắc đơn giản đợc trình bày ở hình trên Các loại máy nghiền má đơn giản dùng nghiền thô đều có cấu tạo giống nhau, mặc dù các thông số kỹ thuật của chúng khác nhau

Thân máy là bộ phận quan trọng Nó tiếp nhận toàn bộ lực nghiền đá và

đảm bảo cứng vững toàn bộ máy Thân máy đợc cấu tạo gồm thân trớc, thân sau và hai thành bên thuận tiện cho việc gá lắp các cụm chi tiết của máy nghiền Thân máy đợc đúc liền thành khối hay đợc ghép nối từ hai hoặc ba phần rời bằng bu lông ở các loại máy có công suất lớn thờng chế tạo thân máy ghép để thuận tiện việc chuyên chở và lắp ráp Trục lệch tâm (3) đợc lắp vào hai thành bên của thân máy

2

Tay biên (5) lắp vào trục lệch tâm (3) Đầu dới của tay biên (5) có hai hốc để đặt thanh chống phía trớc (4) và thanh chống sau (6) ổ đỡ trục lệch tâm và ổ lắp tay biên là các ổ bi chịu tải trọng lớn Tại hai đầu trục lệch tâm

đ-ợc lắp hai khối bánh đà: puli-bánh đà (15) và bánh đà (15) Các khối bánh đà này làm điều hoà chuyển động của máy: tích trữ năng lợng ở hành trình không tải và giải phóng năng lợng khi ép đá Puli-bánh đà (15) lắp vào trục lệch tâm thông qua khớp nối ma sát Khớp nối ma sát là một cơ cấu an toàn, khi bị quá tải, puli-bánh đà (15) có thể quay trợt trên trục do vậy tránh đợc gãy trục đột ngột

Má di động (2) đợc chế tạo bằng thép đúc toàn khối, tiết diện dạng hộp,

đợc treo vào trục (8) Phía dới má di động có rãnh để ghép nối với thanh chống trớc (4) Thanh chống sau (6) tì vào cơ cấu điều chỉnh (11) Mặt tựa của các thanh chống (6) và (4) bị mòn rất nhanh khi làm việc nên đợc làm rời để tiện thay thế Nhờ có cơ cấu ghì (thanh kéo (9) và lò xo (10) nên thờng xuyên duy trì sự tiếp xúc của các mặt tì tại các đầu thanh chống

Các tấm mặt nghiền đợc chế tạo bằng thép hợp kim mangan có độ cứng

và khả năng chống mài mòn cao, trên bề mặt có răng để tăng lực nghiền tập trung khi phá vỡ đá, chúng đợc kẹp chặt trên mặt của các má nghiền tạo thành

bộ phận làm việc chủ yếu của máy, nó chịu tác động trực tiếp của đá nghiền Các bề mặt làm việc của các tấm mặt nghiền và của hai thành bên tạo thành buồng nghiền Các tấm lót bên đợc ghép thành bulông với thành bên của thân máy ở những máy lớn, các tấm lót trên đợc tạo thành từ nhiều mảnh và đợc kẹp vào các má nghiền và thân máy bằng các bulông đầu chìm

Chiều rộng cửa xả của buồng nghiền quyết định kích thớc đá sản phẩm

và cả năng suất máy Vì chiều rộng cửa xả tăng dần theo quá trình mài mòn của các tấm mặt nghiền nên cần định kỳ điều chỉnh lại chiều rộng cửa xả ở những máy nghiền má nghiền thô, việc điều chỉnh cửa xả đợc thực hiện bằng cách thay thế những tấm đệm có chiều dày khác nhau đặt giữa miếng chặn và thân sau hoặc điều chỉnh bằng nêm vít

II tính toán các thông số làm việc cơ bản của máy

1 Kích thớc của nạp

a Chiều rộng của nạp:

=> Chọn cửa nạp B = 900 mm

b Chọn cửa xả

=> b = 130 mm

c Xác định góc ngoạm đá α

γ = β

Chiếu lên phơng OA:

