Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khuôn

DANH MỤC HÌNH VẼ HÌNH 1.1: Sơ đồ quy trình công nghệ trộn hỗn hợp HÌNH 2.1 Máy trộn cánh xoắn một trục nằm ngang HÌNH 2.2 Máy trộn cánh xoắn hai trục nằm ngang HÌNH 2.3 Máy trộn một trục

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LỜI NÓI ĐẦU

Sản xuất đúc là một ngành đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp phôi cho ngành chế tạo máy và nhiều ngành khác.Chất lượng phôi đúc không những ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cơ khí mà còn ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm.Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành chế tạo máy về chất lượng phôi, ngành sản xuất đúc không những phải nâng cao chất lượng vật liệu đúc, cải tiến công nghệ, mà cần có sự đầu tư về trang thiết bị

Hiện nay, phôi đúc và sản phẩm từ đúc được chế tạo bằng khuôn cát – đất sét chiếm

tỉ trọng khá lớn, việc chế biến hỗn hợp bằng phương pháp thủ công làm năng suất thấp, chất lượng sản phẩm không đảm bảo, phụ thuộc vào tay nghề công nhân, điều kiện lao động nặng nhọc Vì vậy cần phải cơ khí hóa khâu chế biến hỗn hợp làm khuôn, đặc biệt là khâu trộn hỗn hợp trong phân xưởng đúc

Vì vậy đề tài“Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khuôn” đáp ứng nhu cầu cấp thiết cho

việc nghiên cứu và chế tạo thiết bị, góp phần cơ khí hóa khâu trộn hỗn hợp nhằm nâng cao năng suất, chất lượng khuôn đúc, chất lượng sản phẩm và cải thiện điều kiện lao động Thiết bị máy trộn không những dung trong ngành đúc mà còn sử dụng trong một

số ngành công nghiệp khác như: sản xuất vật liệu xây dựng, sản xuất thức ăn bột, vật liệu chịu lửa, vật liệu silicát, …

Đây là đề tài tập trung xây dựng cơ sở thiết kế máy, tìm hiểu nguồn tài liệu, chọn phương án thiết kế hợp lý Với sự cố gắng của bản thân, sự giúp đỡ của bạn bè, của các thầy giáo trong khoa cơ khí và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn Hoàng Minh Công đã giúp em hoàn thành đồ án đúng hạn theo quy định

Đề tài này nhằm giúp cho sinh viên làm quen khả năng tìm kiếm nhiều nguồn tài liệu, phân tích thiết kế,… Vì đây là lần đầu tiên em tìm hiểu và thiết kế một đề tài thực tế, trình độ chuyên môn có hạn, thời gian hoàn thành đồ án có hạn, nên không thể tránh khỏi sai sót, rất mong được sự giúp đỡ góp ý từ quý thầy, cô, cùng các bạn để em hoàn thành đồ án tốt hơn, bổ sung được những sai sót và học hỏi thêm được kinh nghiệm quý báu sau này

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Hoàng Minh Công đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện cho em hoàn thành được đồ án này

