Đề án Thiết kế một trạm nghiền sàng sản xuất đá răm xây dựng có công suất lên đến 150 (m3/h)

ôn thô Năng suất cần thiết để chọn máy nghiền công đoạn 2 sẻ bằng phần vật liệu ra khỏi máy nghiền công đoạn 1 có kích thước lớn hơn kích thước lớn nhất của đá răm theo yêu cầu. Q2 = c.Qt Trong đó: c là phần sản phẩm cần thiết phải nghiền lại lần thứ 2. Do phương án A ta chọn 2 máy nghiền má như trên nên hệ số c ở phương án A là c = 0,811 Để cho phương án A Q2 = 0,79.Qt = 0,79.178 = 140,6 (m3/h) Để cho phương án B Q2 = 0,636.Qt = 0,636.178 = 113,2 (m3/h) 2.3 Chọn máy nghiền công đoạn 2 2.3.1 Chọn máy nghiền Công đoạn này cũng theo kích thước lớn nhất của đá nạp vào máy và năng suất. Kích thước lớn nhất của đá ra khỏi máy nghiền ở công đoạn 1 sẻ là kích thước đá nạp vào công đoạn 2. Dựa vào kích thước đá ra khỏi máy nghiền công đoạn I và năng suất yêu cầu của việc thiết kế ta có thể chọn sơ bộ máy nghiền công đoạn II theo các phương án dưới đây. Theo bảng đặc tính kỹ thuật của máy nghiền nón nghiền trung bình ta có thể chọn cho các phương án sau: Các thông số Đơn vị đo Phương án A Phương án B Ký hiệu máy KCĐ-1750 - Ґp PYz-1750 Kích thước đá nạp lớn nhất mm 215 185 kích thước khe xả mm Năng suất (m3/h) Công suất động cơ KW 160 155 Khối lượng máy T 47 50,3 Bảng 2.6 Các phương án chọn máy 2.3.2 Xác định kích thước cửa xả cho máy nghiền công đoạn 2 cho cả 2 phương án. Ta nhận kích thước cửa xả sao cho toàn bộ đá sau khi nghiền ở công đoạn này nhỏ hơn kích thước lớn nhất của sản phẩm theo yêu cầu, khi đó sẽ không phải nghiền lại. Theo đồ thị ta thấy đường cong thành phần hạt cắt trục d/b tại điểm 2= 2,6(để cho vật liệu có độ cứng trung bình). Khi đó kích thước cửa xả sẽ là : b2 = dmax/2 = Nếu lấy đá với 5% ngoài kích thước thì 2’ =2,2 b2’= Để kiểm tra hàm lượng % hạt có kích thước từ (mm) ta lấy tỷ số Hàm lượng hạt có kích thước (mm) sẽ là: 100 -89=11% . Hàm lượng phần trăm này lớn hơn hàm lượng cho phép là 5% . Để tránh khỏi rửa đá ta cần tăng kích thước cửa xả . Tính kích thước cửa xả từ điều kiện cho phép 5% bụi đá: ứng với 95% tra theo bảng 2.3.3.1 ta có: Chọn b2 = 16 (mm) ; dmax2 = 1,8.16 = 28,8(mm) 2.3.3 Tính thành phần hạt của đá răm với kích thước cửa xả 16 (mm) Do cả 2 phương án đều dùng một loại máy nghiền nón nghiền vừa nên thành phần hạt của cả 2 phương án có thể lấy như sau: Xác định tỷ số: d b Hình 2.6 Đồ thị hàm lượng sót sàng của máy nghiền côn trung bình Hàm lượng phần trăm của đá theo từng cỡ hạt (mm) 100 - 89 =11% (mm) 89 - 76=13% (mm) 76-40=36% Trên 20 (mm) 40% Bảng 2.7 Như vậy sẽ có 40% đá ra khỏi máy nghiền thứ 2 phải nghiền lại. Nhận sơ đồ làm việc theo chu trình kín tức là đưa thêm 40% đá sau khi sàng trở lại máy để nghiền lại. Do đó cần kiểm tra năng suất Q2’=Q2/1-q (m3/h) Trong đó Q2 : là năng suất ban đầu q  : là phần đá quay trở lại máy để nghiền lại. Phương án A Q2’=(m3/h) Phương án B Q2’=(m3/h) Với phương án A máy nghiền nón KCĐ 1750 với b = 16 mm bé hơn kích thước cửa xả yêu cầu vậy phương án A nên không đạt yêu cầu. Với 2 máy nghiền nón như trên. Máy nghiền nón KYZ 1750 với b = 16 mm có năng suất Q=225(m3/h). Như vậy phương án B là đủ năng suất yêu cầu. Vậy ta chọn công nghệ nghiền phương án B là hợp lý hơn. 2.4 Tính tổng thành phần hạt của sản phẩm thu được ở cả hai công đoạn Tất cả đá ở các phân xưởng được đưa đến phân xưởng sàng và thành phần hạt của đá sẽ được xác định bằng tổng các thành phần hạt của đá ở các công đoạn nghiền. Tổng thành phần hạt của mỗi cỡ hạt bất kì co thể tính theo công thức: f3 =a.f1+f2% Trong đó: a : Dòng vật liệu ban đầu(a=1) c : Dòng vật liệu đưa từ máy nghiền công đoạn 1 đến máy nghiền công đoạn 2 q : Phần vật liệu đưa về nghiền lại ở máy nghiền công đoạn 2 theo chu trình kín f1 : Thành phần hạt của đá từ máy nghiền thứ nhất f2 : Thành phần hạt củ đá từ máy nghiền thứ hai Theo tính toán ta có: Phương án A Phương án B c = 0,79 c = 0,636 q = 0,4 q = 0,4 = = Bảng 2.8 Tổng thành phần hạt của đá răm: Kích thước cỡ hạt (mm) Phương án A Phương án B (mm) 4,2 + 1,32.11 =18,7% 8,4 + 1,06.11 = 20% (mm) 5,6+ 1,32.13 = 22,7% 8,4+ 1,06.13= 22,2% (mm) 11,2 +1,32.36 = 58,6% 19,6 + 1,06.36 = 57,8% Bảng 2.9 2.5 So sánh và phân tích phương án Các thông số Đơn vị Phương án A Phương án B Kí hiệu máy nghiền công đoạn 1 CM-886 KKĐ-900 Số lượng Chiếc 2 1 Kí hiệu máy nghiền công đoạn 2 KCĐ-1750- Ґp PYZ-1750 Số lượng 1 1 Tổng công suất động cơ KW 360 405 Tổng khối lượng thiết bị T 187 184,3 Tỷ điện năng tiêu thụ Kw.h/ m3 2,5 2,5 Hệ số chất tải của thiết bị kct 0,60 0,60 Năng suất m3/h 178 178 Bảng 2.10 Hệ số chất tải của máy nghiền ơ công đoạn 2 được tính theo công thức : Kct = Q2’/Q2 Phương án A kct = Phương án B kct = So sánh 2 phương án ta nhận phương án B là tốt hơn. Phương án B đảm bảo được năng suất yêu cầu và phân loại được kích thước đá sản phẩm. Với các tiêu chuẩn ở trên ta nhận thấy phương án B là khả thi hơn so với phương án A. Như vậy ta lựa chọn phương án B với 2 giai đoạn nghiền đều sự dụng máy nghiền nón. Tính chọn máy nghiền 2 công đoạn như trên đả đạt được yêu cầu là phân loại được sản phẩm đá nghiền. Như vậy bây giờ ta phải tính chọn sàng 2.6 Tính chọn sàng Sàng trung gian 1. Hình2.11 Tính chọn sàng trung gian 1 Sau công đoạn 1 ta sự dụng sang trung gian để tách sản phẩm không cần nghiền ở công đoạn 2 , những nhóm hạt có dmax<20 mm , chiếm 36,4%. Ta chọn sàng theo diện tích mặt sàng: Từ công thức Qs = k1.k2.k3.m.qr.F F = Trong đó : Qs=Qtt=182 (m3/h) qr: Năng suất riêng( m3/m2.h) tra theo kích thước lỗ sàng ta có qr = 43 (m3/m2.h) m: Hệ số kể đến việc nạp liệu không đều , sản phẩm là đá đăm và mặt sàng nghiêng góc α ≠ 0 nên chọn m = 0,5 k1 = 0,8 ứng với góc nghiêng α = 150 k2 = 0,76 ứng với 36,4% hạt có dmâx = 20 mm lọt sàng ứng với 36,4%lọt sàng có 100% 19,6% lọt sàng có x% x = Với x = 53,85 ta tra bảng được k3=1,0 Thay số Ftg1 = (m2). Chọn mặt sàng rung, sàng lệch tâm , mã hiệu C-825 Thông số cơ bản của sàng trung gian 1 STT Đặc tính Thông số kỹ thuật 1 Mã hiệu C - 825 2 Diện tích sàng m2 2,5 6 3 Năng suất (m3/h) 250 4 Góc nghiêng sàng 150 5 Tốc độ gây rung (v/p) 13,5 6 Công suất (kw) 30 Bảng 2.6.1 Sàng trung gian 2 Ta có : F = Trong đó