Thiết kế Máy nghiền đập má

CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU VÀ SỨC BỀN TOÀN MÁY 6.1. Thiết kế bộ truyền đai Bộ truyền đai thường được dùng để truyền dẫn giữa các trục tương đối xa nhau và yêu cầu làm việc êm. Bộ truyền có kết cấu khá đơn giản và có thể giữ an toàn cho các chi tiết máy khác khi bị quá tải đột ngột. Tuy nhiên vì có trượt giữa đai và bánh đai nên tỷ số truyền không ổn định. Bộ truyền đai có thể làm việc với công suất đến 1500 KW, nhưng thường dùng trong khoảng 0,3 ÷ 500 KW. Tỷ số truyền của bộ truyền đai dẹt thường không quá 5, đối với bộ truyền đai có răng i có thể đến 10, đối với bộ truyền đai hình thang i không quá 10. Các số liệu ban đầu ta có như sau: + Công suất cần truyền trên trục dẫn: N = 30,8 KW + Số vòng quay trên 1 phút của trục dẫn: n1 = 980 v/ph + Số vòng quay trên 1 phút của trục bị dẫn: n2 = 300 v/ph 6.1.1. Chọn loại đai Do yêu cầu kỹ thuật nghiền đá nên ta chọn loại đai thang cho quá trình thiết kế . Giả thiết vận tốc của đai V > 10 m/s, theo sách thiết kế chi tiết máy của Nguyễn Trọng Hiệp thì có thể dùng đai B hoặc đai Γ, ta tính toán cho cả hai phương án và chọn phương án nào có lợi hơn. a h a0 h0 a Hình 6.1.Sơ đồ tiết diện đai Ta có bảng số liệu sau: Bảng 6.1 Ký hiệu Kích thước tiết diện các loại đai(mm) B G ao h a ho F, mm2 (diện tích) 19 13,5 22 4,8 230 27 19 32 6,9 476 6.1.2. Định đường kính bánh đai nhỏ Loại đai B Γ Theo bảng 5.14 ta chọn đường kính D1(mm) 320 360 Kiểm nghiệm vận tốc của đai theo điều kiện sau: v = ≤ vmax (6.1) Với vmax = (30 ÷ 35)m/s Theo công thức (6.1) ta tính được v = = 0,0513 D1 (m/s) 16,4 18,5 Ta thấy cả hai loại đều thoả mãn điều kiện (6.1) 6.1.3. Tính đường kính D2 của bánh lớn Đường kính D2 được tính theo công thức sau: D2 = i. D1(1 - x ) = .D1(1 - x ) mm. (6.2) Trong đó: x - là hệ số trượt đai, đối với đai hình thang x = 0,02 D2 = = 3,2.D1 1024 1152 Lấy D2 theo tiêu chuẩn bảng (5.15) 1000 1120 Tính lại số vòng quay thực của trục lệch tâm theo công thức sau: = (1 - x ).. = (1- 0,02).980. (6.3) = 960,4. [v/ph] 307 309 Trị số sai lệch Dn = 2,3% 3% Dn nằm trong phạm vi (3 ÷ 5)% nên thoả mãn yêu cầu. 6.1.4. Chọn sơ bộ khoảng cách trục A Khoảng cách trục A phải thoả mãn điều kiện sau: 0,55(D1 + D2) + h £ A £ 2 (D1 + D2). (6.4) Trong đó h : chiều cao của tiết diện đai . Tỷ số truyền i = 3,125 3,111 Theo bảng 5.16 ta chọn A = D2 [mm] 1000 1120 thoả mãn điều kiện (6.4) 6.1.5. Tính chiều dài đai L theo khoảng cách trục A sơ bộ và quy tròn theo tiêu chuẩn. Chiều dài đai L được xác định theo công thức sau: L = 2A+[mm] (6.5) Thay số vào ta có 4188 4693 Chọn theo tiêu chuẩn (bảng 5.12) 4250 4750 Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây theo công thức: u = ≤ umax = 10 (6.6) v là vận tốc đai, thay số vào ta có trị số u 3,86 3,89 thoả mãn điều kiện u ≤ umax 6.1.6. Xác định chính xác khoảng cách trục A theo chiều dài đai đã lấy theo tiêu chuẩn. Khoảng cách trục A được xác định theo công thức sau: A =(mm) (6.7) Thay số vào có 1032 1150 Khoảng cách A thỏa mãn điều kiện 0,55(D1 + D2) + h £ A £ 2 (D1+D2) Khoảng cách trục nhỏ nhất cần thiết để mắc đai Amin = A - 0,015L 968 1079 Khoảng cách trục lớn nhất để tạo lực căng Amax = A + 0,03L 1160 1293 6.1.7. Tính góc ôm a1 Góc ôm a1 được tính theo công thức a1 = 1800 - (6.8) Thay số vào có 142,44 0 142,330 Góc ôm thỏa mãn điều kiện a1 ≥ 1200 6.1.8. Xác định số dây đai cần thiết Số dây đai Z được định theo điều kiện tránh xảy ra trượt trơn giữa dây đai và bánh đai theo công thức sau: Z ³ (6.9 ) Trong đó : N : Công suất cần truyền từ động cơ đến trục lệch tâm. N = 30,8 (KW). F : diện tích tiết diện đai, mm2 (tra bảng 6.1). : ứng suất có ích cho phép (N/mm2) v : vận tốc đai, m/s Chọn trị số ứng suất căng ban đầu = 1,2 N/mm2 và theo trị số D1 (bảng 5.17) tìm được ứng suất có ích cho phép N/mm2 1,91 1,72 Các hệ số ảnh hưởng Ct -hệ số chế độ tải trọng, tra bảng (5.6) 0,6 0,6 Ca -hệ số ảnh hưởng góc ôm, tra bảng (5.18) 0,89 0,89 Cv - hệ số ảnh hưởng vận tốc, tra bảng (5.19) 0,94 0,85 Số đai được xác định theo công thức (6.9) 8,52 4,48 Lấy số đai z 9 5 6.1.9. Định các kích thước chủ yếu của bánh đai Đường kinh ngoài cùng của bánh đai Bánh dẫn Dn1 = D1+2h0 332 377 Bánh bị dẫn Dn2 = D2+2h0 1012 1137 Đường kính trong của bánh đai Bánh dẫn Dt1 = Dn1-2e 290 320 Bánh bị dẫn Dt2 = Dn2-2e 970 1080 Chiều rộng bánh đai: B = (Z-1) t +2S 242 198 Trong đó t, S được tra trong bảng 10.3 6.1.10. Tính lực căng ban đầu S0 Lực căng ban đầu đối với mỗi đai được xác định theo công thức sau: So = .F (N) (6.10) Trong đó : Ứng suất ban đầu (N/mm2); F : Diện tích một đai (mm2). Thay số vào ta có 276 571,2 Lực tác dụng lên trục R R =3.S0.Z.sin(N) 7055 8109 Kết luận: Sau khi tính toán và so sánh 2 phương án, ta chọn phương án dùng bộ truyền loại B có khuôn khổ và lực tác dụng lên trục nhỏ hơn tuy chiều rộng bánh đai lớn hơn một ít so với phương án dùng đai loại Γ. Mặt khác tuy chiều rộng B lớn hơn, nhưng ở phần sau khi tính bánh đà, ta cũng lợi dụng bánh đai lắp trên trục lệch tâm nhằm tăng mômen quán tính và để kết cấu máy gọn gàng. Do vận tốc làm việc v ≤ 25m/s nên ta chọn phương pháp chế tạo bánh đai là đúc bằng vật liệu GX12-28. ao t S h k Dt ho Dn B j e D j Dc Hình 6.2. Kích thước bánh đai thang 6.2. Tính toán bánh đà 6.2.1. Mục đích Trong giai đoạn máy chuyển động bình ổn, vận tốc thực của khâu dẫn biến thiên tuần hoàn quanh một giá trị trung bình nhất định, nói một cách khác khâu dẫn chuyển động không đều. Để cho máy chuyển động đều ta lắp trên khâu dẫn hay bất kỳ khâu nào khác của máy, có vận tốc tỷ lệ với vận tốc khâu dẫn, một hoặc nhiều đĩa gọi là bánh đà. Những bánh đà này ở hành trình không tải được trích luỹ năng lượng, còn ở hành trình nghiền chúng giải phóng năng lượng kể trên để thực hiện quá trình nghiền đá. Bánh đà này làm đồng đều tải trọng tác dụng lên động cơ và làm san phẳng tải trọng động tác dụng vào các cơ cấu truyền lực. 6.2.2. Tính toán các thông số của bánh đà Năng lượng mà bánh đà tích luỹ được khi thay đổi tốc độ góc được tính theo công thức sau : E = I. ( J ) (6.11) Trong đó E: Năng lượng trích luỹ (J) . I: Mômen quán tính của khối lượng bánh đà, (kg.m2). ωmax, ωmin: Tốc độ góc của bánh đà tại thời điểm cuối và đầu ở hành trình không tải, (rad/s). Khi tính toán bánh đà, người ta coi năng lượng bánh đà tích luỹ (hoặc giải phóng) E phải bằng 1/2 năng lượng nghiền đá trong một vòng quay A: E = .A (6.12) Hay I.