Thiết kế máy đúc ống cống bê tông ly tâm

Thiết kế máy đúc ống cống bê tông ly tâm Thiết kế máy đúc ống cống bê tông ly tâm Thiết kế máy đúc ống cống bê tông ly tâm luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: ThS HOÀNG MINH CÔNG

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VIẾT HÀO

Đà Nẵng, 2019

Tên đề tài: Thiết kế máy đúc ống cống bê tông ly tâm

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Hào

Số thẻ SV: 101110146, Lớp: 11C1A

Đồ án gồm các nội dung chính như sau:

Phần I: Giới thiệu chung về nhu cầu, công nghệ và thiết bị sản xuất ống cống bê tâm Phân tích chọn phương án thiết kế máy

Phần II: Phần thiết kế máy bao gồm lập sơ đồ động học của máy, thiết kế khuôn đúc Tính toán các thông số kỹ thuật của máy Sau đó chọn động cơ điện, phân phối tỷ số truyền, thiết kế các bộ truyền Nghiệm bền một số chi tiết theo yêu cầu Cuối cùng là yêu cầu về lắt đặt, vận hành và bảo dưỡng máy

DUT.LRCC

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: N GUYỄN VIẾT HÀO Số thẻ sinh viên: 101110146

Lớp: 11C1A Khoa: CƠ KHÍ Ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

1 Tên đề tài đồ án: THIẾT KẾ MÁY ĐÚC ỐNG CỐNG BÊ TÔNG LY TÂM

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

- Vật liệu: Bê tông xi măng cốt thép mác 300;

- Đường kính trong của ống: Ø1200 mm;

- Đường kính ngoài của ống: Ø1380 mm;

- Chiều dài ống: 2,0 m;

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

A Phần thuyết minh

- Giới thiệu chung về nhu cầu, công nghệ và thiết bị sản xuất;

- Phân tích chọn phương án thuyết kế

B Phần thiết kế

- Lập sơ đồ động học của máy;

- Thiết kế khuôn đúc;

- Chọn động cơ điện, phân phối tý số truyền, thiết kế các bộ truyền;

- Nghiệm bên một số chi thiết theo yêu cầu

- Yêu cầu về lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng máy

4 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

- Bản vẽ khuôn : 01 Ao

- Bản vẽ hộp giảm tốc : 01 Ao

DUT.LRCC

7 Ngày hoàn thành đồ án:

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2019

Trưởng Bộ môn khoa Cơ khí Người hướng dẫn

DUT.LRCC

Trong xã hội hiện đại như ngày nay các cơ sở hạ tầng đóng một vai trò rất quan

trọng và rất phổ biến Nó không ngừng phát triển nhằm đáp ứng lại các nhu cầu của xã

hội Trong đó vấn đề được quan tâm nhiều nhất ở các thành phố phát triển đó là hệ

thống ống cống thoát nước Để giải quyết về các vấn đề thoát nước ở các thành phố thì

cần có những sản phẩm đảm bảo chất lượng Để đáp ứng cho nhu cầu đó thì cần phải

có thiết bị máy móc có thể tạo ra các sản phẩm đảm bảo chất lượng

Từ những yêu cầu giải quyết vấn đề trên chúng ta có thể thấy rằng cần có máy tạo ra

các sản phẩm ống cống bê tông để đáp ứng nhu cầu đó Vì thế từ đó máy đúc ống cống

bê tông được ra đời Trong đó máy đúc ống cống bê tông ly tâm có khả năng tạo ra

sản phẩm có chất lượng tốt hơn nữa máy có kết cấu cũng không quá phức tạp dể dàng

hoạt động

Từ những vấn đề đó máy đúc ống cống bê tông là đề tài rất có nghĩa ý tốt nghiệp ra

trường Đó là một đề tài mà em thấy rằng mức độ cần thiết cao Đồ án tốt nghiệp là

học phần cuối cùng của sinh viên trước khi ra trường nên nó mang tính tổng hợp tất cả

các kiến thức đã học từ trước Với nhu cầu đó mà em được thầy giáo Hoàng Minh

Công giao đề tài “THIẾT KẾ MÁY ĐÚC ỐNG CỐNG BÊ TÔNG LY TÂM”, với

những nội dung chính là trình bày các phần giới thiệu chung về nhu cầu, công nghệ và

thiết bị sản xuất, phân tích chọn các phương án thiết kế máy, tính toán thiết kế máy

theo phương án đã chọn và trình bày vấn đề về vận hành và bảo quản máy trong quá

trình sản xuất

Đây cũng là một đề tài tương đối rộng với em Nên em chỉ đi vào những phần

chính tương đối cần thiết Trong quá trình làm còn nhiều thiếu sót do những hiểu biết

chưa sâu rộng mong các thầy thông cảm

Cuối cùng, em xin chân thành cám ơn thầy giáo ThS.Hoàng Minh Công đã hướng

dẫn rất tận tình, dễ hiểu, cùng các Quý thầy cô đã truyền thụ kiến thức cho em trong

suốt thời gian học tập tại trường

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019 Nhận xét của GVHD: Sinh viên thực hiện:

DUT.LRCC

CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đây là đồ án tốt nghiệp của riêng bản thân em Em hoàn toàn tự thực hiện đồ án tất cả các phần

