GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CHUNG VỀ GỖ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GỖ
Vị trí của lâm sản trong nền kinh tế quốc dân
Đất nước ta được biết đến với nguồn tài nguyên phong phú, bao gồm rừng vàng và biển bạc Đặc biệt, rừng là một tài nguyên quý giá và đa dạng, đóng góp lớn vào nền kinh tế Hiện nay, để bảo vệ môi trường, việc khai thác rừng, đặc biệt là rừng nguyên sinh và rừng phòng hộ, đã bị cấm Tuy nhiên, ở các khu rừng tái sinh và những khu vực được phép khai thác, nếu chúng ta kết hợp giữa khai thác và trồng rừng, tài nguyên rừng sẽ mang lại lợi ích kinh tế đáng kể, cung cấp nguồn lâm sản phong phú cho quốc gia.
Lâm sản, nguyên liệu và vật liệu truyền thống, đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải và kiến trúc xây dựng.
Lâm sản có khả năng thay thế các nguyên liệu như bông vải, tơ tằm và lông cừu Qua phương pháp chế biến hóa học, từ 1 m³ gỗ có thể tách ra 200 kg thớ và sản xuất 160 kg tơ nhân tạo, đủ để dệt 300 bộ quần áo hoặc 4000 đôi tất Sản lượng này tương đương với bông từ 1/2 ha trong một năm, hoặc tơ của 320.000 con tằm, hay lông từ 25 đến 30 con cừu trong cùng thời gian.
Công nghệ thủy phân từ lâm sản cho phép sản xuất nhiều sản phẩm hữu ích như đường, rượu, thức ăn cho gia súc, đồng thời là nguyên liệu chính để chế tạo tơ nhân tạo, phim, đĩa hát, giấy mica và áo mưa.
Với công nghệ nhiệt phân từ gỗ tạo ra các sản phẩm than, axit axetit, phenol, rượu mêtylic, dầu gỗ
Gỗ có thể thay thế gang thép nhờ vào cấu trúc tế bào hình ống, giúp giảm trọng lượng và tăng tính bền vững Sau khi được sấy khô, nước trong gỗ bốc hơi, tạo không gian cho không khí, làm cho gỗ nhẹ hơn Với khối lượng thể tích trung bình từ 0,5 đến 0,7 g/cm³, gỗ có thể được chế biến thành các tấm mỏng, mang lại nhiều ứng dụng trong xây dựng và thiết kế.
DUT.LRCC là loại gỗ được tạo ra bằng cách xếp chồng nhiều lớp ngang dọc và ép với áp suất cùng nhiệt độ cao, mang lại một vật liệu mới có nhiều ưu điểm vượt trội Loại gỗ này có khả năng chống thấm nước, không co giãn, cách nhiệt và cách điện tốt, đồng thời chịu được ma sát và có khả năng chịu lực gần như gang-thép DUT.LRCC thường được sử dụng để sản xuất các sản phẩm như thoi dệt, bánh xe răng, đinh ốc và ống dẫn trong các phân xưởng hóa chất.
Giới thiệu về gỗ
Cấu tạo gỗ đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các tính chất của nó Mối quan hệ giữa cấu tạo và tính chất gỗ là rất chặt chẽ, với cấu tạo được coi là biểu hiện bên ngoài của các tính chất này.
Hiểu biết về cấu tạo gỗ là yếu tố then chốt để giải thích các hiện tượng xảy ra trong quá trình gia công và chế biến gỗ Để xác định loại gỗ và sử dụng đúng cách, cần nắm vững kiến thức cơ bản về cấu trúc của nó Nhiều loại gỗ có hình dạng tương tự nhau, do đó cần tiến hành phân loại chính xác thông qua khảo sát cấu tạo hiển vi Thêm vào đó, sự ảnh hưởng của môi trường bên ngoài khiến cho không chỉ các loại gỗ khác nhau mà ngay cả từng cây và các bộ phận trong cùng một cây cũng có sự khác biệt Để phân tích những hiện tượng này, cần có kiến thức sâu sắc và toàn diện về cấu tạo hiển vi của gỗ.
Để nhận biết chính xác tên gỗ và tìm hiểu về tính chất của nó, cần phải hiểu rõ cấu tạo của gỗ Hiểu biết này giúp áp dụng các biện pháp kỹ thuật phù hợp trong gia công chế biến và sử dụng gỗ một cách hợp lý, tiết kiệm Đây là biện pháp cơ bản để nâng cao chất lượng sử dụng gỗ.
Giới thực vật chia làm hai nhóm: Nhóm thực vật th ượng đẳng và nhóm thực vật hạ đẳng
- Đối tượng nghiên cứu của gỗ là gỗ lá kim và gỗ lá rộng Ở mỗi loài thực vật thân gỗ chia làm ba phần:
+ Rể giữ cho cây đứng vững, hút nước và muối khoáng từ trong lòng đất làm nguyên liệu cho quá trình quang hợp tạo chất dinh dưỡng nuôi cây
Gốc, thân và cành của cây không chỉ đóng vai trò là cấu trúc hỗ trợ cho tán lá mà còn là hệ thống dẫn truyền nhựa nguyên qua gỗ, giúp vận chuyển nhựa luyện qua vỏ xuống các bộ phận khác để nuôi dưỡng cây Đây là những bộ phận chính cung cấp gỗ cho cây.
