Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ




BÁO CÁO TỔNG KẾT


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ


CẤP BỘ NĂM 2012






Tên đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân
cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng”



Ký hiệu: 40.12.RD/H§-KHCN

VIỆN TRƯỞNG CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI





VŨ QUANG HUY










Hµ néi 2012



Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 1

MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 3
DANH SÁCH THÀNH VIÊN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 5
LỜI NÓI ĐẦU 6
CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ BỘ TRUYỀN ĐỘNG
CỦA MÁY PHÂN CẤP XOẮN 7

1.1. Tổng quan về máy phân cấp xoắn: 7
1.1.1. Công dụng: 7
1.1.2. Cấu tạo: 7
1.1.3. Nguyên lý hoạt động: 9
1.1.4. Ưu điểm máy phân cấp xoắn: 18
1.1.5. Nhược điểm máy phân cấp xoắn: 18
1.1.6. Tính toán xác định năng suất: 19
1.2. Tổng quan về bộ truyền động của máy phân cấp xoắn: 20
1.2.1. Phân loại. Ưu nhược điểm truyền động bánh răng: 20
1.2.2. Độ chính xác của bộ truyền bánh răng: 23
1.2.3. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán bộ truyền bánh răng: 25
1.2.4. Giới thiệu truyền động bánh răng côn: 31
1.2.5. Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng: 32
1.2.6. Truyền động vít – đai ốc: 35
Kết luận chương 1: 40
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG CỦA
MÁY PHÂN CẤP XOẮN 41

2.1. Tính toán các thông số kỹ thuật của máy phân cấp xoắn: 41
2.1.1. Lựa chọn thông số: 41
2.1.2. Tính toán các thông số: 41

2.2. Tính kiểm nghiệm trục chính (trục cánh xoắn): 45
2.2.1 Tính kiểm nghiệm bền xoắn: 45
2.2.2. Tính kiểm nghiệm bền tĩnh: 46
2.3. Tính kiểm nghiệm cặp bánh răng côn: 48
2.3.1. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: 51
2.3.2. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: 52
2.3.3. Kiểm nghiệm răng về quá tải: 54
Kết luận chương 2: 55
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BỘ TRUYỀN
ĐỘNG 56

3.1. Quy trình công nghệ chế tạo bánh răng côn lớn: 56
3.1.1. Chọn cấp chính xác: 56
3.1.2. Chế tạo phôi bánh răng: 56
3.1.3. Chọn phương pháp gia công: 57
3.1.4. Lập tiến trình công nghệ: 58
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 2

3.1.5. Thiết kế nguyên công: 59

3.2. Quy trình công nghệ chế tạo bánh răng côn nhỏ: 81
Kết luận chương 3: 86
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86
1. Kết luận: 87
2. Kiến nghị: 87
LỜI CẢM ƠN 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

PHỤ LỤC 90
PL1: Hợp đồng của đề tài Error! Bookmark not defined.
PL2: Các báo cáo kết quả thử cơ tính, thành phần vật liệu Error!
Bookmark not defined.

PL3: Biên bản nghiệm thu cấp cơ sở, Biên bản nghiệm thu cấp Bộ
Error! Bookmark not defined.

PL4: Bộ bản vẽ Error! Bookmark not defined.
PL5: Một số hình ảnh chế tạo bộ truyền bánh răng côn Error!
Bookmark not defined.

Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 3

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI
1. Tên đề tài:
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ
lớn dùng trong tuyển khoáng.
2. Cơ sở pháp lý của đề tài:
- Quyết định số 6968 /QĐ – BCT, ngày 29 tháng 12 năm 2011 về việc
đặt hàng thực hiện các nhiệm vụ KHCN năm 2012 của Bộ Trưởng Bộ Công
Thương.
- Hợp đồng đặt hàng sản xuất và cung c
ấp dịch vụ sự nghiệp công
nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ số 40.12 RD/HĐ-KHCN ngày
15 tháng 03 năm 2012.
3. Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