Sinh viên thực hiện

{Chữ ký, họ và tên sinh viên}

DUT.LRCC

Nhận xét của người hướng dẫn I Nhận xét của người phản biện II Tóm tắt……… III Lời nói đầu IV Danh mục hình ảnh V

Phần I Lý thuyết 1

Chương I Giới thiệu chung về nhu cầu sản xuất 1

1.1 Giới thiệu chung về hỗn hợp bê tông 1

1.1.1 Khái niệm 1

1.1.2 Nhu cầu về hỗn hợp bê tông ở nước ta 2

1.1.3 Phân loại bê tông 2

1.1.4 Tính chất của hỗn hợp bê tông 3

1.2 Giới thiệu sản phẩm ống cống bê tông cốt thép 5

Chương II Công nghệ và thiết bị sản xuất ống cống bê tông đúc sẵn 8

2.1 Giới thiệu về sản phẩm ống cống bê tông cốt thép 8

2.1.2 Cấu tạo và tiêu chuẩn kỹ thuật 8

2.2 Qui trình công nghệ chế tạo sản phẩm ống cống bê tông cốt thép 8

2.2.1 Công nghệ chế tạo sản phẩm ống cống bê tông cốt thép bằng phương pháp thủ công…… 9

2.2.2 Công nghệ chế tạo sản phẩm ống cống bê tông cốt thép bằng phương pháp ly tâm cán trục treo 10

2.2.3 Công nghệ chế tạo sản phẩm ống cống bê tông cốt thép bằng phương pháp ly tâm con lăn… 10

Chương III Phân tích chọn phương án thiết kế máy 11

3.1 Phương án điều chỉnh tốc độ quay của khuôn bằng động cơ điện không đồng bộ 11

3.1.1 Sơ đồ động của phương án thứ nhất 12

3.1.3 Ưu nhược điểm của phương pháp 12

3.2 Phương án điều chỉnh tốc độ quay của khuôn bằng bộ bánh răng vi sai 12

3.2.1 Sơ đồ động học của phương án thứ hai 12

DUT.LRCC

3.3.3 Ưu nhược điểm của phương pháp 15

Phần II Thiết kế máy 16

Chương IV Lập sơ đồ động học cho máy và thiết kế khuôn 16

4.1 Lập sơ đồ động học 16

4.1.1 Chọn sơ đồ động 16

4.1.2 Nguyên lý hoạt động 17

4.2 Tính toán và thiết kế khuôn đúc 17

4.2.1 Cấu tạo khuôn 17

4.2.2 Tính khối lượng khuôn đúc 18

4.2.3 Tính khối lượng vật liệu 19

4.3 Tính toán kiểm tra bền khuôn 19

Chương V Tính toán các thông số kĩ thuật cho máy 22

5.1 Tốc độ quay tới hạn 22

5.1.2 Tốc độ quay trong giai đoạn lèn chặt 24

5.1.3 Tính toán tốc độ quay trong giai đoạn phân liệu 25

5.1.4 Tính toán tốc độ quay trong giai đoạn lèn chặt 25

5.2 Tính toán công suất máy 26

5.2.1 Cơ sở tính toán 26

5.2.2 Công suất tiêu hao do ma sát giữa con lăn và vành đỡ 26

5.2.3 Công suất tiêu hao do ma sát tại cổ trục cán 26

5.2.4 Công suất bù lực cản không khí 27

5.2.5 Tính công suất ứng với tốc độ quay trong giai đoạn phân liệu, n1 = 58 (vg/ph), Chọn động cơ điện 27

5.2.6 Tính công suất ứng với tốc độ quay trong giai đoạn lèn chặt n2=256 (vg/ph), Chọn động cơ điện 30

Chương VI Tính chọn động cơ điện, phân phối tỷ số truyền, thiết kế các bộ truyển 33 6.1 Phân phối tỷ số truyền 33

6.2 Tính toán thiết kế các bộ truyền, các chi tiết khác 34

6.2.1 Tính hộp giảm tốc 34

6.2.2 Tính cặp bánh răng trụ răng thẳng 35

DUT.LRCC

6.2.5 Thiết kế cac chi tiết khac 55

6.2.6 Dung sai và lắp ghép 61

6.2.7 Tính toán thiết kế bộ truyền xích 62

6.2.8 Thiết kế trục iii 68

6.2.9 Tính toán các con lăn và trục con lăn 73

6.2.10 Thiết kế gối đỡ trục 82

6.2.12 Thiết kế ly hợp ma sát 91

Chương VII Yêu cầu về lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng 95

