MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH....................................................................................3
LỜI NÓI ĐẦU....................................................................................................4
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ ỐNG CỐNG......................................................5
1.1. Khái niệm chung về ống cống bê tông cốt thép.........................................5
1.1.1. Tổng quan...............................................................................................5
1.1.2. Phân loại.................................................................................................5
1.1.3. Nhiệm vụ và ứng dụng............................................................................7
1.1.4. Bê tông sản xuất ống cống.....................................................................8
1.1.5. Các phương pháp sản xuất ống cống...................................................10
1.2. Yêu cầu chung của ống cống TCVN 9113:2012.......................................11
1.2.1. Vật liệu...................................................................................................11
1.2.2. Yêu cầu về ngoại quan và khuyết tật cho phép.....................................12
1.2.3. Yêu cầu về kích thước và độ sai lệch cho phép....................................13
1.2.4. Yêu cầu về khả năng chịu tải................................................................14
1.3. Công nghệ sản xuất ống cống đúc ly tâm................................................16
1.3.1. Khái niệm về công nghệ sản xuất ống cống đúc ly tâm........................16
1.3.2. Sơ đồ công nghệ...................................................................................18
Chương 2. Tính toán lựa chọn thiết bị chính của dây chuyền.........................21
2.1. Máy trộn bê tông phục vụ sản xuất ống cống ly tâm................................21
2.1.1. Công dụng.............................................................................................22
2.1.2. Phân loại...............................................................................................23
2.1.2. Lựa chọn máy trộn bê tông cho dây chuyền.........................................26
2.2. Thiết bị nạp liệu........................................................................................26
2.2.1. Giới thiệu chung....................................................................................26
2.2.2. Lựa chọn thiết bị nạp liệu......................................................................27
2.3. Máy và thiết bị phục vụ công tác cốt thép................................................27
2.4. Tính toán thiết kế máy quay ly tâm..........................................................29
2.4.1. Khái niệm chung...................................................................................29
2.4.2. Tính tốc độ quay của khuôn.................................................................30
2.4.3. Tính công suất dẫn động của động cơ.................................................33
2.4.4. Tính toán một số thông số hình học cơ bản của máy quay ly tâm.......34
2.4.5. Tính năng suất máy quay ly tâm..........................................................47
2.5. Tính toán, thiết kế băng tải nạp bê tông..................................................47
2.5.1. Khái niệm chung...................................................................................47
2.5.2. Tính toán băng tải................................................................................48
2.5.3. Tính toán bộ truyền xích dẫn động khung đỡ băng tải.........................55
CHƯƠNG 3. QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA BĂNG TẢI................58
3.1. Các dạng hư hỏng thường gặp của băng tải..........................................58
3.2. Bảo dưỡng băng tải................................................................................59
3.3. Các bước bảo trì băng tải:......................................................................59
3.4. Quy định an toàn.....................................................................................63
KẾT LUẬN.....................................................................................................65
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................66
LỜI NÓI ĐẦU
Sự nghiệp đổi mới của Đảng ta khởi xướng đã mở đường cho ngành công nghiệp vật liệu và cấu kiện xây dựng có những bước phát triển nhanh chóng. Các doanh nghiệp đã đầu tư có chiều sâu, đổi mới công nghệ. Ngành công nghiệp sản xuất ống cống cũng không ngoại lệ. Do nhu cầu về ống cống ngày càng cao, cả về chất lượng cũng như số lượng, chủng loại. Vì vậy, nếu cứ sản xuất theo phương pháp thủ công như trước thì sẽ không đáp ứng được nhu cầu của thực tế. Mặt khác, để cạnh tranh được thì các doanh nghiệp cần phải hạ giá thành sản phẩm, chất lượng cao.
Xuất phát từ thực tế đó, máy quay ly tâm và thiết bị phụ trợ đã ra đời để phục vụ nhu cầu của các doanh nghiệp. Máy quay ly tâm và các thiết bị phụ trợ là một bộ phận không thể thiếu trong dây chuyền sản xuất ống cống. Nó giúp sản phẩm làm ra có chất lượng cao.
Với đề tài đồ án tốt nghiệp là: “Thiết kế dây chuyền sản xuất ống cống theo phương pháp đúc ly tâm”, em đã cố gắng tìm hiểu về dây chuyền cũng như vận dụng kiến thức đã học, tìm tòi tài liệu phục vụ để thực hiện tốt đề tài đồ án đã được giao. Tuy nhiên do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, vì vậy chắc chắn sẽ không tránh được những sai sót trong quá trình thực hiện.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy: ThS……………..., các thầy trong bộ môn máy xây dựng đã tạo điều kiện, chỉ dẫn, bổ sung những kiến thức còn thiếu, giúp em có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp.
Hà Nội, ngày … tháng … năm 20….
Sinh viên thực hiện
…………………
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ ỐNG CỐNG
1.1 Khái niệm chung về ống cống bê tông cốt thép
1.1.1 Tổng quan
- Hiện nay, người ta đã chế tạo được các ống bê tông cốt thép có các chỉ tiêu lỹ thuật không kém ống thép. Ống bê tông cốt thép được phân thành ống chịu áp lực thấp (0,3MPa) và ống chịu áp lực cao (tới 1,5 MPa). Những ống chịu áp lực thấp được chế tạo bằng rung động, bằng quay ly tâm hoặc bằng ép hướng kính hay bằng cán lý tâm. Các ống bê tông chịu lưc chủ yếu được chế tạo bằng phương pháp rung – ép thủy lực.
- Khái niệm: Ống cống là một sản phẩm cấu kiện bê tông được sử dụng chủ yếu trong công trình hạ tầng thoát nước. Ống cống bê tông là thuật ngữ chỉ các sản phẩm cống tròn, cống hộp, cống vuông nói chung.