3.1. Tính cấp thiết:
- Căn cứ vào nhu cầu sử dụng, phục hồi, chế tạo mới của các công ty,
xí nghiệp tuyển quặng Apatit và của Công ty TNHH một thành viên Apatit
Việt Nam.
- Nhu cầu phục hồi, chế tạo thay thế hàng nhập khẩu trục chính, bộ

truyền động máy phân cấp xoắn của Công ty TNHH một thành viên Apatit
Việt Nam nhằm tiết kiệm ngoại tệ cho đất nước.
- Chủ động trong công nghệ, kế hoạch sản xuất kinh doanh của Công ty
TNHH một thành viên Apatit Việt Nam nói riêng và các nhà máy, xí nghiệp
có sử dụng máy phân cấp xoắn trên cả nước nói chung.
3.2. Mục tiêu của đề tài:
Làm chủ quy trình công nghệ chế tạo bộ truyền động máy phân cấp
xoắn. Từng bước chế t
ạo hoàn chỉnh máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong
tuyển khoáng.
4. Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu:
4.1. Đối tượng:
Bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn.
4.2. Phạm vi nghiên cứu:
+ Nghiên cứu tổng quan về bộ truyền động của máy phân cấp xoắn;
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 4

+ Tính toán, thiết kế bộ truyền động của máy phân cấp xoắn;
+ Lập quy trình công nghệ chế tạo bộ truyền động;
+ Chế tạo 01 bộ truyền động của máy phân cấp xoắn;
+ Lắp đặt chạy thử;

+ Viết báo cáo tổng kết.
4.3. Phương pháp nghiên cứu:
- Thu thập tài liệu lý thuyết.
- Khảo sát, đo đạc số liệu thực tế.
- Tính toán thiết kế.
- Khảo nghi
ệm thực tế.
5. Kinh phí thực hiện đề tài:
- Tổng số: 400 triệu đồng
+ Từ ngân sách Nhà nước: 400 triệu đồng
+ Vốn tín dụng: 0 triệu đồng
+ Vốn tự có: 0 triệu đồng
6. Thời gian thực hiện: 12 tháng.
- Bắt đầu: 01/2012
- Kết thúc: 12/2012


Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 5

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

TT Họ và tên
Học hàm, học vị,
chuyên môn
Cơ quan công tác
1 Vũ Quang Huy
Thạc sỹ kỹ thuật cơ

khí
Viện Nghiên cứu Cơ khí
2 Nguyễn Văn Bình Kỹ sư cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí
3 Mai Quý Sáng
Thạc sỹ kỹ thuật cơ
khí
Viện Nghiên cứu Cơ khí
4 Đỗ Thái Cường Kỹ sư cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí
5 Mai Đức Thái Kỹ sư cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí
6 Bùi Khắc Dũng Kỹ sư cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí
7 Nguyễn Danh Đức Kỹ sư cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí
8 Bùi Anh Tuấn Kỹ sư cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí
9 Lê Đình Lâm Kỹ sư cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí
10 Nguyễn Thị Sinh Kỹ sư cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí














Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.

Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 6

LỜI NÓI ĐẦU

Ở Việt Nam, nông nghiệp là ngành kinh tế thu hút tới trên 70% lao
động, có vai trò đảm bảo an ninh lương thực quốc gia, đóng góp lớn cho ngân
sách, năm 2011 xuất khẩu hơn 6 triệu tấn gạo đạt giá trị trên 3 tỷ đô la Mỹ.
Ngoài ra còn cà phê, cao su, hoa quả, hạt điều, hạt tiêu và các loại nông sản
khác. Nhu cầu về phân bón trong đó có apatit và sản phẩm từ apatit đòi hỏi
ngày càng tăng.
Phân bón chủ yếu được sả
n xuất từ nguồn nguyên liệu không tái sinh
(apatit, than đá, dầu khí …), giá thành ngày càng tăng. Chúng ta không thể chỉ
nhập khẩu mà phải tự sản xuất để đáp ứng nhu cầu xã hội.
Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn, các doanh nghiệp sản xuất phân bón đã
có những bước chuyển mình nhanh chóng, đầu tư chiều sâu, đổi mới công
nghệ, đưa các loại máy móc thiết bị ngày càng hiện đại, cơ giới hóa, tự độ
ng
hóa, đem lại năng suất, chất lượng và hiệu quả cao.
Trong công nghiệp tuyển khoáng nói chung và tuyển apatit nói riêng,
máy phân cấp xoắn có vai trò không thể thiếu. Tuy nhiên, do hạn chế về thiết
bị, công nghệ, các loại máy phân cấp và phụ tùng kèm theo ta vẫn phải nhập
khẩu. Việc sửa chữa, phục hồi chi tiết máy, trong đó có trục chính, các chi
tiết cụm cánh xoắn và bộ truyền động thay thế nhập khẩu là rất cấp thi
ết, đòi
hỏi sự hiểu biết về khoa học công nghệ, thiết bị chuyên dùng phức tạp nhưng
mang lại hiệu quả kinh tế lớn, nâng cao tính liên tục trong sản xuất.
Viện Nghiên cứu Cơ khí đã đề xuất và được Bộ Công Thương chấp
thuận đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân

cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuy
ển khoáng”.
Trong công tác triển khai nghiên cứu do còn hạn chế nhóm đề tài mong
được sự đóng góp từ các nhà khoa học và độc giả quan tâm đến vấn đề này để
đề tài đạt kết quả cao hơn.
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 7