Qs = = (m3/h) qr : Năng suất riêng( m3/m2.h) tra theo kích thước lỗ sàng ta có qr=43 (m3/m2.h) m : Hệ số kể đến việc nạp liệu không đều , sản phẩm là đá đăm và mặt sàng nghiêng góc α ≠ 0 nên chọn m= 0,5 k1=0,8 ứng với góc nghiêng α = 150 k2=1,0 ứng với 60% hạt có kích thước 0-20(mm) ứng với 60% lọt sàng có 100% 36% lọt sàng có x% x = Với x = 60 ta tra bảng được k3 = 1,09 Thay số: Ftg1 = (m2). Ta chọn sàng có Thông số cơ bản như ở bảng sau: Thứ tự Đặc tính Thông số kỹ thuật 1 Mã hiệu NSR - 6202 2 Diện tích sàng m2 1,86 3 Năng suất (m3/h) 200 4 Góc nghiêng sàng 150 5 Công suất (kw) 60 6 Tốc độ gây rung v/p 13,35 Bảng 2.6.2 Sàng sản phẩm Hình 2.6.2 Sàng sản phẩm 1 : φe = 10(mm) Diện tích mặt sàng F1 = Trong đó: Qsp = 178 (m3/h) qr: Năng suất riêng( m3/m2.h) tra theo kích thước lỗ sàng , tra bảng φe = 10(mm) có qr = 23 ( m3/m2.h) m: Hệ số kể đến việc nạp liệu không đều , sản phẩm là đá đăm và mặt sàng nghiêng góc α ≠ 0 nên chọn m= 0,5 k1 = 0,8 ứng với α = 150 k2 = 1,0 ứng với 57,8% hạt có dmax = 20 mm lọt sàng ; ứng với 57,8% lọt sàng có 100% 22,2% lọt sàng có x% x = Với x = 38,4 ta tra bảng được k3 = 0,91 Thay số Ftg1 = (m2) Chọn 2 sàng rung lệch tâm , mã hiệu NLS - 6202 Thông số cơ bản của sàng sản phẩm 1 STT Đặc tính Thông số kỹ thuật 1 Mã hiệu NSR - 6202 2 Diện tích sàng m2 1,86 3 Năng suất (m3/h) 200 4 Góc nghiêng sàng 150 5 Công suất (kw) 60 6 Tốc độ gây rung v/p 13,35 7 kích thước lổ sàng mm2 Bảng 2.6.3 Sàng sản phẩm 2 Diện tích mặt sàng F1 = Trong đó Qsp = (m3/h) qr: Năng suất riêng( m3/m2.h) tra theo kích thước lỗ sàng , tra bảng φe = 5(mm) có qr = 12 ( m3/m2.h) m: Hệ số kể đến việc nạp liệu không đều, sản phẩm là đá đăm và mặt sàng nghiêng góc α ≠ 0 nên chọn m = 0,5 k1 = 0,8 ứng với α = 150 k3 = 0,82 chọn theo kinh nghiệm ứng với 57,8% lọt sạng có 100% 22,2% lọt sàng có x% x = Với x = 38,4 ta tra bảng được k2 = 0,84 Thay số Ftg1 = (m2) Chọn mặt sàng rung lệch tâm , mã hiệu NSR - 6202 Thông số cơ bản của sàng trung gian 2 STT Đặc tính Thông số kỹ thuật 1 Mã hiệu NSR - 6202 2 Diện tích sàng m2 1,86 3 Năng suất (m3/h) 200 4 Góc nghiêng sàng 150 5 Công suất (kw) 60 6 Tốc độ gây rung v/p 21,7 7 kích thước lổ sàng mm2 Bảng 2.6.4 CHƯƠNG 3: TíNH TOáN, THIếT Kế MáY NGHIềN NóN NGHIềN VừA CHO CÔNG ĐOạN 2 TRạM NGHIềN SàNG SảN XUấT Đá RĂM Với nhiệm vụ được dao là thiết kế trạm nghiền sàng sản xuất đá dăm xây dựng có công suất 150 m3/h. Em đả chọn thiết kế một máy cụ thể là máy nghiền nón: PYZ 1750. Máy nghiền nón PYZ- 1750 là máy nghiền nón nghiền vừa nằm ở công đoạn 2 của dây chuyền sản xuất đá dăm. Sau đây là những mô tả về máy thiết kế. Sơ đồ nguyên lý của máy nghiền nón: Hình 3.1 sơ đồ nguyên lý của máy nghiền nón nghiền vừa. Buồng nghiền trong máy nghiền nón nghiền vừa được tạo bởi mặt nón, trong đó có một nón là cố định và một nón là di động. Nón di động 2 gắn cứng với trục nón 3 mà đầu dưới của nó lồng vào bạc lệch tâm 4 sao cho đường lệch tâm 4 của trục nón lệch một góc nào đó so với đường tâm quay của máy nghiền. Nón di động được đặt trên bệ đỡ hình cầu 5. Bởi vậy những máy nghiền này còn được gọi là máy nghiền nón có trục công xôn . Bạc lệch tâm được dẫn động quay tròn nhờ cơ cấu dẫn động nên nón di động nhận được chuyển động lắc. ở máy nghiền vừa và nhỏ tâm lắc o chính là giao điểm của đường tam trục nón với đường tâm của máy nghiền. Khi máy nghiền nón làm việc , đường tâm của nón vạch thành một mặt nón có đỉnh là điểm O, khi đó các đường sinh của mặt nón di động lần lượt tiến sát vào mặt nón cố định rồi sau đó tách ra xa chúng. Do vậy việc nghiền đá là liên tục được thực hiện. Bởi vậy về nguyên tắc máy nghiền nón làm việc cũng tương tự như máy nghiền má, nhưng quá trình nghiền và đá ở đây là liên tục, còn vùng nghiền và xả là đối xứng nhau và củng thay đổi theo chiều quay của nón nghiền di động. Chính vì vậy vào bất cư thời điểm nào củng xảy ra sự tiến satshai mặt nón vào nhau tại chổ nào đó và ở đồ vật liệu bị nghiền, còn tại vùng đối xứng qua tâm máy, mặt nón di động lại tách xa nón cố định nên tại chỗ đó cửa xả được mở rộng đẻ đá rơi xuống dưới. Chuyển động của nón di động là phức tạp. Khi không tải ma sát giữa trục và bạc lệch tâm lớn hơn ma sát giữa trục và bệ đỡ. Do đó nón di động quay tròn quanh đường tâm của mình theo hướng bạc lệch tâm với tốc độ n1 (v/p) có thể thay đổi từ 0 - n(v/p). Chuyển động quay đó của nón di động là không có lợi, vì tạo ra tảI trọng động lớn ở thời điểm nạp liệu. Để khắc phục hiện tượng này , ở một số máy nghiền nón người ta đặt cơ cấu phanh , hãm chuyển động quay đó. Khi nghiền vật liệu , do lực ma sát giữa vật liệu và nón nghiền lớn hơn tất cả các loại ma sát đã kể trên nên nón di động quay tròn quanh đường tâm của mình theo hướng ngược chiều quay của bạc lệch tâm. Chúng ta hãy quan sát sơ đồ lực tác dụng của các lực ma sát trong tiết diện ngang tùy ý của buồng nghiền. Do đó nón di động dặt nghiêng một góc , lực ma sát F1 xuất hiện tại liên kết bạc lệch tâm và nón. hãnh 3.2 Sơ đồ lực tóc dụng F = f.G.g.tag , ( N ) Trong đó - f : Hệ số ma sát - G : Khối lượng của nón di động. ( kg ) - g : Gia tốc rơi tự do Lực ma sát F tạo ra mômen M = F.r làm cho nón di động quay trùng chiều quay với bạc lệch tâm với tốc độ n1. KHi nghiền đá tại thời điểm a xuất hiện lực nghiền P và lực ma sát tương ứng F = f.P ( f là hệ số ma sát giữa nón nghiền và đá), Có chiều chống lại tốc độ tương đối của nón. Lực ma sát F2 gây ra mô men tĩnh M2 M = F.R R - bán kính nón di động tại tiết diện đả cho. Bởi vì R > r và F > F nên M > M và nón di động dưới tác dụng của mô men M sẽ quay tròn quanh đường tâm của mình theo chiều quay ngược chiều với chiều quay của bạc lệch tâm. Nếu độ lệch tâm r tại tiết diện đang xét thì số vòng quay n của nón di động quanh trục của mình sẽ là : n = n. Trong thực tế giá trị n nhỏ hơn giá trị n khoảng 20 - 30 lần 3.1 Mô tả máy thiết kế * Cấu tạo và nguyên lý làm việc Hình 3.3 1 : Trục dẫn động. 2 : Thân nón động 3 : Nón nghiền. 4 : Đĩa phân phối . 5 : Miệng thu. 6 : Nón nghiền cố định. 7 : Thân nón cố định. 8 : Vòng tựa 9 : Mật bích. 10 : Lò xo 11: Vòng lót đồng thanh. 