+ Lá là cơ quan hô hấp, thoát hơi nước để ổn định nhiệt độ cho cây, là nơi tổng hợp chất hữu cơ nuôi cây
Thực vật thân gỗ phát triển không ngừng về đường kính và chiều cao Sự sinh trưởng chiều cao phụ thuộc vào tác dụng của chồi ngọn, trong khi sự tăng trưởng đường kính chủ yếu do hoạt động của tầng phát sinh libe-gỗ Tầng phát sinh này liên tục phân sinh tế bào mới, tạo thành vòng gỗ bên trong và lớp vỏ bên ngoài Quá trình này diễn ra với số lượng tế bào cung cấp cho phần gỗ luôn lớn hơn so với phần vỏ, dẫn đến sự dày lên của gỗ là yếu tố chính trong sự tăng trưởng theo chiều ngang của thân cây.
Nguyên liệu gỗ sở hữu những đặc tính riêng biệt so với các loại nguyên liệu khác, điều này dẫn đến quá trình gia công chế biến gỗ cũng có những đặc điểm khác biệt.
+ Khối lượng riêng của gỗ tương đối nhẹ
+ Cơ lý tính thấp dẫn đến lực cắt thấp
+ Độ chính xác gia công đòi hỏi không cao
+ Diện tích phân xưởng chiếm nhiều
+ Cấu trúc nguyên liệu không đồng nhất, do đó chế độ cắt khi gia công phức tạp
Trong quá trình cắt gọt gỗ, tính chất vật lý của gỗ đóng vai trò quan trọng và phức tạp Một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình này là độ ẩm của gỗ.
Độ ẩm của gỗ có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình cắt gọt Chẳng hạn, ở mức độ ẩm 5%, gỗ thông có ứng suất nén đạt 9.10^3 N/cm^2, nhưng khi tăng độ ẩm lên 30%, ứng suất nén của nó giảm chỉ còn 2.10^3 N/cm^2.
Độ ẩm của gỗ ảnh hưởng đáng kể đến tính chất cơ học của nó, với sự giảm 80% trong áp suất N/cm² Việc tăng hoặc giảm độ ẩm không chỉ thay đổi các đặc tính của gỗ mà còn tác động đến các hiện tượng xảy ra trong quá trình cắt gọt Khối lượng của gỗ cũng là yếu tố quan trọng cần xem xét.
Khối lượng riêng của gỗ ảnh hưởng lớn đến khả năng gia công; gỗ có khối lượng riêng cao thường khó xử lý hơn Tuy nhiên, một số loại gỗ với khối lượng riêng không cao nhưng cấu trúc phức tạp như ngát hay ràng ràng cũng gây khó khăn trong gia công Nhiệt độ của gỗ cũng là yếu tố quan trọng cần lưu ý.
Dưới tác động của nhiệt độ, gỗ sẽ thay đổi tính chất cơ lý, ảnh hưởng đến quá trình cắt gọt Vì vậy, trong các khâu cắt gọt gỗ, cần chú ý đến sự thay đổi này để đảm bảo hiệu quả và chất lượng công việc.
Quá trình tách gỗ thành phoi từ phôi thông qua cắt gọt tạo ra nhiều hiện tượng cơ học như biến dạng đàn hồi, xê dịch, uốn và nén Những hiện tượng này chịu ảnh hưởng lớn từ các tính chất cơ học của gỗ, bao gồm độ cứng vững và đàn hồi.
Tính chất cơ học của gỗ thể hiện khả năng chống lại tác động của ngoại lực, với các yếu tố quan trọng như độ cứng, độ bền kéo, nén, uốn và tách Gỗ, là hợp chất hữu cơ tự nhiên, sở hữu ba tính chất chính: đàn hồi, dẻo và dai Khi chịu tác động của ngoại lực, gỗ sẽ biến dạng, nhưng có xu hướng trở lại trạng thái ban đầu khi lực ngừng tác động Tuy nhiên, do tính dẻo, gỗ vẫn giữ lại một phần biến dạng Đặc biệt, hiện tượng biến dạng không đồng nhất theo các chiều của thớ gỗ, tạo nên sự khác biệt trong tính chất cơ học của nó.
DUT.LRCC f Ứng suất nén
Gỗ có cấu trúc xốp, khi bị nén, nó sẽ co lại theo chiều tác động của lực nén Ngược lại, theo chiều vuông góc với lực nén, gỗ có xu hướng nở ra.
Để hạn chế sự nở của gỗ, quá trình biến dạng của nó trong quá trình nén sẽ thay đổi Đây là đặc điểm quan trọng trong quá trình nén gỗ, bao gồm hai giai đoạn chính.
GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN GỖ
1.2.1 Những đặc điểm chính của nguyên liệu làm dăm
Nguyên liệu sản xuất dăm rất đa dạng, chủ yếu là các loại gỗ thuộc nhóm VI, bao gồm những cây như bạch đàn và keo lai.
Bạch đàn là loại cây phổ biến ở các quốc gia có khí hậu nhiệt đới, dễ trồng và thích nghi tốt với điều kiện khí hậu Việt Nam, đặc biệt là tại các tỉnh miền Trung.
