Trờng ĐH Xây Dựng-Khoa Cơ Khí Xây Dựng

Trờng đại học Xây Dựng
Bộ môn Máy Xây Dựng

Đồ án máy sxvl Xây Dựng

Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập tự do hạnh phúc

Nhiệm vụ thiết kế đồ án môn học

máy sản xuất vật liệu xây dựng
Họ tên sinh viên
Lớp
Mã số
Chuyên ngành Máy Xây Dựng
I.Đầu đề thiết kế
Máy nghiền trục nghiền đá
II.Các số liệu ban đầu
Năng suất
Đá nghiền
Sản phẩm
III.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
1.Mô tả thiết kế, các bộ phận chính,nguyên lý làm việc của máy
2.Tính toán các thông số làm việc cơ bản của máy
-Thông số hình học, năng suất,công suất động cơ ,số vòng quay của trục
nghiền
3.Tính lực tác dụng và tính bền các chi tiết
-Trục nghiền thứ nhất
4.Những đặc điểm khi vận hành và sử dụng máy

Mở đầu
Vật liệu xây dựng là thành phần không thể thiếu đợc trong các công trình xây
dựng . Trớc đây , phần lớn các loại vật liệu xây dựng đợc sx theo phơng pháp thủ
công . Nhng ngày nay,với các công trình có khối lợng lớn và phức tạp,với dòi hỏi
ngày càng cao về chất lợng,số lợng , kỹ thuật và mỹ thuật thì không thể thiếu đợc
máy móc.
Đồ môn học án máy sản xuất vật liệu xây dựng là một đồ án chuyên ngành của
sinh viên Máy xây dựng. Trên cơ sở nắm vững và vận dụng những kiến thức đã học
trong môn học Máy sản xuất vật liệu xây dựng và các kiến thức về cơ khí của các
môn học khác nhằm phục vụ cho công tác học tập, nghiên cứu tìm, hiểu sâu về
máy và thiết bị sản xuất vật liệu xây dựng

Lê Khánh Dơng

1


Trờng ĐH Xây Dựng-Khoa Cơ Khí Xây Dựng

Đồ án máy sxvl Xây Dựng

Thuyết minh đồ án môn học máy sản xuất vật liệu xây dựng bao gồm các phần
sau :
Em xin chân thành cảm ơn đã tận tình hớng dẫn em thực hiện đồ án này.

Chơng I Tính toán chung
I.Giới thiệu chung
1.Công dụng , nguyên lý làm việc
Máy nghiền trục dùng để nghiền vừa và nghiền nhỏ các vật liệu có độ

nghiền trung bình.
Bộ phận công tác của máy nghiền trục là trục nghiền hình trụ đặt nằm
ngang và quay tròn.Các trục này quay ngợc chiều nhau . Hạt vật liệu đợc nạp vào
giữa các trục nghiền và bị ép vỡ bởi các trục đó
2.Máy nghiền hai trục

Lê Khánh Dơng

2


Trờng ĐH Xây Dựng-Khoa Cơ Khí Xây Dựng

Đồ án máy sxvl Xây Dựng

II.Các thông số cơ bản máy nghiền hai trục
1.Kích thớc trục nghiền
Đờng kính trục nghiền
Xét hạt vật liệu nghiền có đờng kính d và khối lợng m .Hạt nghiền chịu lực
nghiền P và lực ma sát f.P
Bỏ qua trọng lợng , điều kiện để hạt nghiền bị tý xiết bởi các trục là

2Pf cos
Do f = tg 2
Từ hình vẽ ta có:




2P sin f tg

2
2
2

2e

D
R + e D t + 2e
2 d
cos =
=
t =

2 R e D t 2e
Dd
1 cos
2
Dt
(10 ữ 12)
Nghiền đá f=0,45
Dd
cos

Dt : Đờng kính trục nghiền
Dd : Đờng kính vật nghiền
2e : KHoảng cách hai trục
Chọn Dt=620(mm)
Chiều dài trục nghiền

Lê Khánh Dơng


3


Trờng ĐH Xây Dựng-Khoa Cơ Khí Xây Dựng

Q = 3600.L..2e.
L=

Đồ án máy sxvl Xây Dựng

Dt
k
2

Q
D
3600..2e. t .k
2

=

25

= 385( mm)

