Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khuôn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY TRỘN HỖN HỢP LÀM
KHUÔN

Người hướng dẫn: ThS. HỒNG MINH CƠNG
Sinh viên thực hiện: HỒ VĂN LỘC

Đà Nẵng, 2017


LỜI NĨI ĐẦU
Sản xuất đúc là một ngành đóng vai trị quan trọng trong việc cung cấp phơi cho ngành
chế tạo máy và nhiều ngành khác.Chất lƣợng phôi đúc không những ảnh hƣởng đến
chất lƣợng sản phẩm cơ khí mà còn ảnh hƣởng đến giá thành sản phẩm.Để đáp ứng
nhu cầu ngày càng cao của ngành chế tạo máy về chất lƣợng phôi, ngành sản xuất đúc
không những phải nâng cao chất lƣợng vật liệu đúc, cải tiến công nghệ, mà cần có sự
đầu tƣ về trang thiết bị.
Hiện nay, phôi đúc và sản phẩm từ đúc đƣợc chế tạo bằng khuôn cát – đất sét chiếm
tỉ trọng khá lớn, việc chế biến hỗn hợp bằng phƣơng pháp thủ công làm năng suất
thấp, chất lƣợng sản phẩm không đảm bảo, phụ thuộc vào tay nghề công nhân, điều
kiện lao động nặng nhọc. Vì vậy cần phải cơ khí hóa khâu chế biến hỗn hợp làm
khuôn, đặc biệt là khâu trộn hỗn hợp trong phân xƣởng đúc.
Vì vậy đề tài“Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khuôn” đáp ứng nhu cầu cấp thiết cho
việc nghiên cứu và chế tạo thiết bị, góp phần cơ khí hóa khâu trộn hỗn hợp nhằm nâng

cao năng suất, chất lƣợng khuôn đúc, chất lƣợng sản phẩm và cải thiện điều kiện lao

C
C

R
L
T.

động. Thiết bị máy trộn khơng những dung trong ngành đúc mà cịn sử dụng trong một
số ngành công nghiệp khác nhƣ: sản xuất vật liệu xây dựng, sản xuất thức ăn bột, vật

DU

liệu chịu lửa, vật liệu silicát, …
Đây là đề tài tập trung xây dựng cơ sở thiết kế máy, tìm hiểu nguồn tài liệu, chọn
phƣơng án thiết kế hợp lý. Với sự cố gắng của bản thân, sự giúp đỡ của bạn bè, của
các thầy giáo trong khoa cơ khí và đặc biệt là sự hƣớng dẫn tận tình của thầy giáo
hƣớng dẫn Hồng Minh Cơng đã giúp em hồn thành đồ án đúng hạn theo quy định.
Đề tài này nhằm giúp cho sinh viên làm quen khả năng tìm kiếm nhiều nguồn tài liệu,
phân tích thiết kế,… Vì đây là lần đầu tiên em tìm hiểu và thiết kế một đề tài thực tế,
trình độ chun mơn có hạn, thời gian hồn thành đồ án có hạn, nên khơng thể tránh
khỏi sai sót, rất mong đƣợc sự giúp đỡ góp ý từ quý thầy, cô, cùng các bạn để em hoàn
thành đồ án tốt hơn, bổ sung đƣợc những sai sót và học hỏi thêm đƣợc kinh nghiệm
quý báu sau này.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hƣớng dẫn Hồng Minh Cơng đã tận
tình hƣớng dẫn và tạo điều kiện cho em hoàn thành đƣợc đồ án này.
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 5 năm 2017
Sinh viên thiết kế

Hồ Văn Lộc
i


MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................i
PHẦN I CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................................1
CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHU CẦU SẢN SUẤT VÀ CÔNG NGHỆ
CHUẨN BỊ HỖN HỢP LÀM KHUÔN ..........................................................................1
1.1.Hỗn hợp và vấn đề trộn hỗn hợp trong công nghiệp .................................................1
1.2.Công nghệ chế biến hỗn hợp làm khuôn và làm lõi: .................................................2
1.2.1.Hỗn hợp làm khuôn, làm lõi và các yêu câu chung: ..............................................2
1.2.2. Vật liệu và thành phần của hỗn hợp làm khuôn, lõi ..............................................3
1.3.Công nghệ chế biến hỗn hợp làm khn và làm lõi: .................................................4
CHƢƠNG II:CƠNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ TRỘN HỖN HỢP LÀM KHUÔN ...........6
2.1. Phân loại máy trộn ....................................................................................................6
2.2. Các dạng máy trộn hỗn hợp làm khuôn, làm lõi cơ bản:..........................................6

C
C

R
L
T.

