Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MÁY VÊ VIÊN THÙNG QUAY.

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MÁY VÊ VIÊN THÙNG QUAY.

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ Án Chun Ngành



4.1.2. Góc nghiêng của thùng



Hình 4.1. Ảnh hưởng của góc nghiêng tới thời gian lưu [13]

Từ đồ thị ta thấy, ở cùng một tốc độ quay của thùng thì thời gian lưu tỷ lệ nghịch với

góc nghiêng của thùng.

4.1.3. Ảnh hưởng của tốc độ quay của thùng

Tốc độ quay của thùng là một trong những tham số được thao tác nhiều nhất trong quá

trình vận hành và ảnh hưởng trực tiếp tới thời gian lưu của vật liệu.



Hình 4.2. Thời gian lưu và tốc độ quay của thùng [13 ]

Từ đồ thị thực nghiệm ta nhận thấy, ở cùng một góc nghiêng của thùng tốc độ quay

của thùng tỷ lệ nghịch với thời gian lưu của vật liệu trong thùng.



51



Đồ Án Chuyên Ngành



Với tốc độ quay thấp, hạt sẽ trượt trên đáy của trống, quá trình tạo hạt diễn ra với tỷ lệ

thấp. Với tốc độ tăng nhanh của thùng, hạt bắt đầu quay, xáo trộn phân tầng xảy ra và

xác suất tạo hạt gia tăng [11]



Hình 4.3. Chuyển động của vật liệu trong thùng ở các tốc độ khác nhau[12]

4.1.4. Ảnh hưởng của cánh đảo trộn

Cánh đảo trộn có nhiệm vụ chính là đảo trộn đều lớp vật liệu trong thùng và kiểm soát

thời gian lưu của vật liệu. Tuy nhiên thực nghiệm cũng đã chỉ ra rằng việc đảo trộn và

kiểm soát thời gian lưu cũng xảy ra tốt bằng cách điều chỉnh tốc độ thùng quay bằng

0,3 – 0,5 lần tốc độ tới hạn.[12]

Bên cạnh đó việc có cánh cũng làm chậm lại quá trình tăng kích cỡ hạt.



Hình 4.4. Ảnh hưởng tỷ lệ pha, cánh đảo trộn, đường kính thùng tới kích thước của

hạt (thời gian lưu = 5 phút) [12]

Từ đồ thị ta nhận thấy cùng một tỷ lệ pha, vào giai đoạn cuối thời gian tạo hạt kích

thước của hạt trong thiết bị khơng có cánh to gấp 2 lần trong thiết bị tạo hạt. Ngoài ra

ta cũng nhận thấy đường kính lớn chiếm ưu thế hơn đường kính nhỏ với chênh lệch

không lớn lắm.

52



Đồ Án Chuyên Ngành



4.1.5. Ảnh hưởng của cơ chế tạo hạt và thời gian công nghệ.

Cơ chế của quá trình tạo hạt là cực kỳ phức tạp bao gồm nhiều quá trình và nhiều yếu

tố tác động (độ ẩm, hình dáng kích thược hạt, nhiệt độ, ma sát, lỏng liên kết, tiếp xúc

pha,…) . Tuy nhiên tổng quát nhất việc phát triển kích thước hạt đã được chỉ ra chủ

yếu qua ba giai đoạn chính[12]:

-



-



-



Giai đoạn sinh trưởng nhân (Nucleation region): Được hình thành từ các giọt

lỏng, các hạt vật liệu rơi xuống từ thanh cạo, các hạt vật liệu hồi lưu, giai đoạn

này thường diễn ra nhanh chóng.

Giai đoạn chuyển tiếp (Tran sition region): Các hạt nhân nhỏ có thể kết hợp

với nhau thành các hạt lớn hơn, các hạt nhân này sau đó được bao phủ bởi một

lớp vật liệu dày xung quanh, lớp này đến lớp khác, giai đoạn này diễn ra chậm

suốt thời gian tạo hạt.

Giai đoạn phát triển dạng cầu (Balling region): cân bằng được thiết lập,

những hạt có tính chất vật lý yếu bị vỡ vụn trải qua lại các giai đoạn trước, các

hạt bền hơn giữ vững được kích thước hạt suốt quá trình về sau.