Đà Nẵng, ngày 22 tháng 5 năm 2018 Sinh viên thiết kế

DUT.LRCC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

PHẦN I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHU CẦU SẢN SUẤT VÀ CÔNG NGHỆ CHUẨN BỊ HỖN HỢP LÀM KHUÔN 1

1.1.Hỗn hợp và vấn đề trộn hỗn hợp trong công nghiệp 1

1.2.Công nghệ chế biến hỗn hợp làm khuôn và làm lõi: 2

1.2.1.Hỗn hợp làm khuôn, làm lõi và các yêu câu chung: 2

1.2.2 Vật liệu và thành phần của hỗn hợp làm khuôn, lõi 3

1.3.Công nghệ chế biến hỗn hợp làm khuôn và làm lõi: 4

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ TRỘN HỖN HỢP LÀM KHUÔN 6

2.1 Phân loại máy trộn 6

2.2 Các dạng máy trộn hỗn hợp làm khuôn, làm lõi cơ bản: 6

2.2.1 Máy trộn kiểu cánh xoắn: 6

2.2.2 Máy trộn con lăn: 9

2.3 Phương án thiết kế 12

PHẦN II: 13

THIẾT KẾMÁY 13

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH CỦA MÁY 13

3.1 Sơ đồ động học của máy: 13

3.2 Xác định kích thước, kết cấu thùng trộn: 14

3.2.1 Đường kính thùng trộn: 14

3.2.2 Chiều cao thùng trộn: 14

3.3 Xác định kích thước, kết cấu con lăn: 15

3.3.1 Đường kính con lăn: 15

3.3.2 Bề rộng con lăn: 15

3.3.3 Định kết cấu và tính khối lượng con lăn: 15

3.4 Tính toán tốc độ quay, công suất máy, chọn động cơ điện: 17

3.4.1 Tốc độ quay trục chính: 17

3.4.2 Công suất dẫn động trục chính: 17

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 20

4.1 Phân phối tỉ số truyền: 20

4.1.1 Phân phối tỉ số truyền: 20

4.1.2 Công suất các trục: 20

DUT.LRCC

4.1.3 Số vòng quay các trục: 21

4.1.4 Momen xoắn tác dụng lên các trục: 21

4.2 Thiết kế các bộ truyền hộp giảm tốc: 22

4.2.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh: 22

4.2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm: 27

4.3 Thiết kế bộ truyền bánh răng nón: 30

4.3.1 Chọn vật liệu: 30

4.3.2 Định ứng suất cho phép: 30

4.3.3 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng, 31

4.3.4.Chọn hệ số chiều rộng răng: 31

4.3.5 Xác định chiều dài nón L: 31

4.3.6 Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng: 31

4.3.7 Định chính xác hệ số tải trọng K và chiều dài nón: 31

4.3.8 Xác định mođun, số răng, chiều rộng bánh răng: 31

4.3.10 Các thông số hình học của bộ truyền: 32

4.3.11 Tính lực tác dụng: 33

4.4 Tính toán thiết kế trục và then: 33

4.4.1 Tính đường kính sơ bộ của các trục: 33

4.4.2 Tính gần đúng trục: 34

4.4.3 Tính chính xác trục : 44

4.4.4 Tính mối ghép then: 48

4.5 Thiết kế gối đỡ trục: 50

4.5.1 Thiết kế gối đỡ trục I: 50

4.5.2.Thiết kế gối đỡ trục II: 51

4.5.3.Thiết kế gối đỡ trục III của hộp giảm tốc: 51

4.5.4.Thiết kế gối đỡ trục III của bánh răng nón: 52

4.5.2.Thiết kế gối đỡ trục IV: 53

4.6 Thiết kế bôi trơn hộp giảm tốc: 53

4.6.1 Bôi trơn ổ lăn: 53

4.6.2 Bôi trơn hộp giảm tốc: 53

CHƯƠNG V: LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY 55

5.1 Lắp đặt máy: 55

5.2 Vận hành chạy thử máy: 55

5.3 Bảo dưỡng máy: 55

5.3.1 Bôi trơn hộp giảm tốc và các bộ truyền 55

DUT.LRCC

5.3.3 Quy định an toàn trong sử dụng: 56 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

DUT.LRCC

DANH MỤC HÌNH VẼ

HÌNH 1.1: Sơ đồ quy trình công nghệ trộn hỗn hợp

HÌNH 2.1 Máy trộn cánh xoắn một trục nằm ngang

HÌNH 2.2 Máy trộn cánh xoắn hai trục nằm ngang

HÌNH 2.3 Máy trộn một trục cánh xoắn thẳng đứng

HÌNH 2.4 Máy trộn kiểu cánh quạt

HÌNH 2.5 Máy trộn con lăn nằm ngang

HÌNH 2.6 Máy trộn hỗn hợp con lăn thẳng đứng

HÌNH 3.1.Sơ đồ động học của máy:

HÌNH 3.2.Kết cấu thùng trộn và kích thước cơ bản của thùng trộn. HÌNH 3.3: Kết cấu và các kích thước cơ bản của con lăn.

HÌNH 4.5.Sơ đồ tính toán trục II.

HÌNH 4.6.Sơ đồ tính toán trục III của hộp giảm tốc

HÌNH 4.7 Sơ đồ tính toán trục III của bánh răng nón.

PHẦN I

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHU CẦU SẢN SUẤT VÀ

CÔNG NGHỆ CHUẨN BỊ HỖN HỢP LÀM KHUÔN

1.1.Hỗn hợp và vấn đề trộn hỗn hợp trong công nghiệp

Trong nhiều ngành sản xuất công nghiệp như luyện kim, sản xuất vật liệu xây dựng, sản xuất phân bón, chế biến thức ăn gia súc, công nghệ hóa học… Vật liệu sản xuất dưới dạng hỗn hợp được dùng rất phổ biến Ví dụ trong sản xuất đúc dùng hỗn hợp làm khuôn, làm lõi ( gồm cát, đất sét, chất dính đặc biệt, chất phụ gia ) Trong xây dựng dùng vữa xây ( hỗn hợp cát, xi măng ), vữa bê tông ( hỗn hợp cát, xi măng, sỏi hoặc đá dăm….)

Hỗn hợp được hiểu theo nghĩa khối dòng nhất về thành phần, được chế biến từ hai hay nhiều nguyên liệu khác nhau ( còn gọi là các thành phần ) theo tỉ lệ nào đó, nhằm đạt được các yêu cầu sử dụng hay những yêu cầu công nghệ nhất định Hỗn hợp

có thể được chế tạo từ các vật liệu rời dạng hạt ( Hỗn hợp khô ) hoặc từ các vậy liệu rời dạng hạt với các chất lỏng ( dung dịch ) Trong hỗn hợp các vật liệu thành phần có thể pha trộn với nhau mà không có bất kỳ động tác nào xảy ra với chúng (hỗn hợp cơ học) hoặc có tác động qua lại với nhau (như quá trình hòa tan, phản ứng hóa học …) tạo nên những tính chất mới

Tùy thuộc yêu cầu công nghệ, trạng thái hỗn hợp,công nghệ chế biến hỗn hợp

có thể khác nhau Tuy nhiên, khi chế biến một hỗn hợp phải đạt được các yêu cầu chung sau đây:

- Đảm bảo thành phần theo yêu cầu

- Đạt được sự đồng nhất về thành phần trong toàn bộ thể tích hỗn hợp

Ngoài ra, trong nhiều trường hợp còn yêu cầu đạt được sự phân bố hợp lý các thành phần trong hỗn hợp.Ví dụ khi chế biến hỗn hợp cát – đất sét làm khuôn, làm lõi phải tạo được màng bao của đất sét đồng đều quanh các hạt cát