2.2.1. Máy trộn kiểu cánh xoắn: ......................................................................................6
2.2.2. Máy trộn con lăn:...................................................................................................9
2.3 Phƣơng án thiết kế ...................................................................................................11

DU

PHẦN II:........................................................................................................................ 13
THIẾT KẾM Y ............................................................................................................13
CHƢƠNG III:TÍNH TO N C C THƠNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH CỦA M Y .....13
3.1. Sơ đồ động học của máy: .......................................................................................13
3.2. Xác định kích thƣớc, kết cấu thùng trộn: ............................................................... 14
3.2.1. Đƣờng kính thùng trộn: .......................................................................................14
3.2.2. Chiều cao thùng trộn: .......................................................................................... 14
3.3. Xác định kích thƣớc, kết cấu con lăn: ....................................................................14
3.3.1. Đƣờng kính con lăn: ............................................................................................ 14
3.3.2. Bề rộng con lăn: ...................................................................................................15
3.3.3. Định kết cấu và tính khối lƣợng con lăn: ............................................................ 15
3.4. Tính tốn tốc độ quay, công suất máy, chọn động cơ điện: ...................................17
3.4.1. Tốc độ quay trục chính: .......................................................................................17
3.4.2. Cơng suất dẫn động trục chính: ...........................................................................17
CHƢƠNG IV:THIẾT KẾ C C BỘ TRUYỀN ............................................................ 20
4.1. Phân phối tỉ số truyền: ............................................................................................ 20
4.1.1. Phân phối tỉ số truyền: ......................................................................................... 20
4.1.2. Công suất các trục: .............................................................................................. 20
ii


4.1.3. Số vòng quay các trục: ........................................................................................ 21
4.1.4. Momen xoắn tác dụng lên các trục: .....................................................................21
4.2. Thiết kế các bộ truyền hộp giảm tốc: .....................................................................22
4.2.1. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh: ............................................................ 22
4.2.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm: ............................................................. 27
4.3. Thiết kế bộ truyền bánh răng nón: ..........................................................................30
4.3.1. Chọn vật liệu: ......................................................................................................30

4.3.2. Định ứng suất cho phép: ......................................................................................30
4.3.3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng, ..................................................................................31
4.3.4.Chọn hệ số chiều rộng răng: .................................................................................31
4.3.5. Xác định chiều dài nón L: ...................................................................................31
4.3.6. Tính vận tốc vịng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng: .....31
4.3.7. Định chính xác hệ số tải trọng K và chiều dài nón: ............................................31
4.3.8. Xác định mođun, số răng, chiều rộng bánh răng: ................................................31
4.3.10. Các thơng số hình học của bộ truyền: ............................................................... 32
4.3.11. Tính lực tác dụng: .............................................................................................. 33
4.4. Tính tốn thiết kế trục và then: ...............................................................................33
4.4.1. Tính đƣờng kính sơ bộ của các trục: ...................................................................33

C
C

R
L
T.

DU

4.4.2. Tính gần đúng trục: ............................................................................................. 34
4.4.3 Tính chính xác trục : ............................................................................................. 44
4.4.4. Tính mối ghép then:............................................................................................. 48
4.5. Thiết kế gối đỡ trục: ............................................................................................... 50
4.5.1. Thiết kế gối đỡ trục I: .......................................................................................... 50
4.5.2.Thiết kế gối đỡ trục II: .......................................................................................... 51
4.5.3.Thiết kế gối đỡ trục III của hộp giảm tốc: ............................................................ 51
4.5.4.Thiết kế gối đỡ trục III của bánh răng nón: .......................................................... 52
4.5.2.Thiết kế gối đỡ trục IV: ........................................................................................ 53

4.6. Thiết kế bôi trơn hộp giảm tốc: ..............................................................................53
4.6.1. Bôi trơn ổ lăn: ......................................................................................................53
4.6.2. Bôi trơn hộp giảm tốc: ......................................................................................... 53
CHƢƠNG V: LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO DƢỠNG M Y ............................. 55
5.1 Lắp đặt máy: ............................................................................................................55
5.2 Vận hành chạy thử máy: .......................................................................................... 55
5.3 Bảo dƣỡng máy: ......................................................................................................55
5.3.1 Bôi trơn hộp giảm tốc và các bộ truyền ............................................................... 55
5.3.2 Bảo dƣỡng máy: ...................................................................................................56
iii


5.3.3 Quy định an toàn trong sử dụng: ..........................................................................56
KẾT LUẬN ...................................................................................................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 58

C
C

R
L
T.