620
3600.12,5.0,02.
.0,25
2


Q : Năng suất máy nghiền Q=25(T/m3)
L : Chiều dài trục nghiền
: vận tốc góc trục nghiền = 2n = 2 2 = 12,5( rad)
k : hệ số kể đến độ rỗng k =0,25
Chọn L=400(mm)
2.Số vòng quay của trục nghiền
Để vật liệu nghiền không bị tách khỏi trục nghiền số vòng quay lớn nhất của
trục nghiền đợc xác định theo công thức sau

nmax = 102,5

f
0,45
= 102,5
= 7,2( v / s )
0,62.0,08.1800
D t D d

Khối lợng riêng vật liệu nghiền
Chọn số vòng quay trục nghiền

n = ( 0,4 ữ 0,7 )nmax = 2( v / s )

Psin

3.Lực nghiền

P


Fcos

F

Lực nghiền đợc xác định nh sau

P = n .F.k
n Độ bền vật liệu
F Diện tích vùng vật liệu ép

( )

F = 0,25..D.L = 0,25.0,29.0,62.0,4 = 18.10 3 m2
k hệ số kể đến sự nạp liệu không đều k=0,2

P = 150.106.0,2.18.10 3 = 540.103 ( N)

4.Công suất máy
Công suất máy nghiền đợc tính nh sau

Lê Khánh Dơng

4


Trờng ĐH Xây Dựng-Khoa Cơ Khí Xây Dựng

N=

Đồ án máy sxvl Xây Dựng


N1 + N2


N1 Công suất nghiền
N2 Công suất tổn hao do masat
Hiệu suất truyền động =1.2.3=0,95.0,94.0,94=0,85
1 hiệu suất bộ truyền đai 1=0,95
2 hiệu suất bộ truyền bánh răng 2=0,94
3 hiệu suất bộ truyền bánh răng đồng tốc 3=0,94
Công suất nghiền
Công suất nghiền đợc tính theo định luật nghiền thể tích, trong đó công nghiền
bằng:

A=

n2 V
2E

A Công nghiền
V Thể tích nghiền
n Giới hạn bền vật liệu
E Mô đun đàn hồi vật liệu
Để nghiền vật liệu từ Dđmax đến Dđmin cần z lần nghiền
Độ nghiền theo thể tích

i3 =
i Độ nghiền

D 3d max

lg i
= rz z = 3
3
lg r
D d min

Dd max 80
=
=4
Dd min 20

i=

r Độ nghiền một lần nghiền r=2
z Số lần nghiền
Thể tích vật liệu nghiền

V=
Công nghiền z lần nghiền

Qv
t

n2 V lg i
A=
3
2Et lg r

Công suất nghiền z lần


150 21012.25
n2 Q v lg i
lg 4
N1 =
3
=
3
= 11,5( kW )
2Et lg r 2.5,65.1010.3600 lg 2
Công suất tổn hao do ma sát

N2 = f.N1 = 0,45.11,5 = 5,15( kN)

Công suất máy

N=

11,5 + 5,15
= 19,8( kW )
0,84

Chọn động cơ AO2-72-6
Lê Khánh Dơng

5


Trờng ĐH Xây Dựng-Khoa Cơ Khí Xây Dựng

Đồ án máy sxvl Xây Dựng


Nđm=22(kW)
nđm=970(v/p)

Mmax
= 1,8
Md
Mm
= 1,2
Md
III.Tính chọn bộ truyền
Tỉ số truyền chung

i=

ndc 970
=
= 8,2
nlv 120
i = id .ibr

id Tỉ số truyền bộ truyền đai
ibr Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng
Chọn tỉ số truyền iđ=1,7
ibr=4,78
1.Tính chọn bộ truyền đai
iđ=1,7
N=19,8(kW)
Chọn loại đai
Đờng kính bánh đai nhỏ

D1=380(mm)
Đờng kính bánh đai lớn
D2=646(mm)
Vận tốc đai

v=

D1n1
.380.970
=
= 19,6( m / s )
60.1000
60.1000

Khoảng cách hai trục
A=1,5D1=1,5.380=570(mm)
Chiều dài đai

) (

D1 + D2

L = 2 A + D1 + D2 +
2
4A

(

)


2

2

1100

L = 2.570 + .1100 +
= 3733( mm)
2
4.570

Chọn L=3750(mm)
Góc ôm đai

= 180 o
Số đai cần thiết

Lê Khánh Dơng

D1 ( i 1) o
57 = 172,4 o > 120 o
A

6


Trờng ĐH Xây Dựng-Khoa Cơ Khí Xây Dựng

Z
Z


Đồ án máy sxvl Xây Dựng

1000.N

[ ]

v. p 0 C t C C v F

1000.19,8
= 4,7
19,6.1,92.0,5.0,98.1,04.476

[p]o ứng suất có ích của đai thang
[p]o=1,92(N/mm2
Ct Hệ số chế độ tải trọng
Ct=0,5(làm việc hai ca)
C Hệ số xét đến ảnh hởng góc ôm C=0,98
Cv Hệ số xét đến ảnh hởng vận tốc Cv=1,04
F Tiết diện đai
F=476(mm2)
Chọn Z=5
Chiều rộng bánh đai