1.1.2. Phân loại
- Theo đường kính danh nghĩa
- Theo cấp tải ống cống có 3 cấp tải cơ bản như quy định
+ Ống cống cấp tải thấp, ký hiệu T.
+ Ống cống cấp tải tiêu chuẩn, ký hiệu TC.
- Theo hình thức liên kết: Theo hình thức liên kết nối, ống cống gồm 3 loại:
+ Ống cống nối theo kiểu "âm - dương" (Hình a), ký hiệu NAD. Mối nối là một vòng liên kết mềm làm bằng cao su hoặc chất dẻo, có thể dạng tròn trơn hoặc dạng vòng được giữ hãm ở vị trí cố định, đặt ở trong thành của ống cống
+ Ống cống nối theo kiểu "lồng - ghép" (Hình b), ký hiệu NLG. Mối nối là một vòng liên kết mềm đặt ở ngoài thành ống cống
1.1.3. Nhiệm vụ và ứng dụng
Mấy chục năm gần đây, những thành tựu về nghiên cứu cũng như phương pháp tính toán bê tông cốt thép trên thế giới càng thúc đẩy ngành công nghiệp sản xuất bê tông cốt thép đúc sẵn phát triển. Bê tông cốt thép ứng suất trước cho phép tận dụng bê tông số hiệu cao, thép cường độ cao, tiết kiệm bê tông và cốt thép.
Thuật ngữ "bê tông đúc sẵn" bao gồm các sản phẩm được sản xuất tại nhà máy với chất lượng cao nhằm tạo sản phẩm thương mại và dân dụng. Riêng sản phẩm bao gồm đường ống bê tông cốt thép, kết cấu chịu lực sử dụng bê tông đúc sẵn, cống bê tông, tường móng, tường âm thanh, tường chắn, sàn nhà và mái nhà tấm, tấm kiến trúc, nhà ở mô-đun, hố ga, cống hộp, bể tự hoại, cầu, trụ cầu và đường hầm,… đã được chứng minh trong quá trình sử dụng với vật liệu mới, linh hoạt và bền, phục vụ nhu cầu của xã hội mỗi ngày.
1.1.4. Bê tông sản xuất ống cống
Định mức cấp phối vật liệu cho 1m3 bê tông sử dụng xi măng PCB 30
- Độ sụt 2 ÷ 4 cm
- Đá dmax = 20 mm [(40÷70) % cỡ 0,5 x 1 cm và (60÷30) % cỡ 1x2 cm]
Khi lên cấp phối bê tông trên trạm trộn có hệ thống cân đong tự động, các loại vật liệu được quy đổi ra kg:
Trọng lượng riêng ký hiệu: ɣ (t/m3; kg/m3) được xác định trong phòng thí nghiệm ở trạng thái khô
Mùa mưa: (cát đá ngoài trời, độ ẩm > 80%) cần tăng khối lượng cát đá đồng thời giảm lượng nước
ɣ cát = 1,25 ÷ 1,35
ɣ đá = 1,28 ÷ 1,35
Định mức cấp phối vật liệu cho 1m3 bê tông sử dụng xi măng PCB 40
· Độ sụt 2 ÷ 4 cm
· Đá dmax = 20 mm [(40÷70) % cỡ 0,5 x 1 cm và (60÷30) % cỡ1 x 2 cm
1.2. Yêu cầu chung của ống cống TCVN 9113:2012
1.2.1. Vật liệu
* Xi măng: Xi măng dùng để sản xuất ống cống là xi măng poóc lăng bền sun phát (PCSR) theo TCVN 6067:2004, hoặc xi măng poóc lăng hỗn hợp bền sun phát (PCBSR) theo TCVN 7711:2007 hoặc xi măng poóc lăng (PC) theo TCVN 2682:2009 hoặc xi măng poóc lăng hỗn hợp (PCB) theo TCVN 6260:2009, cũng có thể sử dụng các loại xi măng khác, nhưng phải phù hợp với các tiêu chuẩn tương ứng.
* Cốt liệu
- Cốt liệu nhỏ - Cát dùng để sản xuất ống cống có thể là cát tự nhiên hoặc cát nghiền, nhưng phải phù hợp với yêu cầu của TCVN 7570:2006.
- Cốt liệu lớn - Đá dăm, sỏi hoặc sỏi dăm dùng để sản xuất ống cống phải phù hợp với các yêu cầu của TCVN 7570:2006. Ngoài ra chúng còn phải thỏa mãn các quy định của thiết kế.
* Phụ gia: Phụ gia các loại phải thỏa mãn TCVN 8826:2011 và TCVN 8827:2011.
1.2.2. Yêu cầu về ngoại quan và khuyết tật cho phép
* Độ phẳng đều bề mặt:
Bề mặt bên ngoài và bên trong của ống cống yêu cầu phẳng đều, không được có các điểm gồ lên hoặc lõm xuống quá 5 mm.
* Nứt bề mặt:
Cho phép có các vết nứt bề mặt bê tông do biến dạng mềm, nhưng chiều rộng của vết nứt không được lớn hơn 0,1mm. Các vết nứt này có thể được sửa chữa bằng cách xoa hồ xi măng
1.2.4. Yêu cầu về khả năng chịu tải
* Yêu cầu cường độ bê tông
Cường độ bê tông phải đảm bảo yêu cầu thiết kế.
Có thể sử dụng kết hợp phương pháp không phá hủy theo TCXD 171:1989 để xác định cường độ bê tông. Trường hợp có sự tranh chấp giữa các bên, thì phải kiểm tra trên mẫu bê tông khoan từ ống cống.
* Yêu cầu khả năng chịu tải
Các cấp chịu tải cơ bản của ống cống phải đáp ứng 3 mức tải trọng (kN/m) như quy định ở Bảng 4.