= .A (6.13) Gọi: là tốc độ góc trung bình; là hệ số không đều tốc độ góc, lấy bằng 0,015 ¸ 0,035; ta chọn d = 0,03 để tính toán. Từ các công thức trên ta có mối quan hệ sau : I. = I.= (6.14) Ở phần tính toán công suất động cơ ta đã tính được năng lượng nghiền: A = 5753 (N.m) Từ biểu thức (6.14) ta có: I = = 97.25 (kg.m2 ) Trong phần tính toán này ta bỏ qua mômen quá tính của trục lệch tâm và như đã nói ở phần tính bánh đai, ta sẽ chọn khối lượng bánh đà bằng khối lượng bánh đai để kết cấu máy đối xứng và gọn hơn. Do kết cấu bánh đà khối lượng chủ yếu phân bố ở vành ngoài nên. I = (6.15) Trong phần tính toán bánh đai ta đã có: + Đường kính ngoài cùng của bánh đai Dn=1012mm. + Đường kính trong của vành ngoài bánh đai: Dc = Dn - 2(e + k) = 1012 - 2(21 + 10) = 950 mm + Đường kính D0 được tính gần đúng D0 = = 981mm Từ công thức (6.15) ta có khối lượng tổng cộng của bánh đà và bánh đai: m = » 404 (kg) Do khối lượng bánh đà và bánh đai như nhau nên ta có: m1 = m2 = = 202 (kg) Theo tài liệu hướng dẫn thiết kế chi tiết máy thì khối lượng mayơ và nan hoa chiếm (10 ÷ 20)% khối lượng toàn bộ của bánh đà nên ta tính khối lượng bánh đà như sau: m1 = V.g (6.16) V = 1,2 (6.17) Với γ là khối lượng riêng của gang, ta có: γ = 7,6 kg/dm3 B = Dựa theo tiêu chuẩn của bánh đai thang nên lấy đường kính trong của vành ngoài bánh đà Dc = 950mm, vậy chiều rộng bánh đai là: B = = 2,3 (dm) Sau khi tính được B và các kích thước đã có ta vẽ được kết cấu bánh đà như sau: 1012 160 1000 230 Hình 6.3. Kết cấu bánh đai 6.3. Tính toán thiết kế trục lệch tâm Các số liệu có được sau khi đã tính toán công suất máy và phân tích lực Công suất cần truyền N = 30,8 KW Số vòng quay của trục lệch tâm n = 300 v/ph Lực tác dụng từ má động lên trục ở vị trí nguy hiểm nhất tương ứng vị trí R21max, trên họa đồ lực ta thấy chính là vị trí 1. = 78,42.104 N; = 36.104 N; R21 = 86,3.104 N Lực R21 xem như tác dụng lên trục lệch tâm qua hai ổ đỡ ở vị trí B và C. RBX = RCX = = 18.104 N RBY = RCY = = 39,21.104 N Gđà = Gđai = 2020 N Lực căng đai Rđ = 7055 N 6.3.1. Tính toán thiết kế trục 6.3.1.1. Chọn vật liệu Vì trục lệch tâm làm việc trong điều kiện chịu tải lớn, va đập. Để đảm bảo an toàn trong khi làm việc ta chọn loại thép 40Cr (40X ) có nhiệt luyện là thép có độ bền cao. Cơ tính của thép 40X tôi cải thiện cho trong bảng (3.8) sách thiết kế chi tiết máy, đối với phôi có đường kính từ 180 - 250mm tra bảng ta có: Độ cứng sau khi tôi HB = 210 ÷ 240 Giới hạn bền kéo σbk = (750 ÷ 850) N/mm2 Giới hạn chảy σch = 500 N/mm2 6.3.1.2. Tính đường kính sơ bộ Đường kính sơ bộ trục tính theo công thức: d ³ C . (6.18) Trong đó: d - đường kính trục N - công suất cần truyền trên trục (kW) n - số vòng quay trong một phút của trục C - hệ số tính toán, phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép [τ]x và phạm vi sử dụng trục. Đối với trục làm việc quan trọng, chịu uốn lớn lấy C = 210 ÷ 220, ở đây ta chọn C = 220. Vậy có: d ³ 220. = 103,01 (mm) Ta chọn sơ bộ d = 110mm Để chuẩn bị cho bước tính gần đúng ta vẽ sơ đồ chịu lực và chọn các khoảng cách như hình vẽ (6.4) 71,5.106 250 250 180 500 180 Gđà Gđai Rđ B C D A RBx RCx RBy RCy n RBx RCx RBy RCy B C Gđai Gđà RAx RDx RAy RDy Rđ D A 50,5.104 Nmm 72,48.106Nmm 2,3.106 Nmm MUY B A C D B A C D B A C D 32,4.106Nmm MUX 49.104Nmm 98.104Nmm MX Hình 6.4. Biểu đồ mômen của trục chính 6.3.1.3. Tính gần đúng trục RBX = RCX = 18.104N RCY = RBY = 39,21.104N Gđà = Gđai = 2020 N Rđ = 7055 N Tính phản lực ở các gối trục = RBY.680 + RCY.180 + (Rđ+ Gđai ).250 - RAY .860 - - Gđà (250 + 180 + 500 +180) = 0 RAY = = 39,21.104 N RDY = RBY + RCY - RAY - Rđ - Gđai - Gđà RDY = 38,1.104 (N) RAX = RDX = RBX = RCX = 18.104 (N) Tính mômen ở những tiết diện nguy hiểm. + Tính cho tiết diện d-d Momen uốn MUY = (Rđ+Gđai).250 = (7055+2020).250 = 2,3.106 Nmm MUX = 0 MU == MUY = 2,3.106 Nmm Momen xoắn tại tiết diện d-d là: MXd-d = = 98.104 Nmm Momen tương đương được tính Mtđ === 2,5.106 Nmm Đường kính trục tại tiết diện d-d là: d ³ (mm) (6.19) Trong đó: β = ; d0- đường kính trong của trục rỗng (mm), do trục đặc nên β = 0. [σ] - ứng suất cho phép (N/mm2), tra bảng 7.2 ta có [σ] = 70 (N/mm2) Thay vào (6.19) ta có: d ³ = 71 mm Ta chọn dd-d = 200 mm + Tại tiết diện a-a MUY = Gđà . 250 = 2020.250 = 50,5.104 Nmm MUX = 0 MX = 0 Do đó: Mtđ = MUY = 50,5.104 Nmm Ta thấy Mtđ tại tiết diện a-a nhỏ hơn nhiều so với tiết diện d-d, nhưng để cho trục đối xứng về mặt kết cấu ta chọn da- a = dd-d = 200 mm +Tại tiết diện c - c MUX = RDX .180 = 18.104.180 =32,4.106 Nmm MUY = RDY.180 + (Gđai+ Rđ).430 = 38,1.104.180 + (2020 + 7055).430 MUY = 72,48.106 Nmm MU = MU = 106 .= 79,4.106 Nmm MXc-c = Nmm Mtd = = Mtđ = 79,41.106 Nmm Đường kính trục tại tiết diện c-c d ³ = 224,7 mm Tại tết diện c-c giá trị MU, MX cũng xấp xỉ tại tiết diện b-b, nên chọn ta chọn dc-c = db-b = 240 mm. Ta chọn đường kính tại tiết diện lắp bánh đai là d = 160 (mm). 