ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY TÊN ĐẾ TÀI TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY SÀNG PHÂN LOẠI HẠT MÀI Học viên: Nguyễn Văn Kiền Lớp: Cao học K11 Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Người HD khoa học: TS Vũ Ngọc Pi THÁI NGUYÊN – 10/2010 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY TÊN ĐẾ TÀI TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY SÀNG PHÂN LOẠI HẠT MÀI Học viên: Nguyễn Văn Kiền Lớp: Cao học K11 Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Người HD khoa học: TS Vũ Ngọc Pi KHOA ĐÀO TẠO SĐH NGƯỜI HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN TS Nguyễn Văn Hùng TS Vũ Ngọc Pi Nguyễn Văn Kiền BAN GIÁM HIỆU LỜI CAM ĐOAN Việc nghiên cứu thiết kế chế tạo máy sàng phân loại cỡ hạt mài để phục vụ cho việc nghiên cứu trong nước là một giải pháp mang lại hiệu quả kinh tế . Hiện ở trong nước chưa có một cơ sở nào sản xuất máy mài phân loại hạt mài, dựa trên những yêu cầu thực tiễn về chế tạo máy, luận văn đã chọn hướng nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy sàng phân loại hạt mài nhằm thay thế máy nhập ngoại có giá thành tương đối cao. Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong việc tìm hiểu nghiên cứu và thực nghiệm nhưng luận văn không tránh khỏi những điều thiếu sót và nhiều điểm cần hoàn thiện bổ sung. Tác giả rất mong và trân trọng mọi sự đóng góp, phê bình của các thầy và đồng nghiệp đối với luận văn. Em xin trân trọng cám ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Xin trân trọng cám ơn các thầy giáo trong Hội đồng bảo vệ Đề cương luận văn đã góp ý, chỉnh sửa và phê duyệt đề cương luận văn của em được hoàn thành với nội dung tốt nhất. Đặc biệt, em xin cám ơn thầy TS Vũ Ngọc Pi đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ cho em hoàn thành luận văn này. Luận văn này là một phần công việc của đề tài nghiên cứu của Nghiên cứu sinh Trần Quốc Hùng ( Trường Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật, đại học Thái Nguyên). Tôi xin trân trọng cám ơn Nghiên cứu sinh Trần Quốc Hùng đã tận tình giúp đỡ và hợp tác trong quá trình làm đề tài. Xin chân thành cám ơn các đồng nghiệp, gia đình và bạn bè đã động viên về tinh thần và vật chất cho bản thân trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Em xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác ( trừ một số tài liệu tham khảo như đã nêu trong luận văn). Tác giả luận văn 1 MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN 1 MỤC LỤC 2 NỘI DUNG 4 CHƯƠNG I:Tổng quan về hạt mài, phương pháp phân lọai hạt mài và máy sàng phân loại hạt mài 8 1.1. Giới thiệu về hạt mài 8 1.1.1Vật liệu hạt mài 8 1.1.2 Độ hạt của vật liệu mài 11 1.1.3. Phân tích cỡ hạt 13 1.1.3.1. Dạng hạt 14 1.1.3.2. Kích thước hạt 16 1.2. Phương pháp phân loại hạt mài 18 1.2.1. Phương pháp sàng 18 1.2.2. Phương pháp đóng cặn 19 1.3.3. Phương pháp dùng kính hiển vi 20 1.2.4. Phương pháp dùng nhiễu xạ ánh sáng 20 1.2.5. Phân tích sàng 20 1.2.5.1. Nguyên lý cơ bản phân tích sàng 21 1.2.5.2. Đánh giá kết quả phân tích sàng 23 1.3. Máy sàng phân loại hạt mài 24 1.3.1. Các kiểu máy sàng 28 1.4. Kết luận chương I 32 CHƯƠNG II: Thiết kế động học máy 33 2.1. Cơ sở thiết kế động học 33 2.2. Thiết kế sơ đồ động học 35 2.3. Kết luận 35 CHƯƠNG III:Thiết kế động