Gỗ từ khu vực Trung và Tây Nguyên có thời gian thu hoạch ngắn chỉ từ 4 đến 8 năm, rất phù hợp cho ngành sản xuất dăm Vỏ cây được bóc ra trước khi băm, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Thân cây mềm và thớ gỗ có màu trắng, mang lại tính ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực.
1.2.2 Nhiệm vụ và nội dung của khao học cắt gọt gỗ Để thực hiện được quá trình gia công gỗ bằng cơ giới, trong thực tiễn cần giải quyết hai vấn đề:
Để thiết kế và cải tiến công cụ, máy móc, cần xác định các thông số cơ bản như lực cắt, công suất và mối tương quan giữa các yếu tố Những thông số này là cơ sở để tính toán, giải quyết các quá trình gia công và thực hiện các phân tích kinh tế hiệu quả.
Để đạt năng suất cao nhất trong gia công gỗ, cần xác định chế độ gia công hợp lý dựa trên các điều kiện như máy móc, thiết bị và công cụ Mục tiêu là giảm thiểu hao tốn nguyên liệu trong khi đảm bảo chất lượng sản phẩm đạt yêu cầu Hai vấn đề này liên quan chặt chẽ, tạo thành một thể thống nhất trong quá trình chế tạo và sử dụng Khoa học cắt gọt gỗ có nhiệm vụ xác định mối tương quan giữa vật liệu, công cụ cắt gọt và máy móc Đồng thời, cần nghiên cứu và phát triển các biện pháp gia công mới, khoa học hơn để đạt hiệu quả tối ưu.
DUT.LRCC cao hơn về năng suất, chất lượng, ứng dụng vào thực tế sản xuất để tạo ra các sản phẩm mới
Giải quyết đúng đắn khoa học cắt gọt gỗ sẽ mở ra tiềm năng lớn cho việc cải thiện quy trình gia công chế biến gỗ, từ đó nâng cao năng suất sản xuất, đáp ứng hiệu quả nhu cầu của ngành hiện tại và tương lai.
1.2.3 Các dạng gia công cắt gọt gỗ và những định nghĩa cơ bản
1.2.3.1 Các dạng gia công chế biến gỗ
Công nghệ gỗ bao gồm toàn bộ quy trình và phương tiện sản xuất các sản phẩm từ gỗ Gia công chế biến hóa học là quá trình làm thay đổi bản chất gỗ để tạo ra các sản phẩm như đường, giấy, và rượu Gia công cơ hóa kết hợp giữa hóa học và cơ học, điển hình là gia công áp lực có ngâm tẩm Gia công chế biến cơ giới là phương pháp thay đổi hình dạng và kích thước của gỗ mà không làm thay đổi bản chất của nó, được chia thành bốn phương pháp chính: gia công cắt gọt, gia công áp lực, gia công va đập, và gia công tách chẽ.
Gia công cắt gọt là quá trình phá hủy mối liên hệ giữa các phần tử vật chất gỗ theo một hướng nhất định thông qua các công cụ cắt Vật liệu được gia công có thể chia thành hai loại: có phoi và không có phoi Các phương pháp cắt gọt có phoi bao gồm cưa, bào bóc, phay và khoan, trong khi các phương pháp không có phoi bao gồm cắt và xén.
Gia công áp lực là phương pháp không làm phá hủy mối liên hệ giữa các phần tử của vật liệu, mà chủ yếu sử dụng áp lực để thay đổi hình dạng và kích thước của vật gia công thông qua các quá trình như kéo, nén và uốn.
Gia công va đập là quá trình phá hủy mối liên kết giữa các phần tử vật chất, biến chúng thành những phần nhỏ không theo kích thước hình học quy định Ví dụ điển hình của phương pháp này là gia công bọt gỗ để sản xuất giấy và trong sản xuất thuốc súng.
Gia công tách chẻ là quá trình phá hủy mối liên kết giữa các phần tử gỗ theo các lớp mà không theo một hướng cụ thể, thường được áp dụng trong các hoạt động như chẻ củi và tước gỗ.
1.2.3.2 Các dạng gia công cơ bản a) Giới thiệu chung về nguyên lý băm gỗ
Băm gỗ là quá trình cắt gọt lấy đi từ vật gia công một lớp hoặc nhiều lớp phoi
Quá trình này được thực hiện nhờ một vật rắn nhỏ có dạng hình nêm gọi là dao cắt
Phần phôi còn lại với phoi được xác định theo một ranh giới quy định trước
Băm là một quá trình công nghệ quan trọng, trong đó dao tác động trực tiếp lên phôi để phân chia và tạo ra sản phẩm với hình dạng và kích thước cụ thể.
Phôi là phần vật chất nhỏ được cắt ra từ phôi sau mỗi lần dao chuyển động Sự hình thành phoi phụ thuộc vào khả năng cắt của dao và máy Trong quá trình cắt gọt, phôi có thể đứng yên trong khi dao di chuyển, hoặc ngược lại, và mỗi lần chuyển động sẽ tạo ra một lớp phoi từ phôi Đặc biệt, trong quá trình băm gỗ, cần có hai chuyển động diễn ra.
Chuyển động thứ nhất trong quá trình cắt gọt là chuyển động của dao hoặc phôi nhằm cắt một lớp phoi Chuyển động này thường có tốc độ lớn, được gọi là chuyển động chính hay chuyển động cắt gọt Để cắt được một phần phoi, chuyển động tuyệt đối của dao hoặc phôi là cần thiết và đủ, được xác định là chuyển động cắt gọt.