- Tải trọng không nứt: là mức tải trọng ban đầu tác động lên mẫu thử, duy trì ít nhất trong một phút mà không xuất hiện vết nứt
- Tải trọng làm việc: là mức tải trọng tiếp theo tác động lên mẫu thử, duy trì ít nhất trong một phút mà không xuất hiện vết nứt hoặc xuất hiện vết nứt nhỏ có chiều sâu không lớn hơn 2 mm hoặc bề rộng vết nứt không lớn hơn 0,25 mm
1.3. Công nghệ sản xuất ống cống đúc ly tâm
1.3.1. Khái niệm về công nghệ sản xuất ống cống đúc ly tâm
* Công nghệ ly tâm là một trong những công nghệ sản xuất sản phẩm dòng ống cống ly tâm hiện đại nhất hiện nay. Nó giúp gia tăng độ vững chắc và tăng thêm tuổi thọ của sản phẩm khi đi vào sử dụng. Vì thế rất nhiều khách hàng đã sử dụng loại cống này trong các dự án xây dựng.
* Công nghệ sản xuất:
- Sử dụng cốt thép chất lượng cao, không bị bể nứt, dập, xoắn, vẩy sắt, dầu mỡ, tăng được tính bám dính tốt cho ống cống. Sai số không lớn hơn 0,02mm giúp cho ống cống có kích thước được chính xác hơn phù hợp với khách hàng khi áp dụng vào công trình.
- So với vị trí thiết kế thì chỉ số diện tích cốt thép của ống cống không nhỏ hơn 5%. Chỉ số cường độ thép không nhỏ hơn 5% so với thiết kế.
- Cốt thép dung sản xuất ống cống bê tông có chỉ số giới hạn chảy nhỏ hơn 5% so với thiết kế.
Hình chung dây chuyền sản xuất như hình 1.7.
1.3.2. Sơ đồ công nghệ
1.3.2.1. Đặt cốt thép
Cốt thép là một trong những phần chịu lực chủ yếu của cấu kiện bê tông cốt thép. Đặt đúng cốt thép là việc làm rất quan trọng để cấu kiện thỏa mãn mục địch thiết kế. Trong một số trường hợp, chỉ cần dịch chuyển vị trí cốt thép đi 1cm thôi cũng đủ làm cho cấu kiện đó giảm khả năng chịu lực rõ rệt.
Trước khi đổ bê tông cần kiểm tra vị trí và đường kính cốt thép bởi vì trong quá trình vận chuyển một số thanh có thể bị dịch chuyển vị trí. Cần đăc biệt chú ý giữ cố định vị trí cốt thép trong quá trình đổ và đầm bê tông. Bê tông phải đổ ở vị trí thấp số lượng nhỏ.
1.3.2.3. Công đoạn dưỡng hộ
Quá trình đóng rắn của hỗn hợp bê tông rất dài vượt qua tất cả thời gian của các thao tác công nghệ chế tạo cấu kiện. Để tăng nhanh quá trình đóng rắn của bê tông, rút ngắn chu ký sản xuất 1 sản phẩm tức là tăng số vòng quay của khuôn, nâng cao hệ số sử dụng thiết bị thì ta phải tiến hành dưỡng hộ nhiệt sản phẩm. Phương pháp dưỡng hộ phổ biến hiện nay là dưỡng hộ bằng hơi nước.
1.3.2.4. Công đoạn tháo khôn, lấy sản phẩm và chuẩn bị khuôn
Sau khi dưỡng hộ xong ta dung cầu trục đưa khuôn và sản phẩm ra vị trí tháo khuôn. Tại đây công nhân sẽ tháo bulong và các công tác cần thiết để tháo khuôn và lấy sản phẩm ra. Sau đó sản phẩm sẽ được đưa đến bãi tập kết sản phẩm còn khuôn được đem đến vị trí chuẩn bị khuôn.
Để làm sạch khuôn người ta dùng 3 phương pháp:
+ Phương pháp cơ khí
+ Phương pháp hóa học
+ Phương pháp khí nén
Chương 2. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH CỦA DÂY CHUYỀN
2.1. Máy trộn bê tông phục vụ sản xuất ống cống ly tâm
a. Thông số đầu vào:
- Chiều dài ống: 2m
- Số lượng ống 1 lần đúc: 2 chiếc
- Đường kính sử dụng: Ø1000
- Đường kính ngoài: Ø1200
- Cốt thép sử dụng: Ø6
b. Thể tích của phần thân ống cống
- Cốt thép gồm cho 14 thép dọc có chiều dài 4m, 56 đai thép vòng có chiều dài là 2 × π × 0,55 = 3,454 (m), vậy tổng chiều dài của cốt thép là
14 × 4 + 56 × 3,454 = 249,424 (m)
- Thép Ø6 có diện tích mặt cắt ngang là 0,283 cm2, khối lượng riêng là 0,22 kg/m, vậy thể tích cốt thép chiếm chỗ trong bê tông là:
249,424 x (0,283:1002) = 0,007 (m3)
- Ta có hệ số lèn chặt của bê tông là: Kl = 0,95 ÷ 0,98; Khối lượng riêng của bê tông là 2200 (kg/m3).
Vậy lượng bê tông cần dùng cho 1 lần đúc ống cống là: 1,3753 : 0,98 = 1,403 (m3). Khối lượng bê tông là: 1,403× 2200 = 3186 (kg).
- Khối lượng khuôn đúc là: 0,616 × 7800 = 4804,8 (kg)
2.1.1. Công dụng
Máy trộn bê tông dùng để trộn đều các phối liệu hỗn hợp bê tông như cát, đá, xi măng, nước và các phụ gia khác theo một cấp phối xác định, đảm bảo mật độ của các chất này được đồng đều cho năng suất, chất lượng cao và tiết kiệm xi măng hơn so với trộn thủ công.