12 : ổ đỡ hình cầu. 13: Bánh răng nón. 14 : Trục dẩn động. 15 : Bạc lệch tâm. 16 : ổ trung tâm. 17 : Lót bạc đồng. 18 : Bạc lót. 19 : Vòng chặn. Cụm nón di động gồm trục (1) , thân nón (2) và nón nghiền (3) được làm từ thép hợp kim mangan. Khe hở giữa các bề mặt nón nghiền và thân nón được điền đầy bằng kẽm hoặc vữa xi măng, để nón nghiền không bị uốn hay biến dạng khi làm việc. Nón nghiền kẹp chặt với thân bằng mũ ốc hoặc cơ cấu kẹp có đĩa phân phối (4). Thân nón di động đặt vào ổ nón hình cầu (12) qua vòng lót đồng thanh (11). Đầu dưới của trục đặt vào lỗ lệch tâm của bạc lệch tâm (15) . Trục nghiêng với thân máy (1) góc lệch0 . Bạc lót (18) được ép vào lỗ lệch tâm. Bánh răng nón (13) ép chặt vào bạc lệch tâm (15) và ăn khớp với bánh răng nón chủ động (14) . Các vòng chắn (19) băng thép hoặc đồng tiếp nhận tải trọng thẳng đứng của cả cụm bạc lệch tâm và bánh răng để truyền vào nắp đỡ của thân máy. Vòng tựa (18) lắp ghép với mặt bích (9) của thân máy bằng ma sát tạo ra bởi các lò xo (10) . Vòng tựa (8) còn lắp ghép với thân nón cố định (7) bằng ren . Mặt trong của thân nón cố định lắp ghép với nón nghiền cố định (6) . Khe hở giữa các bề mặt tựa của nón cố định được điền đầy bằng kẽm hoặc vữa xi măng . Để thay đổi kích thước khe xả, ta xoay thân nón cố định nó sẽ đồng thời di chuyển tịnh tiến (lên hoặc xuống tùy thuộc chiều quay). Thân nón quay nhờ có cơ cấu cóc đặc biệt . Để khóa chặt thân máy sự dụng cơ cấu chặn và bu lông. ổ cầu (12) chịu tất cả tải trọng thẳng đứng do cụm nón di động truyền vào .ổ trung tâm (16) nằm phía dưới thân máy được lót bạc đồng (17) chịu phản lực ngang . Trị số lực nghiền lớn nhất được xác định bằng tổng lực nén của các lò xo . Các lò xo giữ vai trò của cơ cấu an toàn : nếu có vật không nghiền được trong buồng nghiền , lực ép tăng lên , đến khi lớn hơn giá trị cho phép , lò xo bị nén, vòng tựa nhấc lên mở rộng cửa xả, vật liệu rơi khỏi buồng nghiền . vật liệu nghiền được nạp vào miệng thu (5), qua đĩa phân phối (4) tới buồng nghiền . Đĩa phân phối (4) lắc để phân đều vật liệu cho buông nghiền . Hệ thống bôi trơn cưỡng bức . Dầu nhờn bơm vào ổ trung tâm (16) bôi trơn bạc chặn , bề mặt làm việc của cốc lệch tâm . Theo lỗ khoan dầu lên bôi trơn ổ đĩa hình cầu rồi chảy xuống bôi trơn cặp bánh răng nón rồi về thùng chứa. Các thiết bị kiểm tra áp lực ,nhiệt độ và lượng dầu tiêu hóa giúp máy tự động ngừng làm việc khi tình trạng không bình thường . ở máy nghiền nón người ta đặt ổ bi thay cho ổ trượt trong cụm lệch tâm để nâng cao độ tin cậy của máy. 3.2 Các thông số cơ bản của máy thiết kế Theo máy PYZ -1750 Ta có các thông số: Dmax=135 (mm). dmax =16 (mm). Đường kính máy nghiền côn di động D=1750 (mm). Kích thước đá nạp lớn nhất d= 185 mm. Kích thước bao: Dài : l=3910 (mm). Rộng : b=2894 (mm). Cao : h=3809 (mm) 3.3 Tính các thông số cơ bản của máy 3.3.1 Thông số hình học Chiều rộng cửa nạp B (mm) Được xác định dựa vào Dmax : B = (mm). Chọn B = 160 (mm) Chiều rộng cửa xả : b(mm) Phụ thuộc dmax : b =20 (mm) Chiều dài vùng song song: L = (0,080,11) .D Với D là đường kính côn động, D = 1750(mm) Chọn L = 0,1.D = 0,1.1750 = 175 (mm) Góc nghiêng chọn β = 400 , α =22,50 chọn α = 2,50 3.3.2 Năng suất Giả thiết sau 1 vòng quay của bạc lệch tâm hạt vật liệu đi qua di lại hết vùng song song . Năng suất máy nghiền côn nghiền trung bình được tính theo công thức : Q = 3600.V0 ..n (m3/h) Trong đó: - V0 là thể tích đá xả ra trong một vòng quay - V0 = П.D.l.b=3,14.1,750.0,175.0,02=0,019 ( m3) - là hệ số rỗng, lấy =0,65 - n là số vòng quay của bạc lệch tâm , Xác định như sau: n ≥ 7,8. β = 400 , f = 0,3 chọn f = 0,35 , D = 1750 mm. n ≥ 7,8. = 3,6 Chọn n = 4 v/s. Thay số Q = 3600.0,019.0,65.4 = 177,8 m3 /h. 3.3.3 Xác định công suất dẫn động động cơ Công tiêu hao do lực cản nghiền, do ma sát trong các ổ đỡ. Giá trị công suất trung bình được xác định theo thuyết nghiền thể tích và nhờ công thức sau: Ndc =2.2.Dk.(D-d).n.k5 / 0,01224.E., [Kw] Trong đó: - là ứng suất bền nén của vật liệu nghiền, Mpa. - Dk là đường kính dưới của nón nghiền, m. - = 0,75-0,8 là hiệu suất bộ truyền. - n là tốc độ quay của trục., v/p. - K5 là hệ số kể đến ảnh hưởng của độ lớn vật liệu nghiền, loại máy sử dụng, hệ số đầy khoang buồng nghiền. Với máy nghiền vừa k5 =1,3-1,5 Với máy nghiền nhỏ k5 =(5-6) Cỡ hạt trung bình Dtb = (0,55-0,75)B ; giá trị bé dành cho máy có cửa nạp lớn hơn. Cỡ sản phẩm trung bình : Với máy nghiền vừa dtb = (0,1-0,2)b Do hiện nay chưa có những chỉ dẩn chính xác để tính công suất cho máy nghiền côn nghiền vừa và nhỏ nên tính gần đúng công suất theo công thức sau: N= 12,6.D2.n (kW) N= 12,6.1,752.4=154,35 (kW) Từ đó chọn động cơ loại Chọn động cơ có công suất 160 (kW) ndc=3000 v/p 3.3.4 Lực nghiền Trị số lực nghiền phụ thuộc vào lực nén ban đầu của lò xo an toàn. Khi làm việc bình thường lực của lò xo giữ cho vòng tựa trên của máy luôn tỳ sát vào thân máy. Hình 3. 4 Sơ đô xác định lực nghiền Tổng lực Q tác tác động lên côn động xác định theo công thức V.A.Oolepski: Q = 46104 (N) Phân tích thành hai thành phần Q1 theo phương ngang và Q2 theo phương đứng. Ta có Q1 = Q.cos2 = 46.F. cos2 = 46.F. cos380 = 31,5.F.104 (N) Q2 = Q. sin2 = 46.F. sin2 = 46.F. sin380 = 25.F.104 (N) 2 là góc nghiêng côn động trong máy nghiền côn nghiền vừa . Với máy nghiền côn loại trung bình, lực Q tỷ lệ với công năng, một cách gần đúng có thể coi là tỷ lệ với bình phương đường kính đáy côn động D. Q = 46.D2.104(N) Q2 = 25.D2.104(N) Thay số ta có: Q2 = 25.1,752.104 = 76,6.104(N) Lực nén lò xo tính theo Q2 T = Q2.k Với k = 2 ta có Q2 = 153,2.104 (N) Trong đó: T là lực nén của lò xo. 3.3.5 Tính bền trục chính Hình 3.4 Bỏ qua trọng lượng bản thân côn động nên chỉ còn 3 lực tác động : Q, Rc, Re . Và chúng phải đồng quy tại A: Rc = Trong đó: Q = 46.1,752.104 = 1408750 (N) Các khoảng cách từ lực tác dụng đến tâm quay đo trực tiếp trên hình chung L1 = 1510 mm ; le = 3020 mm ; lb = 1266 mm ; d = 200 mm Thay số ta có : Re = = 704375 (N) Trục làm từ thép 40 OCT 1050 - 60 tiết diện nguy hiểm là a - a, đường kính d = 180 mm. = 15,16 (N/mm). 3.4 Tính toán bộ truyền 3.4.1 Phân phối tỷ số truyền Tỷ số truyền cần thiết đến bạc lệch tâm: I = inón.idai.ihgt Trong đó: I = 12,5 ihgt = 3 (chọn theo bảng 2.4_TTTK1, chọn cho HGT bánh răng 1 cấp). inon = 2 (chọn theo TTTK1). Vậy tỷ số truyền của bánh đai là: idai = = 2,083. 