Để đạt được các yêu cầu trên, sau khi chuẩn bị, các vật liệu ban đầu được định lượng và trộn với nhau theo một quy trình nhất định Khâu trộn hỗn hợp không những ảnh hưởng lớn đến chất lượng hỗn hợp mà còn ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật khác trong quá trình gia công vật liệu và sản xuất sản phẩm như:

- Năng suất của các thiết bị trong dây chuyền

DUT.LRCC

- Tiêu hao vật liệu và chi phí sản xuất

- Điều kiện lao động

Trộn hỗn hợp có thể tiến hành bằng tay hoặc máy trộn Trộn thủ công năng suất thấp, chất lượng hỗn hợp không đảm bảo, điều kiện làm việc nặng nhọc, thường chỉ dùng trong các phân xưởng nhỏ Hầu hết các phân xưởng và nhà máy lớn đều sử dụng máy trộn để trộn hỗn hợp

Trong sản xuất đúc, phương pháp đúc trong khuôn cát vẫn là phương pháp đúc chủ yếu, lượng vật đúc trong trong khuôn cát chiếm 80% tổng lượng vật đúc được sản xuất hang năm Để sản xuất 1 tấn vật đúc dùng tới 1,2-1,4 m3 hỗn hợp làm khuôn, làm lõi, do đó cơ khí hóa khâu chế biến hỗn hợp nói chung, cũng như trộn hỗn hợp nói riêng rất có ý nghĩa

1.2.Công nghệ chế biến hỗn hợp làm khuôn và làm lõi:

1.2.1.Hỗn hợp làm khuôn, làm lõi và các yêu cầu chung:

Hỗn hợp làm khuôn và làm lõi được dùng để chế tạo khuôn và lõi khi đúc trong khuôn cát – đất sét Khuôn và lõi chịu tác động trực tiếp của kim loại trong quá trình kim loại đông đặc Tính chất của hỗn hợp không những ảnh hưởng tới chất lượng khuôn đúc, chất lượng vật đúc mà còn ảnh hưởng công nghệ làm khuôn, làm lõi Bởi

vậy, hỗn hợp làm lõi phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

- Độ bền : Là khả năng chịu tác dụng của ngoại lực mà không bị phá hủy Hỗn hợp phải đủ bền để khuôn không bị vỡ khi vận chuyển, lắp ráp và rót kim loại Độ bền của hỗn hợp tăng khi hàm lượng đất sét trong một giới hạn hợp lý, các hạt nhỏ, sắc cạnh và không đều hạt Thay thế một phần đất sét bằng các chất dính đặc biệt như nước thủy tinh, dầu thực vật cũng như là ột biệt pháp tăng độ bền rất hiệu quả Độ đầm chặt của hỗn hợp tăng cũng làm cho độ bền tăng đáng kể

- Tính dẻo: Là khả năng biến dạng và giữ được hình dạng nhận được sau khi thôi lực tác dụng Tính dẻo của hỗn hợp tốt cho phép nhận được lòng khuôn in rõ nét.Tính dẻo của hỗn hợp chủ yếu phụ thuộc vào hàm lượng đất sét và nước trong hỗn hợp Độ dẻo tăng khi hàm lượng đất sét và nước hợp lý Dùng hạt cát nhỏ cũng làm tăng tính dẻo của hỗn hợp

- Tính thông khí: Là khả năng thoát khí qua khối hỗn hợp Khuôn, lõi cần thông khí cao để tránh gây ra rỗ khí trong vật đúc Tính thông khí của hỗn hợp tăng khi dùng cát hạt to và đều, lượng đất sét và lượng nước ít Độ dầm chặt của hỗn hợp tăng khi độ thông khí của hỗn hợp giảm

- Tính bền nhiệt: Là khả năng chịu được nhiệt độ cao mà không bị biến mềm hay chảy lỏng Hỗn hợp cần bền nhiệt để giữ được hình dạng của lòng khuôn khi bị

DUT.LRCC

kim loại lỏng nung nóng Tính bền nhiệt của hỗn hợp cao khi dùng cát có hàm lượng khoáng thạch anh (SiO2) cao, ít tạp chất, cát hạt to và đều hạt

- Tính lún: Là khả năng co giãn thể tích của hỗn hợp khi chịu nén.Tính lún làm giảm sự cản trở của khuôn và lõi khi vật đúc co do đông đặc và nguội Tính lún của hỗn hợp tăng khi dùng cát hạt to,đều hạt và tăng lượng chất phụ trong hỗn hợp

- Độ ẩm: độ ẩm của hỗn hợp là lượng nước chứa trong hỗn hợp tính bằng (%)

Độ ẩm tăng đến 8% có tác dụng tăng độ bền, độ dẻo hỗn hợp nhưng quá giới hạn đó sẽ ảnh hưởng xấu đến tính chất hỗn hợp, đặc biệt là khả năng sinh khí khi kim loại lỏng

bị nung nóng

1.2.2 Vật liệu và thành phần của hỗn hợp làm khuôn, lõi

Vật liệu chế biến hỗn hợp làm khuôn, làm lõi gồm cát, đất sét, chất dính đặc biệt và các chất phụ gia Thành phần của hỗn hợp được chọn theo hợp kim đúc, khối lượng và mức độ phức tạp về kết cấu vật đúc, công nghệ làm khuôn cũng như trạng thái của khuôn trước lúc rót ( khuôn khô hay khuôn tươi )