GIỚI THIỆU VỀ DÂY CHUYỀN BĂM GỖ
Dây chuyền băm gỗ là thiết bị quan trọng trong ngành sản xuất giấy, sử dụng gỗ tròn có đường kính nhỏ hơn 25cm để tạo ra dăm gỗ Các thiết bị cơ bản trong dây chuyền này đảm bảo quy trình chế biến nguyên liệu hiệu quả và chất lượng.
Hình 1.4: Sơ đồ tổng quan dây chuyền băm gỗ
4: Xylo chứa dăm sau khi vừa băm xong
1.3.1 Quy trình sản xuất dăm mảnh
- Nhiệm vụ của đề tài: Thiết kế dây chuyền b ăm gỗ nhằm sản xuất dăm mảnh cung cấp nguyên liệu cho nhà máy giấy phục vụ cho ngàng giấy
Nguyên liệu sử dụng bao gồm các loại gỗ nhóm VI như bạch đàn và các loại keo, cùng với gỗ từ thân cây có đường kính tối đa 180 mm Khối lượng và thể tích của gỗ nằm trong khoảng từ 0,4 đến 0,6 g/cm³.
Kích thước dăm tiêu chuẩn (mm)
( theo chiều dọc thớ gỗ)
Chiều rộng (theo chiều ngang thớ gỗ) Chiều dày
* Quy trình sản xuất dăm mảnh
Máy sản xuất dăm mảnh là thiết bị quan trọng trong ngành sản xuất giấy, trải qua nhiều công đoạn Đầu tiên, gỗ được làm sạch và đưa vào máy băm gỗ qua băng tải cấp liệu Sau khi băm, dăm vụn được tạo ra theo yêu cầu và được chuyển đến silo chứa qua ống dẫn Tại đây, dăm gỗ được dự trữ và phân loại qua sàng Dăm đạt tiêu chuẩn sẽ được chuyển vào kho chờ xuất xưởng, trong khi dăm không đạt yêu cầu sẽ được đưa trở lại máy băm để xử lý lại.
1.3.2 Quy cách sản phẩm gia công Đối tượng mà dây chuyền chuẩn bị thiết kế sẽ gia công: Trên cơ sở thực tế của
Công ty VIJACHIP tại Cảng Tiên Sa và Công ty PISICO Huế phôi liệu ban đầu mà máy chuẩn bị thiết kế gia công có đặc điểm sau:
Nguyên liệu đầu vào cho sản phẩm là các loại gỗ tròn có đường kính nhỏ hơn 250 mm Sau khi gia công, sản phẩm phải đạt kích thước dăm gỗ nhất định.
- Chiều dài không lớn hơn 60 mm
- Chiều rộng không lớn hơn 50 mm
- Chiều dày không lớn hơn 10 mm
- Dăm gỗ phải sạch, được lẫn các loại tạp chất cơ học như: đất, cát, đá, sỏi, than, mùn cưa, kim loại, thuỷ tinh, sành sứ nhưng không quá 1%
- Vỏ cây còn sót lại trong dăm gỗ không vượt quá 10%
- Độ ẩm quy đổi khối lượng dăm gỗ là 50%
Phôi liệu ban đầu đưa vào máy có chiều dày nhỏ, tiết diện ngang và dọc có hình dạng tròn với các kích thước như sau:
+ Chiều dài của sản phẩm gia công L = 3000 mm
+ Đường kính của sản phẩm gia công D < 250 mm
Gỗ mà máy sẽ gia công thuộc nhóm VI đó là bạch đàn, keo lai các loại, có các thông số sau:
+ Ứng suất nén dọc : 525.10 5 N / mm 2
+ Ứng suất uốn tĩnh : 1080.10 5 N / mm 2
+ Ứng suất kéo dọc : 1165.10 5 N / mm 2
+ Ứng suất cắt dọc : 105.10 5 N / mm 2
+ Khối lượng thể tích : = 0,72 ÷ 0,85 g/cm 3
* Các yêu cầu chung của dây chuyền thiết kế
Các kích thước cho phép của máy băm:
- Chiều cao lớn nhất : Hmax = 1720 mm
- Chiều rộng lớn nhất: Bmax = 1145 mm
- Chiều dài lớn nhất : Lmax = 2667 mm.
PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1.4.1 Phân tích và chọn phương án cho máy băm
Băm là phương pháp chuyển đổi vật liệu lớn thành kích thước nhỏ hơn thông qua các tác động như va đập, ném vỡ và cắt Trong bài viết này, chúng ta sẽ tập trung vào các máy băm sử dụng phương pháp cắt, trong đó lực cắt tác động lên dao sẽ chia nhỏ gỗ thành từng mảnh Các mảnh gỗ này được gọi là dăm, trong khi phần còn lại được gọi là phoi.
Trong đề tài tốt nghiệp này, chúng tôi sẽ phân tích hai loại máy băm phổ biến nhất hiện nay: máy băm dăm mảnh kiểu phun dăm và máy băm dăm mảnh kiểu xả dăm.
