Thiết kế máy nghiền xa luân (nghiền con lăn) nghiền khô (thuyết minh+bản vẽ)

Giới thiệu chung Kết cấu một số loại máy nghiền con lăn Tính toán thiết kế Đặc tính kỹ thuật Cấu tạo Xác định góc ôm Xác định tỷ số đường kính con lăn và vật ghiền Xác định năng suất Xác định công suất nghiền Xác định công suất động cơ Xác định tỷ số truyền hệ dẫn động cơ khí Tính toán kích thước bánh răng côn Thiết kế bộ truyền đai Tính chọn đường kính trục

MỤC LỤC

Phần 1 : Giới thiệu chung 3

I : Đặc

tính kỹ thuật 7

II : Cấu

III : Xác

định công suất nghiền 9

VII: Xác định công suất động cơ 11 VIII: Xác định tỷ số truyền hệ dẫn động cơ khí 12

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại ngày nay khi mà nền khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển thì việc xâydựng và phát triển cơ sở hạ tầng là một yếu tố hàng đầu để có được một nền kinh tế côngnghiệp phát triển.Trong giai đoạn này hơn lúc nào hết chúng ta cần có nhiều nguồn nhân lực vàvât lực để phát triển,những máy móc thiết bị phục vụ cho công cuộc xây dựng ngày càng cầnthiết và trở nên quan trọng.Việc ra đời của những chiếc máy sản xuất vật liệu xây dựng là rấtcần thiết và có ý nghĩa.Trong công cuộc chung đó, chúng em là những kỹ sư tương lai đượcphân công nhiệm vụ nghiên cứu tìm tòi để cho ra đời những cái máy hữu dụng hơn thiết thựchơn đưa vào sản xuất mong rằng sẽ đem lại nhiều lợi ích đất nước

Trong suốt thời gian tìm tòi và nghiên cứu chúng em luôn nhận được sự quan tâm hướngdẫn của các thầy cô trong bộ môn đặc biệt là thầy Vũ Như Phan Thiện, chúng em xin chânthàng cảm ơn những sự tận tình chỉ dạy đó vì đó là những kinh nghiệm qúy báu nhất mà sẽgiúp chúng em vững bước trên con đường khoa học kỹ thuật.Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưngkhông thể tránh được những thiếu xót mong thầy cô tận tình góp ý và rộng lòng bỏ qua

TP.HCM ngày… tháng… năm2005Sinh viên thực hiện: Trần Minh Luân

Phần 1: GIỚI THIỆU CHUNG

I Khái niệm chung và phân loại máy nghiền con lăn:

Trong sản xuất vật liệu xây dựng máy nghiền con lăn dùng để nghiền thô các loại vậtliệu( kích thước cuối cùng 3 ÷ 8 mm ) và nghiền nhỏ( kích thước đến 0 2, ÷ 0 5, mm ) các vật liệu

đất sét ướt, khô, thạch anh ( SiO2 ), sa mot ( vật liệu chịu lửa ).

Về phương diện nghiền, máy nghiền con lăn kém hiệu quả hơn so với các loại máy nghiềnkhác (vi dụ máy nghiền trục) do tiêu hao năng lượng nhiều,cấu tạo cồng kềnh và phức tạp, chiphí lắp đặt,bảo dưỡng, sửa chữa lớn.Nó chỉ được dùng khi công nghệ sản xuất yêu cầu vừanghiền vừa trộn vừa làm chặt và lam dẻo vật liệu

Các máy nghiền con lăn có thể phân loại theo kết cấu, đặc điểm công nghệ, khả năng tácdụng

1 Theo kết cấu:

Gồm có các loại máy:

* Có chậu đứng yên còn quả lăn quay xung quanh trục thẳng đứng

* Có chậu quay và quả lăn đứng yên đối với trục thẳng đứng, nhưng lại quay quanh trụcchính nó nhờ lực ma sát giữa chậu và quả lăn

* Có trạm dẫn động đặt trên hoặc đặt dưới, quả lăn có thể làm từ kim loại hoặc từ vật liệuphi kim loại

* Loại có lực ép bổ sung hoặc không có lực ép bổ sung

* Loại quả lăn đá được dùng cho việc nghiền các loại vật liệu không có kim loại, khi đóchậu máy cũng được phủ những tấm không đá( granit, kvarsit, đá đúc … )

2 Theo đặc điểm công nghệ có:

* Loại máy để nghiền ướt: độ ẩm vật liệu vượt 15 % ÷ 16 %.