a Cát: Là thành phần cơ bản của hỗn hợp làm khuôn

Thông thường sử dụng cát thạch anh, thành phần chính là khoáng thạch anh, công thức hóa học là SiO2, ngoài ra còn chứa một số tạp chất như oxit sắt, oxit kim loại kiềm Cát thạch anh có độ chịu nóng cao ( có nhiệt độ nóng chảy 17130C), trữ lượng lớn, khai thác dễ Để pha trộn hỗn hợp, cát được phân theo hàm lượng thạch anh trong cát, phân loại theo độ hạt, hình dạng hạt

b Đất sét: là chất dính tạo ra độ bền độ dẻo cần thiết của hỗn hợp Đất sét có thành

phần khoáng chất chính là mAl2O3.nSiO2.qH2O, ngoài ra còn một số tạp chất như CaCO3, Na2CO3, Fe2O3 Hai loại đất sét thường sử dụng là đất sét cao lanh (khoáng chất chính là Al2O3.2SiO2.H2O ) và đất sét ben-tô-nit ( khoáng chất chính là

Al2O3.4SiO2.qH2O) Đất sét cao lanh có độ chịu nóng cao, nhưng độ bền và độ dẻo thấp hơn đất sét ben-tô-nit.Trong đúc sử dụng chủ yếu là đất sét cao lanh vì có nhiều trong thiên nhiên còn đất sét ben-tô-nit ít sử dụng hơn vì khan hiếm Khi pha với nước thích hợp đất sét dẻo và dính, khi sấy khô độ bền tăng nhưng giòn dễ vỡ Đất sét được pha vào hỗn hợp dưới dạng bột khô mịn

c Chất dính đặc biệt:Là chất dính khác có tỉ bền cao hơn đất sét, dùng để thay thế

một phần hay toàn bộ đất sét trong hỗn hợp làm khuôn, làm lõi, nhằm tăng độ bền của hỗn hợp và tăng một số tính chất khác Các chất dính đặc biệt thường dùng là dầu thực vật ( dầu lanh, dầu sơn, dầu trẩu ), các chất dính hóa cứng ( nhựa thông, bã hắt ín), nước thủy tinh (dung dịch silicát kim loại kiềm: Na2O.nSiO2.mH2O hoặc K2O.nSiO2.mH2O), nước rỉ đường, nước bả giấy Các chất dính đặc biệt pha vào hỗn

DUT.LRCC

d Chất phụ gia: Là các thành phần được đưa vào hỗn hợp để cải thiện một số

tính chất của hỗn hợp như thông khí, tính lún của hỗn hợp, tăng độ nhẵn của bề mặt của vật đúc, giảm độ bền còn lại để dễ phá khuôn, lõi Các chất phụ gia thông dụng là vụn rơm, rạ, mùn cưa, bùn than… (Mùn cưa được pha vào hỗn hợp làm khuôn, hỗn hợp lõi để tăng độ thông khí, tăng tính lún và giảm độ bền còn lại Bột than được pha vào hỗn hợp đúc gang để chống cháy cát, độ tăng nhẵn bề mặt vật đúc.)

1.3.Công nghệ chế biến hỗn hợp làm khuôn và làm lõi:

Trong phần này đề cập tới một số vấn đề cơ bản về công nghệ chế biến hỗn hợp làm khuôn và làm lõi và vai trò của khâu trộn trong việc đảm bảo chất lượng hỗn hợp.Thông thường hỗn hợp làm khuôn, làm lõi được phân theo các đặc trưng cơ bản như: hợp kim đúc, trạng thái khuôn trước lúc rót, công dụng khi làm khuôn… trong đó theo công dụng khi làm khuôn được chia ra:

- Hỗn hợp cát áo:dùng để phủ sát mẫu khi làm khuôn, cần độ bền, độ dẻo cao, độ chịu nóng tốt vì lớp này tiếp xúc trực tiếp với kim loại mỏng Cát áo thường được làm bằng vật liệu mới và chiếm khoảng 10-15% lượng hỗn hợp làm khuôn

- Cát đệm: Dùng để đệm cho phần khuôn còn lại nhằm tăng độ bền cho khuôn Cát đệm không yêu cầu cao như hỗn hợp cát áo, chỉ cần thông khí Bởi vậy, thường dùng một lượng lớn hỗn hợp cũ để pha trộn, lượng dùng từ 55-90%

- Hỗn hợp một loại: dùng để chế tạo toàn bộ khuôn, chất lượng hỗn hợp tương đương cát áo Hỗn hợp một loại được dùng khi làm khuôn bằng máy

Mặc dù hỗn hợp làm khuôn có nhiều loại, song quy trình công nghệ chế tạo chúng không nhiều Trên hình 1.1 biểu diễn sơ đồ chung quy trình công nghệ chế tạo hỗn hợp trong sản xuất đúc

Hình 1.1: Sơ đồ quy trình công nghệ trộn hỗn hợp

DUT.LRCC

Cát khai thác về được sấy khô, sang để phân loại theo độ hạt, sấy cát có thể tiến hành trong lò sấy tay quay, lò sấy kiểu lớp sôi Sàng phân loại bằng sát lắc, sang quay kiểu tang

Đất sét thường dùng ở dạng bột mịn, do đó sau khi sấy thường được đập nhỏ bằng các máy đập trục quay, nghiền mịn bằng các máy nghiền bi và sang

Trong các xưởng đúc nhỏ, các chất dính đặc biệt như nước bả giấy, nước rỉ đường, dầu… thường được mua về ở dạng chuẩn bị sẵn Riêng nước thủy tinh nếu ở thể rắn thì trước khi dùng phải hòa vối nước đến tỉ trọng 1,27-1,3 g/cm2