1.4.1.1 Máy băm dăm mảnh kiểu phun dăm a) Cấu tạo
Hình 1.5: Sơ đồ máy băm.kiểu phun dăm
5: Máy băm gỗ b) Nguyên lý hoạt động
Nguyên liệu được nạp vào máy băm qua băng tải cấp liệu theo hướng gỗ vào Đĩa thép với các dao đĩa quay nhờ động cơ điện 3 pha, tạo ra chuyển động cắt vụn nguyên liệu thành dăm mảnh Các lá quạt gắn trên đĩa băm có nhiệm vụ thổi dăm lên theo hướng ra Kích cỡ dăm mảnh có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi góc nghiêng của dao Cuối cùng, dăm được đổ vào sàng phân loại để phân loại và chuyển vào các băng tải theo yêu cầu.
DUT.LRCC c) Ưu - nhược điểm
- Phế phẩm nhiều do dăm phun lên trong đường ống va đập vào thành ống và va đập giữa các mảnh dăm với nhau
- Thường xuyên bị hư hỏng cánh quạt
- Phôi dễ bị kẹt trong đường dẫn
- Công suất máy cao do trên đĩa băm phải gắn các cánh quạt
1.4.1.2 Máy băm dăm mảnh kiểu xả dăm a) Cấu tạo
Hình 1.6: Sơ đồ máy băm kiểu xã dăm
5 Hướng ra dăm b) Nguyên lý hoạt động
Máy băm dăm kiểu xả dăm hoạt động tương tự như máy băm dăm kiểu phun dăm, nhưng không có các lá quạt thổi trên đĩa gá dao Dăm mãnh được tạo ra sẽ rơi xuống đáy và được đưa vào sàng để phân loại Sau đó, sản phẩm sẽ được chuyển đến các băng tải phù hợp với công dụng của nó Ưu điểm và nhược điểm của máy này cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả sử dụng.
- Kết cấu đơn giản hơn máy băm kiểu phun dăm
- Ít phế phẩm hơn máy băm kiểu phun dăm
- Công suất động cơ không lớn lắm
- Phải bố trí đường băng tải dưới miệng xã nên thao tác khó khăn
- Dể bị kẹt dăm dưới miệng xã
1.4.1.3 Lựa chọn phương án hợp lý để thiết kế
Qua phân tích các loại máy băm dăm gỗ và so sánh ưu nhược điểm của từng loại, máy băm dăm mảnh kiểu xã dăm được đánh giá là rất phù hợp với sự phát triển công nghệ chế biến gỗ hiện nay tại Việt Nam Lựa chọn phương án thiết kế này dựa trên những lý do thuyết phục.
Sản phẩm dăm gỗ đang phát triển mạnh mẽ và có nhu cầu tiêu thụ lớn trên thị trường hiện nay Để đáp ứng nhu cầu này, việc sử dụng các máy móc có năng suất cao là rất cần thiết.
Sản phẩm được sản xuất trên máy có chất lượng cao, ít bị nát và vỡ vụn nhờ vào việc giảm thiểu va chạm trong quá trình xay dăm Hơn nữa, máy này mang lại độ chính xác vượt trội mà các loại máy khác không thể đạt được.
- Máy có độ cứng vững và tính ổn định cao, ít gây tiếng ồn
1.4.2 Lựa chọn thiết bị cho hệ thống phân loại
Hình 1.7: Sơ đồ máy sàng rung
Máy sàng rung hoạt động theo nguyên tắc sàng rung tự do, sàng rung quán tính và sàng rung tự cân bằng Máy sàng rung tự do, thường được sử dụng trong giai đoạn cuối hoặc trung gian của dây chuyền sản xuất vật liệu xây dựng, có biên độ dao động không phụ thuộc vào tải trọng và luôn giữ nguyên Tuy nhiên, loại máy sàng này có cấu trúc tương đối phức tạp.
Mômen của đối trọng có thể điều chỉnh theo tải trọng và trọng lực của sàng cùng các lưới sàng Điều này giúp lực ly tâm quán tính của các khối lượng lắc của sàng cân bằng với lực ly tâm của đối trọng.
Máy sàng rung quán tính được sử dụng để sàng lọc các loại vật liệu thông qua lực ly tâm quán tính từ bánh lệch tâm Biên độ dao động của sàng phụ thuộc vào lực quán tính, tính chất giảm chấn và tải trọng Để giảm thiểu sự mài mòn của đai và hạn chế rung động truyền lên trục động cơ, bánh đai dẫn động được lắp đặt với độ lệch tâm gần.
Máy sàng DUT.LRCC hoạt động dựa trên biên độ dao động của sàng, được tựa hoặc treo qua bộ phận giảm chấn Khi tải trọng tăng lên sàng, biên độ dao động của hộp sàng sẽ giảm, trong khi tải tác dụng lên các ổ trục không thay đổi, cho thấy máy sàng rung quán tính có khả năng tự bảo vệ khỏi quá tải Tính năng này giúp máy sàng hoạt động hiệu quả khi xử lý các loại vật liệu thô với kích thước lớn.