3.4.2 Tính chọn bộ truyền đai. Chọn thông số đai Vận tốc trục mang bánh đai bị động: nbđ = = 480 (v/p). Vận tốc trục mang bánh đai chủ động: ncđ = (v/p). Công suất trục mang bánh đai chủ động: Pđ = Pđc.160.0,962 =147,5 (kN). Chọn đai theo bảng 13.5 trang 23[5], N=160 kN nên chọn đai thang B, các thông số của đai hình thang chọn theo bảng 4.13 trang 59[5]. Chọn đường kính bánh đai nhỏ theo bảng 4.13 D1=300 (mm) Đường kính đai nhỏ D=300 (mm). Kích thước tiết diện b0=19 (mm). b=22 (mm). Hình 3.5 h=13,5 (mm). h0=5,7 (mm) Diện tích tiết diện A=230 (mm2). Khối lượng một mét đai 0,3 Kg/m. Vận tốc đai: V = (m/s) Vmax = 25 (m/s). Từ công thức tính tỷ số truyền đai ta có công thức tính đường kính đai lớn. D2 = Trong đó : D2 là đường kính đai lớn. D1 là đường kính đai nhỏ. là hệ số trượt của đai, đai thang có = 0,02. D2 = = 637,7 (mm). Chọn đường kính tiêu chuẩn D2=600 (mm). Tỷ số truyền thực tế: u = . Sai số thực tế : ∆u = nên thỏa mãn. Tính chiều dài đai Chiều dài đai: l = 2.a 0,5.. (mm). Trong đó a là khoảng cách trục, chọn sơ bộ theo bảng 4.14_TTTK a =1,2.D2 = 1,2.600 = 720 (mm) (mm). Chọn l =3130 (mm). Tính góc ôm trên bánh đai nhỏ. (đai sợi tổng hợp). Tính số dây đai. Điều kiện theo công thức trang 60[3] Trong đó: v=15,7 m/s. là công suất cho phép tra bảng 4.19 trang 62, nội suy ta có =9,15 (kW). Ct : là hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai, tra bảng 4.18 trang 61 có Ct=0,80. C : là hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm , tra bảng 4.15 với ta có C = 0,93. Cv : là hệ số kể đến ảnh hưởng của vân tốc, Cv=0,70. F : là diện tích tiết diện đai, F=230 (mm2). chọn Z = 12 đai. Chiều rộng bánh đai: B = (Z-1).t+2.e Trong đó : t = 25,5 ; e = 17 B = (12-1).25,5 + 2.17 = 314,5 (mm). Chọn B=320 (mm). Đường kính bánh đai : D11 = D1+2.h0 = 314,5+2.5,7 = 325,9 (mm). Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục: Theo công thức 4.19[5] ta tính lực căng ban đầu theo công thức sau: Trong đó: Fv =qm.v2 (định kỳ điều chỉnh lực căng), với qm=0,178 kg/m (bảng 4.22). Fv =0,178.15,72 = 43,88 N, do đó Tính lực tác dụng lên trục Theo công thức 4.21[5] ta có: 3.4.3 Tính toán bộ truyền bánh răng nón. Chọn vật liệu chế tạo: Chọn vật liệu là thép 45 tôi cải thiện cho cả 2 bánh răng. Độ cứng HB = 350 Độ bền (Mpa) ; (Mpa). Số vòng quay bánh bị động: Số vòng quay bánh chủ động: nnon1 = 240.2 = 480 (v/p). Ta có mô men xoắn T = 9,55.106.(N/n) = Xác định ứng suất cho phép ; Chọn sơ bộ ZRZVKxH = 1 ị SH : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc. SH =1,1. : ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở; = 2.HB + 70 ị s°H lim1 = 770 MPa; s°H lim2 = 570 MPa; KHL= với mH = 6. mH: Bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc. NHO: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc. Theo (6.5) : NHO = 30. H ,do đó: NHO1 = 30.3502,4 =3,8.107 NHO2 = 30.3502.4 = 3,8.107 NHE: Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương. c: Số lần ăn khớp trong một vòng quay. Ti , ni, ti : Lần lượt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét. Do đó : KHL2 = 1 Mặt khác: NHE1 = u. NHE2 = 2.5,9.107 = 11,8.107 > NHO1=> KHL1 = 1 ị[sH]1 = ; [sH]2= Với bộ truyền bánh răng côn răng răng thẳng chọn [sH] là giá trị nhỏ trong hai giá trị trên: Lấy [sH] = 518,2 MPa ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải của mỗi bánh răng Bánh 1 : [sH1 ]Max = 2,8 . sch1 = 2,8 . 580 = 1624 Mpa Bánh 2 : [sH2 ]Max = 2,8 . sch2 = 2,8 . 580 = 1624 Mpa Vậy ta chọn [sH ]Max = 1624 MPa Tra bảng : s°F lim = 1,8HB; Hệ số an toàn: SF = 1,75 - bảng 6.2 (sách tính toán thiết kế ... T1) s°F lim1 = 1,8.350 = 630 Mpa. s°F lim2 = 1,8.350 = 630 Mpa. KFL= với mF = 6. Trong đó: mF: Bậc của đường cong mỏi khi thử về uốn. NFO: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn. NFO = 4.vì vật liệu là thép 45, NEE: Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương. c : Số lần ăn khớp trong một vòng quay. Ti , ni, ti : Lần lượt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét. Sti= 41000 (giờ) là tổng thời gian làm việc của bộ truyền Do đó : KFL2 = 1 Mặt khác: NFE1 = u. NFE2 = 2.5,9.107 = 11,8.107 ị KFL1 = 1 Do đó theo (6.2a) với bộ truyền quay 1 chiều KFC = 1, ta được : [sF] = s0FlimKFC.KFL/SF [sF1] = 630.1.1 / 1,75 =360 MPa, [sF2] = 630.1.1 / 1,75 = 360 MPa, ứng suất uốn cho phép khi qúa tải, theo ( 6.14) : [sF]max = 0,8.sch Bánh 1 : [sF1 ]Max = 0,8 . sch1 = 0,8 . 580 = 464 MPa Bánh 2 : [sF2 ]Max = 0,8 . sch2 = 0,8 . 580 = 464 MPa Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài : Theo công thức (6.52a) : Re = Với bộ truyền răng thẳng bằng thép KR = 0,5.Kd = 0,5.100 =50 MPa Chọn Kbe = 0,25, theo bảng 6.21 , với: Kbe.u/( 2 - Kbe) = 0,25.3,5/(2 – 0,25) = 0,5 Trục bánh côn lắp trên ổ đũa, sơ đồ I, HB = 350 tra được KHb = 1,1 Do đó : Re = Xác định các thông số ăn khớp : Số răng bánh nhỏ : Đường kính chia ngoài bánh nhỏ: de1 = chọn de1=330 (mm) , tra bảng 6.22 được zp1 = 28 Đường kính chia ngoài bánh lớn: de2= z2.m=130.6=780 (mm). Với HB = 350 , z1 = 1,3.z1p = 1,6.28 = 44,8 ; chọn z1=46 Đường kính trung bình và mô đun trung bình : dm1 = ( 1- 0,5.Kbe)de1 = (1- 0,5.0,25).330 = 288,75 (mm). mtm=dm1/z1 = 288,75/46 =6,28 mm Mô đun vòng ngoài , theo (6.56) : mte = mtm/(1- 0,5Kbe) = 6,28/(1- 0,5.0,25) = 7,18 mm Theo bảng 6.8 lấy theo trị số tiêu chuẩn mte = 6 mm , do đó : mtm = mte.(1 – 0,5.Kbe) = 6.