6.3.1.4.Tính chính xác trục + Xét tại tiết diện c-c: Hệ số an toàn được tính theo công thức n = ³ [n] (6.20) Trong đó : Hệ số an toàn chỉ tính riêng ứng suất pháp = (6.21) Vì trục quay nên ứng suất pháp (uốn) biến đổi theo chu kỳ đối xứng, vậy ta có: = 0. Do đó công thức (6.21) được viết lại như sau: = (6.22) : Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp, ta có: = (6.23) Vì trục làm việc một chiều nên ứng suất tiếp (xoắn) biến đổi theo chu kỳ mạch động, do đó: . và : giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng. Có thể lấy gần đúng như sau: = (0,4 ¸ 0,5). = 0,45.800 = 360 (N/mm2). Và = (0,2 ¸ 0,3 ) = 0,25.800 = 200 (N/mm2). Trong các công thức trên W và W0 là mômen cản uốn và mômen cản xoắn của tiết diện trục. Do tiết diện trục là hình tròn nên ta có: W = = 1356480 (mm3) W0 = = 2.W = 2.1356480 = 2712960 (mm3) Vậy ta có: sa = = 58 N/mm2 ta = tm = = 0,181 N/mm2 và - hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi, tính theo các công thức: = và = Trong đó: s0 và t0 giới hạn mỏi ứng với chu kỳ mạch động. Theo kinh nghiệm đối với thép hợp kim có thể lấy: = 0,15; = 0,1 Hệ số tăng bề mặt trục β = 1 và- hệ số kích thước, xét ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi, theo bảng (7.4) ta chọn được: = = 0,52 và - hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và khi xoắn. Tập trung ứng suất thực tế ở chổ cung lượn của trục, chọn theo bảng (7.6) = 1,75; = 1,27 Tỷ số = 2,4 Hệ số tập trung ứng suất do lắp căng với kiểu lắp m6 (T3), áp suất trên bề mặt lấy bằng 30N/mm2, tra bảng (7.10) ta có: = 3,5 Khi tính về xoắn, có thể xác định theo công thức: = 2,5 Thay các trị số tìm được vào công thức (6.22) và (6.23) ta được: ns = = 1,8 nt = = 425 Thay nσ = 1,8 và nτ = 425 vào công thức (6.20) ta có: n = = 1,8 n = 1,8 thoả mãn điều kiện n > [n] = 1,5 Vậy tại tiết diện c-c trục đủ bền + Xét tại tiết diện d-d Tương tự như tại tiết diện c-c ta có: = 360 (N/mm2). = 200 (N/mm2). = 0,15; = 0,1 = = 0,52 = 2,2; = 1,41 Tỷ số = 2,71 Hệ số tập trung ứng suất do lắp căng với kiểu lắp m6(T3), áp suất trên bề mặt lấy bằng 30N/mm2, tra bảng (7.10) ta có: = 4 = 2,8 Xác định W và W0 W = = 785000 (mm3) W0 = = 2.W = 2.785000 = 1570000 (mm3) Thay vào có: sa = = 2,93 N/mm2 ta = tm = = 0,31 N/mm2 Thay các trị số tìm được vào công thức (6.22) và (6.23) ta có: ns = = 29 nt = = 222,5 Thay ns = 29 và nt = 222,5 vào công thức (6.20) ta có: n = = 28,8 > [n] Vậy tại các tiết diện nguy hiểm trục đều thoả mãn điều kiện bền. 6.3.1.5. Kiểm nghiệm trục khi quá tải đột ngột Khi quá tải đột ngột trục có thể bị gãy hoặc biến dạng dẻo quá lớn. Điều kiện đảm bảo trục làm việc bình thường là: stđ = ≤ [s] » 0,8sch (6.24) Trong đó: s = (6.25) t = (6.26) Mu max- mômen uốn lớn nhất tại tiết diện nguy hiểm lúc quá tải; Mx max- mômen xoắn lớn nhất tại tiết diện nguy hiểm lúc quá tải; sch - giới hạn chảy của vật liệu, sch = 500 N/mm2 + Tại tiết diện c-c có: Mu max = 79,4.106 Nmm Mx max = 98.104 Nmm d = 240mm thay vào (6.25) và (6.26) ta được: s = = 57,44 (N/mm2) t = = 0,354 (N/mm2) Thay vào (6.24) ta có: stđ = = 57,4433 < [s]= 0,8.500 = 400 (N/mm2) + Tại tiết diện d-d có: Mu max= 2,3.106 Nmm Mx max= 98.104 Nmm d = 200mm do đó: s = = 2,9 (N/mm2) t = = 0,613 (N/mm2) Vậy stđ = = 3,1 < [s] Ta thấy điều kiện quá tải đột ngột của trục thoả mãn. 6.3.2. Tính chọn then Để truyền mômen xoắn từ bánh đai lên trục lệch tâm ta dùng then tiếp tuyến, then này do hai then vát một mặt tạo thành. Nó có ưu điểm là truyền được mômen xoắn lớn, chịu được va đập, độ dôi tạo ra theo phương tiếp tuyến (mà không theo hướng tâm) nên mayơ không bị nghiêng, việc tháo lắp then để thay thế và sửa chữa rất dễ dàng. Tuy nhiên nhược điểm của nó là nếu dùng một then tiếp tuyến (một cặp then vát) thì chỉ truyền được mômen xoắn một chiều. Nhưng do máy thiết kế chỉ làm việc một chiều nên nhược điểm này có thể khắc phục được. Theo đường kính trục d = 160mm tra bảng (7.25) ta chọn then vát có các thông số: b = 40mm; h = 22mm; t = 11mm; t1 =10,3mm; r = 0,8 Chiều dài then chọn l = 180mm Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức sd = (N/mm2) (6.27) Ở đây: Mx : momen xoắn cần truyền, Mx = 98.104 Nmm; h : chiều cao then, mm; b, l : chiều rộng và chiều dài then, mm; d : đường kính trục, mm. [σ]d: ứng suất dập cho phép, tra bảng 7.20 ứng với mối ghép cố định tải trọng có va đập, vật liệu mayơ là GX12-28, ta chọn [σ]d = 27 N/mm2 sd = = 8,8 N/mm2 < [s]d Đối với mối ghép bánh đà với trục ta cũng chọn kích thước như trên. Dễ dàng nhận thấy then chọn cũng thảo mãn điều kiện bền. sd £ [s]d 6.4. Thiết kế gối đỡ trục 6.4.1. Tính chọn ổ Trên các bề mặt có chuyển động tương đối giữa trục lệch tâm và má động, giữa trục lệc tâm và thân máy ta lắp các ổ lăn để giảm ma sát, ở đây không dùng ổ trượt vì ngoài việc giảm mômen ma sát nhỏ hơn ổ trượt, dùng ổ lăn còn giảm mômen khởi động, tổn thất vật liệu bôi trơn ít, kích thước chiều trục của ổ nhỏ, trục không cần yêu cầu cao về quá trình nhiệt luyện. Mặc dù ổ lăn dùng có nhược điểm tuổi thọ nhỏ khi tốc độ vòng quay lớn. Tuy nhiên những nhược điểm này có thể khắc phục vì số vòng quay trục lệch tâm không lớn lắm và kết cấu cho phép. + Chọn loại ổ lăn: Do đặc tính làm việc ở chế độ tải trọng lớn và va đập, trục có chiều dài lớn nên ta chọn ổ đũa đỡ 2 dãy tự lựa. Đối với một cỡ kích thước nhất định, ổ đỡ tự lựa có khả năng chịu tải lớn hơn bất kỳ loại ổ lăn nào khác. Ổ đũa 2 dãy tự lựa cho phép lắp lên trục bị võng đáng kể do tác dụng ngoại lực cũng như do điều kiện kết cấu không đảm bảo độ song song giữa các khớp quay. - Chọn kích thước ổ: Các giá trị phản lực đã tính được ở phần thiết kế trục RBX = 18.104 N RAX = 18.104 N RBY = 39,21.104 N RAY = 39,21.104 N Þ RA = = 43,14.104 N và RB = RA = 43,14.104 N Để tính được hệ số khả năng làm việc C của ổ ta chú ý các yếu tố sau: - Tải trọng tác dụng có va đập, có chiều hầu như không thay đổi và lực chiều trục không đáng kể. - Vận tốc vòng quay n = 300v/ph và vòng trong quay lắp chặt với trục - Thời gian phục vụ của ổ là 1000h - Môi trường làm việc bụi bặm, có độ ẩm Hệ số C tính theo công thức: C = Q (n.h)0,3 (6.28) trong đó: Q - tải trọng tương đương (daN); n - số vòng quay của ổ, vg/ph; h - thời gian phục vụ , giờ. Tải trọng tương đương Q được xác định theo công thức sau: Q = (kv.R+mA) kn.kt (6.29) trong đó: R - tải trọng hướng tâm (tổng phản lực ở gối đỡ), daN; A- tải trọng dọc trục (daN), A = 0; m - hệ số chuyển tải trọng dọc trục về tải trọng hướng tâm; kt - hệ số tải trọng động, theo bảng 8.3 ta chọn kt = 1,4; kn - hệ số nhiệt độ, theo bảng 8.4 ta chọn kn = 1; kv - hệ số xét đến vòng nào của ổ là vòng quay, theo bảng 8.5 ta chọn kv = 1 (vì vòng trong quay). Tổng lực tác dụng lên ổ tại A và B là: RA= RB = 43,14.104 N = 43,14.103 daN Thay tất cả các trị vào công thức (6.28) ta có: CA= CB = C = 1,4.1.1.43,14.103 (300´1000)0,3 C = 2055.103 Tại B và C để đảm bảo Cbảng > Ctính, ta chọn ổ cỡ trung, ký hiệu ổ 24148EW33. Các kích thước của ổ như sau: đường kính trong d = 240mm; đường kính ngoài D = 400mm; chiều rộng ổ B = 160mm; khối lượng m = 91,8kg; Cbảng = 2250.103 Tại A và D để đảm bảo Cbảng > Ctính, ta chọn ổ cỡ nặng, ký hiệu ổ 22340EW33. Các kích thước của ổ như sau: đường kính trong d = 200mm; đường kính ngoài D = 420mm; chiều rộng ổ B = 138mm; khối lượng m = 93,7kg; Cbảng = 2080.103 6.4.2. Cường độ tải trọng Được tính theo công thức sau: = .Kn.F.FA( kN/m). (6.30) Trong đó: R - Phản lực hướng tâm tác dụng lên ổ (kN ), R = 86,34.104N B’- Chiều rộng lắp của vòng ổ lăn (m), được tính B’ = B - 2.r = 160 - 2.5 = 150mm = 0,15m, { xét tại gối đỡ B } B - Bề rộng ổ lăn. r - Bán kính góc lượn mép vòng ổ lăn, r = 5mm. Kn - Hệ số động học của lắp ghép, phụ thuộc vào đặc tính tải trọng tác dụng lên ổ, chọn Kn = 1. F - Hệ số tính đến mức độ làm giảm độ dôi của lắp ghép do trục rỗng hoặc vỏ hộp có thành mỏng, theo bảng 4.8 ta chọn F = 1, vì = 1,5 ÷ 2. FA - Hệ số tính đến sự phân bố không đều của tải trọng hướng tâm R giữa các dãy con lăn hoặc bi trong ổ thanh lăn côn hai dãy hoặc ổ bi chặn đỡ kép khi có lực chiều trục tác dụng lên ổ, theo bảng 4.10 ta chọn FA = 1. Thế các số vào trong công thức (6.30) ta tính được PR = 2876(kN/m). 6.4.3. Chọn kiểu lắp ổ lăn Để chọn kiểu lắp ổ lăn ta dựa vào trị số của cường độ tải trọng PR đã tính ở trên và dạng chịu tải của ổ. - Với ổ ở gối A và D: vòng trong lắp với trục, vòng ngoài lắp vào thân máy. Do trục quay còn vỏ đứng yên nên: + Vòng trong chịu tải tuần hoàn; + Vòng ngoài chịu tải cục bộ. Tra bảng (4.7) và (4.10) sách dung sai và lắp nghép ta có kiểu lắp của ổ như sau: + Vòng trong lắp với trục theo kiểu f200k6; + Vòng ngoài lắp với vỏ theo kiểu lắp f420Js7. - Với ổ đỡ gối B và C: vòng trong lắp với trục, vòng ngoài lắp với má động. Do trục quay và má động lắc, nên căn cứ vào hướng tác dụng từ má lên trục R21 chỉ thay đổi trong phạm vi góc a nên: + Vòng trong chịu tải tuần hoàn + Vòng ngoài chịu tải dao động. Tra bảng (4.7) và (4.10) ta có: + Vòng trong lắp với trục theo kiểu lắp f240k6 + Vòng ngoài lắp với má động theo kiểu lắp f400Js7 6.4.4. Cố định trục theo phương dọc trục Để cố định trục theo phương dọc trục, người ta thường dùng các phương án sau: - Phương án 1: (H 6.5a) Phương án này có ưu điểm là kích thước chiều dài trên trục và trên vỏ có dung sai lớn, ngay cả khi không đạt yêu cầu về dung sai vẫn không ảnh hưởng đến độ chính xác lắp ráp và làm việc của bộ phận ổ, khi trục biến dạng vì nhiệt không làm ổ bị chèn vì ổ có thể tự do dịch chuyển đến một vị trí mới cần thiết tương ứng với độ giãn dài của trục. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là cần phải cố định chắc chắn một ổ trong vỏ hộp và trên trục, do đó cấu tạo bộ phận ổ phức tạp hơn. - Phương án 2: (H6.5b) Trục được cố định bằng các nắp ổ kích thước chiều dài trên trục và trên ổ, còn chọn chặt chẽ khi trục bị giãn nở vì nhiệt, có thể làm cho các con lăn bị chèn do đó phương án này thường chỉ dùng cho các trục tương đối ngắn. - Phương án 3: (H6.5c) Khi trục tương đối dài, nhiệt độ thay đổi và trong trường hợp khe hở không ảnh hưởng đến sự làm việc của ổ và chi tiết lắp trên trục. Nhược điểm của phương án này là trong trường hợp vỏ kín ta phải làm gờ bên trong phức tạp nhưng ở đây do kết cấu máy gối đỡ có thể lắp nắp từ 2 phía nên khắc phục được. (a) (b) (c) Hình 6.5. Các phương án cố định trục 6.4.5. Bôi trơn bộ phận ổ Bôi trơn bộ phận ổ nhằm mục đích giảm mất mát ma sát giữa các chi tiết lăn, chống mòn, tạo điều kiện thoát nhiệt tốt, bảo vệ bề mặt làm việc của chi tiết không bị han gỉ, giảm tiếng ồn và bảo vệ ổ khỏi bụi bặm. Việc chọn hợp lý loại dầu và cách bôi trơn sẽ làm tăng tuổi thọ của bộ phận ổ. Khi chọn chất bôi trơn cần dựa vào những điều kiện sau : + Vận tốc của vòng ổ quay . + Tải trọng tác động . + Nhiệt độ làm việc và đặc điểm của môi trường xung quanh. Chất bôi trơn thường dùng hiện nay là mỡ hoặc dầu. Dầu có độ ổn định tốt hơn so với mỡ, có thể dùng khi vận tốc cao, nhiệt độ cao cũng như thấp, không cần tháo rời bộ phận máy khi thay dầu, điều kiện thoát nhiệt tốt hơn mỡ. Nhược điểm là chảy ra ngoài khi vận hành máy. Dùng mỡ có những ưu điểm sau: Mỡ ít bị chảy ra ngoài (có thể dùng lót kín đơn giản), lấp kín khe hở của các chi tiết máy quay và chi tiết máy cố định, nhờ đó bảo vệ khỏi bụi bặm vì máy làm việc trong môi trường nhiều bụi, mỡ có thể dùng cho các bộ phận ổ làm việc lâu dài (khoảng 1 năm), chống mòn tốt, độ nhớt ít thay đổi khi nhiệt độ biến thiên. Ở đây máy làm việc có nhiệt độ không cao lắm (t < 800 ), vận tốc quay trung bình nên ta dùng mỡ để bôi trơn ổ, với vận tốc n = 300vg/ph tra bảng (8.28) [1] ta chọn dùng nhóm mỡ M, loại mỡ Oxôgôlin111. 