Báo cáo tóm tắt đề tài khoa học và công nghệ cấp Trường: Nghiên cứu tính toán và phân tích động lực học máy sàng cát kiểu rung

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là thiết kế được mô hình 3D của máy sàng cát kiểu rung, bên cạnh đó đã tiến hành phân tích động lực học đối với máy này, nghiệm chứng được độ tin cậy trong quá trình làm việc của máy. Từ đó chế tạo mô hình thực nghiệm.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH ĐỘNG

LỰC HỌC MÁY SÀNG CÁT KIỂU RUNG

Mã số: T2019-06-122

Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Thái Dương

Đà Nẵng, 6/2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Xác nhận của cơ quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ tên, đóng dấu) (ký, họ tên)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG I TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT I ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG II TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT II MỤC LỤC III

DANH MỤC BẢNG BIỂU IV

PHẦN MỞ ĐẦU VIII

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY SÀNG CÁT 1

1.1 Bối cảnh nghiên cứu 1

1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy sàng rung 3

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SÀNG CÁT 5

2.1 Tính toán công nghệ 5

2.2 Tính toán cơ khí 13

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY SÀNG CÁT 44

3.1 Giới thiệu phần mềm SOLIDWORKS 44

3.2 Mô hình hóa các bộ phận chính của máy sàng 46

CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC MÁY SÀNG CÁT 49

4.1 Giới thiệu về ADAMS/VIEW 49

4.2 Ứng dụng ADAMS/View để phân tích động lực học 49

4.3 Chế tạo mô hình thực nghiệm 57

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49

Kết luận 58

Kiến nghị 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

Hình 1- Sơ đồ máy sàng rung quán tính

Hình 2.1- Lỗ sàng

Hình 2.2- Kết cấu của hkung sàng

Hình 2.3- Kết cấu của đối trọng

Hình 4.7 - Gia tốc khung sàng tại trạng thái không tải

Hình 4.8 - Đặc tính phổ tần gia tốc của khung sàng tại trạng thái không tải Hình 4.9 - Gia tốc khung sàng tại trạng thái đầy tải

Hình 4.10 - Đặc tính phổ tần gia tốc của khung sàng tại trạng thái đầy tải Bảng 1 Đặc tính phổ tần gia tốc khung sàng tại trạng thái không tải

Bảng 2 Đặc tính phổ tần gia tốc khung sàng tại trạng thái đầy tải

Hình 4.11 - Các kiểu hình của khung sàng

Bảng 3 6 tần số dao động riêng của khung sàng

Hình 4.12 – Mô hình thực nghiệm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC

MÁY SÀNG CÁT KIỂU RUNG

- Mã số: T2019-06-122

- Chủ nhiệm: ThS Nguyễn Thái Dương

- Thành viên tham gia:

- Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật

- Thời gian thực hiện: 01/08/2019 – 31/07/2020

4 Tóm tắt kết quả nghiên cứu:

Tính toán thiết kế các bộ phận chính của máy sàng cát kiểu rung cho ra các thông

số hình học cơ bản của máy; thiết lập mô hình 3D của máy sàng được tạo trên phần mềm SolidWorks 2017; sau đó, dựa trên kết quả mô phỏng động lực học trong môi trường WORKBENCH và ADAMS/VIEW đối với máy sàng đã cho thấy máy làm việc đảm bảo tin cậy

5 Tên sản phẩm:

6 Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:

- Có thể ứng dụng kết quả phân tích để thiết kế máy phục vụ trong ngành xây

dựng

- Phần mềm có thể phục vụ trong công tác học tập giảng dạy đến sinh viên Mô

hình và phân tích động lực học là tài liệu để sinh viên tham khảo, tiếp cận lý thuyết

1 General information:

Project title: CALCULATION AND DYNAMIC ANALYSIS OF VIBRATORY SIFTER

Code number: T2019-06-122

Coordinator: MSc NGUYEN THAI DUONG

Implementing institution: UNIVERSITY OF TECHNOLOGY EDUCATION Duration: from 01/08/2019 to 31/07/2020