DU

iv


DANH MỤC HÌNH VẼ
HÌNH 1.1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ trộn hỗn hợp

HÌNH 2.1 Máy trộn cánh xoắn một trục nằm ngang
HÌNH 2.2 Máy trộn cánh xoắn hai trục nằm ngang
HÌNH 2.3 Máy trộn một trục cánh xoắn thẳng đứng
HÌNH 2.4 Máy trộn kiểu cánh quạt
HÌNH 2.5 Máy trộn con lăn nằm ngang
HÌNH 2.6 Máy trộn hỗn hợp con lăn thẳng đứng
HÌNH 3.1.Sơ đồ động học của máy:
HÌNH 3.2.Kết cấu thùng trộn và kích thƣớc cơ bản của thùng trộn.

C
C

HÌNH 3.3: Kết cấu và các kích thƣớc cơ bản của con lăn.

R
L
T.

HÌNH 3.4.Kết Cấu Các Tấm Đảo.

HÌNH 4.1.Sơ đồ truyền động của máy trộn.

DU

HÌNH 4.2.Sơ đồ hộp giảm tốc.
HÌNH 4.3.Sơ đồ phân tích lực.

HÌNH 4.4.Sơ đồ tính tốn trục I.
HÌNH 4.5.Sơ đồ tính tốn trục II.
HÌNH 4.6.Sơ đồ tính tốn trục III của hộp giảm tốc

HÌNH 4.7. Sơ đồ tính tốn trục III của bánh răng nón.
HÌNH 4.8.Sơ đồ tính tốn trục IV
HÌNH 4.9.Sơ đồ chọn ổ trục I
HÌNH 4.10.Sơ đồ chọn ổ trục II
HÌNH 4.11.Sơ đồ chọn ổ trục III
HÌNH 4.12.Sơ đồ chọn ổ trục III của bánh răng nón
HÌNH 4.13.Sơ đồ chọn ổ trục IV

v


DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU

-

d, Φ: Đƣờng kính.

-

[σ]tx : Ứng suất tiếp xúc chp phép.
A: Khoảng cách trục.

-

N : Công suất dẫn động.

-

i: Tỷ số truyền

-

Mx: Momen xoắn.

-

Po: Lực trục

-

ρ : khối lƣợng riêng hỗn hợp, vật liệu
n : số vòng quay.

-

γ: Hệ số dạng răng.
Z : Số răng

C
C

R
L
T.

DU

vi

Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khuôn

PHẦN I
CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHU CẦU SẢN SUẤT VÀ
CÔNG NGHỆ CHUẨN BỊ HỖN HỢP LÀM KHUÔN

1.1.Hỗn hợp và vấn đề trộn hỗn hợp trong công nghiệp
Trong nhiều ngành sản xuất công nghiệp nhƣ luyện kim, sản xuất vật liệu xây
dựng, sản xuất phân bón, chế biến thức ăn gia súc, cơng nghệ hóa học… Vật liệu sản
xuất dƣới dạng hỗn hợp đƣợc dùng rất phổ biến. Ví dụ trong sản xuất đúc dùng hỗn
hợp làm khuôn, làm lõi ( gồm cát, đất sét, chất dính đặc biệt, chất phụ gia ). Trong xây
dựng dùng vữa xây ( hỗn hợp cát, xi măng ), vữa bê tông ( hỗn hợp cát, xi măng, sỏi
hoặc đá dăm….)
Hỗn hợp đƣợc hiểu theo nghĩa khối dòng nhất về thành phần, đƣợc chế biến từ
hai hay nhiều nguyên liệu khác nhau ( còn gọi là các thành phần ) theo tỉ lệ nào đó,
nhằm đạt đƣợc các yêu cầu sử dụng hay những u cầu cơng nghệ nhất định. Hỗn hợp

C
C

R
L
T.