lực học máy 36 3.1. Thiết kế bộ truyền đai 36 3.1.1. Các thông số bộ truyền đai 36 3.2. Kiểm nghiệm đai 37 3.2.1. Kiểm nghiệm bền theo ứng suất có ích cho phép 37 3.2.2. Kiểm nghiệm theo độ bền lâu 38 3.2.3. Xác định số đai cần thiết 38 3.3. Kiểm nghiệm bền trục chính 39 3.3.1. Chọn vật liệu trục 39 3.3.2. Kết cấu trục 39 2 3.3.3. Kiểm nghiệm bền trục 40 3.4. Kết luận 42 CHƯƠNG IV: Xác định tối ưu các thông số cơ bản 43 4.1. Xây dựng mô hình thực nghiệm 43 4.1.1. Thiết kế thí nghiệm 43 4.1.2. Thí nghiệm 1 45 4.1.2.1. Trình tự thí nghiệm 45 4.1.2.2. Kết quả và nhận xét 47 4.1.3. Thí nghiệm 2 58 4.1.3.1. Trình tự thí nghiệm 58 4.1.3.2. Kết quả và nhận xét 59 4.2. Kết luận 69 CHƯƠNG V: Kết luận và kiến nghị 70 5.1. Kết luận 70 5.2. Kiến nghị 71 PHỤ LỤC 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 3 DANH MỤC CÁC BẢNG TT Bảng Nội dung Trang 1 1.1 Vật liệu mài theo nhóm độ lớn hạt 11 2 1.2 Các kích thước hạt của nhóm cơ bản vật liệu hạt mài 12 3 1.3 Phạm vi đo của mỗi phương pháp đo 18 4 5 4.1 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =18Hz, e= 12mm 47 6 4.2 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =19Hz, e= 12mm 47 7 4.3 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =20Hz, e= 12mm 48 8 4.4 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =21Hz, e= 12mm 48 9 4.5 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =22Hz, e= 12mm 48 10 4.6 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =22,5Hz, e= 12mm 49 11 4.7 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =18Hz, e= 13mm 50 12 4.8 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =19Hz, e= 13mm 50 13 4.9 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =20Hz, e= 13mm 50 14 4.10 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =21Hz, e= 13mm 51 15 4.11 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =18Hz, e= 12mm 52 16 4.12 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =19Hz, e= 12mm 52 17 4.13 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =20Hz, e= 12mm 52 18 4.14 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =18Hz, e= 9mm 53 19 4.15 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =19Hz, e= 9mm 54 20 4.16 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =20Hz, e= 9mm 54 1 21 4.17 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =21Hz, e= 9mm 55 22 4.18 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 200g hạt Granit 55 23 4.19 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =18Hz, e= 10mm 59 24 4.20 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =19Hz, e= 10mm 60 25 4.21 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =17Hz, e= 10mm 60 26 4.22 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =17Hz, e= 11mm 61 27 4.23 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =18Hz, e= 11mm 61 28 4.24 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =19Hz, e= 11mm 62 29 4.25 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =20Hz, e= 11mm 62 30 4.26 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =17Hz, e= 12mm 63 31 4.27 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =18Hz, e= 12mm 63 32 4.28 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =19Hz, e= 12mm 63 33 4.29 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =20Hz, e= 12mm 