6.5. Tính sức bền má động Ở chương IV khi tính toán các thông số kỹ thuật của máy, ta đã xác định được: + Chiều rộng má động (tức chiều dài của buồng nghiền) L = 600 mm; + Chiều dài má động l = 1125mm. Chọn vật liệu chế tạo má động là thép C35. Sau khi phân tích áp lực khớp động, ta đã xác định được sơ đồ tính má động như sau: Pđ M 750 Rt12 R12 Rn12 Rn32 Rt32 R32 2 (b) (a) (c) 257,6.106Nmm b V0 b1 b1 b1 h1 h Hình 6.6. Sơ đồ tính má động (a): Sơ đồ chịu lực; (b): Biểu đồ Mômen uốn; (c): Mặt cắt ngang má động tại M (vuông góc với trục má động) Các giá trị và chiều của các lực R12 và R32 trên bản vẽ số 3, vị trí má động chịu lực lớn nhất là vị trí 1. Tại đó: Pđ = 1081.103 N Rt12 = 360.103N Rn12 = 784,2.103N R12 = 863.103N R32 = R03 = 1065.103N Qua sơ đồ chịu lực trên ta thấy má động đồng thời chịu uốn và chịu kéo. Trình tự giải bài toán này như sau: Bỏ qua hiện tượng kéo thì: Wx ³ Căn cứ vào Wx chọn kích thước mặt cắt ngang sau đó sẽ kiểm tra điều kiện smax < [s] với smax = £ [s] Trường hợp thanh chịu kéo [s] = [s]k Ở đây do kết cấu mặt cắt ngang phức tạp ta bỏ qua bước tính đầu tiên. Mà chọn mặt cắt ngang tại M và đưa về tính như hình vẽ tiết diện mặt cắt ngang. F = b.h1 + 3hb1 Các kích thước: b = 600mm, b1 = 60mm; h1 =60mm; h = 200mm Diện tích mặt cắt ngang: F = 600 ´ 60 + 3´ 200 ´ 60 = 72.000 mm2 Mặt khác: Jx = V0 = Wx = Với V0 == 95 mm V0 = 95mm Jx = + Jx = 81735.104 mm4 Þ Wx = = 6087.103 mm3 Wx = 6087.103 mm3 Lực nén: Nz = Rn12 = Rn32 = 784,2.103 N Mômen uốn lớn nhất tại M Mmax = Rt12 .BM Mmax = 360.103 ´ 750 = 27000.104 Nmm Thay các số liệu vào công thức: smax = = 55,2N/mm2 smax = 55,2N/mm2 Với vật liệu chế tạo má động thép C35 tra bảng (13-2) sổ tay thiết kế cơ khí có: [s]k = 70N/mm2 smax < [s]k Như vậy đảm bảo cho má động làm việc đủ bền. 6.6. Tính tấm đẩy Tấm đẩy là chi tiết chịu lực lớn của máy đập hàm, đối với máy chuyển động phức tạp nó có tác dụng tạo ra lực đập cho máy. Tấm đẩy thường được chế tạo bằng phương pháp đúc từ gang xám GX15-32 hoặc GX18-36. Để tăng thời gian sử dụng người ta thường tôi hai đầu tấm đẩy chỗ lắp với ống lót trên má động và trên thân máy. 6.6.1. Kết cấu tấm đẩy I I a) Tấm đẩy là chi tiết chịu lực lớn và liên kết tự do nên người ta thường chọn nó là chi tiết an toàn cho máy. Với một số máy hiện đại và lớn người ta có thể sử dụng ly hợp ma sát, ly hợp siêu việt gắn trên trục lệch tâm với bánh đai để bảo vệ quá tải. Nhưng với máy thiết kế công suất bé, yêu cầu nhỏ gọn nên ta chọn tấm đẩy là chi tiết bảo vệ quá tải. Để thực hiện được việc chống quá tải và nhỏ gọn, tấm đẩy thường có kế cấu như sau: b) Hình.6.7. Dạng tấm đẩy Trong hình a ở giữa tấm đẩy có khoét lỗ, khi quá tải tấm đẩy sẽ gãy ở tiết diện I-I. Để máy tiếp tục làm việc ta thay tấm đẩy mới. Trong hình b, người ta chế tạo tấm đẩy thành 2 miếng rời nhau và được ghép lại bằng đinh tán. Khi quá tải các đinh tán sẽ bị cắt, máy ngừng hoạt động. Do máy có kích thước nhỏ nên ta chọn kết cấu tấm đẩy như hình a và trường hợp bị gãy, nếu tấm đẩy còn tốt ta có thể nối lại như hình b. Do đó dưới đây ta có thể tính cho cả hai phương án. 6.6.2. Tính sức bền tấm đẩy a. Phương án 1: Tấm đẩy có khoét lỗ Ở phần tính động lực học ta thấy tấm đẩy chịu nén thuần túy (bỏ qua trọng lực và lực quán tính của tấm đẩy). Nên để tấm đẩy làm việc được phải kiểm tra điều kiện bền nén. Ở phần trước có Pn = R03 = 1065.103N Ứng suất nén cho phép đối với GX18-36 là [s]n = 400N/mm2 Các kích thước tấm đẩy chọn như hình vẽ b) a) 300 50 500 20 Hình 6.8. Tấm đẩy Chiều dài tiếp xúc với má động l = 500mm Chiều dày tấm đẩy S = 20mm Diện tích tiếp xúc F = l.S = 10000 mm2 sn = = 106,5N/mm2 < [s]n Để tính an toàn cho chi tiết tấm đẩy ta tính chiều dài l1 ở lỗ khoét để đảm bảo khi Pt = 1,5 Pmax thì thanh chống sẽ bị gãy Diện tích mặt cắt ngang ở chổ khoét lỗ F1 F1 = = 3993,75 (mm2) F1 = (500-l1).20 Þ l1= 500 - l1 = 500 - = 300 (mm) b. Phương án 2: Tính cho trường hợp cần nối lại tấm đẩy (thanh chống) khi bị gãy hoặc có thể được nối ngay từ đầu, chọn vật liệu chế tạo đinh tán là thép C85. Theo sổ tay thiết kế cơ khí tập 1, số đinh tán cần đảm bảo cho mối ghép khỏi bị cắt khi chịu lực ngang là: Z ³ Trong đó - d đường kính đinh tán: d = 1,5.S = 1,5.20 = 30mm ứng suất cắt cho phép: [t]c = 0,25 sch = 0,25 ´ 1000 = 250 N/mm2 sch: giới hạn chảy của thép, với thép C85 tra theo TOCT1050-74, bảng 2.4 sổ tay thiết kế cơ khí tập 1, sch= 1000 N/mm2 Z ³ = 9,04 Chọn Z = 10 với d = 30mm Với kích thước và số đinh tán cần ghép đã chọn bảo đảm tấm đẩy làm việc bình thường, đồng thời khi quá tải Pqt = 1,5 Pmax thì đinh tán sẽ bị đứt. 6.7. Lựa chọn thân máy Thân máy thường được chế tạo bằng phương pháp đúc từ gang hoặc hàn từ các tấm thép. Nhưng ở đây với máy thiết kế là sản xuất đơn chiếc nên ta chọn phương án hàn từ các tấm thép có chiều dày từ (10 ÷ 20) mm là thích hợp nhất. Thân máy gồm có mặt trước, mặt sau và 2 mặt bên. Mặt trước của thân máy là má cố định và mặt trong của nó được lắp các tấm lót. Mặt sau để lắp bộ phận điều chỉnh, bộ phận đỡ thanh giằng của lò xo. Còn 2 mặt bên thì nhô lên để đặt gối đỡ trục lệch tâm của máy, là nơi tập trung ứng suất lớn nhất. Để tăng độ cứng vững ta làm hai bên thân có gân chịu lực, phía sau thân máy ta hàn một ống rỗng nối hai mặt bên của thân máy,vật liệu chế tạo thân là thép CT5. 6.8. Lựa chọn các tấm lót Các tấm lót của má động là chi tiết bị mài mòn nhiều nhất trong máy. Vì nó là bộ phận trực tiếp tác dụng lên vật liệu khi đập. Sự mài mòn của nó không đều, phần dưới của tấm lót gần miệng tháo liệu mài mòn nhiều hơn phần trên vì vậy người ta chế tạo các tấm lót trên má động và má tĩnh đối xứng nhau. Khi phần dưới bị mài mòn ta tháo ra xoay ngược trở lại để tiếp tục sử dụng. Do chịu mài mòn nhiều nên tấm lót được chế tạo từ thép hợp kim mangan có chứa từ 12 ÷ 14% Mn, mác thép Mn13A. Mặt trước các tấm lót có gân theo chiều dọc. Việc bố trí gân trên tấm lót má động và má tĩnh phải xen kẽ nhau để tạo sự phá vỡ vật liệu tốt nhất. Vì khi ép vật liệu thì lực tập trung sinh ra ngoài tác dụng nén vỡ còn có bẻ gãy (uốn). Sự mài mòn của gân phụ thuộc vào thời gian sử dụng. Khi đập đá có độ cứng trung bình thì sự mài mòn của gân trong khoảng (0,005 ÷ 0,03) kg/tấn vật liệu. Để tăng thời gian làm việc của tấm lót. Trọng lượng của gân chiếm (20 ÷ 25)% trọng lượng của tấm đập. Mặt sau các tấm lót có đường gờ để tiếp xúc với má tốt hơn. Tấm lót ở hai bên hông cũng được chế tạo từ thép Mn13A nhưng bề mặt của nó phẳng. 