Các chất phụ có thể có sẵn ( như mùn cưa )hoặc phải qua chế biến(như bột than) Bột than thường dùng ở dạng hạt nhỏ, thường được nghiền từ than cốc, than đá và sang phân loại để lấy cỡ hạt thích hợp

Để tiết kiệm vật liệu, người ta thường dùng lại một lượng hỗn hợp cũ để chế biến hỗn hợp, đặc biệt là đối với hỗn hợp cát đệm Hỗn hợp cũ được đập bằng máy đập trục quay để phá vỡ các cục bị kết dính, qua các thiết bị phân ly từ để loại các mẫu vụ kim loại ( gang, thép )sau đó qua sang

Sau khi chuẩn bị, các vật liệu ban đầu được định lượng theo thành phần yêu cầu và trộn với nhau theo một quy trình hợp lý để đạt được độ đồng nhất về thành phần và tạo màng bao chất dính quanh các hạt cát hợp lý Trộn hỗ hợp được tiến hành trên các máy trộn hỗn hợp

Hỗn hợp sau khi trộn được chất thành đống để ủ nhằm mục đích làm đồng đều độ ẩm trong hỗn hợp và sau đó đánh tơi để trách bị vón cục

Qua sơ đồ có thể nhận thấy, quy trình chế biến hỗn hợp qua nhiều khâu, tuy nhiên khâu trộn hỗn hợp được coi là một khâu ảnh hưởng tới tính chất hỗn hợp.Ngoài yêu cầu tạo sự phân bố đều các thành phần trong toàn bộ khối hỗn hợp, thì việc tạo ra màng đất sét bao quanh các hạt cát có ý nghĩa rất lớn trong việc nâng cao độ bền, độ dẻo và tính thông khí của hỗn hợp

DUT.LRCC

CHƯƠNG II:CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ TRỘN HỖN HỢP LÀM KHUÔN

2.1 Phân loại máy trộn

Máy trộn hỗn hợp rất đa dạng về kết cấu và nguyên tắc làm việc, nhưng dựa vào các đặc trưng chủ yếu chúng ta có thể chia chúng thành một số loại cơ bản

- Theo tính chất hoạt động, các máy trộn được chia ra :

+ Máy trộn làm việc theo chu kỳ: Trong các máy trộn loại này, vật liệu được đưa vào

má theo từng mẻ, sau khi trộn xong hỗn hợp được tháo ra khỏi máy và tiếp tục cấp vật liệu để trộn mẻ mới Ưu điểm của máy trộn loại này là dễ dàng điều chỉnh quy trình trộn theo từng loại hỗn hợp, tuy nhiên chúng có nhược điểm là năng suất khong cao, không phù hợp với các dây chuyền liên tục năng suất lớn

+ Máy trộn làm việc liên tục: trong các máy loại này, vật liệu được cấp vào máy liên tục, đồng thời liên tục tháo hỗn hợp đã trộn xong ra khỏi máy Ưu điểm cơ bản của loại máy này là năng suất cao và có khả năng cung cấp hỗn hợp liên tục cho các dây chuyền sản xuất liên tục

- Theo kết cấu của bộ phận làm việc, các máy trộn được chia ra:

+ Máy trộn kiểu cánh xoắn

+ Máy trộn kiểu cánh gạt

+ Máy trộn kiểu con lăn

Kết cấu và nguyên tắc làm việc của các loại máy này sẽ được trình bày kỹ trong phần sau

2.2 Các dạng máy trộn hỗn hợp làm khuôn, làm lõi cơ bản:

2.2.1 Máy trộn kiểu cánh xoắn:

Máy trộn cánh xoắn có hai dạng: Máy trộn cánh xoắn trục nằm ngang(một trục hoặc hai trục) và máy trộn cánh xoắn trục thẳng đứng

a Máy trộn cánh xoắn trục nằm ngang:

Trên hình (2.1) trình bày sơ đồ cấu tạo của máy trộn nằm ngang một trục Bộ phận chính của máy trộn là trục chính (2) trên đó lắp các cánh xoắn (3)

Khi máy làm việc, trục (2) quay, vật liệu qua phểu cấp (1) được cấp vào thùng trộn

bị các cánh xoắn đảo lên xuống liên tục và trộn đều với nhau, đồng thời bị cánh xoắn đẩy dần ra phía cửa tháo liệu (5) để ra ngoài Máy trộn kiểu này làm việc liên tục có năng suất cao, kết cấu đơn giản, tiêu tốn năng lượng ít, dễ sử dụng Nhược

DUT.LRCC

điểm của loại máy này là không tạo được điều kiện tốt cho sự bọc phủ các chất dính

có độ nhớt cao như đất sét quanh các hạt cát nên chất lượng hỗn hợp không cao

Hình 2.1 Máy trộn cánh xoắn một trục nằm ngang 1) Phểu cấp liệu 2) Trục 3) Cánh trộn 4) Thùng trộn 5) Cửa tháo liệu

Hình 2.2 Máy trộn cánh xoắn hai trục nằm ngang 1) Phểu cấp liệu 2) Trục 3) Cánh trộn 4) Thùng trộn 5) Cửa tháo liệu

Máy có hai trục lắp cánh xoắn ngược chiều nhau, nhờ đó hỗn hợp được đảo trộn tốt hơn máy trộn cánh xoắn nằm ngang một trục.Năng suất của máy trộn hai trục cao hơn nhưng kết cấu phức tạp hơn