Hình 4.5. Các giai đoạn chính của q trình tạo hạt [12]

Thời gian cơng nghệ được hiểu là thời gian từ khi các hạt vật liệu bắt chuyển động

trải qua các giai đoạn của cơ chế tạo hạt cho đến khi hình thành được kích thước hạt

bền vững, đạt mong muốn u cầu.

Vì tính phức tạp của cơ chế tạo hạt nên khơng có một cơng thức cụ thể nào tính tốn

chính xác được thời gian cơng nghệ cho mỗi q trình, mà phải dựa vào thực nghiệm

riêng lẽ để xác định và rút ra kinh nghiệm riêng cho mỗi công thức tạo hạt.

4.1.6. Ảnh hưởng của thời gian lưu của vật liệu.

Khác với thời gian công nghệ, thời gian lưu là thời gian từ lúc vật liệu vào thiết bị tạo

hạt thùng quay cho đến lúc ra khỏi thiết bị.



53



Đồ Án Chuyên Ngành



Thời gian lưu phụ thuộc vào ba thơng số chính: tốc độ thùng, góc nghiêng của thùng

và chiều dài thùng [15], ngồi ra còn một số các yếu tố khác như sắp xếp bố trí cánh

nâng, phần trăm tải trong thùng, hệ số nâng, …

Như vậy việc xác định thời gian công nghệ đóng vai trò quan trọng trong việc xác

định thời gian lưu. Tuy nhiên như đã thảo luận phần trước, thời gian công nghệ cho

mỗi công thức tạo hạt khác nhau là khác nhau.

Trong thực tế dựa vào nhiều mô hình đã xây dựng từ trước người ta thường chọn thời

gian lưu của vật liệu trong thiết bị thùng quay thơng thường từ 2 – 5 phút [11-185]

Vì vậy thời gian lưu để quá trình tạo hạt trong thiết bị thùng quay được xem là đạt yêu

cầu khi tỷ lệ bán thành phẩm sau khi ra khỏi thiết bị thùng quay hồi lưu lại q trình là

nhỏ nhất.

4.2. Các thơng số chính của thiết bị

4.2.1. Đường kính thùng

Đường kính thùng được chọn dựa vào năng suất của thiết bị.

Theo Capes, 1980 [11-184]:

Bảng 4.1 Mối liên hệ giữa đường kính thùng và năng suất vận hành

Đường kính (ft)

5

6

7

8

8

10



Năng suất (tấn/giờ)

7.5

10

20

25

40

50



Từ dữ liệu đầu vào, năng suất thiết kế đạt 35 tấn/giờ suy ra đường kính thiết bị:

D = 8 ft = 8.0,3048 m = 2,4384 m.

Chọn D theo tiêu chuẩn thân hình trụ [16-359], D = 2,6 m.

4.2.2. Chiều dài thùng

Xét về tính kết cấu thân thùng thiết bị, chiều dài thùng có mối quan hệ mật thiết với

đường kính thùng: [11-192]

L = (2 ÷ 5).D

Chọn L = 10m suy ra:

(thỏa mãn)

54



Đồ Án Chuyên Ngành



4.2.3. Tốc độ thùng quay

Tốc độ thùng quay tối thường bằng một nửa tốc độ tới hạn, trong đó tốc độ tới hạn

được định nghĩa là tốc độ mà vật liệu sẽ được mang theo thùng quay bằng lực ly tâm

(walker et al., 2007).[12]

Thực tế tốc độ quay tốt nhất đối với thùng quay khơng có cánh nằm trong khoảng (0,3

÷ 0,5).nFr[12]

Trong đó nFr là tốc độ quay tới hạn của thùng.

Theo [12-226] ta có: nFr = 42,4.D-0,5 (rpm) với D là đường kính của thùng (m)

Từ đó tính được tốc độ quay của thùng:

N = (0,3 ÷ 0,5).42,4.2,6-0,5 = 7,89 ÷ 13,14 (rpm)

Chọn N = 8 (rpm)

4.2.4 Thời gian lưu

Như đã trình bày ở phần trước, thời gian lưu trong thiết bị tạo hạt thùng quay phổ biến

từ 2 – 5 phút[11-185]

Theo Perry và Chilton[10] thời gian lưu được tính theo cơng thức:



Trong đó:

L – Chiều dài thiết bị (m)

D – Đường kính thiết bị (m)

N – tốc độ quay của thùng (rpm)

– góc nghiêng của thùng so với phương ngang, góc nghiêng phổ biến 0 – 100 [11]

Chọn .