64 34 4.30 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =17Hz, e= 9mm 65 35 4.31 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =18Hz, e= 9mm 65 36 4.32 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =19Hz, e= 9mm 66 37 4.33 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =20Hz, e= 9mm 67 38 4.34 Bảng tổng hợp kết quả thi nghiệm 200g hạt SiC 67 2 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT Bảng Nội dung Trang 1 1.1 Định nghĩa hệ số kéo dài và hệ số dẹt của hạt 16 2 1.2 Kiểu mắt lưới sàng thường sử dụng 21 3 1.3 Sàng có mắt lưới bằng thép 23 4 1.4 Cơ cấu sàng kiểu tay quay 25 5 1.5 Máy sàng kích thước lỗ lớn 27 6 1.6 Máy sàng rung kiểu điện từ 28 7 1.7 Máy sàng rung kiểu đệm điện từ 29 8 1.8 Máy sàng rung kiểu cột khí nén 30 9 1.9 Sơ đồ máy sàng rung cơ khí 31 10 2.1 Sơ đồ động học máy 34 11 3.1 Kết cấu trục chính 39 12 3.2 Sơ đồ lực trục chính 41 13 3.3 Biểu đồ mô men uốn 41 14 4.1 Ảnh chụp sàng sử dụng trong máy đã chế tạo 44 15 4.2 Đồ thị biểu diển thời gian sàng phụ thuộc vào f khi e=12 49 16 4.3 Đồ thị biểu diển thời gian sàng phụ thuộc vào f khi e=13 51 17 4.4 Đồ thị biểu diển thời gian sàng phụ thuộc vào f khi e=14 53 18 4.5 Đồ thị biểu diển thời gian sàng phụ thuộc vào f khi e=11 55 19 4.6 Đồ thị biểu diễn thời gian sàng phụ thuộc vào tốc độ và độ lệch tâm e khi thí nghiệm 200g hạt Granit ( Ấn Độ) 56 20 4.7 Quan hệ giữa thời gian sàng và độ lệch tâm khi sàng hạt Supreme Granit 57 21 4.8 Đồ thị biểu diển thời gian sàng phụ thuộc vào f khi e=10 60 22 4.9 Đồ thị biểu diển thời gian sàng phụ thuộc vào f khi e=11 62 23 4.10 Đồ thị biểu diển thời gian sàng phụ thuộc vào f khi e=12 64 24 4.11 Đồ thị biểu diển thời gian sàng phụ thuộc vào f khi e=9 67 25 4.12 Đồ thị biểu diễn thời gian sàng phụ thuộc vào tốc độ và độ lệch tâm e khi thí nghiệm 200g hạt Sic 68 26 4.13 Quan hệ giữa thời gian sàng và độ lệch tâm khi sàng hạt Cacbit Silic 69 3 NỘI DUNG 1/ Tính cấp thiết của đề tài: Hạt mài là vật liệu được sử dùng nhiều trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau. Trong ngành cơ khí, hạt mài được dùng để sản xuất đá mài, dùng để đánh bóng, để làm sạch bằng phun hạt mài ( phun cát), dùng trong gia công bằng dòng hạt mài, gia công bằng tia nước có hạt mài v.v… Để sử dụng hạt mài vào các mục đích trên, cần phải phân loại hạt mài ra các kích cỡ khác nhau. Việc phân loại hạt mài không chỉ cần thiết cho sản xuất hạt mài, đá mài v.v…mà còn đặc biệt cho quá trình nghiên cứu về hạt mài và gia công mài. Để phân loại hạt mài ra các kích cỡ khác nhau phục vụ cho nghiên cứu người ta sử dụng các máy sàng phân loại hạt mài và các sàng với các cỡ mắt sàng khác nhau. Trên thế giới hiện nay có nhiều hãng chế tạo các loại máy sàng này như máy của hãng Endecott, Retsch, Impact Test Equipment , Humboldt, Tylerv.v Mặc dù đã có nhiều hãng chế tạo máy phân loại cỡ hạt mài nhưng cho các công trình nghiên cứu về thiết kế máy này còn chưa có. Đặc biệt, vấn đề thiết kế hợp lý và thiết kế tối ưu các thông số của máy như tần số rung và biên độ rung v.v… còn chưa thấy đề cập. Cho đến nay ở nước ta chưa có cơ sở nào sản xuất các loại máy phân loại hạt mài. Thêm vào đó, giá thành của các máy nhập ngoại quá cao nên trong điều kiện kinh tế nước ta đang còn khó khăn thì vấn đề đầu tư mua sắm là rất tốn kém Từ các