(1- 0,5.0,25) = 5,25 mm z1 = dm1/mtm = 330/5,25 = 68,33. chọn z1=64 răng. Số răng bánh lớn : z2 = u.z1 = 2.64 = 128 . Lấy z2 = 130 răng Tỷ số truyền thực là : um = z2/z1 = 130/64 = 2,03 Góc côn chia: d1 = arctg(z1/z2) = arctg(64/130) = 26021’ d2 = 90 - d1 = 90 - 26,3 = 63,70 = 63039’ Theo bảng 6.20 ,với z1= 64 chọn hệ số dịch chỉnh đều x1=0 , x2 = 0 Đường kính trung bình của bánh nhỏ d m1 = z1.mtm =64.5,25 = 336 (mm) Đường kính trung bình bánh lớn dm2=z2. mtm=130.5,25=682,5 (mm) Chiều dài côn ngoài : Re = 0,5.mte 0,5.6 435 (mm) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc : Theo (6.8) sH = (1) Với bánh răng bằng thép ZM =274 MPa1/3 tra bảng 6.5 trang 96 TTTK HDĐCK(3). Theo bảng 6.12 với xt = x1 + x2 = 0 , ZH = 1,76 Theo (6.59a) Ze = = Trong đó theo (6.60) : ea = 1,88 – 3,2(1/z1 + 1/z2) = 1,88 – 3,2(1/68 + 1/140) = 1,81 Theo (6.61) : KH = KHb.KHa.KHn Với bánh răng côn thẳng KHa = 1 Vận tốc vòng : v = p.dm1.n1/60.1000 = 3,14.358,75.480/60.1000 = 0,9 m/s Theo bảng (6.13) dùng cấp chính xác 9 . Theo (6.64) ta có: nH =dH.g0.v. Trong đó theo bảng (6.15) : dH =0,006 , theo bảng 6.16 tra được g0 = 82 Theo (6.63): KHn =1+nH.b.dm1/(2.T1.KHb.KHa) = 1+10,23.116,75.358,75/(2.6,37.106.1,1.1) = 1,03 trong đó b = Kbe.Re = 0,25.467 = 116,75 (mm). Do đó KH = 1.1,1.1,03 = 1,13 Thay các giá trị vừa tính vào (1) ta có: sH = MPa > [sH]=518,2 Như vậy sH >[sH] nhưng chênh lệch không nhiều , Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn : Theo ( 6.65) sF1 = [sF1] Với Kbe = 116,75/467 = 0,25 , tỷ số : Kbe.u/(2 – Kbe) = 0,25.2,05/( 2 – 0,25) = 0,29 , tra bảng 6.21 ta được KFb =1,07 Theo 6.64 : Trong đó : dF = 0,016 bảng (6.15) g0 = 62 bảng (6.16) ị Do đó : KFv = 1 + nF .b.dm1/(2.T1.KFb.KFa) KFv = 1 + 27,3.116,75.357/(2.3185.103.1,07.1) = 1,04 ị KF = 1.1,07.1,04 = 1,11 Với răng thẳng Yb =1 Với ea = 1,81 ị Ye =1/1,81 = 0,55 Số răng tương đương : ztđ1 = z1/cosd1 = 64/0,897 = 71 ztđ2 = z2/cosd2 = 130/0,448 = 290 Với x1 = 0 , x2 = 0 tra bảng 6.18 ta được : YF1 = 3,6 , YF2 = 3,6 Thay các giá trị vừa tính được vào (6.65) : sF1 = MPa < [sF1]=464 MPa sF2 = sF1 .YF2/YF1 = 78,66.3,6/3,6 = 78,66 MPa < [sF2] Như vậy điều kiện bền uốn được đảm bảo . Kiểm nghiệm răng về quá tải : Theo (6.48) ,với Kqt = 1,4 : sHmax = sH. MPa < [sH]max=1624 Mpa Theo (6.49) : sF1max = sF1.Kqt = 78,66.1,4 = 110.25 MPa < [sF1]max sF2max = sF2.Kqt = 78,66.1,4 = 110,25 MPa < [sF2]max Các thông số và kích thước bộ truyền bánh răng côn : Chiều dài côn ngoài Re = 435 (mm) Mô đun vòng ngoài mte = 6 mm Chiều rộng vành răng b = 116,75 mm Tỷ số truyền um= 2,03 Góc nghiêng của răng b = 0 Số răng bánh răng z1 =64 , z2 = 130 Hệ số dịch chỉnh chiều cao x1 = 0 , x2 = 0 Theo các công thức trong bảng 6.19 tính được : Đường kính chia ngoài de1 = 330 mm , de2 = 780(mm). Góc côn chia b1 =26021’ , b2 =64039’ Theo các công thức trong bảng 6.19 trang 111 TTTK HDĐCK (3). Ta có Chiều cao răng ngoài he =13,2 Chiều cao đầu răng ngoài hae=7,2 Chiều cao chân răng ngoài hfe = 6 Đường kính đỉnh răng ngoài dae= 342,9 mm Góc chân răng Góc côn đỉnh Góc côn đáy Đường kính trung bình dm =386 mm 3.5 Tính toán trục Xác định công suất, momen và số vòng quay trên các trục: Tính công suất, mô men xoắn, số vòng quay trên các trục của hệ dẫn động. Công suất, số vòng quay : Nct =160 kW ; nlv =240 vg/ph. NI =Nct . hk . hol =160.0,99. 0,98 =155,23 KW nI = nđc =3000 vg/ph NII =NI . hhop . hol =155,23. 0,97 . 0,98 = 147,56KW nII = = 1000 vg/ph NIII =NII . hdai . hol =147,56. 0,97 . 0,98 = 140,27KW nIII = = 480 vg/ph NIV =NIII . hbr . hol =140,27. 0,97 . 0,98 = 133,34KW nIV= nIII=480 v/p Mô men xoắn trên các trục: TI = 9,55. 106. N. mm. TII = 9,55. 106. N.mm. TIII = 9,55. 106. N.mm. TlV = 9,55. 106. N.mm. Trục Thông số Trục động cơ I II III Làm việc Khớp Uhop = 3 Udai = 2,08 Ubr =2 N(kW) 160 155,23 147,56 140,27 133,34 n (vg/ph) 3000 1000 480 480 240 T(N.mm) 509333,3 509333,3 1409198 2790788,5 6366667 Ta lập được bảng kết quả tính toán sau: Bảng 3.5.1 Chọn vật liệu chế tạo là thép 45, có Sơ đồ lực tác dụng: Hình 3.5.1 Chọn khớp nối: Loại nối trục đàn hồi . Tại trục IV có mômem xoắn TIV = 6366667 (N.mm) Tra bảng 16.10a kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi được tra theo mômem xoắn Thiết kế trục Số liệu cho trước: Công suất trên trục vào của hộp giảm tốc: N = 160 KW Số vòng quay n1= 3000 v/ph Tỷ số truyền unh= 3, ud= 2 [t]= 12...30 Mpa 3.5.1 Xác định sơ bộ đường kính trục Theo công thức 10.9 đường kính trục thứ k với k =1…4: (mm) => (mm) Chọn d1= 55, tra bảng 10.2 , ta có chiều chiều rộng ổ lăn b0 = 29 mm. => (mm) Chọn d2 =80 ,tra bảng 10.2, ta có chiều rộng ổ lăn b0 = 39 (mm). => (mm) Chọn d3 = 100, tra bảng 10.2, ta được chiều rộng ổ lăn b0 = 47 (mm). => (mm) Chọn d4 = 140, tra bảng 10.2, ta được chiều rộng ổ lăn b0 = 47 mm. 3.5.2 Tính các lực tác dụng lên các bộ truyền Các thành phần lực trong thiết kế được biểu diễn như hình vẽ phần trên. a) Lực tác dụng của khớp nối: FK = (0,2 á 0,3) Fr ; Fr = 2TI/D0 Tra bảng 16.10a ta chọn D4 =110 mm. ị (N). Lực tác dụng khi ăn khớp trong các bộ truyền được chia làm ba thành phần: Ft: Lực vòng; Fr: Lực hướng tâm; Fa: Lực dọc trục; Trong đó: b) Lực tác dụng lên bánh răng côn : Ft1 = (N)= Ft 2 Fr1 = Ft1.tg(200).cosd1 =37956,4.0,3639.0,8972 = 12392,4 N = Fa2 Fa1 = Ft1.tg(200).sind1 = 37956,4.0,3639.0,2731 = 3772,1 N = Fr 2. Hình 3.6 Biểu đồ mô men trong mặt phẳng yoz Trong mặt phẳng yoz: M1= Fa1. Trong mặt phẳng xoz: Hình 3.7 biểu đồ mô men trong mặt phẳng xoz Từ biểu đồ mô men ta thấy tiết diện nguy hiểm nhất là tiết diện tại gối O1, tại đó có mô men uốn là: Xác định đường kính trục tại điểm O1: ( tra bảng 10.5_[3]). Chọn d=150 (mm). * Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi: Kết cấu trục thiết kế được phải thoả mãn điều kiện: (1) Trong đó: [s] – hệ số an toàn cho phép, [s] = 1,5...2,5 khi cần tăng độ cứng thì [s] = 2,5... 3. ss , st - hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp, được tính theo công thức sau đây: ; (2) Trong đó : s-1, t-1: giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng Vật liệu là thép 45 nên s-1= 0,43sb , t-1 = 0,25sb sa, ta, sm, tm là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện xét. Xác định các thành phần trong công thức: Tra bảng 10.5 trục làm bằng thép C45 ; tôi có sb = 850 MPa s-1= 0,43sb = 0,43.850 = 365,5 MPa t-1 = 0,25sb =0,25.850 = 212,5 MPa Hệ số tập trung ứng suất thực tế : Với sb = 850 MPa rãnh then được cắt bằng dao phay ngón , tra bảng 10.12 ta được: kt = 1,79 , ks = 2,32 Hệ số kích thước : Với d = 150 mm , vật liệu trục là thép các bon, tra bảng 10.10 : es = 0,7 , et = 0,7 Hệ số ảnh hưởng của kích thước trung bình : với thép các bon : ys = 0,1 , yt = 0,05 Trục được mài do đó hệ số tập trung ứng suất do bề mặt không nhẵn : ks’ = kt’ = 1 Trục không được tăng bền do đó b = 1 ứng suất uốn được coi như thay đổi theo chu kỳ đối xứng ,do đó : sm = 0 , sa = smax = M/W W: mô men cản uốn ,giá trị tính theo công thức trong bảng 10.6 W = ứng suất xoắn được coi như thay đổi theo chu kỳ mạch động ( khi trục quay 1 chiều): ta = tm = 0,5.tmax = 0,5.T/W0 W0 : mô men cản xoắn , giá trị tính theo công thức trong bảng 10.6 W0 = Trong đó: b, t1 tra bảng 9.1a theo d : b=32(mm) ; t1=11 (mm) Tại hai tiết diện I-I trục bị yếu do dảnh then, ta kiểm nghiệm tại tiết diện đó . Tại tiết diện I-I : ứng suất uốn : sa = smax = MI-I/W1 = 14075800/685013,7 = 20,5 MPa ứng suất tiếp : ta = tm = 0,5.TII/W1 = 0,5.6376667/685013,7 = 4,7MPa Thay các giá trị tìm được vào (2) ta được : , Thay ss và st vào (1) ta có : > [s] Vì hệ số an toàn của trục khá lớn cho nên không cần tính toán trục về độ cứng. Như vậy trục thoả mãn về độ bền mỏi . 