2.1.2. Phân loại
a. Máy trộn bê tông tự do:
Việc nhào trộn các phối liệu trong máy trộn tự do được tiến hành trong các thùng trộn, ở thành trong của thùng trộn có lắp cố định các cánh trộn. Khi thùng trộn quay, hỗn hợp được nâng lên nhờ các cánh trộn và nhờ lực ma sát tới độ cao cần thiết rồi đổ hỗn hợp xuống. Độ đồng nhất của hỗn hợp được đảm bảo sau 30÷40 chu kỳ nâng và đổ.
Theo phương pháp đổ bê tông ra, có các loại máy trộn tự do: có thùng lật úp để đổ bê tông, có thùng nghiêng để đổ bê tông và có máng đổ bê tông ra. Theo hình dạng của thùng trộn có các loại máy trộn tự do: có thùng dạng quả táo, có thùng dạng quả tram và có thùng dạng hình trụ.
b, Máy trộn bê tông cưỡng bức:
* Máy trộn bê tông làm việc theo chu kỳ:
Loại máy này dùng để sản xuất hỗn hợp bê tông có độ lớn cốt liệu không quá 70mm và cũng dùng để sản xuất vữa xây dựng, sản xuất hỗn hợp trong lĩnh vực sản xuất vật liệu thuỷ tinh và gốm xây dựng.
Máy trộn roto làm việc đặc biệt hiệu quả khi dùng để sản xuất hỗn hợp bê tông khô.
* Máy trộn bê tông cưỡng bức làm việc liên tục:
Loại máy trộn này được sử dụng rất rộng rãi để sản xuất vữa bê tông và vữa xây dựng, trang bị cho các trạm trộn làm việc liên tục với năng suất 5,10 và 30m3/h. Hiện nay được dùng phổ biến là loại máy trộn cánh hai trục nằm ngang.
Chất lượng nhào trộn của hỗn hợp ở chế độ làm việc liên tục của máy trộn chỉ đảm bảo được nếu như hỗn hợp được lưu giữ ở trong thùng trộn 1 khoảng thời gian cần thiết. Điều này chỉ đạt được khi đảm bảo sự tương quan hợp lý giữa chiều dài của máy trộn, vận tốc góc của cá trục trộn và sơ đồ lắp đặt các cánh trộn. Trên mỗi trục trộn có lắp đặt 30÷60 cánh trộn, được bố trí nghiêng 1 góc 40÷450 so với trục trộn. Một số cánh trộn được bố trí dưới các góc nghiêng sao cho hình thành các dòng hỗn hợp chuyển động đan chéo nhau.
2.1.2. Lựa chọn máy trộn bê tông cho dây chuyền
Cần dùng máy trộn để thu được lượng bê tông là 1,403 (m3) chia thành 2 mẻ, mỗi mẻ trong thời gian là 85(s). Vậy máy trộn bê tông có năng suất là:
Q = Vbt.3600/t.k=1,403/2.3600/85.0,85=25,254(m^3/h)
Chọn máy trộn bê tông roto hành tinh năng suất 26 (m3/h).
2.2. Thiết bị nạp liệu
2.2.1. Giới thiệu chung
a, Công dụng:
Thiết bị nạp liệu được dung để cung cấp vật liệu đều và liên tục từ bunke đến các nhà máy vận chuyển, thiết bị định lượng và các thiết bị khác trong dây chuyền công nghệ sản xuất. Thiết bị nạp liệu ổn định quá trình công nghệ và sự làm việc bình thường của các thiết bị, cho phép cơ giới hóa và tự động hóa quá trình sản xuất.
b. Phân loại:
Theo đặc tính chuyển động của bộ phận công tác:
- Thiết bị nạp liệu chuyển động liê tục theo vòng khép kín (băng tải nạp liệu, bản nạp liệu).
- Thiết bị nạp liệu chuyển dộng dao động (máng nạp liệu dao động lắc dọc, máng nạp liệu rung động, thiết bị nạp liệu lắc tròn).
2.2.2. Lựa chọn thiết bị nạp liệu
Dây chuyền sản xuất ống cống bê tông nên thiết bị nạp liệu chủ yếu vận chuyển bê tông, đưa vào trong lòng khuôn đúc để thực hiện đúc ống cống, vì vậy chọn băng tải làm thiết bị nạp liệu là thích hợp nhất.
2.4. Tính toán thiết kế máy quay ly tâm
2.4.1. Khái niệm chung
2.4.1.1. Lĩnh vực sử dụng
Máy quay ly tâm là thiết bị tạo chuyển động quay cho khuôn tạo hình, đồng thời tạo lực ly tâm cho các hạt vật liệu bê tông. Với từng tốc độ của máy thì bê tông sẽ được dàn đều hoặc ép chặt vào thành khuôn tạo hình.
2.4.1.2. Phân loại
Dựa theo dẫn động và kết cấu:
- Máy tạo hình ống ly tâm dẫn động quay khuôn bằng con lăn
- Máy tạo hình ống dẫn động bằng dây đai
- Máy tạo hình ống dẫn động bằng mặt bích hoặc nối dọc trục: loại này ít được sử dụng do việc kẹp khuôn và không có khả năng tạo hình các ống có chiều dài lớn.