DUT.LRCC

b Máy trộn cánh xoắn trục thẳng đứng:

Máy trộn có bộ phận làm việc là cánh xoắn (4) lắp trên trục thẳng đứng (3).Được truyền chuyển động quay từ hệ thống dẫn động qua bộ bánh răng hình nón(1) lắp phía trên Vật liệu trộn được cấp vào thùng trộn qua phểu cấp liệu (1) Khi trục cánh xoắn quay, vật liệu được đảo trộn và đẩy lên phía trên sau đó chuyển động ra phía sát thành thùng trộn và đi xuống phía dưới Hỗn hợp trộn định kỳ được tháo ra ngoài qua cửa tháo liệu có van (6) Máy trộn kiểu này có năng suất cao nhưng kết cấu phức tạp và tương tự máy trộn cánh xoắn ngang sự bọc phủ đất sét quanh hạt cát cũng không tốt

Hình 2.3 Máy trộn một trục cánh xoắn thẳng đứng 1) Bộ truyền bánh răng 2) Phểu cấp liệu 3) Trục 4) Cánh trộn 5) Thùng trộn 6) Van xả liệu

DUT.LRCC

c Máy trộn kiểu cánh quạt

Hình 2.4 Máy trộn kiểu cánh quạt 1) Phểu cấp liệu 2) Trục 3) Cánh trộn 4) Thùng trộn 5) Cửa tháo liệu

Máy gồm thùng trộn (4), bên trong có trục (2) trên đó lắp các cánh quạt (3) Vật liệu được cấp vào thùng trộn qua phểu cấp (1), trục (2) quay làm cho các cánh quạt(3) đảo vật liệu lên xuống liên tục Các cánh quạt được lắp nghiêng một góc nhất định do đó vật liệu vừa đảo trộn vừa dịch chuyển dọc trục đi dần tới cửa tháo liệu (5) ra ngoài Trong quá trình trộn các cánh quạt cắt vào khối hỗn hợp và đảo chúng lên phía trên sau đó đảo chúng xuống nhiều lần nên tạo điều kiện tốt cho việc trộn đều các thành phần.Máy trộn rất thích hợp cho việc trộn các hỗn hợp khô và hỗn hợp lỏng.Máy trộn cánh quạt có năng suất cao, kết cấu đơn giản trộn đều các thành phần tốt song cũng như máy trộn cánh xoắn, việc bọc phủ chất kết dính có độ dẻo dính cao như đất sét quang các hạt cát không tốt.Ngoài ra các cánh quạt chóng mòn, nhất là khi trộn hỗn hợp có độ bền cao

2.2.2 Máy trộn con lăn:

Máy trộn con lăn có hai kiểu: Máy trộn con lăn nằm ngang, máy trộn côn lăn thẳng đứng

a Máy trộn con lăn nằm ngang:

Máy trộn con lăn nằm ngang ( trục của con lăn nằm ngang) gồm vỏ thùng (1) bên trong có trục chính (2), đầu trên trục chính gắn với xàđỡ lắp các trục khuỷu (4), các con lăn (3) và (6) được lắp với các xà đỡ thông qua các trục khuỷu, có thể nâng hạ độ cao so với đáy thùng trộn Khi trục chính quay nhờ dẫn động từ hệ thống dẫn động thông qua bộ truyền bánh răng nón lắp ở đầu dưới trục, mang các con lăn quay quanh trục chính Trong quá trình quay xung quanh trục chính, do ma sát với hỗn hợp, các con lăn còn có chuyển động tự quay quanh trục nó

DUT.LRCC

Các cánh gạt (9) và (10) gắn với xá đỡ quay quanh các con lăn trục chính làm nhiệm

vụ đảo hỗn hợp và dồn chúng xuống dưới các con lăn Cánh gạt trong (10) dồn hỗn hợp xuống dưới con lăn (5), còn cánh gạt ngoài (9) dồn hỗn hợp xuống dưới con lăn (5) Vật liệu trộn được chất vào thùng trộn theo từng mẻ, sau khi trộn xong hỗn hợp được tháo ra khỏi thùng trộn qua cửa tháo hỗn hợp (11) Trong quá trình trộn, các con lăn không chạm đáy thùng một khoảng cách nhất định, khe hở này được điều chỉnh nhờ các vít nâng

b Máy trộn con lăn thẳng đứng :

Máy trộn con lăn thẳng đứng ( trục của con lăn bố trí theo phương thẳng đứng) gồm thùng trộn (1), mâm quay (4) liên kết với trục thẳng đứng (3) được truyền chuyển động quay từ hệ thống dẫn động của các máy qua bộ truyền bánh răng nón (6) lắp ở đầu dưới trục

DUT.LRCC

1 2 3

4 5

6 8

7

Hình 2.6 Máy trộn hỗn hợp con lăn thẳng đứng 1) Thùng trộn 2) Con lăn 3) Trục chính 4) Xà quay 5) Trục khuỷu

6) Bộ truyền bánh răng nón 7) cánh gạt 8) Cửa tháo hỗn hợp

Trên mâm quay, thông qua các trục khuỷu (5) lắp các con lăn (2) Khi mâm quay chuyển động, dưới tác dụng của lực ly tâm, các con lăn được ép về phía thành thùng trộn, nhờ điều chỉnh vị trí trục khuỷu bằng vít chặn, các con lăn luôn luôn giữ được một khe hở nhất định với thành thùng Vật liệu trộn được cấp lên mâm quay, dưới tác dụng của lực ly tâm văng ra phía thành thùng và bị các cánh gạt (7) quay cùng chiều với mâm quay hất lên dọc thành thùng, tiếp theo bị nén dưới các con lăn quay theo sau Hỗn hợp sau khi trộn được tháo ra ngoài qua cửa tháo liệu (8)