DU

có thể đƣợc chế tạo từ các vật liệu rời dạng hạt ( Hỗn hợp khô ) hoặc từ các vậy liệu
rời dạng hạt với các chất lỏng ( dung dịch ). Trong hỗn hợp các vật liệu thành phần có

thể pha trộn với nhau mà khơng có bất kỳ động tác nào xảy ra với chúng (hỗn hợp cơ
học) hoặc có tác động qua lại với nhau (nhƣ q trình hịa tan, phản ứng hóa học …)
tạo nên những tính chất mới.
Tùy thuộc yêu cầu công nghệ, trạng thái hỗn hợp,công nghệ chế biến hỗn hợp
có thể khác nhau. Tuy nhiên, khi chế biến một hỗn hợp phải đạt đƣợc các yêu cầu
chung sau đây:
- Đảm bảo thành phần theo yêu cầu.
- Đạt đƣợc sự đồng nhất về thành phần trong tồn bộ thể tích hỗn hợp
Ngồi ra, trong nhiều trƣờng hợp còn yêu cầu đạt đƣợc sự phân bố hợp lý các thành
phần trong hỗn hợp.Ví dụ khi chế biến hỗn hợp cát – đất sét làm khuôn, làm lõi phải
tạo đƣợc màng bao của đất sét đồng đều quanh các hạt cát.
Để đạt đƣợc các yêu cầu trên, sau khi chuẩn bị, các vật liệu ban đầu đƣợc định
lƣợng và trộn với nhau theo một quy trình nhất định. Khâu trộn hỗn hợp không những
ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng hỗn hợp mà còn ảnh hƣởng đến các chỉ tiêu kinh tế, kỹ
thuật khác trong q trình gia cơng vật liệu và sản xuất sản phẩm nhƣ:
- Năng suất của các thiết bị trong dây chuyền.
Sinh viên: Hồ Văn Lộc

Hƣớng dẫn : ThS. Hồng Minh Cơng

1


Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khuôn

- Tiêu hao vật liệu và chi phí sản xuất.
- Điều kiện lao động.
Trộn hỗn hợp có thể tiến hành bằng tay hoặc máy trộn. Trộn thủ công năng suất
thấp, chất lƣợng hỗn hợp không đảm bảo, điều kiện làm việc nặng nhọc, thƣờng chỉ
dùng trong các phân xƣởng nhỏ.Hầu hết các phân xƣởng và nhà máy lớn đều sử dụng

máy trộn để trộn hỗn hợp.
Trong sản xuất đúc, phƣơng pháp đúc trong khuôn cát vẫn là phƣơng pháp đúc
chủ yếu, lƣợng vật đúc trong trong khuôn cát chiếm 80% tổng lƣợng vật đúc đƣợc sản
xuất hang năm. Để sản xuất 1 tấn vật đúc dùng tới 1,2-1,4 m3 hỗn hợp làm khuôn, làm
lõi, do đó cơ khí hóa khâu chế biến hỗn hợp nói chung, cũng nhƣ trộn hỗn hợp nói
riêng rất có ý nghĩa.
1.2.Cơng nghệ chế biến hỗn hợp làm khn và làm lõi:
1.2.1.Hỗn hợp làm khuôn, làm lõi và các yêu câu chung:
Hỗn hợp làm khuôn và làm lõi đƣợc dùng để chế tạo khuôn và lõi khi đúc trong
khuôn cát – đất sét. Khuôn và lõi chịu tác động trực tiếp của kim loại trong q trình
kim loại đơng đặc. Tính chất của hỗn hợp khơng những ảnh hƣởng tới chất lƣợng
khn đúc, chất lƣợng vật đúc mà cịn ảnh hƣởng công nghệ làm khuôn, làm lõi. Bởi
vậy, hỗn hợp làm lõi phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

C
C

R
L
T.

DU

- Độ bền : Là khả năng chịu tác dụng của ngoại lực mà không bị phá hủy. Hỗn
hợp phải đủ bền để khuôn không bị vỡ khi vận chuyển, lắp ráp và rót kim loại. Độ bền
của hỗn hợp tăng khi hàm lƣợng đất sét trong một giới hạn hợp lý, các hạt nhỏ, sắc
cạnh và không đều hạt. Thay thế một phần đất sét bằng các chất dính đặc biệt nhƣ
nƣớc thủy tinh, dầu thực vật cũng nhƣ là ột biệt pháp tăng độ bền rất hiệu quả. Độ đầm
chặt của hỗn hợp tăng cũng làm cho độ bền tăng đáng kể.
- Tính dẻo: Là khả năng biến dạng và giữ đƣợc hình dạng nhận đƣợc sau khi