Máy sàng rung tự cân bằng thường được sử dụng để sàng vật liệu ở giai đoạn cuối, với cấu trúc phức tạp hơn nhờ bộ phận tạo rung định hướng Thiết kế này cho phép đặt bề mặt sàng theo phương ngang, giúp giảm chiều cao thiết bị, rất phù hợp cho các thiết bị nghiền sàng di động hoặc ở những không gian hạn chế Khung máy được gắn với hộp sàng, sử dụng hai bánh lệch tâm trên hai trục, trong đó trục 1 nhận động từ động cơ qua bộ truyền đai và truyền động cho trục 2 qua bộ truyền bánh răng với tỷ số truyền bằng 1 Hai bánh lệch tâm quay đồng bộ và ngược chiều nhau, tạo ra dao động tịnh tiến cho hộp sàng với góc 35 độ so với mặt sàng Đặc biệt, trong một số trường hợp, khi sàng các loại vật liệu nhỏ, máy sàng có thể sử dụng bộ phận tạo rung là nam châm điện.
+ Mặt sàng: là cơ quan làm việc chính của máy sàng có thể dùng loại ghi hoặc loại lưới Ghi theo kết cấu có loại: trung bình và nhỏ
Ghi thanh là cấu trúc được tạo ra từ các thanh thép hoặc gang được ghép song song và liên kết với nhau thành một mạng Kích thước khe hở giữa các thanh được xác định dựa trên kích thước của vật liệu cần qua khe Thông thường, ghi thanh được sử dụng với các loại vật liệu có kích thước lớn.
Ghi tấm là các tấm thép được thiết kế với lỗ khoan hoặc dập, có nhiều hình dạng như vuông, chữ nhật, sáu cạnh, oval và tròn Các lỗ này được sắp xếp song song và lệch nhau, giúp tối ưu hóa quá trình sàng lọc vật liệu.
Để DUT.LRCC không bị kẹt, chiều dày của tấm cần nhỏ hơn đường kính lỗ Ghi tấm thường được sử dụng để sàng lọc vật liệu có kích thước trung bình và nhỏ.
THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC VÀ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA MÁY 2.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC
Tính toán kết cấu băng tải
Trong quá trình vận chuyển gỗ chưa qua gia công, việc tính toán và lựa chọn hệ thống băng tải là cần thiết để đáp ứng yêu cầu về năng suất vận chuyển khác nhau.
Năng suất vận chuyển: Q = 300 Tấn/giờ
Vận tốc di chuyển vật liệu: v = 0,5 m/s
Chiều dài vận chuyển: L = 4000 mm
2.3.2 Tính bề rộng băng tải
Theo tài liệu máy nâng chuyển:
Trong đó: : Trọng lượng của một đơn vị thể tích vật liệu = 1,3 Tấn / m 3
F : Diện tích tiết diện của vật liệu trên tấm băng (m 2 )
Kb : Hệ số phụ thuộc vào số con lăn và góc nghiêng đặt băng
Vậy, bề rộng băng tải là B = 0,5m
2.3.3 Tính lực kéo băng tải
Lực kéo băng tải cần phải vượt qua các lực căng do ma sát giữa băng tải và các con lăn, cũng như ma sát trong ổ trục của con lăn.
Gọi q là trọng lượng của 1 đơn vị dài vật liệu trên băng: q = v
= 1666,7 (N/m) Góc nghiêng đặt băng tải = 15 o
Ngoài ra, khi bănh tải vòng quay tang thì phải tiêu tốn 1 năng lượng Do đó ta đưa vào hệ số K = 1,1 (Tài liệu thiết kế băng tải)
Lực kéo băng tải thực tế:
Trong đó: W: Lực kéo băng tải v: Vận tốc dịch chuyển băng tải
: Hiệu suất trạm chuyển động
Tra bảng tài liệu thiết kế băng tải:
Tra bảng 2P Ta chọn động cơ có ký hiệu: AO2 - 42 - 8 có các thông số kỹ thuật sau:
- Công suất động cơ: N = 3 Kw
- Số vòng quay: n = 720 vòng/phút
Thiết kế các bộ truyền
V 2.4.1 Thiết kế bộ truyền đai truyền từ động cơ chính đến trục đĩa băm
Hình 2.3: Sơ đồ bộ truyền đai
Thiết kế bộ truyền đai thang dẫn động từ động cơ chính đến trục dao cắt với các thông số sau:
+ Số vòng quay trục dao ndao= 730 v/p
+ Bộ truyền làm việc hai ca, tải trọng ổn định
+ Góc nghiêng của đường tâm bộ truyền đối với đường nằm ngang
+ Đai truyền từ trục động cơ tới trục dao là giảm tốc. a Chọn loại đai
Với công suất động cơ lớn hơn 60 kW, theo bảng hướng dẫn chọn loại tiết diện đai hình thang, ta lựa chọn đai loại hoặc Д Chúng ta sẽ tiến hành tính toán cả hai phương án để xác định phương án tối ưu nhất.
+ Kích thước tiết diện đai a.h (mm): 32 x 19 38 x 8,3
+ Diện tích tiết diện F (mm 2 ): 476 692 b Định đường kính bánh đai nhỏ
Kiểm nghiệm vận tốc của đai:
Không thể chọn loại đai vì v1 > vmax = (30 35) m/s và cũng không thể chọn lại D1 vì D1 = 500 mm là đai nhỏ nhất
Vậy ta chọn loại đai có ký hiệu: vì v1 = 26,6 m/s < vmax (Thỏa mãn) c Định đường kính D 2 của bánh lớn
Chọn = 0,02 (Vì đai hình thang)
( : Hệ số trượt của đai) i= 2
Lấy theo tiêu chuẩn bảng 5-15 [2]: D2 = 710 (mm)
Số vòng quay thực n'2 của trục bị dẫn: n'2 = (1- 0,02).1470.