Thay số:



4.2.5. Độ điền đầy

Độ điền đầy hay tải thể tích thùng là một đặc trưng của thiết bị thùng quay. Độ điền

đầy là tỷ số giữa thể tích vật liệu chiếm chỗ trong thùng V s so với thể tích tồn bộ

thùng V:



55



Đồ Án Chun Ngành



Bảng 4.2 Tổng hợp thơng số thiết bị

Thơng số

Đường kính thùng, D

Chiều dài thùng, L

Vận tốc thùng, N

Góc nghiêng của thùng,

Thời gian lưu, tl

Độ điền đầy,



Giá trị

2,6

10

8

1,5o

5,20

5%



Đơn vị

m

m

rpm

phút



4.3. Tính tốn cơ khí.

Phần này sẽ đi vào việc tính tốn cơ khí (lựa chọn vật liệu, tính các kích thước cơ bản,

kiểm nghiệm bền, …) cho vỏ thùng, bánh răng vòng, con lăn đỡ, con lăn chặn, vòng

đai,…

4.3.1. Cơng suất động cơ truyền động cho thùng.

Theo công thức VII .54 [16-123]:

Công suất cần thiết để quay thùng (chưa kể đến mất mát):

(4.4)

Trong đó

+ N: Cơng suất cần thiết để làm thùng quay, (W)

+ D: Đường kính thùng, (m)

+ n: Số vòng quay của thùng (vòng/phút)

+ : Khối lượng riêng xốp của vật liệu, (kg/m3)

+ a: Hệ số phụ thuộc vào hệ số chứa, với = 0,05, chọn a = 0,030.

Thay số vào công thức (4.4) ta được:



Công suất động cơ điện:

Theo [17-19] ta có:



Trong đó:

+: Hiệu suất của động cơ điện, chọn .

56



Đồ Án Chuyên Ngành



+ k: Hệ số dự trữ của động cơ, k =1,1 – 1,2.

Thay số vào (4.5):



Theo phụ lục P1.3 [16-238]: chọn động cơ điện 4A355M12Y3 có cơng suất N đc = 90

Kw, hiệu suất ; vận tốc quay nđc = 490 vòng/phút.

4.3.2. Hộp giảm tốc và bộ truyền ngoài

4.3.2.1. Lựa chọn hộp giảm tốc

- Tỷ số truyền của hệ dẫn động:

Từ cơng thức 3.23 [17-48], ta có:



Trong đó :

: Số vòng quay của động cơ đã chọn, [vòng/phút].

: Số vòng quay của thùng, [vòng/phút].

Thay số vào (4.6) ta được:

- Phân bố tỉ số truyền cho hệ dẫn động:

Theo cơng thức (3.24) tài liệu [17-48] ta có:



Trong đó :

un: tỉ số truyền của bộ truyền động ngoài hộp giảm tốc ;

uh : tỉ số truyền của hộp giảm tốc ;

Động cơ truyền chuyển động trực tiếp tới hộp giảm tốc.

Tỷ số truyền từ hộp giảm tốc đến bánh răng là ubr.

Ta chọn hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp tỉ số truyền là uh = 10 [17-43]

Suy ra:

(4.8)

Thay số vào (4.8) ta được



57



Đồ Án Chuyên Ngành



Suy ra số vòng quay của bánh răng nhỏ:



- Cơng suất động cơ truyền đến trục bánh răng nhỏ:

(4.9)

Với – Hiệu suất truyền động của hộp giảm tốc và của nối trục.

Theo bảng 2.3 [17-19], = 0,96.1 = 0,96

Suy ra

Moment xoắn tác dụng lên trục bánh răng nhỏ [17-49]:

(4.10)

Trong đó :

cơng suất trên trục bánh chủ động và bằng :

(4.11)

Trong đó :

: Hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ kín, chọn

: Hiệu suất của một cặp ổ lăn chọn

Thay số vào công thức (4.11), ta được:



Thay số vào công thức (4.10) ta được:



4.3.2.2. Tính tốn bộ truyền ngồi.

Chọn vật liệu làm bánh răng là thép 45, tôi cải thiện.

Từ bảng 6.1 [17-92] suy ra thép đạt độ rắn HB từ 192 – 240, , MPa.