thơi lực tác dụng. Tính dẻo của hỗn hợp tốt cho phép nhận đƣợc lịng khn in rõ
nét.Tính dẻo của hỗn hợp chủ yếu phụ thuộc vào hàm lƣợng đất sét và nƣớc trong hỗn
hợp. Độ dẻo tăng khi hàm lƣợng đất sét và nƣớc hợp lý.Dùng hạt cát nhỏ cũng làm
tăng tính dẻo của hỗn hợp.
- Tính thơng khí: Là khả năng thốt khí qua khối hỗn hợp. Khn, lõi cần
thơng khí cao để tránh gây ra rỗ khí trong vật đúc. Tính thơng khí của hỗn hợp tăng
khi dùng cát hạt to và đều, lƣợng đất sét và lƣợng nƣớc ít. Độ dầm chặt của hỗn hợp
tăng khi độ thơng khí của hỗn hợp giảm.
- Tính bền nhiệt: Là khả năng chịu đƣợc nhiệt độ cao mà không bị biến mềm
hay chảy lỏng. Hỗn hợp cần bền nhiệt để giữ đƣợc hình dạng của lịng khn khi bị

Sinh viên: Hồ Văn Lộc

Hƣớng dẫn : ThS. Hồng Minh Cơng

2


Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khuôn

kim loại lỏng nung nóng. Tính bền nhiệt của hỗn hợp cao khi dùng cát có hàm lƣợng
khống thạch anh (SiO2) cao, ít tạp chất, cát hạt to và đều hạt.
- Tính lún: Là khả năng co giãn thể tích của hỗn hợp khi chịu nén.Tính lún làm
giảm sự cản trở của khn và lõi khi vật đúc co do đông đặc và nguội. Tính lún của
hỗn hợp tăng khi dùng cát hạt to,đều hạt và tăng lƣợng chất phụ trong hỗn hợp.
- Độ ẩm: độ ẩm của hỗn hợp là lƣợng nƣớc chứa trong hỗn hợp tính bằng (%). Độ ẩm
tăng đến 8% có tác dụng tăng độ bền, độ dẻo hỗn hợp nhƣng quá giới hạn đó sẽ ảnh
hƣởng xấu đến tính chất hỗn hợp, đặc biệt là khả năng sinh khí khi kim loại lỏng bị
nung nóng.
1.2.2. Vật liệu và thành phần của hỗn hợp làm khuôn, lõi

Vật liệu chế biến hỗn hợp làm khuôn, làm lõi gồm cát, đất sét, chất dính đặc
biệt và các chất phụ gia. Thành phần của hỗn hợp đƣợc chọn theo hợp kim đúc, khối
lƣợng và mức độ phức tạp về kết cấu vật đúc, công nghệ làm khuôn cũng nhƣ trạng
thái của khuôn trƣớc lúc rót ( khn khơ hay khn tƣơi ).
a. Cát: Là thành phần cơ bản của hỗn hợp làm khn
Thơng thƣờng sử dụng cát thạch anh, thành phần chính là khống thạch anh,
cơng thức hóa học là SiO2, ngồi ra còn chứa một số tạp chất nhƣ oxit sắt, oxit kim
loại kiềm. Cát thạch anh có độ chịu nóng cao ( có nhiệt độ nóng chảy 17130C), trữ

C
C

R
L
T.

DU

lƣợng lớn, khai thác dễ. Để pha trộn hỗn hợp, cát đƣợc phân theo hàm lƣợng thạch anh
trong cát, phân loại theo độ hạt, hình dạng hạt.
b. Đất sét: là chất dính tạo ra độ bền độ dẻo cần thiết của hỗn hợp. Đất sét có thành
phần khống chất chính là mAl2O3.nSiO2.qH2O, ngồi ra cịn một số tạp chất nhƣ
CaCO3, Na2CO3, Fe2O3. Hai loại đất sét thƣờng sử dụng là đất sét cao lanh (khống
chất chính là Al2O3.2SiO2.H2O ) và đất sét ben-tơ-nit ( khống chất chính là
Al2O3.4SiO2.qH2O). Đất sét cao lanh có độ chịu nóng cao, nhƣng độ bền và độ dẻo
thấp hơn đất sét ben-tô-nit.Trong đúc sử dụng chủ yếu là đất sét cao lanh vì có nhiều
trong thiên nhiên cịn đất sét ben-tơ-nit ít sử dụng hơn vì khan hiếm. Khi pha với nƣớc
thích hợp đất sét dẻo và dính, khi sấy khơ độ bền tăng nhƣng giịn dễ vỡ. Đất sét đƣợc
pha vào hỗn hợp dƣới dạng bột khơ mịn.
c. Chất dính đặc biệt:Là chất dính khác có tỉ bền cao hơn đất sét, dùng để thay thế