3.5.3 Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh Điều kiện trục thoả mãn về độ bền tĩnh là: Trong đó : s =Mmax/(0,1.d3) = 14334500/(0,1.1503) = 42,47 MPa. t = Tmax/(0,2.d3) = 6376667/(0,2.1503) = 9,45 MPa. [s] = 0,8.sch = 0,8.580 = 464 MPa; Thay số ta được: Trục thoả mãn độ bền tĩnh. 3.5.4 Chọn then và tính mối ghép then Với đường kính trục lắp then d = 150 mm ,ta chọn then bằng ,có các kích thước như sau : b = 32 mm , h = 18 mm t1 =11 mm , Chiều dài then tại tiết diện d1 : lt1 = 0,9 .lm22 = 125 mm Chiều dài then tại tiết diện d2 : lt2 = 0,9.lm23 = 135 mm Kiểm nghiệm độ bền dập của then : Theo (9.1) : MPa MPa Với tải trọng va đập nhẹ , dạng lắp cố định ,tra bảng 9.5 ta có ứng suất dập cho phép của then : [s] = 100 MPa Như vậy: sd < [s] đối với cả hai then. Kiểm nghiệm độ bền cắt của then : Theo ( 9.2) : MPa MPa Với tải trọng va đập nhẹ [t] = 90 MPa Như vậy : t < [t] đối với cả hai then. Kết luận : mối ghép then thoả mãn cả điều kiện dập và điều kiện cắt ,do đó then làm việc đủ bền . 3.6 Thiết kế các cụm lò xo 3.6.1 Xác định độ cứng lò xo Lò xo là bộ phận giảm chấn cũng như là cơ cấu an toàn của máy nghiền nón. Lò xo được lắp xung quanh nón nghiền nhằm tạo lực nén ban đầu để ép cụm nón tĩnh và cụm nón động vào với nhau. Khi gặp vật liêu lớn có độ cứng lớn, máy nghiền bị kẹt thì ta điều chỉnh lực nén của lò xo để vật liệu rơi xuống thùng chứa. Chính vì vậy mà lò xo cần đảm bảo độ cứng và độ đàn hồi cân thiết. Theo máy cơ sở ta chọn loại lò xo: xoắn ốc trụ, vật liệu chế tạo là thép nhiều các bon có các số liệu như sau: Loại thép Nhiệt độ tôi, Nhiệt độ ram, Giới hạn bền Giới hạn chảy MPa Giới hạn bền cắt MPa Giới hạn mỏi MPa 650 840 480 1000 800 870 350 Khi tính chi tiết giảm chấn , tần số dao động riêng của máy nghiền theo phương đứng chọn Do việc chọn trước r nên độ cứng chung của lò xo thép được tính theo công thức: tài liệu (1) trang 118. Trong đó: + G = (M+m).g là trọng lượng của phần tải trọng tác dụng lên lò xo. Lấy G=1815111 (N). + g là gia tốc rơi tự do. Thay số ta được: Dựa vào máy kinh nghiệm ta chọn số lò xo là 60, suy ra độ cứng của lò xo theo phương thẳng đứng Ky của mỗi lò xo là : Mặt khác Trong đó: + E là mô đun đàn hồi của vật liệu lò xo khi xoắn (N/m2), E=8.1010 (N/m2). + d là đường kính dây lò xo,chọn d=35 mm. + D là đường kính trung bình của lò xo, chọn D =120,4 mm. + n là số vòng làm việc của lò xo. Độ cứng của lò xo theo phương ngang Kx: Trong đó: + là hệ số tính đến tải trọng dọc trục, khi chuyển vị ngang theo bảng chọn =1,1. +h là chiều cao làm việc của lò xo(m) để đảm bảo quỷ đạo chuyển động và biên độ dao động đả định trước, để đảm bảo điều kiện giảm chấn tốt nhất cho máy, một trong những điều kiện cần là độ cứng theo phương đứng và phương ngang băng nhau(Kx=Ky). Ta tính được chiều cao làm việc của lò xo: 3.6.2 Các thông số của lò xo + Đường kính dây lò xo: d= 35(mm) + Đường kính trung bình của lò xo D= 120,4 (mm) + Số vòng làm việc của lò xo n=14(vòng) + Số vòng thực tế của lò xo n=15 (vòng) + Số cụm lò xo 5 cụm + Số lò xo trong mỗi cụm 12 + Tổng số lò xo 60 Chuyển vị lớn nhất của lò xo : Bước của lò xo khi không chịu nén : Góc nâng của lò xo : Chiều cao của lò xo lúc chịu tải làm sít các vòng : H = (n0-0,5).d = 14,5.35 = 507,5(mm) Chiều cao của lò xo khi chưa chịu tải: H0 = H+ n.(t-d) = 507,5 + 14.(64,6 - 35) = 921,9(mm) 3.6.3 kiểm tra lò xo theo va chạm Theo công thức : H0 - H > A+ là độ lún của lò xo dưới tác dụng của tải trọng tĩnh A là biên độ dao động với máy nghiền nón lấy A = 25 Vậy H0 - H > A+ 921,9 - 507,5 = 414,4 > 25+380 = 405(mm) Do vậy lò xo đảm bảo điều kiện về va chạm khi công hưởng. Chương 4 Thiết kế hệ thống điện điều khiển tổ hợp trạm nghiền sàng 4.1 Yêu cầu làm việc của động cơ Tổ hợp nghiền sàng được truyền động bằng một số động cơ có sự liên hệ chặt chẽ với nhau. Hệ thống động cơ truyền động cho tổ hợp là động cơ lồng sóc, không cần đổi chiều quay cũng như không cần điều chỉnh tốc độ. Hiện nay hệ thống truyền động cho tổ hợp có rất nhiều loại: - Hệ thống truyền động điện cho tổ hợp bằng động cơ xoay chiều, điều khiển bằng rơ le và khởi động từ. Hệ thống này có ưu điểm là đơn giản, giá thành hạ nhưng khi làm việc do các tiếp điểm của rơ le và các công tắc tơ dễ bị mài mòn nên dễ hỏng khi đóng cắt nhiều lần; dễ bị ôxy hoá trong điều kiện ẩm ướt và nhiệt độ cao nên chúng dễ bị gỉ mòn. - Hệ thống truyền động điện cho tổ hợp bằng động cơ xoay chiều, điều khiển bằng bộ biến tần bán dẫn. Hệ thống này ưu điểm là làm việc tin cậy, có tuổi thọ cao hơn và đáp ứng yêu cầu mở máy cho động cơ rô to lồng sóc nhưng giá thành cao. Hình 4.1 4.2 Tính chọn công suất các động cơ 4.2.1 Điều kiện chọn động cơ Chọn động cơ điện là ta tiến hành chọn các công suất của động cơ nhằm thực hiện nhiệm vụ đặt ra đối với hệ thống truyền động điện. Động cơ có công suất được lựa chọn phải đảm bảo luôn làm việc đầy tải mà không bị phát nóng quá mức giới hạn cho phép. Động cơ còn phải đảm bảo làm việc bình thường khi bị quá tải ngắn hạn và có mô men khởi động đủ lớn để đảm bảo khởi động được cơ cấu làm việc. Sử dụng tiêu chuẩn an toàn của IEC: - Chọn động cơ phải thoả mãn: NM>Ntt - Tính hệ số an toàn Ks: Động cơ NM < 75 (kW) thì Ks ³ 10% là đạt, nếu NM ³ 75 kW thì Ks ³ 5% là đạt. Chọn công suất động cơ cho tổ hợp - Công suất tính toán: Ntt = 