4

5 , 823

= 85 , 0

700

= 85 , 0

D

=

130

= 2 , 1

150

= 2 , 1

d

=

b max

2fPcos(α/2) ≥ 2Psin(α/2)

f ≥ tg(α/2) tg(ϕ) = f = 0,175 => ϕ=100 => α/2 = ϕ =100 => α = 200

2 Hành trình nghiền:

S ≥ K.D

S ≥ 0,00233.900 = 2,1 (mm)

Sn = (0,01 ữ 0,03)B = 9 ữ 27 (mm)

Sx = 8 + 0,26b = 8 + 0,26.130 = 40 (mm)

3 Tốc độ hợp lý của trục lệch tâm

a = b – Sx = 130 – 40 = 90 mm

h = 110 mm

- Thời gian cho đá rời khỏi khoang nghiền:

- Thời gian để đá rơi tự do hết độ cao h:

- Để xả đợc hết đá:

Kể đến ma sát: n = 0,9n0 = 180 vòng/phút

4 Tính chiều dài máy:

00233

0

= 10 15 , 5

120

= E

=

110

= 20 tg

40

= ) tg(

S

= h h

S

= )

α α

0 0

2

1

= 2

t

= t

ω

π ω

π

g

h 2

=

tc

vòng/ph) (

200

= n

) s / v ( 34 , 3

= 14 , 3 2

21

= 2

= n

) s / rad ( 21

= 110 , 0 2

81 , 9 14 , 3

= h 2

g

=

g

h 2

= t

= t

0

0 0

0 c m

Π ω Π

ω Π

0

Q = à Vn (à = 0,7: hệ số kể đến độ rỗng của đá nạp)

5 Công suất động cơ:

Công suất nghiền:

Dmax = 700 => Dtb = 1/2Dmax = 350

dmax = 150 => dtb = 1/2dmax = 75

Tìm k1 và k2 :

Vậy k1 = 0,698

0

1

2 m

m

= K

Với

=> m1 = 3 (nguyên dơng)

Máy thiết kế với loại đá cứng trung bình σn = 150MN/m2

Nn = 36,72 (KW)

6

L h 2

b + a

= V

) m ( 200 ,

1

= 7 , 0 60 180

11 , 0 )

13 , 0 + 09 , 0 (

110

2

=

L

n h ) b + a (

Q 2

=

L

μ

) d D ( E

12

n L k k

=

2 n 2 1

-) 075 , 0 35 , 0

( 8

, 0 ).

10 10 15 , 5 (

12

3 2 , 1 14 , 3 ) 10 150 (

875 , 0 698 ,

0

=

2 3 n

43 , 3

= 350

1200

= D

L

=

m

tb 0

875 , 0

= 43 , 3

3

=

k2

Trên thực tế, để khắc phục quán tính của các khối lợng chuyển động:

Nn = (0,4 ữ 0,5)Nđc Vậy chọn công suất động cơ:

Chọn động cơ công suất: 90KW

6 Xác định các kích thớc cơ bản khác:

α = 200 , b = 130 mm

s = 40 mm, e = 25

l3 = 0,5B = 450 mm Chiều cao: H = (2 ữ 2,4)B = 1.800 ữ 2160 mm

mm

Chiều dài má nghiền:

- Tấm lát:

mm

L = Lo + L3 = 2251 + 450 = 2801 mm

=> L = 2800 mm

x = 0,25L = 0,25.2800 = 700 mm

mm

* Chiều dài tay biên: (đo theo bản vẽ mẫu)

Lb≈ 0,6H = 0,6 2115 = 1270 mm

* Chiều dài các thanh đẩy

Chọn trớc l1 = 950 và δ1 = 150 (l1≈ B)

Ta có: AE = lwsδ1 = 950cos150 = 917,63

EF = lsinδ1 = 950sin150 = 245,878

KW 44

, 73

= 5 , 0

N

=

dc

2115

= 20 tg

130 900

= tg

b B

=

α

2814

= 8 , 0

L

=

0

30

= 40 4

3

= S 4

3

= S

=> (x) xả

ED = EF – DF = 245,878 – 50 = 195,878

- Hành trình ngang tại A: SA = S(x) = x1 + x2 = 30

Trong đó: x1 = (AF – AD) cosδ1’ = (950 – 938)cos120 = 11,74

x2 = (FC – DC)cosδ’2 = 30 – 11,74 = 18,56 = SA – x1

Để tìm đợc chiều dài l2 và góc đặt δ2 cần giải hệ:

(FC – DC)cosδ’2 = x2 = 18,56 (3)

8

938

= 12 cos

63 , 917

= ' cos

AE

=

AD

12

= ' 21346 ,

0

= 63 , 917

878 , 195

= EA

ED

=

tg

0 1

0 1

'

1

δ

) 1 ( l

878 , 245

= l

EF

= sin

2 2

2 δ

) 2 ( l

878 , 195

= l

ED

= ' sin

2 2

2 δ

2

2 2

2 cos '

cos l

= ' cos

EC

=

DC

δ

δ δ

56 , 18

= ' cos ) ' cos

cos 1

( l ra

suy

)

3

2

2

δ δ

) ' 3 ( l

56 , 18

= cos '

cos

2 2

2- δ

δ

(*) l

56 , 18

= 2

' sin 2

+ '

sin

2

2

2 2 2

δ

-*)

* (*

l

756 , 441

= 2

' cos

2

' + sin )

2

(

+

)

1

(

(**) l

50

= 2

' sin

2

' + cos ) 2

(

)

1

(

2

2 2 2

2

2

2 2 2

2

δ δ δ

δ

δ δ δ

δ

) ( 365 , 20

= 2

' + 3712

, 0

= 2

' + tg

(**)

) II ( 4 , 2

= 2

' 042

, 0

= 2

' tg

*)

*

(*

(I) và (II) suy ra: δ2 = 22,7650 = 22046’

δ’2 = 180

Vậy suy ra:

III Tính lực tác dụng lên các chi tiết chính

1 Tay biên.

- Lực nghiền lý thuyết trung bình:

Trong đó: Nn = 42.36 KW: công suất nghiền

T: thời gian chu kỳ A: công nghiền trong 1 chu kỳ

So: khoảng dịch chuyển điểm đặt lực nghiền Với L = 2800; L0= 2250 mm; x = 0,25L = 700 mm

S0 = 0,765 = 0,76 40 = 30,4 (mm) = 0,0304(m)

- Lực nghiền tính toán:

Ft = c Ftb với c = 1,5 ữ 2,5 (chọn c = 2)

=> Ft = 598KN

- Lực nghiền cực đại:

635

= 18 sin

878 , 195

=

0 0

n tb

S

A

= S

T N

= F

) KN ( 6 , 398

= 0304 , 0

33 , 0 72 , 36

= F

33 , 0

= 14 , 3 2 3

14 , 3 2

=

2

= T

tb ω Π

Fmax = n.Ft (n = 2: hệ số an toàn)

Fmax = 2.589 = 1196 (KN)

- Sơ đồ lực tác dụng:

- Lực tác dụng trung bình dùng để tính tuổi thọ các chi tiết:

Ft = 598 KN Chọn à = 12,2 KN/mm, tìm đợc:

F2 = 622,4 KN, F1 = 61 KN

Fb = 366,12 KN, Fcs = 6,1 KN

- Lực tác dụng cực đại, dùng để tính bền các chi tiết:

Ftmax = 1196 (KN), à = 14,4 KN/mm, Tìm đợc:

F2 = 1244,8 KN, F1 = 1220,4 KN

Fb = 732,24 KN, FCS = 12,2 KN

* Tính theo công suất động cơ:

Tay biên chủ yếu chịu kéo và có thể chịu uốn do lực quán tính Công của lực kéo biên P trong một vòng quay tơng đơng với công của động cơ dẫn

động:

Với:

N: Công suất động cơ, N =90KW

η: Hiệu suất truyền động, η = 0,7 n: Tốc độ quay trục lệch tâm, n = 3(vòng/s)

Pb: Lực kéo biên trung bình r: Bán kính lệch tâm, r = 25mm

10

r 2 P

= n

N

=

Lực kéo biên cực đại:

Pbmax = 2Pmax = 2.420 = 840(KN) Lực kéo tính toán, kể đến trờng hợp có vật không nghiền rơi vào buồng nghiền:

Ptt = 1,5Pmax = 1,5.840 = 1260 (KN)

* Tính theo 2 phơng pháp đến cho kết quả tơng tự nhau, ∀a chọn trị số lớn để tính toán:

Fb = Ptt = 1260 (KN)

Mô men:

l = 1200mm = 1,2m

) KN ( 420

= 10 25 3 2

7 , 0 90

= r nr 2

N

=

2 2

max =0,064pl

2

l p 128 , 0

= M

r gl

l

F

= r gl

V

=

=> Mmax = 0,006F.γ.l2.ω.r (Thép đúc, cán p = 7850kg/m3)

F = 4 (300 x 40) = 48.10-3 (mm2)

F = 48.10-3 (m2)

Mmax = 0,006 48 10-3 7850 1,22 (3.2.3,14)2 0,025 9,81

Mmax = 300 Nm << P => bỏ qua

ứng suất trong thanh biên:

σmax < [σ] = 21KN/cm2

=> Thoả mãn điều kiện bền

2.Tính bánh đà:

Năng lợng bánh đà tích luỹ đợc khi thay đổi tốc độ góc:

Coi rằng năng lợng bánh đà tích luỹ đợc giải phóng bằng 1/2 năng lợng nghiền đá trong 1 vòng quay

Gọi

đặt

12

3 3

2 2

cm 2400

= cm ) 600 (

4

= 6

0 , 30 0 , 4 4

= 6

h 4

=

2 b

tt

480

126

= 3

F

= F

P

= σ

) J ( 2

I

= E

2 min

2 max ω ω

n 2

N

= 2

+

I

= n 2

N

= A 2

1

= E

2 min

2

ω η

ω ω

ω

= 2

+ min max : tốc độ góc trung bình (n = 180vòng/ph)

δ ω

-ω

= 2

min max : hệ số đồng đều về tốc độ

2

N

= x

2

+

ω ω

ω -ω ω

ω

4

D m

= mR

= I

n 2

=

; 2

N

= I

2 2

2δ η ω

mD2 = 2365kgm2

Chia bánh đà làm 2 khối mỗi khối có:

mD2 = 1182,5kgm2

Chọn bánh đà có kích thớc tơng đơng với bánh đai (tính sau):

Dn = 1600; B = 310,5 (mm)

Ta tìm chiều dày k của bánh đà:

D = Dn – k

M = f V = f πD B.k

=> mD2 = f π B.k (Dn - k)3 = 1182,5

K = 0,042 => X = 1,59

K = 0,041 => X = 1,553

Vậy chọn chiều dày bánh đà là 42mm => X= 1,558

Khối lợng bánh đà: m = 487kg

3 Thiết kế bộ truyền đai:

Nđc = 90KW; n = 975vòng/ph

a Chọn đại r với các thông số:

a0 = 27; a = 32; h = 19; h0 = 6,9 (mm)

F = 476mm2

b Chọn đờng kính bánh đai nhỏ:

05 , 0 3 14 , 3 2

7 , 0 1000 90

= n 2

N

=

δ Π η

155 , 0

= 31 , 0 14 , 3 7850

5 , 1182 )

k 6 , 1 ( K

= X ặt

D1 = 320 (mm)

Tỉ số truyền:

D2 = iD1 (1 - ξ) = 5,417 320 (1-0,02)

D2 = 1699 (mm) Chọn D2 = 1600 (mm)

Tỷ số truyền thực tế:

Sai số:

Vận tốc đại:

Thoả mãn v < vmax = 30m/s

c Sơ bộ chọn khoảng cách trục A:

i = 5,1 => chọn A = 0,9D2 = 0,9 1600 = 1440 (mm)

Để tiện bố trí => chọn A = 2000 (mm)

Kiểm nghiệm điều kiện: 0,55 (D1+ D2) + h ≤ 2 (D1 + D2)

0,55 (320 + 1600) + 19 ≤ A ≤ 2(320+1600) Thoả mãn 1075 ≤ A ≤ 3840

d Xác định chiều dài đai L và khoảng cách trục chính xác A:

Chọn L = 7500 (mm) Khoảng cách trục chính xác:

14

417 , 5

= 180

975

= n

n

=

i dc

ph / v 190

= D 1 , 5

= ) 02 , 0 1 ( 320

1600

= ) 1 ( D

D

=

1

2 ξ

% 4 417

, 5

1 , 5 417 , 5

=

−

=

∆

) s / m ( 328 , 16

= 1000 60

975 320 14 , 3

= 1000 60

n D

=

A 4

) D D

( + ) D + D ( 2 + LA

= L

2 1 2 1

2 π

) mm ( 2 , 7219

= 2000

4

) 320 1600

( + ) 320 + 1600 ( 2 + 2000 2

=

8

) D + D ( 8 )]

D + D ( L 2 [ + ) D + D ( L 2

= A

2 1 2

2 2 1 2

π

A = 2147,4(mm)

Số vòng quay của đai:

e Kiểm nghiệm góc ổm trên bánh đai nhỏ:

α1 = 1460 > 1200

g Xác định số đai cần thiết:

Nđc = 90 KW

v = 16,328 m/s

[σpo] = 2,15 N/mm2 : ứng suất cho phép

ct = 0,7: hệ số kể đến ảnh hởng của tải trọng

cα = 0,9: hệ số kể đến ảnh hởng của gốc ân

cv = 0,94: hệ số kể đến ảnh hởng của vận tốc đai

F = 476 mm2

h Các kích thớc của bánh đai:

Tra bảng: h0 = 8,5; e = 28,5; t = 37,5

s = 24; k = 12; ϕ = 360

Chiều rộng bánh đai:

B = (z – 1) t x 2s = 310,5 (mm)

s / vg 10

= v

<

s / v 2

= 5 , 7

328 , 16

= L

v

=

0 0

0 1 2

0

4 , 2147

320 1600

1800

= 57 A

D D

180

= α

F c c c ] [ v

N 1000 z

v t

po

dc α σ

Đờng kính ngoài: Dn1 = D1 + 2h0 = 337 (mm)

Dn2 = D2 + 2h0 = 1617 (mm)

i Tính lực căng ban đầu:

Lực căng ban đầu với mỗi đai:

S0 = σ0 F

F0 = 1,2 N/mm2 => S0 = 1,2.476 = 57,2 (N) Lực căng lực tác dụng lên trục:

j Kết cấu bánh đai lớn:

Bánh đai lớn đồng thời là một bánh đà có:

m.D2 = 1182,5 kg/m2

Coi toàn bộ mô men quán tính chỉ nằm ở vùng không cắt rãnh đai có chiều dày là k, ta đi tìm k

Dt = Dn – 2e = 1617 – 2.28,5 = 1560 (mm)

D = Dt – k

m = f.v = f.πD.B.k

ta có: f.πD.B.k (Dt – k)2 = 1182,5 (kgm2)

Lấy K = 0,043 => X = 0,15

Vậy bánh đai cần chiều dày k = 43mm

Chiều dày phôi δ≥ k + e = 43 + 28,5 = 71,5 (mm)

16

) KN ( 13

= R

) N ( 79 , 13109

= 2

146 sin 8 2 , 571 3

= 2 zsin 3S

= R

0 1

0

α

B f

5 , 1182

= ) k D (

π

155 , 0

= 31 , 0 7850

5 , 1182

= ) K 56 , 1 ( K

=

3.14

Tài liệu tham khảo

1.Lê Phớc Ninh

Nguyên lý máy

Nhà xuất bản giao thông vận tải , Hà Nội 2000

2.Nguyễn Trọng Hiệp , Nguyễn Văn Lẫm

Thiết kế chi tiết máy

Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp

Nhà xuất bản Giao thông vận tải , Hà Nội 1991

3 Trờng đại học xây dựng

Bản Atlas Máy xây dựng

4 Vũ Liêm Chính, Đỗ Xuân Đinh, Nguyễn Văn Hùng, Hoa Văn Ngũ, Trơng Quốc Thành, Trần Văn Tuấn

Sổ tay Máy xây dựng

Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật , Hà Nội 2002

5.Trần Quang Quý, Nguyễn Văn vịnh, Nguyễn Bính

Máy và thiết bị sản xuất Vật liệu xây dựng

mục lục

2 Cấu tạo máy nghiền má có chuyển động lắc đơn giản: 2

II tính toán các thông số làm việc cơ bản của máy 3

III Tính lực tác dụng lên các chi tiết chính 8

3 Thiết kế bộ truyền đai 12

18