* Loại nghiền khô hay bán khô: độ ẩm vật liệu không vượt quá 10 % ÷ 11 %

* Loại nghiền trộn cho hỗn hợp có độ ẩm không vượt quá 10 % ÷ 12 %.

3 Theo chế độ làm việc

* Loại làm việc liên tục vật liệu nạp và lấy ra liên tục

* Loại làm việc theo chu kỳ vật liệu được nạp vào máy (tuỳ theo kích thước máy) và nghiềkhoảng 5-15phút kết thúc môt( chu kỳ làm việc

II Kết cấu của máy nghiền con lăn:

1 Máy nghiền ướt:

1 6

2

5

Dùng để nghiền vật liệu có độ ẩm 15 % ÷ 16 %.

Kết cấu máy là loại máy làm việc liên tục dẫn động dưới, chậu đứng yên

Máy nghiền lắp những tấm cào để gạt vật liệu ướt dính vào con lăn Vật liệu được nghiền sẽđược nén qua lỗ ở tấm cửa chặn, để cho lỗ khỏi bị bít người ta làm lỗ hình côn rộng dần về phíadưới, trên đĩa rơi có dao gạt đưa vật liệu ra cửa tháo

Bộ phận công tác chính của máy gồm hai con lăn nghiền, lăn trên một mặt phẳng nào đó,khi lăn nhờ sức nặng mà mà nghiền vật liệu nằm trên đường lăn Hình trên là sơ đồ nguyên lýlàm việc của máy nghiền dùng để nghiền ướt Phía đầu trên cũa trục chính có gắn khớp trụctruyền (2) có lắp các khối lăn nghiền (3) và (4) Khi trục (1) quay làm các khối nghiền lăn trênmâm cố định (5) đồng thời chúng tự quay trên trục truyền (2) Do gắn khớp trên trục truyền (2)nên các khối nghiền dễ dàng được nâng lên, hạ xuống khi gặp các cục vật liệu quá cứng khôngnghiền nhỏ được tránh cho trục nghiền (2) bị gãy Ngoài ra các khối nghiền còn có thể nâng lênnâng lên, hạ xuống để đảm bảo chiều dày cần thiết của vật liệu trên mâm, nhờ một cơ cấu cánhtay đòn phụ

1

3

2

47

8

4 Máy nghiền khô:

Thường là loại máy làm việc liên tục với chậu quay và trạm dẫn động đặt ở phía trên.Dùng

để nghiền các loại vật liệu khô( bán khô ), sét, samot, thạch anh…

Do lực quán tính phát sinh khi con lăn quay theo trục thẳng nên không cho phép máy quayvới tốc độ lớn nên năng suất của máy thấp Do đó còn có loại nghiền khô với kết cấu chặnquay, vật liệu nghiền xong sẽ được đi ra bằng lực li tâm

Với loại máy nghiền này khi vật liệu chưa ra được khỏi lỗ tháo sẽ được thanh gạt đưa lạivào trong máy

Các khối nghiền ( 3 ) và ( 4 ) được lắp trên trục ngang ( 2 ) và có thể quay quanh trục ( 2 ) do

lực ma sát tạo ra khi mâm ( 5 ) quay Các đầu trục của khối nghiền có thể chuyển động lênxuống do thay đổi chiều dày lớp vật liệu hoặc do vật liệu cứng lẫn trong đó nhờ cơ cấu dẫnhướng ( 7 )

Đầu trên của trục 1( ) có lắp cặp bánh răng côn ( 6 ) nhận chuyển động từ động cơ qua hộpgiảm tốc Đầu dưới trục 1( ) lắp moay ơ mâm Nửa trong, gần tâm mâm được chế tạo liền, nửa

ngoài có lỗ dạng lưới sàng ( 8 ).