2.4.2. Tính tốc độ quay của khuôn
Khi khuôn quay cần hai tốc độ, tốc độ chậm để rải đều bê tông, tốc độ nhanh để làm chặt hỗn hợp bê tông:
Khi quay ly tâm theo phương pháp này khuôn và ống được nằm ngang và được quay với tốc độ ω. Khi quay, các lực quán tính ly tâm tạo ra sẽ ép chặt hỗn hợp bê tông vào thành khuôn. Hợp lực tác dụng vào một phần tử của hổn hợp bê tông là:
P = √((mR2 ω2 )^2+(mg)2-2m2 R2 ω2 gcosωt) [2.1]
Trong đó:
R2 : Bán kính của phần tử khảo sát,
ω : Tần số góc quay của khuôn,
m : khối lượng của phần tử khảo sát,
Áp lực tác dụng lên mặt ngoài của ống:
P0 = P/(2π.l.R2 )=(ρ.ω2.(R23-R13))/(3R2 ) [2.4]
Biểu thức trên biểu thị quan hệ giữa áp lực với các thông số cấu tạo và vận tốc góc ω. Khi tạo hình ống cống bằng phương pháp đúc ly tâm phải đảm bảo rải đều và làm chặt hỗn hợp bê tông.
=> ωc = 285,67 (vg/phút)
2.4.3. Tính công suất dẫn động của động cơ
Công suất động cơ khi quay làm chặt hỗn hợp bê tông:
Nđc= (ωc (Mms+Mk ))/η(W) [2.7]
Trong đó:
Mms : Momen ma sát lăn của con lăn, N.m
Mk : Momen cản quay của khuôn với không khí, N.m
𝜼 : Hiệu suất truyền động, chọn 𝜼 = 0,95
=> Mms = 594,15 (N.m)
Momen cản quay của khuôn với không khí:
Mk =k.F.ωc2.Rg3 [2.9]
Trong đó:
k = 0,6 ÷ 1,0 : Hệ số cản quay của không khí
F : Tổng diện tích của các gân dọc của khuôn, F = 1,66 m2
Rg : Bán kính của trọng tâm các gân, Rg = 0,61 m
Mk = 0,6.1,66.29,92.0,613 = 202,11 (N.m)
→ Nđc=29,9(594,15+202,11)/0,95=25061,24(W)=25,06(kW)
Vậy chọn động cơ điện 4A có các thông số như sau:
Kiểu động cơ: 4A180M4Y3
Công suất: 30kW ; Cos𝝋 = 0,9
Vận tốc quay: 1470vg/phút
2.4.4. Tính toán một số thông số hình học cơ bản của máy quay ly tâm
2.4.4.1. Khoảng cách giữa các con lăn ma sát
Sơ đồ tính toán khoảng cách giữa các con lăn ma sát như hình 2.8.
Từ hình 2.8 ta có.
l1 : Khoảng cách từ đầu khuôn tới con lăn ma sát;
l0 : Khoảng cách giữa hai con lăn ma sát;
L : Chiều dài của khuôn;
B : Bề rộng giữa hai con lăn ma sát;
α = 600 : Góc đặt con lăn;
- Bề rộng giữa hai con lăn ma sát:
Do chọn góc đặt con lăn là α = 600, khoảng cách từ tâm khuôn đúc tới tâm con lăn mà sát là (1540 + 700)/2 = 1120 mm, vậy bề rộng B là: B = 2.1120.sin300 = 1120 (mm)
- Khoảng cách giữa các con lăn ma sát:
Để xác định được khoảng cách giữa các con lăn ma sát thì phải kiểm tra bền và kiểm tra võng đối với khuôn đúc.
Ta có:
+ Tải trọng phân bố đều của trọng lượng vật liệu và khuôn đúc:
q = (Gbt+Gk)/L=((3186+4804,8).9,8)/4=19577 (N/m)
Trong đó:
Gbt : Trọng lượng bê tông,
Gk : Trọng lượng khuôn,
L : Chiều dài khuôn đúc,
+ Momen uốn của khuôn đúc là:
Mu = (q.l02)/8=(19577,48.3^2)/8=22024,64(N.m)
Mtđ = 30188,28 (N.m)
→ σu= 30188,28/0,046=656266,88(N/m2 )
Chọn vật liệu chế tạo khuôn là thép C45 nên [σu] =600 (MPa) = 6.108 (N.m2)
Vậy khoảng cách giữa các con lăn ma sát là: l = 3000 (mm);
2.4.4.2. Tính toán đường kính trục dẫn
- Chọn vật liệu làm trục là thép 45 có σb= 600 MPa,
- Ứng suất xoắn cho phép [τ]= 12 ÷20 MPa.
- Momen xoắn trên trục dẫn:
u = 1,77 : Tỷ số truyền của bánh ma sát và vành lăn khuôn đúc,
N = 30kW : Công suất trên trục dẫn,
nc = 29,9 rad/s = 285,67 vg/phút : Tốc dộ làm chặt bê tông,
d = ∛((5,66.105)/0,2.12)=61,8(mm)
Chọn đường kính trục sơ bộ là d= 62 (mm);
- Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực: Chiều rộng ổ lăn xác định theo bảng 10.2, [1]: b0 = 37 (mm)
Fv = qm . v2 : Lực căng do lực ly tâm gây ra,
qm = 0,3 (kg/m) : Khối lượng 1 mét dài đai,
v = 19,24 (m/s) : Vận tốc đai
F0 = 780.30.1,1/(19,24.1.4)+111,1 = 445,56 (N)
Fđ = 2.445,56.4.sin(1800/2) = 3564,48 (N)
* Tính lực vòng và lực pháp tuyến:
Muốn truyền lực vòng Fr tại chỗ tiếp xúc của và khuôn đúc thì phải có lực ma sát đủ lớn . Để an toàn, tránh trượt trong khi làm việc do mài mòn, rung động hoặc quá tải, ta lấy:
Fms = f.Ft = S.Fr
Xét tại điểm A, chiếu các lực lên phương của lực tiếp tuyến:
Fms = f.Ga.cos30o
* Tính khoảng cách giữa các gối:
- Chiều dài may ơ bánh đai:
lđ = (1,2 ÷ 1,5).d = 1,3.75 = 97,5 (mm)
=> Chọn lđ = 98 mm
- Chiều dài may ơ bánh ma sát:
lms = (1,2 ÷ 1,5).d = 1,5.75 = 112,5 (mm)
=> Chọn lms = 120 mm
- Chiều dài may ơ nửa khớp nối:
lkn = (1,4 ÷ 2,5).d = 2.75 = 150(mm)
Vậy các khoảng cách như trên sơ đồ đặt lực lần lượt là:
l11 = b0/2 +k1 + k2 + lms/2 = 37/2 +15 +15 + 120/2 = 108,5 (mm);
l21 = 2.l11 = 108,5.2 = 217 (mm);
l31 = l21 + k1 + k2 + lđ/2 + b0/2 = 217 + 15 +15 + 98/2 + 37/2 = 314,5 (mm);
l41 = l31 + k1 + lđ/2 + lkn = 314,5 + 15 + 98/2 + 150 = 528,5 (mm);
l65 = l41 – l31 = 528,5 – 314,5 =214 (mm);
l76 = l87 = l11 = 108,5 (mm);
l54 = 3000 – (2.l11 + l41 – l21 + l65)
l54 = 3000 – (2.108,5 + 528,5 – 217 + 214) = 2257,5 (mm);
=> RxD = Ft2 – RxB = 16954,58 – 8477,29 = 8477,29(N)
- Biểu đồ momen của trục: Thể hiện như hình 2.15.