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ BỘ TRUYỀN ĐỘNG
CỦA MÁY PHÂN CẤP XOẮN
1.1. Tổng quan về máy phân cấp xoắn:
1.1.1. Công dụng:
Máy phân cấp xoắn có các công dụng như sau:
- Thực hiện một khâu sản xuất độc lập để rửa sét quặng thô;
- Thực hiện một khâu chuẩn bị: chia hỗn hợp quặng đầu thành nhiều
sản phẩm khác nhau làm nguyên liệu đầu cho khâu tuyển;
- Thực hiện một chức năng phụ trợ như phân cấp sản phẩm nghiền
thành hai sản phẩm: cát và bùn tràn.
1.1.2. Cấu tạo:
Máy phân cấp xoắn gồm các bộ phận chính sau đây:
- Thùng máy: có dạng nửa hình trụ đặt nghiêng một góc 12÷18°
- Ruột xoắn: có thể có 1 hoặc 2, được đặt trong thùng máy, khi ruột
xoắn quay sẽ vận chuyển sản phẩm cát.
- Bộ phậ
n nâng hạ đầu dưới của ruột xoắn để sửa chữa hoặc có sự cố
làm ngừng quay cánh xoắn.
- Vùng phân cấp ở phần dưới của thùng được tạo thành hai thành bên
được tăng dần chiều cao.

- Các cơ cấu truyền động cho ruột xoắn
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 8

A
N
h
×
n

t
h
e
o

A
:
1
2
4
5
6
8
9
7
1
1
3

1
0
1
2

Hình 1.1: Sơ đồ máy phân cấp xoắn
1- Thân máng; 2- Cánh xoắn; 3- Cụm ổ đỡ trên; 4- Động cơ chính; 5- Hộp giảm tốc
chính; 6- Cặp bánh răng côn ; 7- Cặp bánh răng côn nâng vít; 8- Động cơ nâng vít; 9- Hộp
giảm tốc nâng vít; 10- Cụm ổ đỡ dưới; 11- Trục vít nâng; 12- Cụm trục chính.
* Sơ đồ truyền động:
4
5
8
9
10
6
3
7
1112

Hình 1.2: Sơ đồ truyền động
1-Thân máng; 2- Cánh xoắn; 3- Cụm ổ đỡ trên; 4- Động cơ chính; 5- Hộp giảm tốc
chính; 6- Cặp bánh răng côn ; 7- Cặp bánh răng côn nâng vít; 8- Động cơ nâng vít; 9-
Hộp giảm tốc nâng vít; 10- Cụm ổ đỡ dưới; 11- Trục vít nâng; 12- Cụm trục chính.
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 9

12 34

5 6
12
7 8
9
10
11

Hình 1.3: Sơ đồ cụm ổ đỡ dưới
1- Thân gối dưới; 2- Trục dưới; 3- Ống lót; 4- Ống chặn; 5- Đệm amiang; 6- Nắp
gối dưới; 7- Bulông M8; 8- Bích tăng 1; 9- Bích tăng 2; 10- Tết chèn; 11- Bạc công; 12- Ổ
lăn.
1.1.3. Nguyên lý hoạt động:
Bùn ban đầu được cho vào bên hông gần đầu thấp máy phân cấp.
Những hạt lớn chìm xuống được ruột xoắn vận chuyển lên đầu cao thành sản
phẩm cát, hạt mịn tràn qua ngưỡng tràn vào sản phẩm bùn, do vậy có hai sản
phẩm. Khi làm việc, đáy thùng máy hình thành một lớp cát không chuyển
động để bảo vệ thùng máy khỏi bị mòn. Chúng ta có thể dùng 2 ruột xoắn để
tăng năng suất.
- Máy phân c
ấp có ruột xoắn chìm: một phần ruột xoắn ở đầu thấp
ngập hoàn toàn trong bùn, nên gương lắng rộng và yên ả hơn cho
phép nhận được sản phẩm bùn mịn (>60% cấp – 0,074 mm).
- Máy phân cấp có ruột xoắn nổi (tất cả phần trên của các cánh xoắn
nhô lên trên mặt bùn) thì có bùn thô hơn (<60% cấp – 0,074 mm).
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 10