7.1 Yêu cầu về lắp đặt 95

7.2 Yêu cầu về vận hành sử dụng 95

7.2.1 Kiểm tra kỹ thuật trước khi vận hành máy 95

7.2.2 Yêu cầu về kỹ thuật an toàn và bảo hộ lao động 96

7.2.3 Yêu cầu đối với cán bộ công nhân 96

7.2.4 Yêu cầu đối với các chi tiết máy và máy 97

7.3 Yêu cầu về bảo quản và bảo dưỡng 97

7.3.1 Bảo dưỡng hằng ngày 97

7.3.2 Bảo dưỡng định kỳ 98

7.3.3 Vệ sinh công nghiệp máy 99

Tài liệu tham khảo 100

DUT.LRCC

Hình 2.1: Sản phẩm ống cống bê tông cốt thép loại I .5

Hình 3.1: Sơ đồ phương án thiết kế thứ nhất .8

Hình 3.2:Phương án thiết kế thứ 2 9

Hình 3.3: Phương án thiết kế thứ 3 10

Hình 4.1:Phương án thiết kế thứ 3 12

Hình 4.2: Cấu tạo khuôn đúc 13

Hình 4.3: Biểu đồ mômen 15

Hình 5.1: Sơ đồ phân tích lực 18

Hình 6.2: Sơ đồ thiết kế 26

Hình 6.3: Bánh răng trụ răng thẳng 30

Hình 6.4: Sơ đồ lực tác dụng lên bộ truyền 31

Hình 6.5: Biểu đồ phân bố lực 32

Hình 6.6: Biểu đồ phân bố mô men 34

Hình 6.7: Sơ đồ lắp then trên trục 37

Hình 6.8: Sơ đồ tính chọn ổ trục I 39

Hình 6.9: Sơ đồ tính chọn ổ trục II 40

Hình 6.10: Cố định ổ trên trục 41

Hình 6.11 : Vỏ hộp 42

Hình 6.12: Các kích thước 43

Hình 6.13: Cấu tạo bu lông vòng 45

Hình 6.14: Cấu tạo nắp thăm dầu 59

Hình 6.15: Nút tháo dầu 46

Hình 6.16: Sơ đồ mô men trục III 52

Hình 6.17: Con lăn 56

Hình 6.18: Sơ đồ tính lực 57

Hình 6.19: Biểu đồ phân bố lực 59

Hình 6.20: Cấu tạo ổ trượt 63

Hình 6.21: Nối trục dài 68

Hình 6.22: Cấu tạo phanh 71

DUT.LRCC

PHẦN I: LÝ THUYẾT CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHU CẦU SẢN XUẤT

1.1 Giới thiệu chung về hỗn hợp bê tông

có cốt thép gọi là bê tông cốt thép

Chất kết dính có thể là các loại thạch cao, vôi, có thể là chất kết dính hữu cơ (polime)

Trong hỗn hợp bê tông xi măng, cốt liệu chiếm 80% đén 90%, xi măng chiếm 10% đến 20% khối lượng

Bê tông và bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng hiện đại, vì chúng

có những đắc điểm sau: cường độ chịu lực tương đối cao, có hình dáng và tính chất khác nhau, giá thành rẻ, bền vững, ổn định đối với nắng mưa, nhiệt độ, độ ẩm

Tuy nhiên, chúng còn tồn tại những nhược điểm: nặng cách âm , cách nhiệt kém, khả năng chống ăn mòn yếu

DUT.LRCC

1.1.2 Nhu cầu về hỗn hợp bê tông ở nước ta

Hiện nay, ở nước ta bê tông là một loại vật liệu xây dựng quan trọng nhu cầu đòi hỏi phải có một khối lượng bê tông rất lớn để phục vụ công tác xây dựng dân dụng, cầu đường, thủy lợi…

Để tiến tới hòa nhập và hội nhập với xu thế phát triển của các nước trong khu vực

và trên thế giới Việt Nam cần khẳng định phát triển mạnh mẽ cơ sở hạ tầng Vì vậy nước ta đòi hỏi nhu cầu bê tông rất lớn

1.1.3 Phân loại bê tông

Để phân loại bê tông trường dựa vào các đặc điểm sau:

1.1.3.1 Theo dạng chất kết dính, phân ra:

Bê tông xi măng, bê tông silicat(chất kết dính là vôi), bê tông thạch cao, bê tông chất kết dính hỗn hợp, bê tông polime, bê tông dùng chất kết dính đặc biệt

1.1.3.2 Theo dạng cốt liệu, phân ra:

Bê tông đặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt liệu đặc biệt (chống phóng xạ, chịu nhiệt, chịu ma sát)

DUT.LRCC

1.1.3.3 Theo khối lượng riêng, phân ra:

- Bê tông đặc biệt nặng (γ > 2500𝑘𝑔

𝑚 2 ), chế tạo từ cốt liệu đặc biệt

- Bê tông nặng (γ = 2200 ÷ 2500𝑘𝑔

𝑚 2 ), chế lại từ cát, đá sỏi, dung cho kết cấu chịu lực

- Bê tông tương đối nặng (γ = 1800 ÷ 2500 𝑘𝑔

𝑚 2 ), thường dùng trong kết cấu chịu lực

- Bê tông nhẹ (γ = 500÷2500𝑘𝑔

𝑚 2 ), trong đó bao gồm bê tông nhẹ cốt liệu rỗng, bê tông tổ ong, bê tông hốc lớn

- Bê tông đặc biệt nhẹ (γ < 500), cũng là loại bê tông tổ ong, bê tông cốt liệu tỗng

1.1.3.4 Theo công dụng, phân ra:

- Bê tông nền đường, loại này yêu cầu cường độ chịu lực cao, thường sử dụng bê tông nặng

- Bê tông thủy công dụng trong xây dựng thủy lợi, yêu cầu về độ chống thấm và

độ chống mài mòn cao

- Bê tông dùng trong xây dựng dân dụng và công nghiệp cần khả năng cách âm

và cách nhiệt tốt

- Bê tông thường dùng các kết cấu bao che là loại bê tông nhẹ

- Bê tông dùng trong công tác quốc phòng cần khả năng chống va đập và tốc độ đông đặc nhanh