vấn đề nêu trên, có thể nói rằng việc thiết kế chế tạo máy phân loại cỡ hạt mài để phục vụ cho việc nghiên cứu trong nước là một giải pháp mang lại hiệu quả kinh tế cao. Trên cơ sở nguyên lý các loại máy phân loại cỡ hạt mài do các hãng giới thiệu, chúng ta có thể nghiên cứu để tính toán, thiết kế các thông số kỹ thuật và chế tạo máy ở trong nước. Vì vậy tác giả chọn đề tài: “Tính toán, thiết kế chế tạo máy sàng phân loại cỡ hạt mài” 5 2. Mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu: 2.1/ Mục đích của đề tài: Lựa chọn sơ đồ nguyên lý, cấu tạo máy sàng phân loại cỡ hạt mài, trên cơ sở đó xây dựng mô hình thực nghiệm để xác định tối ưu về các thông số tần số rung và biên độ rung của sàng để nhằm đạt năng suất phân loại cao nhất. Chế tạo máy sàng phân loại cỡ hạt mài theo các thông số tối ưu đã xác định. 2.2/ Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu của đề tài là thiết kế và chế tạo máy sàng phân loại cỡ hạt mài trong đó vấn đề then chốt là nghiên cứu để xác định tối ưu các thông số của máy tần số rung và biên độ rung của sàng nhằm đạt năng suất phân loại là cao nhất. 2.3/ Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm: - Về lý thuyết: từ cơ sở nguyên lý của máy phân tích để lựa chọn sơ đồ nguyên lý hoạt động và kết cấu máy. - Về thực nghiệm:Xây dựng mô hình thực nghiệm và tiến hành thí nghiệm để xác định tần số rung và biên độ rung tối ưu của sàng. 3. Ý nghĩa của đề tài: 3.1/ Ý nghĩa khoa học: - Ý nghĩa khoa học của đề tài thể hiện trong việc xác định tối ưu các thông số của máy là tần số rung và biên độ rung của sàng nhằm đạt năng suất phân loại là cao nhất. 3.2/ Ý nghĩa thực tiễn: - Máy phân loại cỡ hạt mài được sản xuất trong nước có giá thành thấp hơn so với sản phẩm nhập ngoại ( dự kiến giảm được 40 đến 50 % giá thành). - Máy được dùng để phân loại các loại cỡ hạt mài để phục vụ cho nghiên cứu hạt mài, gia công làm sạch bằng hạt mài hoặc trong sản xuất hạt mài. 6 [...]... 4.Nội dung luận văn: Kết cấu chính của luận văn gồm 7 phần: Chương 1.Tổng quan về máy sàng phân loại cỡ hạt mài - Giới thiệu sơ lược về các phương pháp phân loại hạt mài - Nghiên cứu tổng quan về các loại máy phân loại cỡ hạt mài : cấu tạo, nguyên lý làm việc và các thông số chính của các loại máy đã sản xuất trên thế giới - Tìm hiểu về các nghiên cứu đã có về máy phân loại cỡ hạt mài Chương 2: Thiết kế... sang nhằm đạt năng suất phân loại cao nhất - Phân tích các kết quả đạt được và đưa ra nhận xét Chương 5: Kết luận và kiến nghị Các kết luận và kiến nghị nghiên cứu tiếp 8 CHƯƠNG I Tổng quan về hạt mài, phương pháp phân loại hạt mài và máy sàng phân loại cỡ hạt mài 1.1 Giới thiệu về hạt mài: 1.1.1 Vật liệu hạt mài: Cùng với việc nghiên cứu các loại hạt vật liệu khác, Vật liệu hạt mài là vật liệu được sử... quan về một số phương pháp phân loại hạt mài đang sử dụng trên thế giới Tìm hiểu một số loại máy sàng phân loại hạt mài do một số Hãng trên thế giới giới thiệu như: Hãng Endecott, Tyle, Impac, Humbolt Hiện tại ở nước ta chưa có cơ sở nào sản xuất các loại máy sàng phân loại cỡ hạt mài Hiện giá thành của các loại máy sàng nhập ngoại khá cao (Theo bảng báo giá ở phần phụ lục ,máy sàng EFL -2000 của Hãng... sắm là rất tốn kém Từ những vấn đề nêu trên, có thể nói rằng việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy sàng phân loại cõ hạt mài ở trong nước để phục vụ cho công tác nghiên cứu có ý nghĩa rất quan trọng, là giải pháp mang lại hiệu quả kinh tế cao Vì vậy tác giả chọn đề tài:” Tính toán thiết kế, chế tạo máy sàng phân loại cỡ hạt mài ... biểu diễn máy sàng kiểu này) Một kiểu máy sàng khác là sử dụng hiệu ứng điện từ để tạo ra dao động làm lắc rung những cái sàng ( hình 1.6 và 1.7 là 02 kiểu máy sàng loại này) Hình 1.6 – Máy sàng dao động kiểu điện từ [ 7] 29 Hình 1.7- Máy sàng kiểu đệm điện từ [ 7] 30 Một kiểu máy khác là sử dụng dao động cột khí nén ( hình 1.8) Hình 1.8- Máy sàng dao động kiểu cột khí nén [ 7] Một kiểu máy sàng rung... cỡ hạt mài Chương 2: Thiết kế động học máy - Lựa chọn loại máy trên cơ sở phân tích ưu điểm, nhược điểm mô hình của một số máy phân loại hạt mài đã được sản xuất trên thế giới - Thiết kế động học máy - Xây dựng kết cấy máy Chương 3: Thiết kế động lực học máy - Tính toán thiết kế các bộ truyền trong máy - Kiểm nghiệm bền cho một số chi tiết truyền lực chính của máy Chương 4: Xác định tối ưu các thông... dụng những cái sàng bằng tre, nứa để phân loại kích cỡ các loại hạt phục vụ cho đời sống và sản xuất Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì ngày nay con người đã chế tạo ra những lưới sàng bằng thép có kích thước lỗ sàng khác nhau đạt được độ chính xác cao để sàng phân loại các loại hạt vật liệu khác nhau Hình 1.3 biểu diễn những cái sàng bằng lưới thép 25 Hình 1.4 – Cơ cấu sàng kiểu tay... động bằng tay quay ( như hình 1.4) Kết quả các hạt vật liệu đi qua từng cái sàng riêng rẽ từ các hạt thô ở sàng trên và các hạt nhỏ hơn ở các sàng liên tiếp ở phía dưới 1.3.1.Các kiểu máy sàng: Hiện nay trên thế giới đã có nhiều hãng chế tạo máy sàng phân loại cỡ hạt Trong số đó có một số hãng có thương hiệu như: -Hãng ENDECOTT –Anh giới thiệu một số máy có nhãn hiệu như: MINOR, OCTAGOR, EFL -2000,... 1.1.3 Phân tích cỡ hạt: Tính chất và thuộc tính của hạt vật liệu tùy thuộc vào hình dạng, kích thước và tỷ lệ phân bố kích thước của chúng có trong mẫu vật liệu Trả lời câu hỏi: “ Hạt là gì?” Có thể đó là một điều không dễ dàng, để hiểu cơ bản vấn đề này ta cần đến kết quả của những kỹ thuật phân tích cỡ hạt khác nhau Hình dạng hạt và quá trình phân loại hạt vật liệu là một vấn đề rất phức tạp cho sự phân. .. nhau, làm cho hạt vật liệu không thể chui qua được lỗ sàng Do vậy theo chỉ định khi sàng các hạt có kích thước nhỏ, các khối tích tụ vón cục đó cần phải cung cấp đủ năng lượng để cho các hạt rời ra và có thể đi qua lỗ sàng, nguồn năng lượng đó là tần số và biên độ dao động của sàng phải đủ mà sàng bằng tay không thể đáp ứng 1.3 .Máy sàng phân loại hạt mài: Đã từ lâu con người đã biết sáng tạo và sử dụng . NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY TÊN ĐẾ TÀI TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY SÀNG PHÂN LOẠI HẠT MÀI Học viên: Nguyễn Văn Kiền Lớp: Cao. nào sản xuất máy mài phân loại hạt mài, dựa trên những yêu cầu thực tiễn về chế tạo máy, luận văn đã chọn hướng nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy sàng phân loại hạt mài nhằm thay thế máy nhập ngoại. thể nghiên cứu để tính toán, thiết kế các thông số kỹ thuật và chế tạo máy ở trong nước. Vì vậy tác giả chọn đề tài: Tính toán, thiết kế chế tạo máy sàng phân loại cỡ hạt mài 5 2. Mục đích,