6.9. Chọn bộ phận điều chỉnh: Bộ phận điều chỉnh dùng để thay đổi khe hở của khe tháo liệu, tạo ra được các cỡ đá khác nhau trong phạm vi nhất định. Kết cấu của bộ phận điều chỉnh được trình bày như sơ đồ sau: Loại điều chỉnh có vít nằm ngang: khi quay vít 1 do hướng ren ở hai đầu khác nhau nên làm cho hai nêm 2 tiến lại gần hoặc xa nhau đẩy tấm trượt 3 đi ra hay đi vào tương ứng với khe hở tháo liệu đóng hẹp lại hoặc mở ra. Loại điều chỉnh có vít đặt thẳng đứng: khi vặn các đai ốc 1 làm cho tấm nêm 2 chuyển động lên xuống đẩy tấm trượt 3 đi ra hoặc đi vào làm cho khe hở tháo liệu đóng hẹp lại hoặc mở ra. So sánh hai phương án trên ta thấy loại (b) có kết cấu đơn giản hơn nhưng khó bố trí trên thân máy, loại (a) tuy có kết cấu phức tạp hơn nhưng dễ bố trí trên thân máy nên ta chọn phương án này. Để truyền động từ vít 1 đến nêm 2 được tốt, ren trên trục vít là ren hình thang và như đã nói ở trên là một đầu ren hướng phải, đầu còn lại hướng trái. Các tấm nêm, tấm trượt được chọn sao cho đủ chịu được lực nén truyền từ tấm đẩy đến khi làm việc. 1 2 3 a) b) 1 2 3 Hình 6.9. Kết cấu bộ phận điều chỉnh. CHƯƠNG VII HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ BẢO DƯỠNG 7.1. Các thông số kỹ thuật của máy - Kích thước cửa nạp (mm): 400 x 600 - Kích thước đường kính đá nạp lớn nhất: 340(mm) - Chiều rộng cửa xả: (40 ÷ 90) mm - Năng suất trung bình: 40 T/h - Số vòng quay trục lệch tâm: 300(vòng/phút) - Động cơ điện dạng AO2-91-6 + Số vòng quay: 980(v/ph) + Công suất: 55(kW) + Khối lượng động cơ: 520(kg) + Điện áp: 220 ÷ 380(V) 7.2. Lắp ráp và vận hành máy 7.2.1. Lắp ráp máy a. Trình tự lắp ráp Máy nghiền má khi làm việc gây chấn động mạnh, cho nên phải lắp nó trên một bệ (giá) máy có độ cứng vững lớn hay đặt trên một bệ bê tông nặng gấp (8 ÷10) lần trọng lượng bản thân máy. Máy không được đặt gần cột nhà hay trần nhà. Trình tự lắp đặt máy có thể tiến hành như sau: + Đặt thân máy lên bệ kèm theo cả bulông + Kiểm tra thân máy theo các đường trục, chiều cao và các mặt ngang. Để kiểm tra độ lệch của máy so với mặt phẳng nằm ngang ta dùng thước nivô chia vạch 0,1 ÷ 0,2 trên 1m dài. Khi hiệu chỉnh máy nên dựa vào lỗ tiện trong các hốc ổ trục lệch tâm. Theo các số liệu tổ chức lắp ráp và kinh nghiệm vận hành tích luỹ có thể cho phép độ lệch của thân so với mặt phẳng nằm ngang là 0,1mm trên 1 mét dài. Sau khi hiệu chỉnh xong dùng các miếng chèn mỏng xiết lần lượt các bulông nếu dùng giá máy hoặc đổ dung dịch kết dính vào lỗ bulông ở bệ nếu dùng bệ bê tông, khi dung dịch kết dính đã đông rắn rồi thì bắt đầu xiết chặt các bu lông bệ. + Lắp má động: để được nhanh chóng và hợp lý người ta tiến hành lắp ráp má động vào trục lệch tâm ở bãi riêng cùng với tấm lót, bạc tiếp xúc với tấm chống. + Lắp đặt cụm chi tiết trục lệch tâm, má động lên gối đỡ trục. Người ta kiểm tra khớp động của trục và ổ dựa trên lớp sơn. Khi đó độ áp khít không được nhỏ hơn 75% cutxinê dưới . Khi rà vị trí nào cao phải được cạo đi bằng dao cạo. + Lắp ráp cơ cấu điều chỉnh + Lắp ráp tấm chống: để lắp ráp dễ dàng người ta kéo má động về phía thành trước thân máy (má cố định) và kẹp chặt lại. Sau khi lắp đặt tấm chống vào vị trí người ta thả lỏng má động và lắp ráp cơ cấu bảo toàn khớp. + Trong khi lắp ráp và lắp xong toàn bộ phải nhét đầy đủ mỡ vào các nơi cần thiết. b. Chạy thử máy: Sau khi hiệu chỉnh toàn máy đóng máy vào mạng điện cho chạy thử không tải trong thời gian (3 ÷ 5) phút rồi mới cho đá vào một cách từ từ. Nếu là máy mới lắp lần đầu tiên cho máy chạy không tải khoảng (7 ÷ 8) giờ. Chú ý lượng tiêu hao điện năng trong hành trình không tải không được dao động thấy rõ. 7.2.2. Vận hành máy Khởi động phần điện: Trước khi khởi động hệ thống người thợ vận hành phải tiến hành các bước sau : + Kiểm tra các đường cáp điện xem có bị trầy xước, đứt gãy hay không. Nếu có phải sửa chữa ngay hoặc báo cáo cho người có thẩm quyền giải quyết . + Kiểm tra các công tắc an toàn, công tắc sự cố xem chúng đã ở trạng thái sẵn sàng cho hệ thống hoạt động chưa (đóng tất cả các công tắc an toàn, công tắc sự cố). + Đóng tất cả các aptômát, bật khoá liên động ở vị trí ON . Để nâng cao năng suất máy đồng thời bảo đảm an toàn trong khi làm việc người công nhân cần có những hiểu biết cơ bản sau: + Nắm được các kiến thức cơ bản của quá trình nghiền đập, cơ tính vật liệu nạp vào máy. + Hiểu được tính năng của thiết bị, phát hiện được những sai hỏng hay những tiếng động khác thường để kịp thời báo cáo tổ sửa chữa nhằm tránh gây những hư hỏng, thiệt hại lớn. + Ngoài ra công nhân phải được học về an toàn bảo hộ lao động. Khi làm việc người công nhân không nên đứng gần các chi tiết chuyển động của máy, ăn mặc gọn gàng để tránh vướng mắc. Không đứng gần buồng nạp liệu vì đá có thể bắn vào người. Giữ gìn ngăn nắp và gọn gàng khu làm việc. + Tuân thủ những điều quy định khi vận hành máy: 1. Cấp liệu đều đặn vào máy nghiền nhờ các hệ thống cấp liệu. Khi nạp phải đều khắp thân máy. Tránh để rơi vật cứng vào buồng nghiền như bánh răng, cuốc xẻng ... 2. Trước khi nạp liệu phải cho máy chạy không tải (1 ÷ 2) phút. Lúc dừng máy phải dừng bộ phận cấp liệu trước và chờ cho máy đập hết vật liệu trong buồng nghiền rồi mới ngắt điện. 3. Kiểm tra thường xuyên dầu, mỡ bôi trơn, lực căng đai, sự xiết chặt các bulông trên máy. 7.3 .Sửa chữa máy 7.3.1.Khái niệm chung: Do sự chuyển động tương hỗ của các chi tiết khi máy làm việc hoặc giữa các chi tiết và vật liệu khi gia công trên máy mà phát sinh ra quá trình mài mòn chi tiết, dẫn đến sự phá huỷ các bề mặt làm việc của chi tiết máy, thay đổi cấu trúc lớp kim loại tiếp xúc với bề mặt làm việc, hình dáng, kích thước và thay đổi cả độ chính xác, tính chất của bề mặt làm việc. Những phần bị mài mòn nhiều nhất như: cổ trục, gối đỡ trục, ống lót, bánh đai và các tấm lót trong buồng nghiền, ống lót ở các khớp động giữa má động với tấm đẩy, giữa tấm đẩy với thân máy. Sự mài mòn các chi tiết máy xuất hiện trong trường hợp như thế gọi là ma sát tự nhiên. Đến một lúc nào đó độ mài mòn tăng lên rất nhanh, chi tiết máy mất khả năng làm việc cần phải thay thế, phục hồi. Ngoài ra khi máy làm việc xảy ra những hỏng hóc thường do việc bảo quản và tổ chức lao động không tốt. Các vật liệu quá cứng rơi vào buồng nghiền, nạp liệu không đúng kỹ thuật, không kiểm tra sự kẹp chặt của các chi tiết trước khi vận hành. Nhằm mục đích