Máy trộn con lăn nói chung, không những đảm bảo trộn đều các thành phần hỗn hợp

mà còn có khả năng tạo màng bọc đất sét quanh các hạt cát tốt Dưới tác dụng nén của các con lăn, các hạt cát trượt và lăn tương đối với nhau tạo điều kiện hình thành màng đất sét Ở máy trộn con lăn nằm ngang, trong quá trình trộn có sự trượt tương đối của con lăn trên lớp hỗn hợp vì tốc độ di chuyển của con lăn quanh trục đứng tỉ lệ với khoảng cách từ điểm trên mặt con lăn quanh trục của nó không đổi Ở máy trộn con

DUT.LRCC

lăn thẳng đứng không xảy ra sự trượt của con lăn trên lớp hỗn hợp và dễ dàng tạo lực nén lớn của con lăn trên lớp hỗn hợp, nhưng kết cấu phức tạp

Từ yêu cầu đối với chất lượng hỗn hợp, ảnh hưởng của khâu trộn, qua khảo sát các loại máy trộn ta có thể rút ra kết luận:

- Các máy trộn kiểu cánh xoắn, máy trộn kiểu cánh quạt có kết cấu đơn giản, có khả năng làm việc liên tục, năng suất cao, tuy nhiên chất lượng hỗn hợp lại không cao

- Máy trộn con lăn vừa đảm bảo sự đồng đều thành phần, vừa tạo được màng đất sét bao quanh hạt cát tốt là loại máy trộn có khả năng trộn hỗn hợp làm khuôn, làm lõi tốt hơn cả Máy trộn con lăn làm việc theo chu kỳ có thời gian dừng để cấp liệu và xả hỗn hợp, nhưng thời gian trộn lại nhanh (thường 6-10 phút một mẻ) do đó năng suất thấp hơn máy trộn cánh xoắn và máy trộn cánh trộn cánh quạt

- Xét về chất lượng trộn, máy trộn con lăn nằm ngang và máy trộn con lăn thẳng đứng không chênh lệch nhau nhiều, còn xét về kết cấu, chi phí chế tạo thì con lăn nằm ngang có kết cấu đơn giản hơn, chi phí chế tạo thấp hơn

Trên cơ sở phân tích trên có thể nhận thấy việc chọn phương án thiết kế máy trộn kiểu con lăn nằm ngang dùng để trộn hỗn hợp làm khuôn và làm lõi là hợp lý hơn cả Ngoài việc sử dụng để trộn hỗn hợp trong đúc, máy trộn loại này còn được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất khác như sản xuất vật liệu xây dựng, gạch lát gạch chịu lửa, thức ăn gia xúc, phân bón…

DUT.LRCC

PHẦN II: THIẾT KẾMÁY CHƯƠNG III:TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH

CỦA MÁY

3.1 Sơ đồ động học của máy:

Hình 3.1.Sơ đồ động học của máy:

DUT.LRCC

h1 _ chiều dày lớp vật liệu nằm giữa khoảng hở giữa con lăn và đáy thùng trộn

h2 _ chiều dày lớp hỗn hợp được con lăn bám vào

Theo [1] thông thường chọn h1 = 20 ÷ 25 mm và h2 = 50 ÷ 60 mm Chọn h1 = 24 mm,

3.3 Xác định kích thước, kết cấu con lăn:

3.3.1 Đường kính con lăn:

Theo công thức (4.1) trang 59 [1]:

Trong đó : Dcl _ đường kính con lăn

α _ góc hợp bởi hai phương pháp tuyến tại điểm bắt đầu nén và điểm kết thúc nén hỗn hợp làm khuôn Thường chọn α = 350

Theo công thức ( 4.1) trang 60[1]: Dcl = (11 ÷ 12) h2

3.3.3 Định kết cấu và tính khối lượng con lăn:

3.3.3.1 Kết cấu con lăn:

Hình 3.3: Kết cấu và các kích thước cơ bản của con lăn

Các kích thước con lăn:

DUT.LRCC

- Bcl = 150 mm

- 1

1 2 24 56 80 2

cl cl

Ncl _ công suất tiêu hao trên con lăn

Ntr _ công suất tieu hao do con lăn trượt

Ntđ _ công suất dịch chuyển các tấm đảo

3.4.2.1 Công suất tiêu hao con lăn:

Theo công thức trang 62 [1]:

1 2 2

2( )

( W)10

3.4.2.2 Công suất tiêu hao do con lăn trượt:

Theo công thức trang 63 [1]:

3.4.2.3 Công suất tiêu hao dịch chuyển các tấm đảo:

Theo công thức trang 64 [1]:

2 e

10

m t

k A G

N    KW

=

Trong đó: k _ hệ số phụ thuộc chất hỗn hợp, k = 2.5 ÷3 s/m3, chọn k = 3 s/m3

A _ thông số hình học đặc trưng bởi kích thước, góc nghiêng, hình dáng

và vị trí tấm đảo, xác định theo công thức trang 64 [1]:

N    KW

Vậy: N = 1.5  (1.66 + 0.146 +1.7) = 5.259 (KW)