Sai số n nằm trong phạm vi cho phép (35) % do đó không cần chọn lại đường kính D2 d Chọn sơ bộ khoảng cách trục A
Tra theo bảng (5-16 [2] ) Ta chọn :
A D2 (mm) = 710 (mm) e Tính chiều dài đai L theo khoảng cách trục A sơ bộ
Lấy L theo tiêu chuẩn: L = 3150 mm (Bảng 5 -12 [2] )
Kiểm nghiệm số vòng quay u trong 1 giây: u L v = 3 26 , 13 = 8,3 < umax = 10 (2.16) f Xác định chính xác khoảng cách trục A theo chiều dài đai theo tiêu chuẩn
Khoảng cách A thỏa mãn điều kiện (5-19 [2]):
(h: Chiều cao của tiết diện đai)
Khoảng cách trục nhỏ nhất để mắc đai:
Khoảng cách trục lớn nhất để căng đai:
Góc ôm 1 thỏa mãn điều kiện : 1 120 0
DUT.LRCC h Xác định số đai Z cần thiết
Chọn ứng suất căng ban đầu: 0 = 1,2N/mm 2 và theo trị số D1 = 350 mm.Theo bảng (5- 17 [2] ), tìm được ứng suất có ích cho phép p 0 = 1,91 (N/mm 2 )
- Ct: Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng Theo bảng (5- 6 [2] )
- Cα: Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm Theo bảng (5 - 18 [2] )
- Cv : Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc Theo bảng (5- 19 [2])
- F: Kích thước tiết diện đai Theo bảng (5- 11 [2] )
Thay tấc cả các thông số trên vào (5- 22 [2]) Ta được:
Chọn: Z = 3 l Định các kích thước chủ yếu của bánh đai
- Đường kính ngoài cùng của bánh đai:
Các kích thước: t, S, h0 Tra bảng (10 - 3 [2])
DUT.LRCC m Tính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
0 : Ứng suất căng ban đầu
* Tóm lại, các thông số của bộ truyền đai như sau:
2.4.2 Thiết kế bộ truyền đai từ động cơ sàng lắc đến trục của sàng a Chọn loại đai
+ Kích thước tiết diện đai a h (mm) 10 x 6 13 8
+ Diện tích tiết diện của đai F (mm 2 ) 47 81
Ta tính cho cả hai phương án và lựa chọn phương án nào có lợi hơn b Định đường kính D 1 tb của bánh đai nhỏ
Kiểm nghiệm vận tốc của đai:
Vận tốc của đai được thỏa mãn
v v m/s c Tính đường kính D 2 tb của bánh đai lớn tb n D tb
: Hệ số trượt của đai thang = 0,02 tb tb D
Số vòng quay thực n2 ’ của trục bị dẫn
Sai lệch về số vòng quay so với yêu cầu:
1 n i= n 2,1 2 d Chọn sơ bộ khoảng cách trục A
A 1 , 2 D 2 tb (mm) 300 384 e Tính chiều dài đai theo khoảng cách trục A sơ bộ:
Theo công thức (5-1 [2]) Ta có:
Lấy chiều dài đai L theo tiêu chuẩn Bảng (5-12 [2]) 1180 1500
Kiểm nghiệm số vòng chạy trong một giây:
L u = v 5,16 5,4 u < u max = 10 (Thoả mãn) f Xác định chính xác khoảng cách trục A theo chiều dài đai đã lấy theo tiêu chuẩn
Theo công thức (5-2 [2]) Khoảng cách trục A được tính như sau:
2 L D 1 tb D 2 tb L D 1 tb D 2 tb 2 D 2 tb D 1 tb 2
Khoảng cách trục A phải thỏa mãn điều kiện (5-19 [2])
Vậy, điều kiện trên được thỏa mãn
Khoảng cách nhỏ nhất để mắc đai:
Khoảng cách lớn nhất cần thiết để tạo ra lực căng:
A max = +0,03 mm 309,7 409 g Tính góc ôm 1
Theo công thức (5-3 [2]) Ta có:
Góc ôm thỏa mãn điều kiện 1 120 0 e Xác định các đường kính D 1 max , D 1 min , D 2 max , D 2 min của bánh dẫn và bánh bị dẫn
Trong đó: D 1 min D tb D 1 max
Vậy đường kính lớn nhất của bánh đai dẫn:
Ta có: max 1 min 2 max min D
D n i n tg dc = = 2 Đường kính nhỏ nhất của bánh đai bị dẫn:
DUT.LRCC max 1 max 1 min min
D= = (mm) 280 360 Theo Bảng 5-15 [2] lấy: min
D 2 mm 280 360 Đường kính lớn nhất của bánh đai bị dẫn: min 1 2 max
D = tb − mm 390 500 f Xác định số đai Z cần thiết
Chọn ứng suất căng ban đầu 0 = 1 , 2 N/mm 2 và theo trị số D 1
Theo bảng (5-17 [2]) Ta được: Ứng suất có ích cho phép [ p ] 0 (N/mm 2 ) 1,65 1,61
+ Hệ số xét đến ảnh hưởng chế độ tải trọng Ct Bảng (5-6 [2])
+ Hệ số ảnh hưởng của góc ôm C.Bảng (5-17 [2])
C 0,94 0,94 + Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc Cv Bảng (5-19 [2])
Số đai được tính theo công thức (5-22 [2]): v c c c F
Lựa chọn loại đai cho bộ truyền là rất quan trọng, và với số đai Z = 3, loại đai A được xem là phù hợp nhất Việc này giúp bộ truyền hoạt động êm ái, nhỏ gọn và giảm số lượng đai, từ đó thuận tiện hơn trong việc thay thế, bảo trì và sửa chữa Đồng thời, cần xác định các kích thước chủ yếu của bánh đai để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Chiều rộng của bánh đai Công thức (5-23 [2]):
Với t và S tra ở bảng (10-3 [2]) Ta được: t = 16 và S = 10
Tính đường kính ngoài cùng của bánh đai Công thức (5-24 [2]):
= 500 + 2.3,5 = 507 (mm) h Tính lực căng ban đầu S 0
0 : Ứng suất căng ban đầu
154 3 = 787 (N) Tóm lại, các thông số chủ yếu của bộ truyền đai
2.4.3 Thiết kế bộ truyền xích truyền động từ động cơ đến băng tải cấp gỗ
Bộ truyền động từ động cơ đến băng tải cấp liệu sử dụng bộ truyền xích, nổi bật với kích thước nhỏ gọn và không xảy ra trượt trong quá trình hoạt động Bộ truyền xích mang lại hiệu suất truyền động cao, lực tác dụng trên trục tương đối nhỏ và khả năng truyền động qua khoảng cách trục lớn.