giảm cường độ mài mòn, tăng thời gian sử dụng các chi tiết máy phải bảo quản kỹ thuật máy và sử dụng hợp lý. Nếu máy bị mòn hỏng hóc mà không kịp thời sửa chữa, bảo quản thì tuổi thọ của máy giảm đi nhanh chóng. Mặt khác để đảm bảo cho nhà máy hoạt động bình thường theo kế hoạch ta không thể cùng một lúc cho một số máy ngừng hoạt động để đem sửa chữa, bảo quản. Ta cũng không thể để cho các máy hoạt động cho đến khi máy hỏng hóc mới đem đi sửa, vì làm như vậy ảnh hưởng đến chất lượng hoạt động của máy đồng thời có khi còn gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến kế hoạch sản xuất. Để tránh những sai phạm kể trên, chúng ta phải thường xuyên theo dõi, xem xét để kịp thời sửa chữa những hỏng hóc khi vận hành. Bên cạnh đó phải lập kế hoạch định kỳ sửa chữa thay thế những chi tiết cần thiết. Người ta phân biệt 2 dạng sửa chữa: Sửa chữa không định kỳ và sửa chữa định kỳ. 7.3.2. Sửa chữa không định kỳ Thực chất của sửa chữa không định kỳ là sửa chữa những sự cố của máy (tức hỏng đâu sửa đó) không theo kế hoạch định trước. Yêu cầu về chất lượng sửa chữa hay yêu cầu về tình trạng của máy sau khi sửa chữa không qui định chặt chẽ, miễn sao cho máy bị hỏng hóc sau khi sửa chữa trở lại hoạt động bình thường. Vì vậy khi đó chẳng những công việc sửa chữa mà kế hoạch sản xuất cũng bị động. Bảng 7.1 cho biết những hỏng hóc thường xảy ra đối với một số bộ phận của máy giúp ta kịp thời sửa chữa nhanh chóng, đưa máy hoạt động trở lại. Bảng 7.1 Hư hỏng Nguyên nhân Phương pháp khắc phục Ổ đỡ nóng quá nhiệt độ cho phép (nhiệt độ của dầu trong ống dẫn vượt quá 600C). - Số lần bôi trơn không đầy đủ. - Mỡ bôi trơn không phù hợp. - Làm bẩn mỡ bôi trơn và ổ đỡ. - Chảy mỡ ra ngoài khi đệm lót kín bị hỏng. - Có vết xước trên bề mặt ngõng trục của ổ. - Mài mòn ổ do lắp ráp không chính xác. - Đai căng quá mức. - Bổ sung việc bôi trơn. - Chọn loại mỡ bôi trơn theo bảng hướng dẫn. - Rửa ổ đỡ bằng dầu hoả, thay loại mỡ mới. - Phụ hồi lại khe hở theo tiêu chuẩn, thay đệm lót kín mới. - Gia công lại, rửa sạch bằng dầu, bổ sung mỡ mới. - Thay ổ mới, kiểm tra vị trí tương quan giữa ổ và trục. - Điều chỉnh lại lực căng đai bằng cách dịch chuyển động cơ. Giảm số vòng quay hay không quay. - Hư ổ đỡ. - Trục và ổ bị kẹt. - Chất tải quá mức hay không đúng kỹ thuật. - Có sự trượt đai. - Thay ổ đỡ. - Kiểm tra lại vị trí đồng tâm, khử bỏ sự kẹt. - Tháo bỏ vật liệu trong buồng nghiền. - Kiểm tra sự làm việc của động cơ, điều chỉnh lại lực căng đai. Ngừng đập. - Thanh chống bị gãy hoặc các đinh tán nối thanh chống bị cắt. - Thay thanh chống mới hoặc nối lại khi bị gãy. Có tiếng gõ vang ở phần dưới máy. - Lò xo bị yếu hay bị gãy. - Lực ép lò xo quá mức không điều chỉnh lại lực ép khi điều chỉnh khe tháo liệu như trên. - Thay lò xo. - Nới lỏng đai ốc, giảm lực nén đến trị số cần thiết, thay lò xo, thay thanh kéo. Cỡ hạt đập ra lớn hơn kích thước đã điều chỉnh. - Phần dưới các tấm đập bị mòn. - Thay tấm đập mới, phục hồi tấm đập cũ bằng cách xoay ngược trở lại hay bồi thêm một lớp kim loại cần thiết. Máy làm việc có rung động. - Bánh đai bị đảo và không cân bằng. Trục bánh đai bị cong, bị mòn không đều trong quá trình làm việc. - Sửa chữa trục, sửa chữa then và sửa chữa bản thân bánh đai. Cơ cấu điều chỉnh chiều rộng miệng tháo khoáng không làm việc được. - Giá đỡ nêm bị rơi ra, nêm điều chỉnh không di động được. - Hàn giá đỡ nêm vào thân máy. 7.3.3. Sửa chữa định kỳ Thực chất là sau một thời gian làm việc nhất định theo kế hoạch sửa chữa, phụ hồi, thay đổi một số chi tiết, hiệu chỉnh lại các tiêu chuẩn kỹ thuật đã định. Chu kỳ sửa chữa được tính từ lúc máy bắt đầu làm việc đến khi sửa chữa lớn hoặc giữa hai lần sửa chữa lớn. Trong thực tế việc tổ chức sử chữa được chi làm 3 loại: 7.3.3.1. Sửa chữa nhỏ Sau khi máy làm việc từ (600 ÷ 800) giờ phải tiến hành sửa chữa bao gồm: + Lau chùi ổ trục và các gối đỡ. + Thay tấm đập hoặc bồi thêm kim loại. Thời gian ngừng máy sửa chữa là từ 3 ÷ 4 giờ. 7.3.3.2. Sửa chữa vừa Tiến hành sau khi máy làm việc được khoảng từ (3000 ÷ 5000) giờ, nội dung gồm có: + Thay các ổ mới + Gọt mài lại ổ trục + Bồi đắp thêm kim loại vào ổ đỡ + Thay tấm đập Thời gian ngừng để sửa chữa là từ 1 ÷ 2 ngày 7.3.3.3. Sửa chữa lớn Tiến hành khi máy làm việc được hơn 10.000 giờ, nội dung gồm: + Sửa chữa thân máy. + Thay toàn bộ các tấm đập. + Thay tấm chống. + Thay trục và gối đỡ. + Thay các ống lót. + Thay lò xo, thanh kéo, các tấm chêm điều chỉnh khe tháo liệu. Thời gian ngừng máy để sửa chữa khoảng (8 ÷ 10) ngày. 7.4. An toàn lao động trong phân xưởng đập nghiền An toàn lao động là một trong những biện pháp quan trọng để bảo vệ sức khoẻ của công nhân và nâng cao năng suất lao động. Để đảm bảo an toàn cho người làm việc ở phân xưởng đập nghiền phải thực hiện các qui tắc kỹ thuật an toàn, các định mức vệ sinh công nghiệp như nhiệt độ, độ ẩm, độ chiếu sáng, nồng độ bụi ở nơi làm việc. Các tiêu chuẩn về độ chiếu sáng thực hiện thông qua việc bố trí các đèn điện ở nhà sản xuất. Các tiêu chuẩn về nồng độ bụi được bảo đảm bằng cách thực hiện bằng các biện pháp khử bụi như phun nước vào vật liệu, bao kín các nguồn sinh bụi và dùng quạt gió đẩy bụi đến bộ phận thu bụi ... Tuỳ theo tính chất của loại vật liệu nồng độ bụi cho phép ở trong khoảng từ 0,3¸10mg/m3 Để bảo đảm an toàn và thuận tiện cho việc vận hành, sửa chữa thiết bị thì sân công tác phải đủ rộng để thợ vận hành, thợ sửa chữa làm việc và đủ chỗ để đặt phụ tùng dự trữ và các chi tiết máy tháo dỡ ra khi sửa chữa, phần diện tích công tác cao hơn sàn nhà từ 0,3m trở lên phải có hàng rào chắc chắn, cao hơn 1m bao quanh, chân rào có bờ cao ít nhất là 180mm. Các ống và máng vận chuyển phải luồn sâu hoặc đặt ở độ cao tối thiểu là 2,2m so với mặt sàn. Trong các phân xưởng phải bố trí cầu trục hoặc palăng để vận chuyển và nâng hạ các chi tiết nặng khi lắp ráp hoặc sửa chữa, thay thế. Các phần chuyển động và chỗ nguy hiểm của máy phải được che kín, cụ thể là các bộ phận truyền