Bảng 1.1. Đặc tính kỹ thuật máy phân cấp xoắn cánh xoắn không ngập nước

(Theo bảng 1.70 – [11])
Loại máy phân cấp
Thông số
1KCH-3 1KCH-5 1KCH-
7,5
1KCH-
10
1KCH-
12
1KCH-15
Đường kính, mm
Chiều dài, mm
Số cánh xoắn
Bước xoắn, mm
Tần số quay cánh
xoắn phút
-1

Chiều dài máng, mm
Chiều rộng máng, mm
Công suất động cơ
cánh xoắn, kW
Tần số vòng quay
min
-1


Khối lượng, tấn
300
2900

1
160
5,4-25

3000
350

1

980

0,76
500
4300
1
250
3-15

4500
560

1

980

1,33
750
5300
1
380

3-10

5500
830

3

960

2
1000
6280
1
500
5

6500
1100

7,5

1440

3,8
1200
6323
1
600
4,1; 8,15

6500
1384

3,2; 5

460; 950

6,6
1500
7948
1
750
2,9; 3,9; 5,8

8200
1670

4,5; 7; 10

735; 980;
1460
12,5

Bảng 1.1. Tiếp theo
Loại máy phân cấp
Thông số
1KCH-
20
1KC
H-24

1KCH
-24A
1KCH-
24B
1KCH-
30
2KCH
-24
2KCH-
24A
2KCH-
30
Đường kính, mm
Chiều dài, mm
Số cánh xoắn
Bước xoắn, mm
Tần số quay cánh
xoắn phút
-1


Chiều dài máng,
2000
8090
1
1250
3,1;
4,1; 6,1

8400

2400
8860
1
1500
2,6;
3,5;
5,2
9200
2400
12250
1
1500
3,56


12490
2400
13165
1
1500
3,6


13400
3000
12100
1
1800
1,5; 3

12500
2400
9200
2
1500
1,8;
3,5

9600
2400
12080
2
1500
2,67;
3,56; 5,3

12490
3000
12500
2
1800
1,5; 3


13050
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 11

mm
Chiều rộng máng,
mm
Công suất động cơ
cánh xoắn, kW
Tần số vòng quay
min
-1



Khối lượng, tấn

2200

7; 210;
14
735;
980;
1460

18


2600

7; 10;
14
735;

980;
1460

21,6


2560

17


980


33,3


2560

22


1000


38,1

3200

20; 28

730;
1470

41,04

5050

22


1000


36,43

5080

20; 30;
40

735;
980;
1470
56,7

6300

28; 40

730;
1470

74



Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 12

Bảng 1.2. Đặc tính kỹ thuật máy phân cấp xoắn cánh xoắn ngập nước (Theo bảng 1.71 – [11])
Loại máy phân cấp
Thông số
1KCΠ-12 2KCΠ-12 1KCΠ-15 2KCΠ-15 1KCΠ-20 2KCΠ-20 1KCΠ-24 2KCΠ-24
Đường kính, mm
Chiều dài, mm
Số cánh xoắn
Bước xoắn, mm
Tần số quay cánh xoắn phút
-1


Chiều dài máng, mm

Chiều rộng máng, mm

Công suất động cơ cánh xoắn,
kW
Tần số vòng quay phút
-1


Khối lượng, tấn
KT bao, mm:
Chiều dài
Chiều rộng
Chiều cao

1200
7976
1
600
4,1/8,3

8400

1370

3/5

470/950

9,2

10000
1930

5840
1200
7976
2
600
4,1/8,3

8400

2600

3/5

470/950

16,2

10000
3150
5720
1500
9700
1
750
3,5/7

10100

1650

6,5/7

475/960

18,1

12030
2240
5720
1500
9700
2
750
3,5/7

10100

3200

6,5/10

475/960

31,6

12030
3830
5700
2000
12500

1
1250
2,5/5,02

13000

2140

6,5/10

475/960

31,3

15200
2700
8380
2000
12500
2
1250
2,48/5

13000

4210

12,5/20

480/970

55,7

15400
4970
8480
2400
13600
1
1500
1,96/3,94

14000

2540

9/14

480/970

38,8

16670
3280
9350

2400
13600
2
1500

2/4

14000

5020

8,3/15

480/970

62,4

15880
6260
9350
Ghi chú: Chiều sâu lớn nhất từ mặt nước đến đáy máy phân cấp khoảng 1,2 ÷ 1,5 đường kính cánh xoắn. Cánh xoắn hai đầu mối

Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 13

Bảng 1.3. Các thông số lắp ghép máy phân cấp với máy nghiền bi (Theo bảng 1.72 – [11])
Máy lắp ghép Thông số chủ yếu mối lắp ghép
Máy nghiền Máy phân cấp
Khoảng cách
giữa các trục,
mm
Máng cát Máng xả
Kích thước

tang nghiền,
mm (DxL)
Khoảng
cách giữa
các gối đỡ,
mm
Đường
kính×Chiều
dài×Số cánh
xoắn (DxLxm),
mm
Góc
nghiêng
máy
phân
cấp
Đường
tràn
vào
máy
phân
cấp
Máy
nghiền,
phân
cấp
Chiều cao
từ trục máy
nghiền đến
tâm ống

dẫn bùn
vào máng,
mm
Độ
nghiêng,
%
Chiều
rộng,
mm
Độ
nghiêng,
%
Chiều
rộng,
mm
1200x1200
1500x1600
1500x1600
2100x1500
2100x1500
2100x2200
2100x2200
2100x3000
2700x2100
2700x2100
2700x3600
2700x3600
2700x3600
3200x3100
3200x3100

3600x4000
3600x5000

2240
2610
2610
3150
3150
3900
3900
4650
3930
3930
5300
5300
5300
5300
5300
6630
7630
750x5500x1
750x5600x1
1000x6500x1
1200x6500x1
1500x8500x1
1500x8500x1
1200x8400x2
1500x8200x1
2000x8400x2
2400x9200x1

2400x9200x1
2000x8400x2
2400x9200x2
200x8400x2
2400x9200x2
3000x12500x2
3000x12500x2

14°
14°
14°
14°
16°
16°
15°
16°
18°26′
18°26′
18°30′
18°26′
18°26′
18°26′
18°30′
18°
30′
4200
4100
4600
4405
5700

5700
6500
6200
6000
6000
6890
6740
6975
6115
6115
8500
9800

1800
2200
2300
1600
2800
2800
3000
2900
4300
3600
4000
4400
6100
4700
6100
6000
6100

846
736
770
569
650
650
435
570
736
865
1000
930
720
800
972
1350
1176
45
45
40
47
43
43
31
42
42
36
36
36,5
27

36
36
34
34
200
200
250
300
400
500
500
500
500
500
450
500
500
400
500
550
500
25
20
20
22,2
14
15
13
13
13

16
19
17,5
12
12
14
14
16°30′
450
450
600
300
380
380
380
380
380
400
420
360
400
380
382
550
500

Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 14

Hình 1.4: Ảnh lắp ghép máy phân cấp xoắn với máy nghiền
Bảng 1.4. Giá trị gần đúng tương quan tới hạn Ж:T của sản phẩm:
(theo khối lượng sản phẩm khi quặng có tỉ trọng 2,7 g/cm
3
– Theo bảng 1.73 – [11])
Kích thước lớn nhất của quặng xả, mm Tỉ lệ bùn sơ cấp
trong quặng
0,4 0,3 0,2 0,15 0,1
Thấp
Trung bình
Cao
2,5
3
3,5
3
3,5
4
3,5
4
5
4
6
7
5
8
9

Bảng 1.5. Tốc độ vòng quay cánh xoắn (Theo bảng 1.74 – [11])
Độ lớn quặng xả,

mm
Tốc độ vòng
quay cánh xoắn,
m/ph
Độ lớn quặng xả,
mm
Tốc độ vòng
quay cánh
xoắn, m/ph
0,83
0,50
0,42
0,30
24
21
16
13
0,20
0,15
0,10
0,07
11
10
8
5


Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.

Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 15
Bảng 1.6. Năng suất máy phân cấp xoắn theo sản phẩm (bảng 1.75 – [11])
Năng suất
Tỉ lệ vật rắn
trong quặng xả,
%
Độ lớn quặng
xả, %
T/m chiều rộng
máy phân cấp
T/m2 diện tích (mặt
gương) máy phân
cấp
33
25
22
18
16
14
10
0,54
0,42
0,30
0,20
0,15
0,10
0,074
480 – 610
400 – 515
300 – 400

250 – 320
180 – 250
125 – 180
70 – 110
93 – 114
73 – 97
60 – 74
47 – 58
32 – 42
21 – 34
12 – 16

Bảng 1.7. Thời hạn sử dụng chi tiết máy phân cấp xoắn (tháng)
(Bảng 1.76 – [11])
Điều kiện làm việc
Chi tiết
Nặng nhọc Trung bình
Trục máy phân cấp chế tạo từ ống với chiều dày,
mm:
14
30

Vành cánh xoắn
Lớp lót cánh xoắn từ hợp kim ИЧX28H2 (CC)