- Xác định momen tương đương tại các tiết diện lần lượt là:
Mtđ0-0 = 0; Mtđ1-1 = 1007500 (N.mm);
Mtđ2-2 = 757600 (N.mm); Mtđ3-3 = 868400 (N.mm);
Mtđ4-4 = 245100 (N.mm); Mtđ5-5 = 245100 (N.mm);
Mtđ6-6 = 251500 (N.mm); Mtđ7-7 = 1007500 (N.mm); Mtđ8-8 =0;
- Đường kính trục tại các tiết diện là:
d0-0 = 0; d1-1 = 79,6 (mm); d2-2 = 72,4 (mm); d3-3 = 75,7 (mm);
d4-4 = 49,7(mm); d5-5 = 49,7 (mm); d6-6 = 50,1(mm);
d7-7 = 79,6(mm); d8-8 = 0;
=> Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục như sau:
d0-0 = d2-2 = d6-6 =d8-8 = 75(mm); d1-1 = d7-7 = 80(mm);
d3-3 = 72(mm); d4-4 = d5-5 = 60(mm);
Vậy kiểm nghiệp mối ghép then tại vị trí lắp bánh ma sát như sau:
σd = (2.5,66.105)/(80.110.(14-9))=25,7Mpa≤[σd ]=100Mpa
τc=(2.5,66.105)/80.110.22=5,8Mpa≤[τc ]=20÷30Mpa
Vậy then đã chọn lắp tại vị trí bánh ma sát thỏa mãn điều kiện về điều kiện dập và cắt.
2.4.4.3. Tính chọn ổ lăn
- Chọn loại ổ lăn: do Fa/Fr < 0,3 nên ưu tiên chọn ổ bi đỡ 1 dãy để có kết cấu đơn giản nhất, giá thành hạ nhất.
- Với đường kính ngõng trục d = 75 (mm), chọn ổ bi đỡ một dãy cỡ trung 312 (bảng P2.7, phụ lục [1]) có đường kính trong d = 75 (mm), đường kính ngoài D = 160 (mm), khả năng tải động C = 89 (kN), khả năng tải tĩnh C0 = 72,8 (kN).
L : Thời hạn khi chịu tải của ổ,
L= (60.n.Lh)/106 =60.285,67.30000/106 =514,21(triệu vòng)
→ Cd=8,9997.∛514,21=72,1(kN)Vậy khả năng tải động của ổ được đảm bảo.
2.4.5. Tính năng suất máy quay ly tâm
Năng suất máy ly tâm được tính như sau:
Qm = n.m (chiếc/h)
Vậy năng suất của máy quay ly tâm là: Qm = 2.1,76 = 3,53 (chiếc/h)
2.5. Tính toán, thiết kế băng tải nạp bê tông
2.5.1. Khái niệm chung
2.5.1.1. Công dụng
Băng tải nạp liệu dùng để vận chuyển,cung cấp bê tông đều và liên tục từ bunke tới máy quay ly tâm để bê tông được rải đều và làm chặt trong khuôn đúc.
2.5.1.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
* Cấu tạo của băng tải:
Cấu tạo của băng tải nạp bê tông như hình 2.17.
* Nguyên lý làm việc: Trên khung đỡ có treo băng tải cấp bê tông. Phía trên khung đặt bunke tiếp nhận bê tông. Bunke được đóng, mở cửa xả thông qua xilanh. Khi máy quay ly tâm bắt đầu hoạt động thì xi lanh mở cửa xả của bunke để bê tông chảy xuống băng tải, đồng thời động cơ dẫn động băng tải và động cơ dẫn động khung cũng hoạt động.
2.5.2. Tính toán băng tải
Sơ đồ tính toán của băng tải và biểu đồ lực căng băng như hình 2.1.8.
* Bề rộng của băng tải:
Năng suất của băng tải cần phải đảm bảo điều kiện sau:
Q ≥ Qbt .
Trong đó: Qbt : Lượng bê tông cần cấp vào trong lòng khuôn đúc trong 1 giờ. Theo lưu đồ công nghệ, băng tải cần cấp 1,403 m3 bê tông vào trong lòng khuôn đúc trong thời gian là 600s, vậy năng suất của băng tải là:
Qbt=1,403.3600/600=8,418(m3/h)
Vậy năng suất của băng tải cần đảm bảo điều kiện: Q ≥ Qbt = 8,418 (m3/h);
Diện tích mặt cắt F2 của vật liệu trên băng lòng máng là:
Diện tích mặt cắt F2 là hình thang có đáy lớn là 0,8B, đáy nhỏ là 0,4B, góc nghiêng của băng tải lấy bằng 200.