Với công suất dẫn động trục chính N = 5.259 (KW) thông qua 5 ổ lăn, 1 khớp nối, 1

bộ truyền bánh răng nón, 2 bộ truyền bánh răng trụ để dẫn động truyền động đến trục của động cơ Theo công thức (2.1) trang 27 [2]:

Với: ηo= 0.99 ÷ 0.995_ hiệu suất ổ lăn, tra bảng (2.1) trang 27 [2]

ηkn = 1 _ hiệu suất khớp nối

ηrn = 0.95 ÷ 0.96 _ hiệu suất bộ truyền bánh răng nón

ηbr = 0.96 ÷ 0.98 _ hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

Vậy công suất cần thiết của động cơ: 5.259 6.18 ( )

0.872

ct

Với công suất cần thiết của động cơ Nct = 6.18 (KW), cần phải chọn động cơ điện

có công suất lớn hơn công suất cần thiết Tra bảng 2P trang 322 [2] Chọn loại động cơ điện che kín có quạt gió loại AO 251-4 có:

CHƯƠNG IV:THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

4.1 Phân phối tỉ số truyền:

4.1.1 Phân phối tỉ số truyền:

Theo công thức trang 30 [2]: 1460 50.7

28.8

dc ct

n i n

Với i = in ih

Trong đó: in _ tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng nón ngoài hộp, chọn in = 3.4

ih _ tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp

=  = = = ih = inh ich

Theo trang 31 [2]: inh = (1.2 ÷1.3)ich, chọn inh = 1.25 ich (2)

Từ (1) và (2) =>inh = 4.3; ich = 3.5

Hình 4.1.Sơ đồ truyền động của máy trộn

1) Động cơ 2) Bộ truyền bánh răng cấp nhanh 3) Bộ truyền bánh răng cấp châm 4) Bộ truyền bánh răng nón

( )

5.51

5.54 0.995 1

4.1.4 Momen xoắn tác dụng lên các trục:

Theo công thức (3.53) trang 55 [2]

- Momen xoắn tác dụng lên trục I:

9.55 10 9.55 10 5.94

38854 ( ) 1460

I xI

II xII

III xIII

IV xIV

Bảng hệ thống các số liệu Trục

4.2 Thiết kế các bộ truyền hộp giảm tốc:

4.2.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh:

(Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng)

4.2.1.1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:

Theo bảng 3.7 & 3.8 trang 39 & 40 [2]:

❖ Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Theo công thức (3.1) trang 38 [2]:

[σ]tx = [σ]notx k’N

Trong đó: [σ]notx _ ứng suất tiếp xúc cho phép, theo bảng 3.9 [2], [σ]notx = 2.6HB

k’N _ hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc, theo công thức (3.2) [2]:

Với: n _ số vòng quay của bánh răng

T _ tổng số giờ làm việc

u _ số làn ăn khớp của một răng khi bánh răng quay 1 vòng, u =2

+ Số chu kỳ làm việc của bánh lớn:

Ntđ2 = 60 2 340300  8 = 97.92 106

+ Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ:

Ntđ1 = i Ntđ2 = 4.397.92106 = 421.056106

Vì Ntđ1 và Ntđ2 đều lớn hơn N0theo [2]: k’N = 1

Vậy: - Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:

+ Đối với bánh răng nhỏ:

σ-1 = 0.43  600 = 258 N/mm2

+ Đối với bánh răng lớn:

σ-1 = 0.43  480 = 206.4 N/mm2

n _ hệ số an toàn, theo [2] chọn n = 1.5

kσ _ hệ số tập trung ứng suất ở chân răng, theo trang 44 [2], chọn kσ = 1.8

kN ” _ hệ số chu kỳ ứng suất uốn, theo công thức (3.7) [2]: '' 0

d

m N

t

N k

N

= Với: m _ bậc đường cong mỏi uốn theo trang 44 [2], lấy m = 6

N0 _ số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn, theo trang 44 [2]

chọn N0 = 5.106

+ Đối với bánh răng nhỏ:

6 '' 6

6

5 10

0.48 421.056 10

N

 + Đối với bánh răng lớn:

6 '' 6

6

5 10

0.61 97.2 10

N



DUT.LRCC

Vậy: - Ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ:

4.2.1.3 Sơ bộ chọn hệ số tải trọng K: theo trang 44 [2]: chọn Ksb = 1.3

4.2.1.4 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng ψ A :theo trang 44 [2]: A b ,

Trong đó: N _ công suất của bộ truyền

n2 _ số vòng quay trong 1 phút của bánh bị dẫn

θ _ hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải tính theo sức bền tiếp xúc của bánh rnagư nghiêng so với bánh răng thẳng, theo trang 45 [2]: chọn θ = 1.25

4.2.1.8 Xác định môđun, số răng, chiều rộng bánh răng:

2 A os 2 154 os10

19 ( 1) 3(4.3 1)

4.2.1.9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:

Theo công thức 3-34 trang 51 [2]:

6 2

N _ công suất của bộ truyền

γ, Z, n _ hệ số dạng răng, số răng và số vòng quay của bánh răng vg/ph

mn _ môđun pháp của bánh răng

θ” _ hệ số phản ánh khả năng tải

- Số răng tương đương của bánh nhỏ:

Theo công thức 3-37 trang 52 [2]:

- Hệ số dạng răng theo bảng 3.18 [2]: hệ số dạng răng bánh nhỏ γ1 = 0.392, hệ

2 2 38854

1495 ( )58