một phần hay toàn bộ đất sét trong hỗn hợp làm khuôn, làm lõi, nhằm tăng độ bền của
hỗn hợp và tăng một số tính chất khác. Các chất dính đặc biệt thƣờng dùng là dầu thực
vật ( dầu lanh, dầu sơn, dầu trẩu ), các chất dính hóa cứng ( nhựa thơng, bã hắt ín),
nƣớc thủy tinh (dung dịch silicát kim loại kiềm: Na2O.nSiO2.mH2O hoặc
K2O.nSiO2.mH2O), nƣớc rỉ đƣờng, nƣớc bả giấy. Các chất dính đặc biệt pha vào hỗn
hợp dạng dung dịch.
Sinh viên: Hồ Văn Lộc

Hƣớng dẫn : ThS. Hoàng Minh Công

3


Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khuôn

d. Chất phụ gia: Là các thành phần đƣợc đƣa vào hỗn hợp để cải thiện một số
tính chất của hỗn hợp nhƣ thơng khí, tính lún của hỗn hợp, tăng độ nhẵn của bề mặt
của vật đúc, giảm độ bền còn lại để dễ phá khuôn, lõi. Các chất phụ gia thông dụng là
vụn rơm, rạ, mùn cƣa, bùn than…. (Mùn cƣa đƣợc pha vào hỗn hợp làm khuôn, hỗn
hợp lõi để tăng độ thơng khí, tăng tính lún và giảm độ bền còn lại. Bột than đƣợc pha
vào hỗn hợp đúc gang để chống cháy cát, độ tăng nhẵn bề mặt vật đúc.)
1.3.Công nghệ chế biến hỗn hợp làm khuôn và làm lõi:
Trong phần này đề cập tới một số vấn đề cơ bản về công nghệ chế biến hỗn hợp làm
khn và làm lõi và vai trị của khâu trộn trong việc đảm bảo chất lƣợng hỗn
hợp.Thông thƣờng hỗn hợp làm khuôn, làm lõi đƣợc phân theo các đặc trƣng cơ bản
nhƣ: hợp kim đúc, trạng thái khuôn trƣớc lúc rót, cơng dụng khi làm khn… trong đó
theo cơng dụng khi làm khuôn đƣợc chia ra:
- Hỗn hợp cát áo:dùng để phủ sát mẫu khi làm khuôn, cần độ bền, độ dẻo cao, độ
chịu nóng tốt vì lớp này tiếp xúc trực tiếp với kim loại mỏng. Cát áo thƣờng đƣợc làm
bằng vật liệu mới và chiếm khoảng 10-15% lƣợng hỗn hợp làm khuôn.

- Cát đệm: Dùng để đệm cho phần khn cịn lại nhằm tăng độ bền cho khn.
Cát đệm không yêu cầu cao nhƣ hỗn hợp cát áo, chỉ cần thơng khí. Bởi vậy, thƣờng
dùng một lƣợng lớn hỗn hợp cũ để pha trộn, lƣợng dùng từ 55-90%.

C
C

R
L
T.

DU

- Hỗn hợp một loại: dùng để chế tạo toàn bộ khuôn, chất lƣợng hỗn hợp tƣơng
đƣơng cát áo. Hỗn hợp một loại đƣợc dùng khi làm khuôn bằng máy.
Mặc dù hỗn hợp làm khn có nhiều loại, song quy trình cơng nghệ chế tạo chúng
khơng nhiều. Trên hình 1.1 biểu diễn sơ đồ chung quy trình cơng nghệ chế tạo hỗn hợp
trong sản xuất đúc