- Số vòng quay trục: n2 = 120 (vg/ph)
- Khống chế các đường kính bánh xích và khoảng cách trục nhỏ bớt lại b Chọn loại xích
Vì bộ truyền làm việc với vận tốc dưới 10 ÷ 15 m/s nên ta chọn xích ống con lăn c Chọn số răng
- Chọn số răng của bánh dẫn Z1 = 15 răng
- Suy ra số răng của bánh bị dẫn là Z2 = 6 x 15 = 90 răng d Tính bước xích t
Công suất tính toán của bộ truyền xích:
Nt = N.K.Kz.Kn (2.24) Trong đó: N : Công suất danh nghĩa (Kw)
Kz : Hệ số răng đĩa dẫn
Kn : Hệ số vòng quay đĩa dẫn
- Hệ số điều kiện được tính theo công thức :
K = Kđ.KA.Ko.Kđc.Kb (2.25)
Trong đó : + Kđ : Hệ số xét đến tính chất của tải trọng ngoài Kđ = 1
+ KA : Hệ số xét đến chiều dài xích, xét A < 25t nên KA = 1,25
+ Ko : Hệ số xét đến cách bố trí bộ truyền Vì đường nối 2 tâm đĩa xích hợp với phương nằm ngang một góc lớn hơn 60 0 nên
+ Kđc : Hệ số xét đến khả năng điều chỉnh lực căng xích Kđc = 1,1
+ Kb : Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn, chọn phương pháp bôi trơn gián đoạn (Định kỳ).Kb = 1,5
+ Kc : Hệ số xét đến chế độ làm việc của bộ truyền Bộ truyền làm việc 2 ca / ngày Chọn Kc = 1,2
Vậy: K = Kđ.KA Ko.Kđc.Kb = 1.1,25.1,25.1,1.1,5.1,2 = 3,09
- Hệ số răng đĩa dẫn:
- Hệ số vòng quay đĩa dẫn:
Thay tấc cả vào Nt , ta tính được:
Tra bảng (6 - 4 [2]) với n01 = 800 vg/ph chọn xích ống con lăn một dãy có bước t
Kích thước chủ yếu của bộ truyền xích với diện tích bản lề F = 105,8 mm² và công suất cho phép 14,11 kW là 19,05 mm Thông tin này được xác định dựa trên bảng (6-1 [2]).
Q = 25000(N) - Tải trọng phá hỏng q = 1,52(kg) - Khối lượng một mét xích
Kiểm nghiệm số vòng quay theo điều kiện (6 - 9 [2]) n1 < ngh
Theo bảng (6 - 5 [2]), với t = 19,05 mm và số răng đĩa dẫn Z1 = 25, số vòng quay giới hạn ngh của đĩa dẫn có thể lên đến 1500 (v/ph) Vậy thoả mãn n1 < ngh (n1
= 720 (vg/ph) e Định khoảng cách trục A và số mắt xích X
- Tính số mắt xích: Công thức (6 - 4 [2])
Kiểm nghiệm số lần va đập trong 1s: Công thức (6 - 16 [2]) u X n
Theo bảng (6 - 7 [2]) Số lần va đập cho phép trong 1s [u] = 35 Cho nên điều kiện u [u] được thỏa mãn
- Tính chính xác khoảng cách trục A theo số mắt xích đã chọn:(6 - 3 [2])
= 720 (mm) Để đảm bảo độ võng bình thường, tránh cho xích khỏi bị căng quá, ta giảm khoảng cách trục A một khoảng = 0,003A = 0,003 x 720 = 2,16 (mm)
DUT.LRCC f Tính đường kính vòng chia của xích
= 460 (mm) (2.32) g Tính lực tác dụng lên trục
Lực R tác dụng lên trục được tính theo công thức (6 - 17 [2])