→ h2=(0,8.B-0,4.B)/2.tan200=0,4.300/2.0,364=21,84(mm)
→ F2=(0,8.B+0,4.B)/2.h2=1,2.300/2.21,84=3931.2(mm2)
Vậy diện tích mặt cắt bê tông trên băng tải là:
F = F1 + F2 = 3126,5 + 3931,2 = 7057,7 (mm2);
Bê tông có khối lượng riêng là 2200 (kg/m3) vậy trọng lượng của bê tông trên 1 mét chiều dài băng là:
qvl = 2200.9,8.7,0577.10-3 = 152,2 (N/m);
Từ chiều rộng của băng là 300 mm, ta lấy đường kính con lăn là 108 mm.
Trọng lượng các phần quay của con lăn thẳng là:
Gcl = 7.B + 4= 7.0,3 +4 = 6,1 (kG) = 59,82 (N);
Trọng lượng 1 mét dài băng là: qb = 28,05 (N/m);
* Xác định lực cản chuyển động:
Ta chia chu tuyến băng thành 4 đoạn riêng biệt tính từ điểm 1 đến điểm 4, mỗi đoạn có các dạng lực cản khác nhau. Bỏ qua lực cản ở tang đổi hướng. Ta bắt đầu tính từ điểm 1, tại đó có lực căng S1 sẽ nhỏ nhất, tại điểm 1 có lực căng tại nhánh ra ở tang dẫn động: S1 = Sra.
Lực kéo căng tại điểm 2 được tính theo công thức:
S2 = S1 + W1-2 = S1 + 23,12 (N)
Lực cản ở đoạn 2-3 xác định theo công thức:
W2-3 = 0, 07.S2 = 0, 07.S1 +1,62 (N)
Lực kéo căng tại điểm 3:
S3 = S2 + W2-3 = 1, 07.S1 + 24,74 (N)
Lực căng trên đoạn 3-4’ tính theo công thức sau:
W3-4' = [0,5.(qb + qvl ) + qcl ].L3-4 .ω + 0, 5.(qb + qvl ).L3-4 . f
W3-4' = 20,2 + 220,8 = 241(N)
Tổng lực ản chuyển động trên nhánh có tải:
W3-4 = W3-4' + W4'-4 = 241+ 7,52 = 248,52(N)
Tổng lực cản tại điểm 4:
S4 = S3 + W3-4 = 1,07.S1 + 24,74 + 248,52 = 1,07.S1 + 273,26 N
Xác định S1 = Sra:
Svào = S4 = Sra.efa = S1.efa
Dựa vào bảng 2.1,[3] khi α = 2100; f = 0,2; efa = 2,08
1,07.S1 + 273,26 = 2,08.S1
=> S1 = 273,26/(2,03-1,07) = 270,6 (N)
=> S2 = S1 + 23,12 = 293,72 (N)
=> S3 = 1,07.S1 + 24,74 = 295,34 (N)
=> S4 = 1,07.S1 + 148,68 = 419,28(N)
=> S4 = Smax = 419,28 (N)
* Tính toán động cơ cho băng tải:
Lực kéo băng tải nạp liệu gồm: lực cần thiết để thắng lực cản chuyển động của băng tải cùng với vật liệu, lực cần thiết để thắng lực ma sát của cột vật liệu trong bunke băng tải.
Lực kéo băng:
W0 = ku.(qvl+2.qb).L.kw+f0.F.H.γ.g, (N) [2.11]
=> W0 = 1,15.(152,2+28,05).7.0,2+1,4.0,33.1.2200.9,8=10251 (N)
Đường kính tang dẫn động được tính như sau:
Dtg = k.i
Trong đó:
k : Hệ số tỷ lệ. Với i = 2 ÷ 6, k = 125
i = 3 : Số lớp đệm trong băng
=> Dtg = 125.3 = 375 mm
=> Theo tiêu chuẩn của Liên Xô cũ ΓOCT 1596 -53, ta lấy Dtg = 375 mm
* Xác định số đai:
Số đai z được tính theo công thức:
z = P1.Kđ/([P0].Cα.Cl.Cu.Cz)
Trong đó:
P1=5,5 kW : Công suất trên trục động cơ
[P0] = 2,56 kW : Công suất cho phép (Bảng 4.19,[1])
Kđ = 1,1 : Hệ số tải trọng động (Bảng 4.7, [1])
Cα = 0,91 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm α1 = 1470 (Bảng 4.15,[1])
Cl = 0,92 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai (Bảng 4.16,[1])
Cz = 1 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai (bảng 4.18, [1])
Cz = 1 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai (bảng 4.18, [1])
=> z = (5,5.1,1)/(2,56.0,91.0,92.1,133.1) = 2,49
Đường kính ngoài của bánh đai da:
da1 = d1 +2.h0 = 140+2.4,2 = 148,4 (mm)
da2 = d2 +2.h0 = 330338,4 + 2.4,2 = 421,4 (mm)
Trong đó: h0, t, e : Tra bảng 4.21, [1]
2.5.3. Tính toán bộ truyền xích dẫn động khung đỡ băng tải
Tryền động xích thuộc loại truyền động bằng ăn khớp gián tiếp, được dùng để truyền động giữa các trục xa nhau. Có thể dùng truyền động xích để giảm tốc hoặc tăng tốc. so với truyền động đai, khả năng tải và hiệu suất của truyền động xích tốt hơn, cùng 1 lúc có thể truyền chuyển động và công suất cho nhiều trục. Tuy nhiên, truyền động xích đòi hỏi chế tạo và chăm sóc phức tạp, làm việc có va đập, chóng mòn nhất là khi bôi trơn không tốt và môi trường làm việc nhiều bụi.