B = ( Z 1) t + 2s = ( 5 1) 37,5 + 2.24 = 198( mm)

Chọn B=220

2.Tính bộ truyền bánh răng :
Tính bộ truyền bánh răng theo sức bền uốn


m3
m

3

1,91.10 6 k.N
.
yZ m [ ] u n2
1,91.10 6

1,25.19,8
= 1,14
0,338.16.15.800
729
.

y Hệ số dạng răng
Z Số răng bánh nhỏ
Hệ số chiều rộng bánh răng

y=0,338
Z=16

m =
[]u ứng suất bền uốn
n2 Số vòng quay trục dẫn động
k Hệ số tải trọng
N2 Công suất truyền động


b
= 15
m
[]u =800(N/mm2)
n2=729(v/ph)
k=1,25

N2 = N1 . = 19,8.0,95 = 18,8( kW )

Chọn m=1,25
Đờng kính bánh nhỏ
D1=Z1.m=16.1,25=200(mm)
Đờng kính bánh lớn
D2=D1.ibr=200.4,78=960(mm)
Chiều rộng bánh răng
B= 0,6.200= 120(mm)
Khoảng cách trục
A=(D1+D2)/2=578(mm)

3.Tính bộ truyền bánh răng đặc biệt
Do khoảng cách trục nghiền có thể thay đổi đợc nên truyền động giữa hai trục
nghiền sử dụng bộ truyền bánh răng đặc biệt có cấu tạo nh hình vẽ

Lê Khánh Dơng

7


Trêng §H X©y Dùng-Khoa C¬ KhÝ X©y Dùng


Lª Kh¸nh D¬ng

8

§å ¸n m¸y sxvl X©y Dùng


Trờng ĐH Xây Dựng-Khoa Cơ Khí Xây Dựng

Đồ án máy sxvl Xây Dựng

Chơng iI Tính trục nghiền thứ nhất
I.Tính sơ bộ trục
1.Lực tác dụng lên trục
Lực từ bộ truyền bánh răng
N=18,8(kW)
n=120(v/p)

F
1

2.Mx
F1 =
D

Fr1

N
n
18,8

Mx = 9550
= 1500 ( Nm)
120
2.1550
F1 =
= 3100( N)
0,96
Fr1 = F1 tg = 3100 tg 20 o = 1000( N)
Mx = 9550

F1

( )

F2

Lực từ bộ truyền bánh răng đặc biệt
1

2Mx 2.1500
=
= 4600( N)
D
0,646
Fr1 = 4600 tg 20 o = 1500( N)
F2 =

Fr2

( )


Trọng lợng các bộ phận làm việc
Trọng lợng trục nghiền

Gngh = 0,6.V.g = 0,6.0,12.7800.10 = 5600( N)
V=

D2
4

L=

.0,622
4

( )

0,4 = 0,12 m3

=7800(kg/m3)
Trọng lợng bánh răng

Gbr1 = 0,6.0,087.7800.10 = 4000( N)
V=

D2
4

L=


.0,962
4

( )

0,12 = 0,087 m3

Trọng lợng bánh răng đặc biệt

Gbr1 = 0,6.0,026.7800.10 = 1200( N)

D2
.0,646 2
V=
L=
0,08 = 0,026 m3
4
4

( )

Lực nghiền

Px=535000(N) Py=75000(N)

2.Xác định kích thớc trục
Chọn sơ đồ tính nh hình vẽ
Lê Khánh Dơng

9



Trêng §H X©y Dùng-Khoa C¬ KhÝ X©y Dùng

YA

E

Z

A

(G+P)/2
C

§å ¸n m¸y sxvl X©y Dùng

(G+P)/2

YB

D

F

B

X
Y


XA

G
Fr1

Pcosα/2

Pcosα/2

P/2

Fr2
Psinα/2

G

G

MX

MY

∑ X = X A + X B − 1000 − 1500 − 535000 = 0

⇒ X A + X B = 537500 ( N)