Chi tiết truyền động:
Bánh răng côn chủ động
Bánh răng côn bị động

Ổ đỡ trục xoắn trên

Ổ đỡ trục xoắn dưới


24
84-96

24
4


36
60

36
4


60
Vô thời hạn

60
8


60
84

36
12

Bảng 1.8. Giá trị của hệ số hiệu chỉnh a (Theo bảng 1.77 – [11])
Kích thước lớn nhất của quặng xả, mm
0,4 0,3 0,2 0,15 0,1 0,074 0,053 0,044
Mức độ làm loãng cơ sở Ж:T (theo khối lượng)
Máy phân
cấp
1,8 2 2,33 4,0 4,5 5,7 6 8-7,5
Cánh xoắn
không ngập
Cánh xoắn
ngập
1,95

−
1,70

−
1,46

2,9
1,0

2,2
0,66

1,6
−

1,0
−

0,57
−

0,36
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 16

Bảng 1.9. Giá trị của hệ số hiệu chỉnh b (hiệu chỉnh tỷ trọng) – theo [11]
Tỷ trọng vật liệu, g/cm3 2,7 3,0 3,3 3,5 4,0 4,5
Hệ số b 1,0 1,15 1,13 1,4 1,65 1,9


Hình 1.5: Ảnh máy phân cấp xoắn đơn

Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 17

Hình 1.6: Ảnh máy phân cấp xoắn đơn

Hình 1.7: Ảnh máy phân cấp xoắn kép
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 18

Hình 1.8: Ảnh máy phân cấp xoắn kép
Bằng cách thay đổi nồng độ của bùn, khi tăng lượng nước sạch vào máy
làm bùn loãng, tốc độ lắng tăng nên bùn tràn mịn hơn và ngược lại. Nhưng nếu
lượng nước quá lớn, tốc độ dòng nước ngang lớn cũng làm bùn tràn thô. Nên
cần điều chỉnh nồng độ bùn hợp lý.
1.1.4. Ưu điểm máy phân cấp xoắn:
- Đơn giản.
- Nâng hạ
được ruột xoắn nên thuận tiện cho việc mở máy để sửa chữa,
điều chỉnh.
- Vùng phân cấp khá yên tĩnh nên độ hạt đồng đều.
- Dễ dàng nối dòng bùn tự chảy giữa máy nghiền và máy phân cấp thành
sơ đồ nghiền vòng kín.
1.1.5. Nhược điểm máy phân cấp xoắn:
Nhược điểm của máy phân cấp ruột xoắn là trong sản phẩm cát còn
chứa nhiều bùn (hi
ệu suất không cao).
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 19
Khi tốc độ quay của ruột xoắn càng cao, bùn tràn càng thô. Tùy độ hạt
phân chia bùn tràn mà chọn tốc độ quay của ruột xoắn.
Bảng 1.10. Chọn tốc độ quay theo độ hạt
Độ hạt bùn tràn, mm 0,63 0,5 0,42 0,3 0,21 0,15 0,1 0,074
n (vòng/phút) 24 21 16 13 11 10 8 5

1.1.6. Tính toán xác định năng suất:
1.1.5.1. Máy phân cấp ruột xoắn nổi (gương tràn thấp), bùn tràn thô:

Năng suất:
Q
b
= m.K
1
.K
2
.(94D
2
+ 16D) (trang 51 – [1]) (3.1)
Q
b
: năng suất của máy phân cấp theo trọng lượng phần rắn khô của bùn
tràn (T/ngày)
m: số ruột xoắn trong máy
K
1
: hệ số tính đến khối lượng riêng của quặng
K
1
= 1 + 0,5(δ - 2,7)
δ: khối lượng riêng của quặng (T/m
3
)
K
2
: hệ số tính đến cỡ hạt bùn tràn
K
2
= 2,86 – 0,0238.

74
β


74
β
: hàm lượng cấp - 0,074 mm trong bùn tràn (%)
D: đường kính của ruột xoắn (m)
1.1.5.2. Máy phân cấp ruột xoắn chìm (gương tràn cao), bùn tràn mịn:

Năng suất:
Q
b
= m.K
1
.K
2
.(75D
2
+ 10D) (trang 51 – [1]) (3.2)
Q
b
: năng suất theo trọng lượng phần rắn khô của bùn tràn (T/ngày)
K
1
: hệ số tính đến khối lượng riêng của quặng
K
2
: hệ số tính đến cỡ hạt bùn tràn
K