a, Chọn động cơ cho bộ truyền xích:
Công suất động cơ dẫn động băng tải nạp liệu là:
N = (W0.v)/(1000.η' ) (kW) [2.12]
=> N=2000.1/1000.0,95=2,1(kW)
Vậy ta chọn động cơ 4A112MA8Y3 có các thông số sau:
Kiểu động cơ: 4A112MA8Y3
Công suất: 2,2 (kW)
Vận tốc quay: 705 (vòng/phút)
Cos φ = 0,71
b, Chọn loại xích:
Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp nên dùng xích con lăn.
c, Xác định các thông số của xích và bộ truyền
Vận tốc của khung đỡ chọn là 1 m/s, đường kính bánh xe là 200 mm, vậy vận tốc quay của bánh xe là:
v = 60000.1/(200.π)=95,5 (vg/phút)
Theo công thức 5.12,[1], số mắt xích là:
x = 2a/p +0,5.(z1 +z2 ) + (z2 –z1)2.p/(4.π2a)
x= 2.508/12,7 + 0,5.(6,5+25) + (25 – 6,5)2.12,7/(4.π2.508)
x= 96
Lấy số mắt xích chẵn x = 96
Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm a đi một lượng: Δa = 0,003.a= 0,003.508 = 1,524 mm,
Vậy a = 506,5 mm
Kiểm nghiệm xích về độ bền:
s = Q/(kd.Ft.F0.Fv ) [2.13]
s = 18200/(1,7.568+1030,1+10,27)=9,1(N)
=> s < [s] = 10,2 N
Vậy bộ truyền xích đảm bảo đủ bền.
CHƯƠNG 3. QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA BĂNG TẢI
3.1. Các dạng hư hỏng thường gặp của băng tải
Các dạng hư hỏng thường gặp của băng tải như bàng 3.1.
3.3. Các bước bảo trì băng tải
Các bước bảo trì băng tải như bàng 3.3.
3.4. Quy định an toàn
1. Trước khi vận hành băng tải kiểm tra nồng độ khí CH4, CO2 phải ở trong giới hạn an toàn mới được đưa vào hoạt động.
2. Chỉ cho phép những người đã được đào tạo, huấn luyện đạt yêu cầu, được Quản đốc giao nhiệm vụ mới được vận hành băng tải.
3. Chỉ cho phép băng tải vào làm việc khi tình trạng kỹ thuật an toàn máy tốt, đủ dầu mỡ bôi trơn, hệ thống tín hiệu, thiết bị bảo vệ làm việc chắc chắn.
7. Khi vệ sinh xúc dọn làm việc tại khung đầu, khung đuôi băng tải phải cắt điện, khóa tay dao chắc chắn treo biển “Cấm đóng điện”.
8. Trước khi vận hành, ngừng máy phải phát tín hiệu theo qui định.
9. Thợ vận hành phải được trang bị đầy đủ phòng hộ lao động cá nhân.
10. Tại các vị trí khung đầu, khung đuôi, bộ phận căng băng tải phải có rào chắn.
Cấm:
- Người ngồi nghỉ, đi lại, trèo qua, vận chuyển vật tư, vật liệu trên băng tải.
- Cho băng tải làm việc khi các thiết bị của máy không đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.
- Cài chèn mút bấm hoặc thiết bị bảo vệ bị hỏng.
* Thợ vận hành phải chú ý những nguy cơ có thể xẩy ra mất an toàn, sự cố.
- Kẹp tay, chân vào ru lô, bánh răng, khớp lai khi băng tải đang làm việc.
- Chui người, đưa tay, dụng cụ vào các vị trí chuyển động khi băng tải đang làm việc.
KẾT LUẬN
Sau 12 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự nỗ lực cố gắng của bản thân cùng với sự giúp đỡ của các bạn và đặc biệt là sự chỉ bảo hướng dẫn của Thầy: ThS ………….., em đã hoàn thành xong nhiệm vụ thiết kế được giao.
Đồ án của em thực hiện tính toán thiết kế dây chuyền sản xuất ống cống ly tâm phục vụ cho các nhà xưởng đúc ống cống với nội dung chính là tính toán thiết kế các máy và cơ cấu công tác, tính toán thiết kế kết cấu thép.
Đây là đồ án cuối cùng em làm trước khi ra trường, với khối lượng tính toán tương đối lớn và phức tạp, thêm vào đó do kiến thức còn hạn chế và kinh nghiệm thực tiễn còn non kém nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn để giúp em củng cố thêm kiến thức và hiểu biết của mình.
Qua đây, em xin chân thành cảm ơn Nhà trường, khoa Cơ khí , các thầy trong bộ môn và đặc biệt Thầy: ThS ………….. đã giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (2006), Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí - Tập 1, Nhà xuất bản Giáo dục.
[2]. TS. Nguyễn Thiệu Xuân, PGS.TS. Trần Văn Tuấn, KS. Nguyễn Thị Thanh Mai, ThS. Nguyễn Kiếm Anh (2000) - Máy sản xuất vật liệu xây dựng, Nhà xuất bản Giáo Dục.
[3]. Nguyễn Hồng Ngân - Kỹ thuật nâng chuyển tập 2 - Máy vận chuyển liên tục
[4]. Nguyễn Trọng Hiệp (2006), Chi tiết máy – Tập 1 và 2, Nhà xuất bản Giáo dục.
[5]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (2006), Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tập 2, Nhà xuất bản Giáo dục.
[6]. Tập bản vẽ máy nâng.
[7]. Bài giảng Kết cấu thép Máy xây dựng.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"