4.3.2.2.1. Xác định ứng suất cho phép.

- Ứng suất tiếp xúc cho phép

Theo công thức 6.1a [17-93] , ta có :

(4.12)

58



Đồ Án Chuyên Ngành



Trong đó :

: ứng suất tiếp xúc ứng với số chu kì cơ sở, (Mpa);

Giá trị này đươc xác đinh theo bảng 6.2 [17-93]:

;

: hệ số tuổi thọ chọn KHL = 1 [17-94];

SH: hệ số an tồn khí tính về ứng suất tiếp xúc.

Tra bảng 6.2 [17-92]: SH = 1,1 thay các giá trị vào công thức (4.12) ta được:



- Ứng suất uốn cho phép :

Theo cơng thức 6.2 a [17-93 ] ta có:

(4.13)

Trong đó:

: ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở, giá trị đươc xác định theo bảng 6.2

[17-94],

Hệ số an tồn khi tính về uốn: SF = 1,75 [8-94].

KFC – hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải. KFC = 1 [17-93].

KFL – hệ số tuổi thọ. Chọn KFL = 1 [17-93].

Thay vào công thức (4.13), ta được



4.3.2.2.2. Xác định khoảng cách trục.

Theo công thức 6.15a [17-96] , ta có :

(4.14)

Trong đó:

T: Momen xoắn trên trục bánh răng chủ động, [N/mm];

Ka: Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của bánh răng và loại răng.

Với răng thẳng và vật liệu bánh răng là thép, theo bảng 6.5 [17-94] ta có: K a = 49,5

[Mpa];

59



Đồ Án Chuyên Ngành



u: Tỉ số truyền của cặp bánh răng dẫn động thùng quay, u = ubr = 6,125;

: Hệ số chiều rộng vành răng.

Theo bảng 6.6 [17-97], với HB < 350.

: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về

tiếp xúc; Trị số của được tra trong bảng 6.7 [17-97], tùy thuộc vào vị trí của bánh

răng đối với các ổ và hệ số .

Theo cơng thức 6.16 [17-97], ta có :

(4.15)

Dấu cộng dùng trong trương hợp bánh răng ăn khớp ngoài , càn dấu trừ là ăn khớp

trong. Ta thiết kế bánh răng ăn khớp ngoài ,

Tra bảng 6.7 [17-98] ứng với sơ đồ 6 ta có

ứng suất tiếp xúc của vật liệu, (Mpa).

Thay các giá trị tìm đươc vào cơng thức (4.14) ta được:



Chọn (đảm bảo lớn hơn bán kính thùng).

4.3.2.2.3. Xác định các thông số ăn khớp.

- Xác định modun của bánh răng m:

Theo công thức 6.17 [8-97 ] , ta có

(4.16)



Theo bảng 6.8 [17-99], chọn m = 20

- Số bánh răng :

Với bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng , ta xác định được Z 1 theo công thức 6.19 [899] như sau :

(4.17)

Thay số ta được :



60



Đồ Án Chuyên Ngành



Chọn Z1 = 27 răng.

- Số bánh răng lớn

Chọn Z2 = 165 răng.

- Tính lai khoảng cách trục aw:

Theo cơng thức 6.21 [17-97], ta có:

(4.18)



Sai số ( sai số cho phép )

- Tính lại tỷ số truyền:



Sai số ( sai số cho phép )

- Các thơng số kích thước bộ truyền (các cơng thức tính theo [17-102])

+ Khoảng cách trục = 1920 mm;

+ Đường kinh chia: d1 = m.Z1 = 20.27 = 540 mm

d2 = m.Z2 = 20.165 = 3300 mm

+ Đường kính đỉnh răng:

da1 = d1 + 2.m = 540+ 2.20 = 580 mm.

da2 = d2 + 2.m = 3300 + 2.20 = 3340 mm.

+ Đường kính đáy răng:

df1 = d1 - 2.m = 540 - 2.20 = 500 mm

df2 = d2- 2.m = 3300 - 2.20 = 3260 mm

+ Đường kính vòng lăn:

2.a w'

2.1920

d w1 



 540,0

u  1 6,111  1

mm

d w2  d w1.u  540.6,111  3300 mm

+ Chiều rộng vành răng bánh răng lớn sơ bộ:

b w   ba .a w '  0,3.1920  576 mm

4.3.2.2.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn điều kiện sau :

Theo công thức 6-33[17-105]:



61



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MÁY VÊ VIÊN THÙNG QUAY.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×