2
= 0,054 (101,8 –
44
β
)
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 20
44
β
: hàm lượng cấp - 0,044 mm trong bùn tràn (%)
1.1.5.3. Năng suất của các máy phân cấp tính theo cát:

Q
c
= 135.m.n.K
1
.D
3
(trang 51 – [1]) (3.3)
Q
c
: năng suất tính theo cát (T/ngày)
m, K
1
, D: như trên
n: tốc độ quay của ruột xoắn (v/ph)
• Đường kính cánh xoắn máy phân cấp với cánh xoắn không ngập:
D = (0,08 ÷ 0,103)

) /( bamQ
C

• Đường kính cánh xoắn máy phân cấp với cánh xoắn không ngập:
D = (0,07 ÷ 0,115)
) /( bamQ
C

Các ký hiệu sử dụng: m- số cánh xoắn máy phân cấp; a- hệ số (bảng 3.8)
và b- các hệ số hiệu chỉnh (bảng 3.9); D- đường kính cánh xoắn; n- tần số quay
cánh xoắn, mm
-1
.
1.2. Tổng quan về bộ truyền động của máy phân cấp xoắn:
1.2.1. Phân loại. Ưu nhược điểm truyền động bánh răng:
Truyền động bánh răng thực hiện truyền chuyển động và tải trọng nhờ sự
ăn khớp của các răng trên bánh răng (hoặc thanh răng).
Truyền động bánh răng được phân loại theo các đặc điểm về hình học và
về chức n
ăng.
Theo vị trí tương đối giữa các trục, có các loại truyền động bánh răng trụ,
các trục song song (hình 1.9 – a, b, c); truyền động bánh răng côn, các trục cắt
nhau (hình 1.9 – d, đ); truyền động bánh răng hypecbôlôit, các trục được bố trí
chéo góc (bánh răng trụ chéo, hình 1.10 – a, bánh răng côn chéo hay còn gọi là
bánh răng hypôit, hình 1.10 – b). Truyền động trục vít – bánh vít cũng thuộc loại
truyền động hypecbôlôit, được dùng tương đối phổ biến.
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 21

Hình 1.9: Các loại truyền động bánh răng
Theo tính chất di động của các tâm bộ truyền, ta có truyền động bình
thường (các tâm các bánh răng được cố định) và truyền động hành tinh, tâm của
một hoặc nhiều bánh răng di động trong mặt phẳng quay.
Theo phương của răng (so với các đường sinh) người ta chia ra bộ truyền
răng thẳng (bánh trụ răng thẳng, hình 1.9 – 1a, bánh côn răng thẳng, hình 1.9 –
d) và bộ truyền răng nghiêng (răng xoắn, r
ăng cong) (bánh trụ răng nghiêng,
hình 1.9 – d, bánh côn răng cong, hình 1.9 – đ).
Người ta cũng chia ra: bộ truyền ăn khớp ngoài (các bánh răng đều có
răng phía ngoài) và bộ truyền ăn khớp trong, khi một bánh có răng phía trong và
1 bánh răng có răng phía ngoài (hình 1.10 – c).
Truyền động bánh răng thanh răng (hình 1.10 – d) dùng để đổi chuyển
động quay thành tịnh tiến, hoặc ngược lại.
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 22
Theo hình dạng răng, có các loại: truyền động bánh răng than khai, truyền
động bánh răng xiclôit, truyền động bánh răng Nôvikov.

Hình 1.10: Các loại truyền động bánh răng
Truyền động bánh răng thân khai, prôfin răng có dạng đường thân khai
của vòng tròn, được dùng rộng rãi nhất vì răng được gia công bằng dụng cụ cắt
có cạnh thẳng, dễ đảm bảo độ chính xác cao, không bị ảnh hưởng bởi sai số
khoảng cách trục (do đó không làm thay đổi quy luật chuyển động và tỉ số
truyền).
Tùy theo kết cấu, bộ truyền bánh răng có thể
được để hở (bộ truyền hở)