Các cánh gạt có tác dụng hướng vật liệu chưa nghiền tới vùng nghiền của khối nghiền và

hướng vật liệu đã nghiền tới sàng ( 8 ) Lượng vật liệu không lọt qua mắt sàng lại được các cánhgạt hướng tới vùng nghiền Vật liệu qua được sàng rơi vào một mâm cố định để từ đó nhờ cáccánh gạt đưa vào máng gom liệu

12 3

1110

4

9

Hình trên là sơ đồ nguyên lý của máy nghiền có mâm quay và tốc độ quay tới 0 9, vg / s Máy

loại này dùng để nghiền khô Sản phẩm được lấy ra nhờ lực li tâm Vật liệu qua khe hở giữa

mâm ( 9 ) và thành bên ( 10 ), khe hở này có thể điều chỉnh được Các hạt vật liệu không lọt quakhe hở được các cánh gạt đưa vào các vùng nghiền

Năng suất loại máy này đạt tới 75 T / h chi phí năng lượng 0 7, ÷ 1 kWh / T , khối lượng nghiền

xo tự do( không chịu kéo nữa ) Thiết kế máy như vậy dễ dàng khởi động, giảm tải trọng trêntrục khối nghiền ( 3 ) và( 4 ).

32

cơ qua hộp giảm tốc và cặp bánh răng côn ( 6 ).

Ưu điểm của loại máy này là có kích thước gọn hơn, khối lượng nhỏ hơn các loại trên, cóthể thay đổi dễ dàng áp lực tác dụng lên vật nghiền

Phần 2: TÍNH TOÁN

I Đặc tính kỹ thuật của máy nghiền con lăn khô:

1 Kích thước con lăn:

Đường kính: D = 1,4 m

Chiều rộng: b = 0,4 m

Khối lượng 2 con lăn: m = 2,13/2,2

Số vòng quay của trục thẳng đứng: n = 0,2 vg/giây

5 Khoảng cách từ tâm trục đến điểm giữa các con lăn:

Con lăn trong: R1= 0,52 m.

Con lăn ngoài: R2 = 0,9 m

3

2

47

8

1: Trục chính

2: Trục truyền

3: Con lăn trong

4: Con lăn ngoài

α α

fP1

Sơ đồ xác định góc ôm

Góc ôm là góc α tạo giữa đường tiếp tuyến T với phương ngang cần phải lớn hơn một giá

trị nào đó thì mới đảm bảo điều kiện để nghiền

Để xác định điều kiện góc ôm ta có các lực tác dụng sau:

P: áp lực lên cục vật liệu, chia thành hai thành phần P sin α và P cos α .

Pf : lực ma sát giữa cục vật liệu và con lăn sinh ra bởi áp lực, cũng được chia ra thành

hai thành phần Pf sin α và Pf cos α .

1

P: áp lực của cục vật liệu lên đáy chậu.

Điều kiện để cục vật liệu đi vào máy

P sin α ≤ fP cos α + fP1.

Chiếu các lực lên phương đứng

P1 − P cos α − fP sin α = 0 ⇒ P1 = P (cos α + f sin α ).

Thay giá trị P1 vào ta được.

P sin α ≤ fP (cos α − f sin α ) + fP cos α .

Chia hai vế cho P cos α và thay f = tg ϕ ( ϕ : góc ma sát ) Cuối cùng ta có:

ϕ α ϕ ϕ

Đối với đất sét ướt: f = 0,3 ⇒ = φ 16,7o.

d

α α

11 11

D

Vậy kích thước cục vật liệu vào khoảng 130mm.

VI Xác định năng suất :

Năng suất thể tích tính theo công thức thực nghiệm của E.V.Seiman:

VII Xác định công suất nghiền :

Xác định khối lượng các con lăn

Ta có: m m1+ =2 2,13và m R m R1 1 = 2. 2

: công suất tiêu tốn cho thanh cào.

Lực kéo cần thiết để làm một con lăn quay

µ

G

P =Trong đó

G: áp lực( trọng lượng ) của con lăn lên đáy chậu.

rc br

Sơ đồ xác định vận tốc trượt của con lănVận tốc của các điểm trên con lăn

.

0 b n b n

vtr = + π = π

Như vậy giá trị trượt tuyệt đối càng lớn nếu con lăn càng rộng Do đó con lăn càng rộngthì càng chóng mòn.