2 Objective(s):

Calculation, design and dynamic analysis of vibratory sifter Modeling

3 Creativeness and innovativeness:

3D model of vibratory sifter was designed, besides, it has conducted a dynamic analysis for this machine, testing the reliability in the working process of the machine From there make the experimental model

4 Research results:

Design calculation of main components of vibratory sifter gives the basic geometry of the machine; setting up a 3D model of a sieve created on SolidWorks 2017; After that, based on the results of simulating dynamics in the WORKBENCH and ADAMS / VIEW environment for the sieving machine, the machine has been shown to work reliably

5 Products:

The 3D solid model of vibratory sifter

6 Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability:

Can be applied in metal cutting machines, in stepless adjustment drive systems, in measuring devices Can be served in the academic work, a model for students to visit and approach new theory

Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngoài nước:

Ngoài nước: Việc nghiên cứu và cải tiến máy sàng cát đang được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm, đối với máy sàng cát này tiến hành nghiên cứu thiết kế chế tạo, phân tích động học, động lực học và cả kiểm tra thực nghiệm, v.v…Chẳng hạn, Swapnil Bandgar và các đồng nghiệp đã tiến hành khảo sát máy sàng cát đa cấp độ, bên cạnh đó còn phân tích đặc tính rung động của loại máy này [1] Pranit S Patil và các đồng nghiệp đã tiến hành tính toán thiết kế một loại máy sàng cát đa chức năng [2]; Trong khi đó, Sai Karthik và các đồng nghiệp lại đối với loại máy này tiến hành thiết kế và chế tạo một loại máy mới có khả năng sàng cát kết hợp với việc trộn với xi măng [3] Hoặc Nachimuthu A.K và các đồng nghiệp đối với máy sàng cát đã tiến hành thiết kế và chế tạo một chủng loại máy mới có khả năng sàng cát theo phương ngang

Trong nước: Mặc dù máy rung sàng cát không còn mới lạ, tuy nhiên lý thuyết

về thiết kế tối ưu máy rung sàng cát còn khá mới mẻ, và đặc biệt là mảng mô phỏng phân tích động lực học để kiểm tra đánh giá còn chưa được quan tâm nhiều

Tính cấp thiết:

Để đảm bảo chất lượng công trình thì vật liệu xây dựng đòi hỏi phải sạch và đúng chuẩn Cát là một trong những yếu tố quyết định, ảnh hưởng đến công trình Hiện nay, nguồn cung cấp cát tự nhiên đã giảm đáng kể, nên vấn đề đặt ra là tạo ra cát nhân tạo

từ đá thiên nhiên để đảm bảo nguồn cung Tuy nhiên, khi tạo ra cát nhân tạo vẫn không tránh khỏi sự xen lẫn với sỏi, cát hạt lớn và các tạp chất khác Chính vì vậy, đã

có nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đối với vấn đề này đã tiến hành nghiên cứu tính toán và thiết kế chế tạo ra nhiều chủng loại máy sàng cát để phục vụ cho mục đích này Ở nước ta trong những năm gần đây, việc nghiên cứu tính toán chế tạo thực

tế nhiều chủng loại máy sàng cát đã được tiến hành tương đối rộng rãi Tuy nhiên, việc nghiên cứu tối ưu kết cấu máy thì lại khá hạn chế, bên cạnh đó, việc phân tích động

làm giảm thiểu việc chế tạo mẫu thử vốn tốn rất nhiều chi phí, đồng thời nó cũng giúp người thiết kế có thể khảo sát được các lựa chọn thiết kế nhằm nâng cao hiệu quả thiết

kế Chính vì vậy, phân tích động lực học cho máy rung sàng cát có ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu tài liệu, tham khảo thực tế

Phương pháp nghiên cứu:

Ứng dụng phần mềm thiết kế 3D SOLIDWORK và phần mềm ADAMS/View để

mô phỏng động lực học

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu: máy rung sàng cát kiểu rung

Phạm vi nghiên cứu: phân tích động lực học và nghiên cứu tối ưu kết cấu máy

Nội dung nghiên cứu:

Chương I Tổng quan về máy sàng cát

I.1 Bối cảnh nghiên cứu

I.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy

Chương II Tính toán thiết kế máy sàng cát

II.1 Tính toán thiết kế khối sàng chuyển động

II.1.1 Thiết kế bề mặt làm việc của sàng

II.1.2 Thiết kế khung lưới sàng

II.1.3 Thiết kế bộ phận làm sạch

II.1.4 Thiết kế thùng sàng

II.2 Xác định các thông số kỹ thuật

II.2.1 Xác định số vòng quay của trục lệch tâm

II.2.2 Xác định công suất của máy

II.3 Thiết kế lò xo nén

III.1 Giới thiệu phần mềm SOLIDWORK

III.2 Thiết kế các chi tiết của máy

III.3 Lắp rắp máy

Chương IV Mô phỏng và phân tích động lực học máy sàng cát IV.1 Giới thiệu phần mềm ADAMS/View

IV.2 Xây dựng môi trường động lực học

IV.3 Mô phỏng và phân tích động lực học

Chương V Chế tạo mô hình

V.1 Chế tạo các bộ phận máy

V.2 Lắp ráp máy

Kết luận và Kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY SÀNG CÁT

1.1 Bối cảnh nghiên cứu

Để đảm bảo chất lượng công trình thì vật liệu xây dựng đòi hỏi phải sạch và đúng chuẩn Cát là một trong những yếu tố quyết định, ảnh hưởng đến công trình Hiện nay, nguồn cung cấp cát tự nhiên đã giảm đáng kể, nên vấn đề đặt ra là tạo ra cát nhân tạo

từ đá thiên nhiên để đảm bảo nguồn cung Tuy nhiên, khi tạo ra cát nhân tạo vẫn không tránh khỏi sự xen lẫn với sỏi, cát hạt lớn và các tạp chất khác Chính vì vậy, đã có nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đối với vấn đề này đã tiến hành nghiên cứu tính toán và thiết kế chế tạo ra nhiều chủng loại máy sàng cát để phục vụ cho mục đích này [2-5] Ở nước ta trong những năm gần đây, việc nghiên cứu tính toán chế tạo thực

tế nhiều chủng loại máy sàng cát đã được tiến hành tương đối rộng rãi Bài báo [2] giới thiệu về việc thiết kế, chế tạo máy sàng phân loại hạt mài theo kiểu sàng rung cơ khí, nhóm tác giả đã xác định được bộ thông số tối ưu của máy gồm tốc độ rung của sàng, biên độ sàng và thời gian sàng ngắn nhất Bài báo [3] thiết kế và chế tạo một máy sàng cát nhiều lớp có thể điều chỉnh góc nghiêng, nhóm tác giả đã tiến hành thực hiện một loạt các thí nghiệm để xác định góc nghiêng tối ưu và lượng nạp liệu tối đa của máy sàng đối cho cả hai trường hợp cát khô và cát ướt Bài báo [4] tập trung thiết kế và chế tạo các bộ phận của máy sàng, mục tiêu của nghiên cứu là xác định độ bền, độ an toàn

và sự tiện dụng của cấu trúc thân máy Trong bài báo [5], nhóm tác giả đã tiến hành tính toán thiết kế và chế tạo một thiết bị sàng cát kết hợp với việc trộn xi măng, thiết bị

sử dụng kỹ thuật tự động nhỏ nhất và tốt nhất có thể để có được sản lượng tối đa với vốn đầu tư Bên cạnh đó, việc phân tích động lực học trong quá trình thiết kế cũng là một yêu cầu bắt buộc, mô phỏng động lực học làm giảm thiểu việc chế tạo mẫu thử vốn tốn rất nhiều chi phí, đồng thời nó cũng giúp người thiết kế có thể khảo sát được các lựa chọn thiết kế nhằm nâng cao hiệu quả thiết kế Chính vì vậy, phân tích động lực học cho máy sàng rung có ý nghĩa thực tiễn và có tính ứng dụng rất quan trọng, hầu hết các kỹ sư cơ khí và kết cấu đều có kinh nghiệm về dao động nên một khi thiết

kế xong một máy thì thiết kế của họ đều yêu cầu xem xét đến đặc tính rung động [6-8]