động và dẫn động của tất cả các máy, phiểu chất khoáng và miệng cấp khoáng của các máy đập và máy nghiền, tang quay của máy cấp liệu và băng tải dọc chiều băng tải phải có thành chắn ở 2 bên. Chiều rộng của lối đi chính trong phân xưởng phải lớn hơn 1,5m chiều rộng lối đi quanh các máy lớn và phải quan sát cẩn thận khi vận hành. Lối đi quanh các thiết bị khác cần lớn hơn 1m. khoảng cách giữa các phần tĩnh của các thiết bị cần lớn hơn 0,6m. Các thiết bị mở máy cần đặt ở chỗ mà khi công nhân vận hành đóng mở máy có thể nhìn bao quát toàn bộ diện tích làm việc, và phải ở gần lối đi dẫn đến các máy. Khi bố trí các thiết bị khởi động tập trung thì chỉ được mở máy khi đã nhận được tín hiệu của người vận hành máy. Nút ấn để dừng máy phải đặt ở gần máy. Nội qui an toàn được xác định cụ thể cho từng vị trí làm việc. Công nhân phải nghiên cứu và thực hiện đầy đủ các điều ghi ở bảng nội qui đó. Các nhân viên an toàn, các đội trưởng, tổ trưởng sản xuất có trách nhiệm giám sát và đôn đốc thực hiện.  KẾT LUẬN Sau hơn 3 tháng làm việc, được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn, các thầy cô trong khoa Cơ khí và khoa Sư phạm kỹ thuật, em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế theo đúng thời gian yêu cầu. Trong khi thực hiện thiết kế, em đã kết hợp các lý thuyết về nghiền trong các tài liệu về vật liệu xây dựng, các kiến thức cơ khí chuyên môn đã học và thực tế sản xuất ở các cơ sở gia công đá trong khu vực Đà Nẵng. Dây chuyền nghiền đá xây dựng với máy nghiền có công suất N=30,8kW thích hợp với các cơ sở sản xuất vừa và lớn. Kết cấu máy đơn giản, điều kiện vận hành bảo quản dễ dàng, với trang thiết bị sẵn có ở các nhà máy cơ khí địa phương cho phép chúng ta có thể sản xuất được máy này để cung cấp cho các nhà máy, công trường. Vì khả năng có hạn, kiến thức thực tế còn ít, thời gian ngắn nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự đóng góp của thầy cô. Một lần nữa em xin chân thành tỏ lòng biết ơn thầy giáo hướng dẫn, các thầy cô trong khoa Cơ khí và khoa Sư phạm kỹ thuật đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành nhiệm vụ được giao. Đà Nẵng, ngày .... tháng 05 năm 2006 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Thiết kế chi tiết máy Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội 1998 2. Nguyên lý máy Đinh Gia Tường - Tạ Khánh Lâm Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 1999 3. Đập nghiền sàng khoáng sản Nguyễn Bơi - Trương Cao Suyển - Kiều Cao Thắng Nhà xuất bản Công nhân kỹ thuật, Hà Nội 1985 4. Máy sản xuất vật liệu và cấu kiện xây dựng Đoàn Tái Ngọ - Nguyễn Thiệu Xuân - Trần Văn Tuấn Nguyễn Thị Thanh Mai - Nguyễn Kiếm Anh Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội 2000 5. Máy và thiết bị sản xuất vật liệu xây dựng Trần Quang Quý - Nguyễn Văn Vịnh - Nguyễn Bính Nhà xuất bản Giao thông vận tải 6. Các máy gia công vật liệu rắn và dẻo tập 1 Hồ Lê Viên Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật 7. Chi tiết máy tập 1 và 2 Nguyễn Trọng Hiệp Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội 2003 8. Dung sai và lắp ghép Ninh Đức Tốn Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội 2003 9. Máy xây dựng Nguyễn Văn Hùng - Phạm Quang Dũng - Nguyễn Thị Mai Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 1999 10. Vật liệu xây dựng Phùng Văn Lự - Phạm Duy Hữu - Phan Khắc Trí Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội 1998 11. Thiết bị các nhà máy Silicat tập 1 Khoa Silicat - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 1990 12. Vẽ kỹ thuật cơ khí Trần Hữu Quế Nhà xuất bản Đại Học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1983 13. Sổ tay thiết kế cơ khí tập 1, 2 và 3 Hà Văn Vui - Nguyễn Chỉ Sáng – Phan Đăng Phong Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2004 MỤC LỤC Trang Lời nói đầu 01 CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU ĐÁ VÀ QUÁ TRÌNH KHAI THÁC ĐÁ 02 1.1. Giới thiệu về vật liệu đá và đá dăm dùng trong sản xuất các cấu kiện bê tông và làm đường sá 02 1.2. Giới thiệu về quá trình và thiết bị khai thác và gia công vật liệu đá và đá dăm 05 CHƯƠNG II. GIỚI THIỆU VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH ĐẬP NGHIỀN 08 2.1. Mục đích và ý nghĩa của đập nghiền 08 2.2. Các tính chất cơ bản của vật liệu nghiền 09 2.3. Đặc tính của quá trình nghiền 10 2.4. Năng lượng nghiền 13 2.5. Các phương pháp đập nghiền 17 CHƯƠNG III. PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐẬP NGHIỀN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ 19 3.1. Phân loại chung 19 3.2. Phân loại máy nghiền đá trong công nghiệp vật liệu xây dựng 19 3.3. Giới thiệu một số máy cỡ thô 21 3.4. Chọn phương án thiết kế 28 3.5. Sơ đồ động học của máy nghiền má, ưu khuyết điểm 30 3.6. Sơ đồ nguyên lý máy thiết kế 31 CHƯƠNG IV. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY 33 4.1. Xác định kích thước buồng nghiền 33 4.2 Xác định góc kẹp đá 33 4.3. Hành trình của má nghiền 35 4.4 Số vòng quay của trục lệch tâm 36 4.5 Xác định năng suất máy 39 4.6. Tính công suất động cơ điện 42 4.7 Chọn động cơ 43 4.8. Tính lực nghiền tác dụng lên má 46 CHƯƠNG V. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CHO TOÀN MÁY 48 5.1. Xác định kích thước động học 48 5.2. Phân tích động học cơ cấu 51 5.3. Phân tích lực trên cơ cấu 55 5.4. Cân bằng máy 57 CHƯƠNG VI. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU VÀ SỨC BỀN TOÀN MÁY 60 6.1. Thiết kế bộ truyền đai 60 6.2. Tính toán bánh đà 64 6.3. Tính toán thiết kế trục lệch tâm 67 6.4. Thiết kế gối đỡ trục 76 6.5. Tính sức bền má động 80 6.6. Tính tấm đẩy 82 6.7. Lựa chọn thân máy 84 6.8. Lựa chọn các tấm lót 84 6.9. Chọn bộ phận điều chỉnh 84 CHƯƠNG VII. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ BẢO DƯỠNG 86 7.1. Các thông số kỹ thuật của máy 86 7.2. Lắp ráp và vận hành máy 86 7.3. Sửa chữa máy 87 7.4. An toàn lao động trong phân xưởng đập nghiền 90 Kết luận 92 Tài liệu tham khảo 93 Mục lục 94