160kW. - Dựa vào bảng 2P. Tài liệu /10/ trang 322, chọn động cơ có các số liệu sau: Kí hiệu: A02 – 72 – 4; Công suất định mức: N = 175 kW; Tốc độ quay của trục: n = 1460vg/ph; Hệ số an toàn: Như vậy động cơ đạt tiêu chuẩn an toàn của IEC Hệ số tải: Kt= Các thông số định mức của động cơ: + Tốc độ định mức: nđm = 1460. v/ph + Điện áp định mức: Uđm = 380V + Hiệu suất định mức: hđm = 91% + Hệ số công suất cosjđm = 86% + Mômen mở máy: Mm = 1320N.m Tính chọn các công suất P, Q, S + Công suất tác dụng: , (KW); + Công suất phản kháng: Q = P x tgj, (KVAR); + Công suất biểu kiến: , (KVA); h : hiệu suất truyền động cơ khí, chọn h = 0,85; ktg: hệ số sử dụng thời gian , ktg = 0,9; - Động cơ: NM= 175(KW); Cosj = 0,86 ị j = 30,7o. h = 0,91. Công suất tác dụng: (KW); Công suất phản kháng: Q = P x tgj = 192,3.tg30,70 = 114,1 (KVAR); Công suất biểu kiến: (KVA); Bảng 4.1. Thông số các công suất P, Q, S Thiết bị P ( KW ) Q (KVAR) S (KVA) Động cơ 192,3 114,1 223,6 Chọn máy biến áp Chọn máy biến áp theo điều kiện: hba = 0,85: Hiệu suất máy biến áp - Chọn máy biến áp cấp điện cho động cơ chính: (KVA) Dùng loại máy biến áp ba pha hai cuộn dây do LIÊN XÔ chế tạo, Kí hiệu TM50/10 có Sđ =270(KVA), bảng PL. II.1. Tài liệu /6/ trang 257. Tính chọn thiết bị bảo vệ, đóng cắt, cáp cho hệ thống Các thiết bị được chọn theo dòng làm việc lâu dài: Theo điều kiện: và Trong đó: +Uđm.mđ - điện áp định mức của mạng điện +Uđm.mđ =380(V) với áptômát 3 pha, Ta có:. ị Chọn máy cắt để đóng cắt cho cho máy biến áp là máy cắt kí hiệu: BM$-10-50 tiêu chuẩn GOCT-687-41 do LIÊN XÔ chế tạo, bảng PL III.6. Tài liệu /6/ trang 265 Có: Iđm =350(A); Udm= 10 (KV) ị Chọn áptômát loại C60H do Merlin Gerin chế tạo, bảng PL IV.1. Tài liệu /6/ trang 282, có: Iđm= 63(A); Udm= 440(V) ị Chọn cáp đồng 3 lõi cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo, bảng PL V.4. Tài liệu /13/ trang 303, tiết diện 1 lõi d = 3,7mm có Icp = 73(A)( ngoài trời). Khởi động động cơ Dòng điện khi khởi động động cơ không đồng bộ ba pha Sơ đồ thay thế gần đúng của động cơ. Hình 4.2 Dòng điện theo sơ đồ gần đúng : I1 =ằ I’2 s: Hệ số trượt, Khi rôto đứng yên n =0, s=1; khi rôto quay định mức,s=0,02á0,06. Khởi động động cơ điện là trạng thái biến thiên của số vòng quay n của động cơ từ 0đnlàm việc , Tại thời điểm bắt đầu khởi động(n=0), s=1, ta có dòng điện khởi động: Vì điện trở phần ứng của động cơ là rất nhỏ nên Ikđ > Iđm thường Ikđ=(5á7)Iđm. Dòng điện này sẽ làm cho động cơ làm việc không an toàn , ngoài ra còn gây sụt áp cho cả hệ thống. Chính vì thế ta phải có cách làm hạn chế dòng khởi động đảm bảo Ikđ Ê 2,5Iđm. 4.4.2 Các giải pháp khởi động động cơ 4.4.2.1 Khởi động mềm Dùng phần tử điện tử Tiristor…nhằm giảm điện áp theo yêu cầu mở máy nhờ điều chỉnh góc mở a của Tiristor do đó dòng khởi động giảm. Hình 4.3 Dùng điện kháng nối tiếp vào mạch Stato Điện áp mạng đặt vào động cơ qua điện kháng DK. Lúc mở máy cầu dao D1 mở, cầu dao D2 đóng. Khi động cơ đã quay ổn định thì đóng cầu dao D1 để cắt mạch điện kháng . Nhờ có điện áp rơi trên điện kháng, điện áp trực tiếp đặt vào động cơ giảm đi k lần, dòng điện cũng giảm đi k lần. Hình 4.4 Dùng máy biến áp tự ngẫu Điện áp mạng đặt vào động cơ qua điện kháng máy biến áp. Thay đổi vị trí con chạy để cho lúc mở máy điện áp đặt vào động cơ nhỏ, sau đó dịch con chạy tăng dần lên đến điện áp định mức. Gọi k là hệ số của máy biến áp, U1 là điện áp pha của lưới điện, Zn là tổng trở động cơ lúc mở máy: - Điện áp pha đặt vào động cơ khi mở máy là: - Dòng điện chạy vào động cơ khi mở máy là: - Dòng điện I1 của lưới điện cung cấp cho động cơ khi mở máy (dòng sơ cấp của máy biến áp) là: Vậy khi mở máy động cơ khi có máy biến áp, dòng mở máy giảm k2 lần. Đổi U/D Bình thường động cơ làm việc với sơ đồ đấu D, khi khởi động chuyển sang sơ đồ đấu Y. Hình 4.5 Sau khi chuyển U/D điện áp và cường độ dòng khởi động giảm lần. Dùng điện trở phụ Khi mở máy, dây quấn rôto được nối tiếp với biến trở mở máy. Đầu tiên để biến trở lớn nhất sau đó giảm dần đến không. Hình 4.6 Sơ đồ dùng điện trở phụ Bảng 4.2. So sánh các phương án mở máy khác nhau Mở máy Imm/Iđm Mmm/Mđm Ưu điểm Nhược điểm Mềm 2á5 0,1á0,7 -Đơn giản, kinh tế, chắc chắn. -Điều chỉnh được khi làm việc. -Không cồng kềnh. -Mở máy êm - Điện áp bị băm nhỏ, gây nhiễu loạn lên lưới điện. Cuộn kháng 1,3á2,6 0,2á0,5 -Đơn giản, kinh tế, chắc chắn. -Dòng mở máy vẫn còn lớn. -Mômen mở máy giảm, Biến áp tự ngẫu 1,5á2,6 0,4á0,8 -Dòng mở máy không lớn -Chi phí cao. -Khó tự động hóa -Cồng kềnh U/D 1,3á2,6 0,2á0,5 -Đơn giản, kinh tế, chắc chắn. -Bộ mở máy đơn giản -Mômen mở máy yếu. -Không có khả năng điều chỉnh. -Ngắt nguồn đột ngột, mở máy không êm Điện trở phụ (biến trở) < 2,5 < 2,5 -Tỷ lệ M/I rất tốt. -Có thể điều chỉnh M,I khi mở máy. -Khi mở máy dòng không bị gián đoạn. -Động cơ đắt tiền. -Cần điện trở phụ. -Cần chú ý bảo dưỡng chổi điện. Qua khảo sát ta thấy phương án khởi động dùng biến trở (điện trở phụ) là đáp ứng được yêu cầu mở máy cho động cơ điện dẫn động máy sàng, do đó ta chọn khởi động động cơ của máy sàng theo kiểu dùng điện trở phụ nối tiếp với mạch rôto của động cơ. Sơ đồ động lực, mạch điều khiển. Hình 4.7 * Nguyên lý làm việc: Đóng áp tô mát A, đèn đỏ sáng báo hệ thống có điện, ấn nút mở M công tắc tơ K, rơ le thời gian Rtg có điện và đèn xanh sáng. Nhờ có thời gian bản thân của các rơle dòng điện 1RG, 2RG nhỏ hơn thời gian bản thân của rơle Rtg mà các rơle 1RG, 2RG tác động mở các tiếp điểm thường đóng của chúng là 1RG, 2RG trước khi tiếp điểm Rtg đóng vào. Điều này đảm bảo cho các công tắc tơ 1G, 2G không có điện để các tiếp điểm 1G, 2G của chúng ở trạng thái mở, do đó động cơ được khởi động với toàn bộ hai cấp điện trở phụ nối tiếp với mạch rôto. Khi tốc độ động cơ tăng đến trị số w1 nào đó thì dòng điện mở máy giảm xuống giá trị I1, dòng I1 tác động nhả rơle dòng điện 1RG để đóng các tiếp điểm 1RG cấp điện cho công tắc tơ 1G đóng tiếp điểm 1G loại cấp điện trở phụ R1 ra khỏi mạch rôto. Vì dòng điện nhả I1 của rơle 1RG lớn hơn dòng điện nhả I2 của rơle 2RG nên 2RG chưa tác động, vì thế cấp điện trở phụ R2 vẫn còn ở trong mạch. Tốc độ tiếp tục tăng đến trị số w2, dòng rôto