Bài báo [6] thiết lập mô hình động lực học cơ cấu sàng trong thiết bị trộn nhựa đường, mục tiêu của bài báo là khảo sát khả năng làm việc của hệ thống có xét đến độ cứng lò

xo, độ cứng ổ trục và độ cứng xoắn của khớp nối, các kết quả cho thấy đều thỏa mãn chỉ tiêu độ bền Bài báo [7] đề xuất một máy sàng đa cấp mới, máy sàng này được phân thành hai bộ phận bao gồm bộ phận sàng đa cấp và bộ phận vận chuyển dọc, các

bộ phận quan trọng của máy sàng là trục đầu vào và thanh nối đều được phân tích, cả hai bộ phận được khảo sát cấu trúc tĩnh trong môi trường ANSYS Workbench 16.0 và thu được kết quả là ứng suất thực tế đều thấp hơn ứng suất cho phép Một mô hình động lực học máy sàng rung [8] được thiết lập, mô hình được thiết kế 3D bằng sự trợ giúp bởi phần mềm SOLIDWORK 2012, sau đó được đưa vào môi trường ANSYS Workbench 14 dể khảo sát chế độ làm việc của máy sàng, mục tiêu bài báo chỉ dừng lại việc tìm ra các tần số dao động riêng của hệ thống Chính vì vậy, trong bài báo này, tác giả tiến hành khảo sát trạng thái làm việc của mô hình trong môi trường mô phỏng, bao gồm khảo sát vận tốc, kháo sát gia tốc, tần số riêng của khung sàng… Ngoài ra, trong máy sàng rung, khung sàng nhận nhiệm vụ rung lắc để phân loại cỡ hạt, trong quá trình làm việc sẽ ảnh hưởng đến bộ phận trục lệch tâm nói riêng, và của toàn máy nói chung, nên bộ phận khung sàng đóng vai trò quan trọng trong toàn máy, do đó tần

số dao động riêng của nó và tần số của máy trong quá trình làm việc nếu trùng nhau sẽ gây ra cộng hưởng, gây nguy hiểm đến toàn máy Vì vậy, thông qua việc phân tích chế

độ làm việc của khung sàng trong môi trường ADAMS/View [10] để khảo sát đặc tính động lực học của máy, kết quả cho thấy tần số làm việc của máy và tần số riêng mà phần mềm tính ra cách nhau khá xa, nghiệm chứng được khả năng làm việc của mô hình, tạo tiền đề cho việc chế tạo đáp ứng nhu cầu thực tế Kết quả mang lại giá trị tham khảo nhất định trong các thiết kế máy sàng rung nói riêng và trong lĩnh vực thiết

kế cơ khí nói chung

1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy sàng rung

Hình 1 - Sơ đồ máy sàng rung quán tính

1 – Bệ máy; 2 – Ổ trục; 3 – Trục; 4 – Bánh lệch tâm; 5 – Ổ trục; 6 – Khung sàng; 7 – Lưới sàng; 8 – Bánh đai; 9 – Đối trọng; 10 – Bánh đà; 11 – Lò xo

Trong máy sàng rung quán tính, khung sàng rung lắc nhờ lực ly tâm quán tính sinh ra khi quay bánh lệch tâm Biên độ dao động của sàng sẽ phụ thuộc vào lực quán tính, tính chất giảm chấn và tải trọng lên sàng, như sơ đồ trong hình 1 thể hiện

Để giảm sự mài mòn của đai và hạn chế sự truyền rung động lên trục động cơ thì bánh đai dẫn động được đặt trên trục với một độ lệch tâm có khoảng cách lệch tâm gần bằng biên độ dao động của sàng

Máy sàng được tựa hoặc treo qua bộ phận giảm chấn Khi tăng tải trọng lên sàng, biên độ dao động của khung sàng sẽ giảm tương ứng, còn tải tác dụng lên các ổ trục trên thực tế không thay đổi, như vậy máy sàng rung quán tính có tính chất tự bảo

vệ khỏi quá tải Tính chất này cho phép sử dụng có hiệu quả khi sàng các loại vật liệu thô có kích thước lớn Ví dụ: máy sàng cát với mục đích là loại bỏ các tạp chất (vỏ ốc,

vỏ sò, rác, …) và các hạt sạn có kích thước lớn ra khỏi cát để được cát thô, và cát sau khi khai thác có thể chưa được khô hoàn toàn, vì vậy có thể làm cho máy sàng bị quá tải