Giá trị trượt tuyệt đối sẽ thay đổi từ 0 tại điểm giữa con lăn đến giá trị lớn nhất ở mép

con lăn Như vậy giá trị trượt trung bình sẽ được xác định

2

2

.

dc

N N

η

kw

Chọn động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch kiểu A0Л-ә1-10cócác thông số sau:

Công suất động cơ: P = 17kw

o t

n u n

t d

6 614 9,55.10 9,55.10 11141667

X Tính toán chọn kích thước bánh răng côn

Để chế tạo bánh dẫn và bánh bị dẫn ta chọn thép 40Cr được tôi cải thiện với các số liệu sau:Đối với bánh dẫn: σb = 930 MPa , σch = 690 MPa , HB = 260 280

Đối với bánh bị dẫn: σb = 830 MPa , σ ch = 540 MPa , HB = 230 260

Ứng suất tiếp xúc cho phép theo công thức (5.86, [II])

HL H

xH L V R

o H

S

Z Z Z Z

lim

] [ σ = σ

Trong đó:

70 2

1, 1

1 9 , 0 610 ]

MPa

1, 1

1 9 , 0 570 ]

o F FL F

FC x R

o F F

S

K K

S

Y Y Y

K

F FL

o F

2

1.5,472]

K

F FL

o F

2

1.5,437]

[ 2 l i m 2

2 = σ = =

σ

.Đường kính chia ngoài của bánh côn chủ động:

[ ]

1

.95

H e

be be c H

M K d

z

(bảng 6.22, [II])Tính đường kính trung bình và môdun trung bình

m m

1 1

220,7

42,9 5,145

m m

d z

Các thông số của bộ truyền bánh răng côn

Chiều dài côn ngoài: Re = 802,9 mm

Tỉ số truyền: uc= 6

Số răng bánh răng nhỏ: z1= 44

Số răng bánh răng lớn: z2 = 264

Đường kính chia ngoài của bánh nhỏ: de1= m zte 1 = 6.44 264 = mm

Đường kính chia ngoài của bánh lớn: de2 = m zte 2 = 6.264 1584 = mm

,0

c H H

M H

u bd

u K M Z Z

(cth 6.56 [II])Trong đó:

M

Z : hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp

ZM = 274MPa1/3(bảng 6.5, [II])

H

Z : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc

76 ,1 0

1

12

Vậy:σH = 299,4 Mpa < [ ] 499,1 σH = Mpa nên thoả điều kiện bền tiếp xúc

Kiểm nghiệm về độ bền uốn

z z

v

z z

Vậy thoả điều kiện bền uốn.

XI Thiết kế bộ truyền đai:

Theo bảng 4.6[3] chọn đai thang

Theo hình 4.22 trang 152 [3] ta chọn loại đai thang B

Từ bảng 4.3 trang 128 [3] ta có các thông số của đai loại B là:

Với ε = 0,02 : hệ số trượt tương đối

Theo tiêu chuẩn chọn d2 = 1120 mm

d u

16 Góc ôm a 1 trên bánh đai nhỏ:

a rad

L

O

L C

Chọn : Z = 4 đai

XII Tính chọn đường kính trục:

Ta sẽ tính sơ bộ đường kính tại các đoạn trục của trục chính và kiểm nghiệm nó để đảm bảo

nó đủ bền cho điều kiện làm việc

Chọn vật liệu:thép C 45 tôi cải thiện

t B

1.540 6625.540 772594

2377

r y

1830

zy

x0Fr

FaFt

zy0

FrM

2 1

1

1.τ σ

τ σ

S S

S S

−

Sτ1 = 1 1 1

1

m a

σ +

; biên độ ứng suất pháp trung bình tại các tiết diện

aj

τ ,τmj

: biên độ tiếp và biên độ ứng suất trung bình tại các tiết diện

Do trục quay một chiều ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động

⇒ S1 = 2 , 422 7 , 12

1 , 7 42 , 2 + = 2,3 > [s]

1 Tính toán máy trục – Huỳnh Văn Hoàng – Đào Trọng Thường – NXB Khoa học kỹ

4 Bài tập Máy Xây dựng – Nguyễn Hồng Ngân – NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM.

5 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Trịnh Chất – Lê Văn Uyển- NXB Giáo Dục.

6 Chi tiết máy – Nguyễn Hữu Lộc – NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM.

7 Atlas máy xây dựng