∑ MBY = X A .860 + 1000.1070 + 1500.210 − 267500.( 240 + 620 ) = 0

⇒MXZ A = 267'000( N)
⇒ X B = 270'500( N)


Lª Kh¸nh D¬ng

G

P/2
Psinα/2

F1

XB

10

F2


Trờng ĐH Xây Dựng-Khoa Cơ Khí Xây Dựng

Đồ án máy sxvl Xây Dựng

Y = YA + YB (7100 + 5800 + 5600 + 75000) = 0

YA + YB = 93500 ( N)

MBX = YA .860 7100.1070 + 5800.210 40300.( 240 + 620 ) = 0

YA = 48'000( N)
YB = 45'500( N)


MAX = 1491000 ( Nmm)
MBX = 1218000 ( Nmm)

MCX = 8325000 ( Nmm)
MDX = 8310000 ( Nmm)
MAY = 210000 ( Nmm)
MBY = 315000 ( Nmm)

MCY = 63.106 ( Nmm)
MDY = 64.106 ( Nmm)

MZ = 1500000 ( Nmm)
Momem tơng đơng tại các tiết diện
Mtd =

A
Mtd

= 2.10 ( Nmm)

(M

2
X

)

( )

+ M2Y + 0,75. M2Z


6

MBtd = 1,8.106 ( Nmm)
MCtd = 63,5.106 ( Nmm)
MCtd = 64,5.106 ( Nmm)
Đòng kính trục tại các tiết diện
d3
Chọn

dA=dB=120(mm)
dC=dD=130(mm)
dE=dF=100(mm)

Mtd
0,1.[ ]

3. Kiểm tra trục
Vị trí nguy hiểm nhất tại D
a.Kiểm tra độ bền mỏi

n=

n .n
n2 + n2

n Hệ số an toàn chỉ tính ứng suất pháp

Lê Khánh Dơng


11

[ ]


Trờng ĐH Xây Dựng-Khoa Cơ Khí Xây Dựng

Đồ án máy sxvl Xây Dựng

1
K a + m

n =

n Hệ số an toàn chỉ tính ứng suất pháp

n =

1
K a + m

-1 giới hạn mỏi uốn -1=370,6(N/mm2)
-1 Giới hạn mỏi xoắn -1=215 (N/mm2)
a Trị số trung bình us p

64,5.10 6
M
a =
=
= 99(N / mm2 )

3
W 0,1.(130 )
m =0
a Trị số trung bình us tiếp
m = a =


1500000
=
= 3,4(N / mm2 )
o
3
W
0,2.(130 )

Hệ số ảnh hởng đến độ bền mỏi
=0,05
=0
K=3,25
K=2,25
n=1,5
n=142

n=

1,5.142

= 1,5

1,5 2 + 142 2


Vậy trục đảm bảo độ bền mỏi
b.Kiểm tra độ bền tĩnh

td = 2 + 32 [ ]

=

=

Mmax
= 99(N / mm2 )
3
0,1 d

( )

max
= 3,4(N / mm2 )
3
0,2 d

( )

(

)

(


td = 992 + 3,4 2 = 99 N / mm2 [ ] = 400 N / mm2
4. Chọn ổ
Chọn ổ đũa côn 7524
d=120(mm)
Lê Khánh Dơng

12

)


Trờng ĐH Xây Dựng-Khoa Cơ Khí Xây Dựng

Đồ án máy sxvl Xây Dựng

D=215(mm)
B=58(mm)
C=351(kN)
Co=378(kN)
Mỗi gối gồm hai ổ đũa côn lắp đối xứng nhau.
Tải trọng đợc phân đều lên hai ổ
Kiểm tra khả năng tải của ổ(kiểm tra tại B)
Phản lực tác dụng lên 1 ổ

(270000)2 + ( 45500 )
X B YB
+ =
F =
= 135.103 ( N)
4

2 2
2



2

2

Kiểm tra khả năng tải động
Tải trọng động quy ớc

Q = F.k t .k d = 135.103.1.1,5 = 200.103 ( N)

kt Hệ số kể đến nhiệt độ
kđ Hệ số kể đến nhiệt đặc tính tải trọng

kt=1
kđ=1,5

Cd = Q10 / 3 L = 200.103 10 / 3 2,4 = 260.103 ( N) = 260( kN) < [ C]
3
Lh.60.n 20.10 .120
L=
=
= 2,4
106
106

Khả năng tải động đảm bảo

Kiểm tra khả năng tải tĩnh

Q t = 0,5.F = 100( kN) < Co

Khả năng tải động đảm bảo

Lê Khánh Dơng

13