hoặc lắp trong hộp được che kín (bộ truyền kín). Bộ truyền hở không được bôi
trơn hoặc bôi trơn theo chu kì, làm việc với vận tốc thấp. Bộ truyền kín làm việc
với vận tốc trung bình hoặc cao, được bôi trơn đầy đủ (ngâm trong dầu hoặc
được tưới dầu v.v…).
Người ta còn chia ra: truyền động bánh răng chịu lực và không chịu lực.
Bộ truyền chịu lực được dùng để truyền công suất, kích thước được xác định
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 23
theo điều kiện bảo đảm độ bền. Bộ truyền không chịu lực chủ yếu để thể hiện
chức năng về động học, trên thực tế không truyền công suất, kích thước không
phải tính toán theo độ bền.
So với các truyền động cơ khí khác, truyền động bánh răng có nhiều ưu
điểm nổi bật:
- Kích thước nhỏ, khả năng tải l
ớn;
- Ti số truyền không thay đổi;
- Hiệu suất cao, có thể đạt 0,97 – 0,99;
- Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy.
Tuy nhiên truyền động bánh răng có các nhược điểm sau:
- Chế độ tương đối phức tạp;
- Đòi hỏi độ chính xác cao;
- Có nhiều tiếng ồn khi vận tốc lớn.
Truyền động bánh răng được dùng rất nhiều trong các máy, từ những
đồng hồ, khí cụ cho đến các máy hạng nặng, có thể truyền công suất từ nhỏ đến
lớn (300 MW), vận tốc có thể từ thấp đến rất cao (200 m/s).
1.2.2. Độ chính xác của bộ truyền bánh răng:
Khả năng làm việc của bộ truyền bánh răng phụ thuộc nhiều vào độ chính
xác chế tạo bánh răng. Những sai số chế tạo làm sai lệch hình dạng prôfin và

phương của răng, gây nên sai s
ố bước răng, tạo ra độ không song song giữa các
trục bánh răng… Kết quả là tỉ số truyền tức thời ω
1
/ω
2
thay đổi, dao động về hai
phía so với giá trị trung bình u = Z
2
/Z
1
, gây nên tải trọng động phụ, rung động và
tăng thêm tiếng ồn. Những sai số trong chế tạo cũng làm xuất hiện sự tập trung
tải trọng trên răng.
Bánh răng được kiểm tra theo các yếu tố chiều dày răng, bước răng, độ
đảo hướng tâm của vành răng, hình dạng thân khai của mặt răng v.v… và kiểm
tra theo các chỉ tiêu tổng hợp như chính xác động học, làm việc êm, sự tiếp xúc
các răng và khe hở cạnh răng khi ăn khớp.
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền động của máy phân cấp xoắn cỡ lớn dùng trong tuyển khoáng.


Đề tài Nghiên cứu KHCN - Cấp Bộ năm 2012 - ThS.Vũ Quang Huy 24
Chỉ tiêu chính xác động học được định bởi sai số giữa góc quay thực với
góc quay danh nghĩa của bánh răng bị dẫn.
Chỉ tiêu làm việc êm được định bởi sai số bước răng và sai số prôfin răng.
Chỉ tiêu vết tiếp xúc được đánh giá theo kích thước các vết tiếp xúc trên
các răng khi ăn khớp (để quan sát các vết tiếp xúc người ta bôi một lớp sơn
mỏng lên các răng).
Tiêu chuẩn quy định 12 c
ấp chính xác chế tạo các bộ truyền bánh răng trụ

và bánh răng côn (cấp 1 là cấp cao nhất, cấp 12 là thấp nhất). Trong mỗi cấp
chính xác có quy định cụ thể các chỉ tiêu chính xác động học, làm việc êm và
tiếp xúc các răng. Cấp chính xác được chọn theo điều kiện làm việc và công
dụng của bánh răng. Bảng dưới đây cho các trị số vận tốc vòng giới hạn của
bánh răng ứng với các c
ấp chính xác. Trong chế tạo máy nói chung thường dùng
cấp chính xác 8 hoặc 9, còn đối với những bánh răng trong các bộ truyền quan
trọng người ta chế tạo với cấp chính xác 6 hoặc 7. Đối với các bộ truyền đặc biệt
quan trọng chịu tải nặng và tốc độ cao (ví dụ trong máy bay) bánh răng được chế
tạo theo các cấp chính xác 4÷6.

Bảng 1.11. Vận tốc vòng giới hạn v(m/s) của các bộ truyền bánh răng
Răng th
ẳng Răng nghiêng hoặc cong
Cấp chính xác
Bánh trụ Bánh côn Bánh trụ Bánh côn
5 và cao hơn
6
7
8
9
≥15
Đến 15
Đến 10
Đến 6
Đến 2
≥12
Đến 12
Đến 8
Đến 4

Đến 1,5
≥30
Đến 30
Đến 15
Đến 10
Đến 4
≥20
Đến 20
Đến 10
Đến 7
Đến 3

Để tránh kẹt răng khi ăn khớp, tiêu chuẩn quy định 6 loại khe hở mặt bên,
ký hiệu như sau: H – không có khe hở; E – khe hở nhỏ; C và D – khe hở tương
đối nhỏ; B – khe hở trung bình và A – khe hở lớn.