- Bê tông có công dụng đặc biệt như bê tông chịu nhiệt, bê tông chịu axit, bê tông chống phóng xạ

1.1.4 Tính chất của hỗn hợp bê tông

1.1.4.1 Tính dẻo

Tính dẻo hay còn gọi là tính để tạo hình là tính chất kỹ thuật cũa hỗn hợp bê tông trước khi nhào trộn.Nó biểu thị khả năng lấp đầy khuôn nhưng vẫn đảm bảo được độ

đồng nhất trong điều kiện đầm nét nhất định

Để đánh giá tính dẻo của hỗn hợp bê tông, người ta dùng hai chỉ tiêu: độ lưu động

và động cứng

DUT.LRCC

Độ lưu động là tính chất quan trọng nhất của hỗn hợp bê tông Nó đánh giá khả năng dễ chảy của hỗn hợp bê tông dưới tác dụng của trọng lượng bản thân hoặc rung động Độ rung động được xác định bằng độ sụt của khối bê tông

Độ cứng của hỗn hợp bê tông là thời gian rung động cần thiết để san bằng và lèn chặt bê tông

Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo của hỗn hợp bê tông, lượng nước nhào trộn, loại

và lượng xi măng, tỷ lệ và đặc trưng của cốt liệu, chất phụ gia và gia công chấn động

1.1.4.2 Cường độ và Mác của bê tông theo cường độ chịu nén

Cường độ của bê tông là đặc trưng cơ bản của bê tông phản ánh khả năng chịu lực của nó

1.1.4.3 Tính chịu nhiệt

Không nên sử dụng bê tông nặng trong môi trường chịu tác động lâu dài của nhiệt

độ lớn hơn 2500c Vì cường độ chịu lực của bê tông giảm rỏ rệt, do mất nước làm cho hỗn hợp bê tông co lại dẫn đến phá hoại cấu trúc bê tông

Như vậy khi xây dựng các công trình hay các bộ phận kết cấu thường xuyên tiếp xúc với nhiệt độ cao người ta thường dùng các loại bê tông chịu nhiệt

1.1.4.4 Tính co thể tích

Trong quá trình rắn chắc, bê tông thường phát sinh biến dạng thể tích, nở ra trong nước, co lại trong không khí

Bê tông bị co ngót do nhiều nguyên nhân khác nhau nhưng chủ yếu là do mất nước

và quá trình cacbonat hóa hydroxyt canxi trong đá xi măng

Do bị co ngót nên bê tông bị nứt, giảm cường độ chịu lực, giảm độ chống thấm và

độ ổn định của bê tông và cốt thép trong môi trường xâm thực

Vì vậy, đối với các công trình có chiều dài lớn người ta phân đoạn để tạo thành các khe co giản chống nứt

DUT.LRCC

1.2 Giới thiệu về sản phẩm ống cống bê tông cốt thép

1.2.1 Tình hình chung

Trước nhu cầu ngày càng tăng trong xây dựng cơ bản, việc xây dựng các cấu kiện

bê tông cốt thép đã được tiêu chuẩn hóa, nhằm nâng cao năng suất, chất lượng và đáp ứng kịp thời các nhu cầu của công trình xây dựng là biện pháp đã được áp dụng đem lại hiệu quả kinh tế cao

Hiện nay các công ty xây dựng giao thông đã thực hiện thiết kế, sản xuất các loại ống bê tông cốt thép điển hình có khẩu độ Ø600, Ø800, Ø1000 bằng phương pháp quay li tâm để dùng trong công việc thoát nước kín và dùng cho cống qua đường ô tô, phục vụ cho các nhu cầu khác

1.2.2 Cấu tạo và tiêu chuẩn kỹ thuật

1.2.2.1 Tiêu chuẩn kỹ thuật

- Hoạt tải tính toán: người đi bộ 300(kg

m 2 ), đối với ống cống thông thường (loại I)

- Hoạt tải tính toán: trục xe ô tô 10 tấn, đối với ống cống đặt ngang qua đường ô tô (loại II)

- Bê tông ống cống M250, cốt thép AIØ6÷Ø10

- Các loại ống cống được tính toán theo trạng thái giới hạn và kiểm tra chịu nứt theo qui trình thiết kế cầu cống của Bộ Giao Thông Vận Tải

1.2.2.2 Cấu tạo

Thông số kỹ thuật của một số loại ống cống bê tông:

Bảng 1.3 Thông số ký thuật của một số loại ống cống bê tông

LOẠI ỐNG

CỐNG

CHIỀU DÀI (mm)

ĐƯỜNG KÍNH NGOÀI (mm)

ĐƯỜNG KÍNH TRONG (mm)

TRỌNG LƯỢNG (kg/ cống)

Đồ án tốt nghiệp: Thiết Kế Máy Đúc Ống Cống Bê Tông Li Tâm

Hình 1.1: bản vẽ sản phẩm ống cống bê tông cốt thép

Hình 1.2 Sản phẩm ống công bê tông cốt thép

DUT.LRCC

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ SẢN XUẤT ỐNG CỐNG BÊ

TÔNG ĐÚC SẴN 2.1 Qui trình công nghệ

Qui trình công nghệ được trình bày qua các công đoạn sản xuất theo dây chuyên như sau:

- Chế tạo vữa bê tông

- Chế tạo khuôn cốt thép

- Mở khuôn và chuẩn bị khuôn

- Tạo hình sản phẩm

- Bảo dưỡng bằng chưng cất nhiệt

- Hoàn thiện sản phẩm và nhập kho

2.2 Các phương pháp chế tạo sản phẩm ống cống bê tông cốt thép

2.2.1 Chế tạo sản phẩm ống cống bê tông cốt thép bằng phương pháp thủ công Đây là phương pháp dung để sản xuất ống cống bê tông cốt thép ở quy mô nhỏ Chủ

yếu dựa vào sức lao động của công nhân mà không dùng nhiều máy móc

- Nguyên lý làm việc: Người công nhân dựng khuôn, cho lõi thép vào, sau đó trộn bê tông cho vào khuôn rồi đầm chặt bằng máy đầm tay Chờ cho bê tông đông kết thì tháo khuôn và hoàn thiện ống cống bê tông cốt thép

- Ưu điểm: máy móc thiết bi đơn giản, chi phí sản xuất không cao

- Nhược điểm: Chỉ sản xuất với quy mô nhỏ, Thời gian sản xuất dài,chất lượng sản phẩm không cao phụ thuộc vào tay nghề công nhân, tốn nhiều công sức lao động của công nhân

DUT.LRCC

Hình 2.1: Chế tạo sản phẩm ống cống bê tông cốt thép bằng phương pháp thủ công

DUT.LRCC

2.2.2 Chế tạo sản phẩm ống cống bê tông cốt thép bằng phương pháp ly tâm cán

trục treo

Hình 2.2: Sơ đồ phương pháp chế tạo sản phẩm ống cống bê tông cốt théo bằng phương pháp ly tâm cán trục treo

1.Động cơ 2 Khớp nối mềm

3 Bộ truyền đai 4 Trục treo

- Nguyên lý làm việc: nhờ khuôn treo trên trục quay và lực ép quay sinh ra đối với

bê tông trong khuôn Khi trục chuyển động làm cho khuôn quay với tốc độ cao, bê tông trong khuôn dưới tác dụng của lực ly tâm sẻ phân bố đều vách bên trong khuôn, tạo thành ống cống khi khuôn quay làm cho bê tông trong khuôn cũng quay thong qua trục quay, bê tông nằm giữa trục quay và khuôn được ép thành hình than ống cống

- Đặc điểm: sản phẩm có độ dày đồng đều, bề mặt trong và ngoài nhẵn, có khả năng chống thấm tốt, cường độ cao, giá thành hợp lý, thi công đơn giản, hiệu quả cao

01

03

02 04

DUT.LRCC

Hình2.2: máy chế tạo sản phẩm ống cống bê tông cốt théo bằng phương pháp ly tâm cán trục treo

2.2.3 Chế tạo sản phẩm ống cống bê tông cốt thép bằng phương pháp ly tâm sử

dụng con lăn

Đây là phương pháp chúng ta sẻ sử dụng để thiết kế máy đúc ống cống bê tông li tâm

CHƯƠNG III PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY

Trong quá trình sản xuất, để sản xuất ra ống cống bê tông cốt thép bằng phương pháp quay li tâm yêu cầu khuôn quay với hai tốc độ, cấp thứ nhất để phân liệu, cấp thứ hai dùng để lèn chặt vật liệu để tạo hình sản phẩm Trên cơ sở đó ta có các phương án thiết kế sau:

3.1 Phương án điều chỉnh tốc độ quay của khuôn bằng động cơ điện không đồng

02 Khớp nối mềm 05 Con lăn chủ động

03 Puli đai 06 Con lăn bị động

3.1.2 Nguyên lý hoạt động

Động cơ 1 truyền chuyển động từ động cơ điện đến trục bộ truyền đai 2 Trục I quay làm cho con lăn 3 lắp trên trục I quay theo Khuôn đặt trên 2 con lăn 3 và 2 con lăn 4,hai con lăn 3 quay làm khuôn quay và hai con lăn 4 cũng quay theo

Để thay đổi tốc độ quay của khuôn theo yêu cầu của quy trình sản xuất, ta thay đổi tốc

độ quay của động cơ điện không đồng bộ 1

Đây là phương án sản xuất được dùng rộng rãi trong các nhà mấy sản xuất các sản phẩm bằng phương pháp quay ly tâm

DUT.LRCC

Các phương pháp điều chỉnh tốc độ chủ yếu được thực hiện:

Trên stato, tắt hay đổi điện áp đưa vào dây cuốn, thay đổi số đôi cực dây cuốn hay thay đổi tần số nguồn điện

Trên rôto, ta thay đổi điện trở roto hay nối nối tiếp trên các mạch điện roto một hay nhiều máy điện phụ gọi là nối cấp

3.1.3 Ưu nhược điểm của phương pháp

Phương pháp này có ưu điểm là kết cấu máy nhỏ gọn, đơn giản, điều khiển vận hành máy dễ dàng

3.1.4 Nhược điểm của phương pháp

Nhược điểm của phương pháp này là việc chọn động cơ phân cấp tốc độ cho máy là khó khăn Nếu chọn được động cơ thì giá thành động cơ đắt và yêu cầu về phân cấp tốc độ thấp trở nên khó khăn về các bộ phận điều chỉnh phân cấp