lại giảm đến trị số I2 , I2 tác động nhả tiếp rơle dòng điện 2RG làm đóng tiếp điểm 2RG cấp điện cho công tắc tơ 2G đóng tiếp điểm 2G nối tắt cấp điện trở Rp2, loại cấp điện trở phụ Rp2 khỏi mạch rôto. Động cơ tiếp tục khởi động trên đặc tính tự nhiên. Khi động cơ quay đạt tốc độ đã định cho rơle tốc độ Rt ( khoảng 75%á80%nlàm việc) thì rơle tốc độ Rt làm việc, đóng tiếp điểm Rt cấp điện cho mạch điều khiển chuyển tín hiệu đến đóng máy cắt cao áp (MCCA) và bộ khởi động động cơ chính. Các rơle nhiệt RN có tác dụng bảo vệ quá tải về nhiệt cho mạch điện của động cơ. Khi quá tải về nhiệt, RN làm việc làm mở các tiếp điểm thường đóng ngắt động cơ ra khỏi mạch điện, đồng thời đóng các tiếp điểm thường cấp điện cho đèn vàng sáng và chuông báo reo. Đường đặc tính cơ khi khởi động Hình 4.8 CHƯƠNG 5. Lắp ráp, bảo dưỡng máy nghiền tại nhà máy Lắp ráp máy nghiền tại nhà máy là một công việc vô cùng quan trọng, nó quyết định việc máy có sự dụng được hay không và nó đòi hỏi độ chính xác cao. Sau khi đả hoàn thiện việc chế tạo thì công đoạn lắp láp đòi hỏi phải được chuẩn bị kỹ. Cần chế tạo móng máy đủ độ bền độ cứng để khi đặt máy được độ ổn định. Trước khi lắp máy cần chuẩn bị các dụng cụ chuyên dùng như cần trục , cổng trục các thiết bị định vị chính xác nơi đặt máy, xác định tâm máy . Trong quá trình hoạt động của máy, người ta tiến hành định kỳ công tác bảo dưỡng kỹ thuật nhằm hạn chế sự giảm sút khả năng làm việc của các bộ phận cũng như với máy nói chung, làm như vậy sẽ giữ được năng suất của máy ổn định và các bộ phận cũng làm việc ổn định. Mặt khác điều kiện làm việc chất lượng làm việc của các chi tiết khác nhau, chế độ sử dụng cũng khác nhau dẫn đến các chi tiết trong một tổng thành có tuổi thọ khác nhau. Ngoài ra dưới tác dụng của các lực sinh ra trong khi máy làm việc sẽ làm tăng các khe hở của các mối ghép tháo được dẫn tới máy làm việc không bình thường. Vì vậy trong quá trình khai thác máy cần khắc phục hiện tượng trên và thay thế các chi tiết bị mòn đến độ mòn giới hạn như ổ trục lệch tâm, bạc lót … Để máy phục vụ tốt và làm việc lâu dài cần tuân theo các qui định bảo dưỡng kĩ thuật sau: + Trước và sau khi vận hành cần kiểm tra máy và hệ thống truyền động . + Thường xuyên bôi trơn các ổ trục. + Sau mỗi ca làm việc phải vệ sinh máy sạch sẽ. + Khi máy để lâu không sử dụng phải vệ sinh sạch sẽ tra dầu mỡ đầy đủ và che chắn máy cẩn thận. CHƯƠNG 6. Sử dụng Và SửA CHữA MáY 6.1 Sử dụng máy nghiền nón Mỗi một máy nghiền nón sau khi lắp ráp xong phải tiến hành chạy rà chạy thử trên các sten thử chuyên dùng của nhà máy chế tạo. Mục đích của việc chạy rà là chuẩn bị cho các bề mặt ma sát sẵn sàng tiếp nhận tải trọng và phát hiện các thiếu sót trong quá trình lắp ráp để kịp thời chỉnh sửa. Trước khi đưa máy vào sử dụng cho chạy thử máy, đầu tiên là chạy không tải một thời gian sau đó mới chạy có tải. Trong quá trình này các chi tiết được bôi trơn, đồng thời kiểm tra được chất lượng làm việc của các cơ cấu, sự phối hợp làm việc của các cụm và có những điều chỉnh cần thiết. Quá trình chạy rà không tải được thực hiện trong khoảng thời gian 8h, quá trình có tải được thực hiện trong 3 ngày đêm với khoảng thời gian dừng máy lấy như qui định tại nhà máy chế tạo. 6.2 Sửa chữa máy Trong quá trình làm việc do tác dụng của lực va đập, máy nghiền nón có thể xảy ra các hư hỏng chủ yếu sau: + Nón nghiền bị mài mòn khốc liệt do có sự trượt tương đối của vật liệu và nón nghiền. Nếu không thay thế kịp thời thì bề mặt nón nghiền sẽ trở nên phẳng làm giảm hiệu quả và khả năng làm việc của máy. + Do tác dụng của lực va đập và ma sát tạo ra bởi vật liệu và nón nghiền làm cho sự làm việc của nón nghiền khộng đạt được năng suất yêu cầu nên cần kiểm tra thương xuyên để có thể thay thế kịp thời khi xảy ra hỏng hóc . + Các ổ bi cũng bị mòn do tác dụng của lực va đập và trường hợp này cũng phải tiến hành thay thế ổ bi mới. CHƯƠNG 7. Hiệu quả kinh tế Khi tính toán và thiết kế một máy mới nào đó, chỉ tiêu kinh tế là một chỉ tiêu quan trọng, nó nói lên những nhược điểm của máy mới này so với máy cũ đang sử dụng. Theo tính toán hiện nay thì 80% năng lượng điện trong dây chuyền tiêu hao cho máy nghiền. Kích thước đá sản phẩm nhiều khi không đạt yêu cầu đề ra. Thêm vào đó việc gia công các chi tiết để thay thế khi máy gặp hỏng hóc gặp nhiều khó khăn hơn so với việc sử dụng các loại máy nhỏ hơn. Việc thiết kế máy nghiền nón nghiền vừa có năng suất 225 m3/h nhằm khắc phục những nhược điểm đó. Máy được thiết kế có kết cấu thép đơn giản, các cụm của máy được lựa chọn sử dụng đa dạng hơn phù hợp với điều kiện chế tạo và thay thế ở nước ta hiện nay. Với việc thiết kế trạm nghiền sàng có năng suất 150m3/h , thì sau 2 năm có thể thu hồi được vốn. Dây chuyền với công nghệ hiện đại có năng suất cao khi đưa vào sản xuất có thể tạo việc làm cho 200 công nhân và đẩy mạnh nền công nghiêp xây dựng trong tương lai. Đây là một lợi ích không nhỏ cho xã hội và là một mục tiêu của các nhà chế tạo sản xuất. Với việc thiết kế dây chuyền sản xuất trạm nghiền sàng như trên khi đưa vào sản xuất sẽ đáp ứng được các yêu cầu bức thiết của các nhà máy sản xuất đá răm xây dựng. Tài liệu tham khảo 1. KS. Đoàn Tài Ngọ - TS. Nguyễn Thiệu Xuân - PGS. TS. Trần Văn Tuấn - KS. Nguyễn Thị Mai - KS. Nguyễn Kiếm Anh. Máy xuất vật liệu xây dựng. Nhà xuất bản Xây Dựng, Hà Nội - 2000. 2. PGS. TS Vũ Liêm Chính cùng nhóm tác giả. Sổ tay Máy xây dựng. KHKT - 2001. 3. Ninh Đức Tốn - Đỗ Trọng Hùng. Dung sai. Nhà xuất bản Xây Dựng. 4. Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm. Thiết kế chi tiết máy. Nhà xuất bản Giáo Dục. 5. PGS. TS. Trịnh Chất – TS. Lê Văn Uyển. Tính toán thiết kế Hệ dẫn động cơ khí. Nhà xuất bản Giáo Dục. 6. PTS. Đỗ Xuân Tùng - PTS. Trương Tri Ngộ – KS. Nguyễn Văn Thanh. Trang bị điện máy xây dựng. Nhà xuất bản Xây Dựng. 7. Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm. Thiết kế cấp điện. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. 8. PGS. TS. Lê Ngọc Hồng. Sức bền vật liệu. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. Hà Nội 2002. 9. PGS.TS. Ninh Đức Tốn. Dung sai và lăp ghép. Nhà xuất bản Giáo dục. Mục lục