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SÀNG CÁT

2.1 Tính toán công nghệ

2.1.1 Thiết kế bề mặt làm việc của sàng

2.1.1.1 Tính các kích thước của sàng

Kích thước hạt lớn nhất cho phép lọt qua sàng, chọn: d=1,5 (mm)

Coi hạt có dạng hình cầu, đường kính d, ta có kích thước lỗ sàng: l=d=1,5 (mm)

Theo catalogue trên website "http://loccongnghiep.com.vn/", ta chọn lưới sàng

vuông với các thông số chủ yếu sau:

- Kích thước lỗ sàng: l= 1,94 (mm)

- Đường kính sợi lưới: s = 0,6 (mm)

- Bề rộng: B =1000 (mm)

- Vật liệu chế tạo: 305

- Loại lưới: 10meshx10mesh

Chọn sơ bộ chiều dài sàng:

L= 2,5.B = 2,5.1000= 2500 (mm)

Góc nghiêng của sàng thường từ 10 đến 30 độ, chọn góc nghiêng của sàng: α = 150

2.1.1.2 Kiểm tra kích thước hạt qua lưới sàng

Đường kính tối thiểu của lỗ lưới:

d'  l cos   s sin   1,94 os15 c  0,6.sin15  1,72 (mm)

Để cho vật liệu dễ lọt qua sàng thì nên lấy kích thước lỗ sàng lớn hơn kích thước

của hạt vật liệu d' d => Kích thước lỗ sàng đạt yêu cầu

2.1.1.3 Tính toán tốc độ quay của trục lệch tâm

Biên độ dao động của sàng thường từ 5 đến 13 mm, chọn biên độ dao động của

Vận tốc tới hạn đảm bảo cho hạt vật liệu chui qua lỗ sàng:

Hình 2.1 - Lỗ sàng

   th

2.1.1.4 Tính chiều cao lớp vật liệu trên sàng

Năng suất của máy sàng được tính theo công thức sau:

Q=120.B.h.e.n.ρ.μ.tan

Trong đó: Năng suất: Q = 10 ( tấn /h)

Khối lượng riêng của vật liệu ρ = 1,5 ( tấn/m3)

Hệ số tơi của vật liệu µ = 0,6 ÷ 0,7 Chọn µ = 0,7

=> Chiều cao lớp vật liệu trên sàng:

2.1.2.1 Trọng lượng của khung sàng và vật liệu trên sàng

A Kết cấu sơ bộ của khung sàng

C Kích thước và khối lượng của từng chi tiết

Chiều cao lớn nhất của khung sàng: Hks = 1000 (mm) (Hks ≤ Bt)

Chiều rộng lớn nhất của khung sàng: Bks = 1000 (mm) Bks  B

Chiều dài lớn nhất của khung sàng: A =ks 2500 (mm) Aks  L

Lấy sơ bộ tổng diện tích của thép tấm 2 bên thành máy và máng nạp liệu, máng tháo

- Số lượng dầm dọc theo chiều dài lưới: 3

- Số lượng dầm ngang: 5

- Lấy sơ bộ chiều dài dầm dọc theo chiều dài lưới: l1=L= 2500 (mm)

- Lấy sơ bộ chiều dài dầm ngang: l2=B = 1000 (mm)

Tổng chiều dài thép hộp chế tạo khung đỡ lưới sàng:

l3 = 3.l1 + 5.l2 = 3.2500 + 5.1000 = 12500 (mm) Lấy sơ bộ tổng chiều dài thép hộp tăng cứng cho 2 bên khung sàng:

l4 =4.Aks + 4Hks = 4 2500 + 4 1000 =1400 (mm) Tổng chiều dài thép hộp chế tạo khung sàng:

lh =l3+ l4 + l5 = 2500 + 14000 + 5000 = 31500 (mm) Tổng khối lượng thép hộp cần dùng:

D Khối lượng của vật liệu trong máy

Khối lượng vật liệu trong máy: m = B.L.h.ρ = 1.2,5.0,042.7900 = 157,75 (kg)vl

E Tổng trọng lượng của khung sàng

G n

k = 900.2.z

 2 2

x x

E d

k = 8.D n

Trong đó: + Ex : Mô đun đàn hồi của vật liệu chế tạo lò xo khi xoắn

Ex =2,1.1011 (N/m)

+ dx: Đường kính dây lò xo Chọn dx = 14 (mm)

+ nx : Số vòng làm việc của lò xo Lấy nx = 6 (vòng)

+ Dx: Đường kính trung bình của lò xo

 Đường kính trung bình của lò xo:

11 -3 4

x x 3 3

Chiều dài của lò xo khi các vòng dây xếp sít nhau: lth = nx.dx = 6.14 = 84 (mm)

Độ biến dạng của lò xo: s

0

G g 9340,6.9,81

Δl = = = 142,474 (mm)

k 643143,8

Chiều dài cực tiểu của lò xo khi chịu nén: lmin = l - Δl - ex 0

Để máy làm việc được thì: lmin l th

Quan hệ giữa khối lượng sàng và

khối lượng đối trọng, giữa biên độ

dao động và bán kính quay của đối

trọng được xác định theo phương

trình sau: G e = G Rs Q

Trọng lượng của đối trọng:

3 s

Chọn bề dày đối trọng: h = 5 (mm)Q

Đối trọng được chia nhỏ thành nhiều phần theo mặt cắt ngang để dễ dàng điều chỉnh biên độ dao động của khung sàng

Chọn bán kính ngoài của đối trọng: R = R + 0,15 = 0,3 + 0,15 = 0,45 (m)n

 Bán kính trong của đối trọng: R = R - 0,15 = 0,3 - 0,15 = 0,15 (m)t

+ hq – Bề dày của đối trọng

+ ρq – Khối lượng riêng của vật liệu làm đối trọng ρq =7900 (kg/m3)

2.1.3 Tính công suất của máy sàng và chọn động cơ

2.1.3.1 Công suất tạo ra động năng cho máy chuyển động

3

3 2 s

Sử dụng ổ đũa côn thì f = 0,002 ÷ 0,006 Lấy f = 0,004

Chọn sơ bộ đường kính ngõng trục tại gối trục: d0 = 40 (mm)

2,7.10 2,7.10





2.1.3.3 Công suất của động cơ điện

Công suất của động cơ điện cần thiết:  d ms

dc

N =

ηTrong đó: : Hiệu suất của bộ truyền

η = η η12 2 0,99 0,95 0,932  với:

1 hiệu suất của ổ trục Với ổ đũa, η = 0,991

2 Hiệu suất bộ truyền đai, η = 0,932

Hiệu

(kg)

2.1.3 Tính toán các thông số trên trục lệch tâm và trục động cơ

Tốc độ quay của trục lệch tâm: n = n = 704,12 ( vòng/phút)

Công suất trên trục lệch tâm: dc

 2 2

s qt

9340,6 704,1 0,3

G n R

Tốc độ quay của trục động cơ: n = n = 9601 dc (vòng/phút)

 Tốc độ quay của trục động cơ lớn hơn tốc độ quay của trục lệch tâm Cần sử dụng bộ truyền đai với tỉ số truyền:

1 2

2.2.1 Tính toán thiết kế bộ truyền đai

2.2.1.1 Thông số cơ bản để thiết kế bộ truyền đai

 Công suất truyền: 3,8 kW

- Bề mặt làm việc là hai mặt bên nên kích thước nhỏ gọn

- Tiết diện đai dạng hình chêm nên lực ma sát lớn, giúp đai truyền được momen lớn

- Dây đai có đặc tính là mềm nên bộ truyền có thể làm việc trong điều kiện dao động

- Bộ truyền có khả năng chống quá tải nhờ hiện tượng trượt trơn

Với công suất cần truyền và tốc độ quay của trục động cơ, theo đồ thị 4.1[12-59]

và bảng 4.13[12-59], ta chọn đai thang với các thông số sau:

- Ký hiệu đai: Ƃ

- Kích thước tiết diện (mm):

Hình 2.4 - Đồ thị chọn đai thang

 

3

1 1 3,14.200.10 960

10,05 m/s 60.1000 60000

d n

Đối với đai thang thường, v < 25 m/s

→ Đường kính bánh đai đã chọn đảm bảo yêu cầu v < 25 m/s

Đường kính bánh đai bị động được tính theo công thức: 2 1

1

d u d

 2

1 280 1 0, 015

1,38200

tt

d u

u u

→ Sai lệch tỉ số truyền nằm trong giới hạn cho phép (< 4%)

2.2.1.4 Xác định khoảng cách trục và chiều dài đai [12]

Với tỉ số truyền thực tế, theo bảng 4.14[2-60], ta chọn được tỉ lệ: a d / 2  1, 2

→ Khoảng cách trục thoả mãn điều kiện

Chiều dài đai được xác định theo công thức sau:

Theo bảng 4.13[12-59], ta chọn chiều dài đai theo tiêu chuẩn: a = 1600 mm

Số vòng chạy của dây đai trong 1s được tính theo công thức:

Để tránh nhanh giảm tuổi thọ của đai thì số vòng chạy của đai không được vượt quá giá trị tới hạn imax = 10

→ Số vòng chạy của đai thoả mãn điều kiện

Khoảng cách trục chính xác của bộ truyền được tính theo công thức sau:

 

→ Khoảng cách trục a = 421,11 (mm)

2.2.1.4 Xác định góc ôm trên bánh đai chủ động

Đối với đai thang, góc ôm trên bánh chủ động phải ≥ 120o

Góc ôm trên bánh đai chủ động tính theo công thức:

o

2 1 o

[P ].C C C C



Trong đó: - P1: Công suất trên trục chủ động P13,8 kW 

-  P o : Công suất cho phép.dựa vào loại đai, đường kính bánh chủ động và vận tốc đai, theo bảng 4.19[2-62] chọn  P o 3, 68 kW 

- K d: Hệ số tải trọng động Theo bảng 4.7[12-55], các máy chịu tải trọng dao động mạnh ta có: K d 1, 25 1,5 , chọn K d 1,5

- C: Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm của bánh đai chủ động Theo bảng 4.15[12-60] ta có: C  0,978

- C1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai Theo bảng 4.16[12-60], ta có: C1  0,924

- C u: Hệ số kể đến ảnh hưởng của tỷ số truyền, theo bảng 4.17[12-60] Cu  1,09

- C z: Hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai Theo bảng 4.48[12-60] Cz  0,95

3,8.1,5

1,67 3,68 0,978 0,924 1,09 0,95

z

Lấy theo tiêu chuẩn z = 2

2.2.1.6 Xác định các thông số của bánh đai [12]

Theo bảng 4.21[12-63], ta có các thông số của bánh đai hình thang:

2.2.1.7 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục [12]

Lực căng trên 1 đai được xác định theo công thức:

 2  

780 3,8 1,5

0,178 10,05 246 N10,05 0,978 2

2.2.2 Tính toán thiết kế trục lệch tâm.

2.2.2.1 Thông số ban đầu và chọn vật liệu

 Công suất trên trục: P II 3.57 kW

 Tốc độ quay của trục: nII  704,1 vg/ph

 Momen xoắn trên trục: T II 48398 Nmm

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép: C45

Sau khi chế tạo tôi cả thiện đạt độ rắn: 50 HRC

Ứng suất xoắn cho phép của vật liệu:  τ = 30MPa

Ứng suất xoắn cho phép của vật liệu: σ = 600 MPab

2.2.2.2 Xác định các lực tác dung lên trục

Bộ truyền đai đặt nằm ngang

Dựa vào kết cấu sơ bộ của khung sàng (chủ yếu là bề rộng lưới sàng), ta chọn sơ bộ chiều dài của các đoạn trục như sau:

yC 3 4 5 6 yD 4 5 6 yE 5 6 yF 6 yB

2.2.2.5 Xác định momen tương đương