3.2 Phương án điều chỉnh tốc độ quay của khuôn bằng bộ bánh răng vi sai

3.2.1 Sơ đồ động học của phương án thứ hai

Hình 3.2 :Phương án thiết kế thứ 2

11 08

07

09

12 13

10

DUT.LRCC

07.Máy phát tốc 11 Động cơ điện

08 Bộ truyền bánh răng 12 Bộ bánh răng vi sai

09 Bộ truyền xích 13 Con lăn chủ động

3.2.2 Nguyên lý hoạt động

Chuyển động quay từ động cơ (11) qua khớp nối đến trục I làm quay bộ truyền xích (9) Đĩa xích chủ động quay nên đĩa xích bị động lắp lồng chặt trên trục II quay theo Bộ truyền bánh răng vi sai (12) lắp chặt với đĩa xích bị động và lắp chặt trên trục II Vì thế khi đĩa xích bị động quay thì bộ truyền bánh răng vi sai quay làm cho trục II quay dẫn đến hai con lăn chủ động (13) và hai con lăn bị động (14)quay, làm khuôn quay Để thay đổi tốc độ quay của khuôn ta thay đổi trình tự ăn khớp của bộ li hợp ma sát Để ổn định tốc độ, ta nhờ bộ phát tốc 7 và cặp bánh răng ăn khớp bên cạnh bộ phát tốc

3.2.3 Ưu nhược điểm của phương pháp

Với phương án này về mặt kết cấu tương đối gọn nhưng việc thiết kế bộ điều tốc và cặp bánh răng vi sai tương đối phức tạp Đồng thời, khi ta muốn thay đổi tốc độ của

khuôn quay li tâm cũng không thuận lợi nên không được chon làm phương án thiết kế DUT.LRCC

3.3 Phương án thiết kế dùng hai động cơ điện

3.3.1 Sơ đồ động của phương án thứ ba

16

21 22 20

19 18

17

23

DUT.LRCC

ma sát (20) đóng vai trò truyền động từ trục II đến trục III, đến trục con lăn, nhờ bộ truyền xích (21), các cặp con lăn (15) và (16) làm khuôn quay với tốc độ thứ nhất cho đến hết thời gian phân liệu Tiếp tục đóng động cơ 2 thì động cơ 1 ngắt, đồng thời tách li hợp ma sát (20), lúc ngày chuyển động truyền từ động cơ 2 qua khớp nối đàn hồi làm quay trục III, nhờ bộ truyền xích (21) làm quay các con lăn (15) và (16), làm khuôn quay với tốc độ thứ hai, đến hết thời gian lèn chặt thì nhờ hệ thống phanh để dừng máy hoặc để máy dừng theo quán tính

3.3.3 Ưu nhược điểm của phương pháp

a Ưu điểm: Với phương án thiết kế này, việc thiết kế mạch điện cho hai động

cơ điện dễ dàng hơn rất nhiều so với phương án thứ nhất

khó khăn hơn phương án thứ nhất

DUT.LRCC

PHẦN II THIẾT KẾ MÁY CHƯƠNG IV LẬP SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC CHO MÁY VÀ THIẾT KẾ

KHUÔN 4.1 Lập sơ đồ động học

4.1.1 Chọn sơ đồ động

Chọn phương án thứ 3 làm phương án thiết kế vì như đã nêu ở trên thì phương án thứ

3 này có thể thay đổi tốc độ khá thuận tiện, việc thiết kế mạch điện cho động cơ điện cũng tương đối đơn giản hơn

Sơ đồ động của phương án thứ 3 như sau:

19 18

17

23

DUT.LRCC

4.1.2 Nguyên lý hoạt động

Trong giai đoạn phân liệu, ta khởi động động cơ thứ nhất (1), trong khi đó động cơ thứ (2) đứng yên Chuyển động quay chuyền từ động cơ thứ nhất qua khớp nối đàn hồi làm trục I quay, qua bộ truyền bánh răng Z1, Z2 làm quay trục quay II Lúc này ly tâm

ma sát (20) đóng vai trò truyền động từ trục II đến trục III, đến trục con lăn, nhờ bộ truyền xích (21), các cặp con lăn (15) và (16) làm khuôn quay với tốc độ thứ nhất cho đến hết thời gian phân liệu Tiếp tục đóng động cơ 2 thì động cơ 1 ngắt, đồng thời tách li hợp ma sát (20), lúc ngày chuyển động truyền từ động cơ 2 qua khớp nối đàn hồi làm quay trục III, nhờ bộ truyền xích (21) làm quay các con lăn (15) và (16), làm khuôn quay với tốc độ thứ hai, đến hết thời gian lèn chặt thì nhờ hệ thống phanh để dừng máy hoặc để máy dừng theo quán tính

4.2 Tính toán và thiết kế khuôn đúc

4.2.1 Cấu tạo khuôn

Khuôn là bộ phận tạo hình sản phẩm, quyết định hình dáng và kích thước của sản phẩm Ống cống bê tông có cấu tạo như sau:

Hình 4.2: Cấu tạo khuôn đúc Chú thích:

(1): Vành ngoài (5) : Nữa khuôn dưới

Ø 15 30

Ø 14 00

Ø 13 80

A A

A - A

07

01

02 03

(2) : Gân tăng cứng dọc (6): Bu lông

( 3): Vành bắt bu lông (7) : Nữa khuôn trên

(4): Vành lăn (8): Gân tăng cứng ngang

4.2.2 Tính khối lượng khuôn đúc

Khối lượng khuôn đúc được tính theo công thức sau:

Vậy khối lượng của khuôn là 1986 (kg)

4.2.3 Tính khối lượng vật liệu

Khối lượng vật liệu được lấy bằng khối lượng sản phẩm:

là khối lượng riêng của bê tông, bêtông =2500(kg/m3)

Thay các giá trị vừa tính được vào công thức trên ta tính được khối lượng vật liệu như

Vậy, khối lượng vật liệu là 1823 (kg)

4.3 Tính toán kiểm tra bền khuôn

Chiều dày thân khuôn đúc được tính như sau:

S= 0,01  =0,01.1000=10 (mm)

Khi khuôn làm việc trọng lượng bản thân khuôn và trọng lượng vật liệu bên trọng khuôn xem như tải trọng phân bố đều Còn tải trọng của các vành đai là các tải trọng tập trung Nhưng để dễ tính toán, ta cũng xem như tải trọng phân bố đều

Vậy trọng lượng của khuôn là :

G là trọng lượng vật liệu bên trong khuôn, N

Lực phân bố trên một đơn vị chiều dài khuôn tính theo công thức:

Trong đó, L =2(m) là chiều dài khuôn

Do tác dụng của lực phân bố ta thấy mô men uốn có giá trị lớn nhất ở 3 vị trí là 2 vị trí

đỡ và ở chính giữa khuôn

Hình 4.3: Biểu đồ mô men

Giá trị mô men ở hai vị trí đỡ khuôn quay theo công thức (20-26) Tài liệu [5]:

1

M = M2=

8

) 2 (L l 2

=

8

) 2 (L2 L l

y = L

J E

l P

10 7 , 8 384

.

−

Trong đó:

Dt là đường kính trong của khuôn, Dt =118 (cm)

Thay số vào công thức trên ta tính được mô men quán tính của tiết diện nguy hiểm là:

J=

64

(D − n4 D t4)=

64

(1384−1184)=8281561,6 (cm4)

Vậy, độ võng lớn nhất ở giữa khuôn là:

max

y = 9 , 4 10 ( ) 8 , 7 10 200 1740 10 ( ).

6 , 8281561

10 384

200 37366

DUT.LRCC

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KĨ THUẬT CHO MÁY

Ω : Vận tốc góc của hạt vật liệu, rad/s

g: Gia tốc trọng trường, lấy g= 9,81 m/s2

Trọng lực tác dụng lên hạt vật liệu được xác định theo công thức sau:

G = m.g ,(N)

Gọi tổng hợp lực tác dụng lên hạt vật liệu là P, ta có:

Căn cứ vào hình vẽ ( sơ đồ phân tích lực tác dụng lên hạt vật liệu), áp dụng định lý hàm số cosin trong tam giác, ta có:

Do sự xáo trộng của vật liệu trong khuôn khi quay từ vị trí thấp nhất A đến vị trí cao nhất B nên vật liệu được xáo trộn nhiều hơn Dựa vào đó ta xác định được vận tốc góc

để giữ được hạt vật liệu ở vị trí trên cùng là:

Hình 5.1: Sơ đồ phân tích lực

5.1.1 Tốc độ quay trong giai đoạn phân liệu

Trong thực tế, vận tốc góc trong giai đoạn phân liệu cần phải giảm tối thiểu để không xảy ra hiện tượng phân ly các thành phần hỗn hợp bê tông, do trọng lượng của các thành phần tạo nên hỗn hợp bê tông là khác nhau

Xét đến tính chất của hỗn hợp bê tông thì vận tốc góc phải lớn hơn vận tốc góc tới hạn, người ta xác định theo công thức sau:

=k th =(1,4 1,5) th = (rad/s) (3.6)

5.1.2 Tốc độ quay trong giai đoạn lèn chặt

Trong thời gian lèn chặt, tốc độ quay được tính như sau: tách từ khối bê tông một lớp phân tố có chiều dày drl có bán kính r1 và chiều dài l đơn vị Khi đó lực li tâm tác dụng lên phân tố được tính như sau:

l: chiều dài của lớp phân tố, m

: trọng lượng riêng của hỗn hợp bê tông, N/m3

g: Gia tốc trọng trường, g=9,81 m/s2

Suy ra:

= Tích phân giới hạn từ r đến R ta có:

Với : R là bán kính ngoài của sản phẩm, m

Trong thực tế thường lấy P*= 105 (N/m2), γ=2,5 104 (N/m3)

Thay các số liệu vào ta được vận tốc góc giai đoạn lèn chặt là :

r



2 1

1 1

2 .r l d r g



2 1

14 , 3

08 , 6 60 2

60

Chọn tốc độ quay trong giai đoạn phân liệu là: n1= 58 (vg/ph)

5.1.4 Tính toán tốc độ quay trong giai đoạn lèn chặt

Trong thực tế thường lấy P*= 105 (N/m2), γ=2,5 104 (N/m3)

Thay các số liệu vào ta được vận tốc góc giai đoạn lèn chặt là :



6,069,0.10.5,2

69,0.10

4,5

.4

,5

3

3 3

4

5 3

3

* 3

R

R g P

9 , 26 60 2

Vậy chọn tốc độ quay trong giai đoạn lèn chặt là : n2=256 (vg/ph)

Tóm lại: Khi đúc ống cống bê tông cốt thép có L=2 m, đường kính trong Ф1000 và đường kính ngoài Ф1180 thì ta cần chọn 2 tốc độ quay là :

Tốc độ quay giai đoạn phân liệu: n1 = 58 (vg/ph)

Tốc độ quay giai đoạn lèn chặt : n2=256 (vg/ph)

5.2 Tính toán công suất máy

5.2.1 Cơ sở tính toán

Khi hoạt động, máy đúc ống cống bê tông do động cơ dẫn động và công suất tiêu hao dùng vào 2 việc:

Bù vào năng lượng tiêu hao do ma sát trên các con lăn đỡ

Bù năng lượng tiêu hao do lực cản của không khí trên các con lăn

Bù năng lượng tiêu hao do ma sát giữa con lăn và vành đỡ

N= N1+N2+N3 ( kW)

Trong đó:

- N1 : Công suất khắc phục ma sát giữa con lăn và vành đỡ ( kW)

- N2 : Công suất khắc phục ma sát ở cổ trục con lăn ( kW)

- N3: Công suất khắc phục trở lực không khí trên các con lăn ( kW)

5.2.2 Công suất tiêu hao do ma sát giữa con lăn và vành đỡ

Gọi N1 là công suất bù ma sát trên các con lăn đỡ thì N1 được tính như sau:

Gkh : Trọng lượng của khuôn, (N)

Gvl: Trọng lượng của vật liệu, (N)

R1: Bán kính ngoài vành đỡ ( m)

r1 : Bán kính con lăn

 : góc lắp con lăn so với phương thẳng đứng ( =60o)

f: Hệ số ma sát lăn giữa con lăn và vành đỡ , Ma sát lăn giữa con lăn và vành đỡ là ma sát lăn của vật liệu thép lăn trên thép Hệ số này thường là f=(0,001-0,005) Ta chọn f

=0,005 Tham khảo theo Bài giảng Cơ lý thuyết )

http://dc432.4shared.com/doc/E0K7TCG9/preview.html)

ω: vận tốc góc của khuôn, ω= , rad/s

5.2.3 Công suất tiêu hao do ma sát tại cổ trục cán

.30

n

DUT.LRCC

N2= 1( )

1 2 1

.

Gkh : Trọng lượng của khuôn, (N)

Gvl: Trọng lượng của vật liệu, (N)

R1: Bán kính ngoài vành đỡ ( m)

r1 : Bán kính con lăn ( m)

r2 : Bán kính cổ trục con lăn ( m)

 : góc lắp con lăn so với phương thẳng đứng ( =60o)

f1: Hệ số ma sát tại cổ trục con lăn Tham khảo theo tài liệu về hệ số masát (http://www.roymech.co.uk/Useful_Tables/Tribology/co_of_frict.htm#coef) ta chọn

hệ số ma sát tại cổ trục con lăn là f1=0,08

ω: vận tốc góc của khuôn, ω= , rad/s

5.2.4 Công suất bù lực cản không khí

N3: Công suất khắc phục trở lực không khí,( kW.)

Mc: Mô men cản, được tính như sau: Mc=k1.F.v2.R , N.m (3.14)

Với : + k1 : Hệ số dòng chảy, lấy k1=0,7÷1, chọn k1=1

n

DUT.LRCC

Được tính theo công thức sau:

ω: vận tốc góc của khuôn, ω= = 6,07 (rad/s) với n=70 (vg/ph)

f: Hệ số ma sát trượt giữa con lăn và vành đỡ , f=0,005

Thay các giá trị vừa tìm được vào ta tính được công suất N1:

.

ω: vận tốc góc của khuôn, ω= = 6,07 (rad/s) với n=58 (vg/ph)

f1: Hệ số ma sát tại cổ trục con lăn , f1=0,08

.30

n



.30

n

DUT.LRCC

Thay vào công thức ta có:

1 2

1

.

η là hiệu suất truyền động chung

Hiệu suất truyền động chung được tính như sau:

 : hiệu suất truyền động của bộ truyền bánh răng, lấy 1=0,96

3

 : hiệu suất truyền động của một cặp ổ lăn, lấy 4=0,99

 : hiệu suất truyền động của bộ truyền xích, lấy 4 1=0,96

Thay các số liệu trên vào công thức, ta có:

4

 =1.0,96.0,992.0,96 = 0,9 Vậy công suất động cơ điện khi khuôn quay với tốc độ n1=58 (vg/ph) là:

Nđc=



N = 12,41

0,9 = 13,7 (𝑘𝑤) Vậy tra bảng 2P sách TK CTM ta chọn động cơ điện thứ nhất có ký hiệu AO2-72-4

Các thông số của động cơ:

N=22 (Kw)

nđc=1460 (vg/ph)

η= 0,9

0 , 2

Khối lượng động cơ 208 (kg)

5.2.6 Tính công suất ứng với tốc độ quay trong giai đoạn lèn chặt n2=256

(vg/ph) Chọn động cơ điện

5.2.6.1 Công suất tiêu hao do ma sát giữa con lăn và vành đỡ

Được tính theo công thức sau:

Gt : Trọng lượng của khuôn, N vậy G t=mkh.g=1986.9,81=19482,66 (N)

Gv: Trọng lượng của vật liệu, N vậy G v=mvl.g =1823.9,81=17884 (N)

30

256.14,

n

DUT.LRCC