Hình 1.1: Sơ đồ quy trình công nghệ trộn hỗn hợp

Sinh viên: Hồ Văn Lộc

Hƣớng dẫn : ThS. Hồng Minh Cơng

4


Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khuôn

Cát khai thác về đƣợc sấy khô, sang để phân loại theo độ hạt, sấy cát có thể tiến hành
trong lị sấy tay quay, lị sấy kiểu lớp sơi. Sàng phân loại bằng sát lắc, sang quay kiểu
tang.
Đất sét thƣờng dùng ở dạng bột mịn, do đó sau khi sấy thƣờng đƣợc đập nhỏ bằng các
máy đập trục quay, nghiền mịn bằng các máy nghiền bi và sang.
Trong các xƣởng đúc nhỏ, các chất dính đặc biệt nhƣ nƣớc bả giấy, nƣớc rỉ đƣờng,
dầu… thƣờng đƣợc mua về ở dạng chuẩn bị sẵn. Riêng nƣớc thủy tinh nếu ở thể rắn
thì trƣớc khi dùng phải hòa vối nƣớc đến tỉ trọng 1,27-1,3 g/cm2 .
Các chất phụ có thể có sẵn ( nhƣ mùn cƣa )hoặc phải qua chế biến(nhƣ bột than). Bột
than thƣờng dùng ở dạng hạt nhỏ, thƣờng đƣợc nghiền từ than cốc, than đá và sang
phân loại để lấy cỡ hạt thích hợp.
Để tiết kiệm vật liệu, ngƣời ta thƣờng dùng lại một lƣợng hỗn hợp cũ để chế biến hỗn
hợp, đặc biệt là đối với hỗn hợp cát đệm. Hỗn hợp cũ đƣợc đập bằng máy đập trục
quay để phá vỡ các cục bị kết dính, qua các thiết bị phân ly từ để loại các mẫu vụ kim
loại ( gang, thép )sau đó qua sang.
Sau khi chuẩn bị, các vật liệu ban đầu đƣợc định lƣợng theo thành phần yêu cầu và
trộn với nhau theo một quy trình hợp lý để đạt đƣợc độ đồng nhất về thành phần và tạo
màng bao chất dính quanh các hạt cát hợp lý. Trộn hỗ hợp đƣợc tiến hành trên các máy

C
C

R
L
T.

DU

trộn hỗn hợp.
Hỗn hợp sau khi trộn đƣợc chất thành đống để ủ nhằm mục đích làm đồng đều độ ẩm

trong hỗn hợp và sau đó đánh tơi để trách bị vón cục.
Qua sơ đồ có thể nhận thấy, quy trình chế biến hỗn hợp qua nhiều khâu, tuy nhiên
khâu trộn hỗn hợp đƣợc coi là một khâu ảnh hƣởng tới tính chất hỗn hợp.Ngồi u
cầu tạo sự phân bố đều các thành phần trong tồn bộ khối hỗn hợp, thì việc tạo ra
màng đất sét bao quanh các hạt cát có ý nghĩa rất lớn trong việc nâng cao độ bền, độ
dẻo và tính thơng khí của hỗn hợp.

Sinh viên: Hồ Văn Lộc

Hƣớng dẫn : ThS. Hồng Minh Cơng

5


Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khn

CHƢƠNG II:CƠNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ TRỘN HỖN HỢP LÀM KHUÔN

2.1. Phân loại máy trộn
Máy trộn hỗn hợp rất đa dạng về kết cấu và nguyên tắc làm việc, nhƣng dựa vào các
đặc trƣng chủ yếu chúng ta có thể chia chúng thành một số loại cơ bản.
- Theo tính chất hoạt động, các máy trộn đƣợc chia ra :
+ Máy trộn làm việc theo chu kỳ: Trong các máy trộn loại này, vật liệu đƣợc đƣa vào
má theo từng mẻ, sau khi trộn xong hỗn hợp đƣợc tháo ra khỏi máy và tiếp tục cấp vật
liệu để trộn mẻ mới. Ƣu điểm của máy trộn loại này là dễ dàng điều chỉnh quy trình
trộn theo từng loại hỗn hợp, tuy nhiên chúng có nhƣợc điểm là năng suất khong cao,
khơng phù hợp với các dây chuyền liên tục năng suất lớn.
+ Máy trộn làm việc liên tục: trong các máy loại này, vật liệu đƣợc cấp vào máy liên

C

C

tục, đồng thời liên tục tháo hỗn hợp đã trộn xong ra khỏi máy. Ƣu điểm cơ bản của
loại máy này là năng suất cao và có khả năng cung cấp hỗn hợp liên tục cho các dây
chuyền sản xuất liên tục.
- Theo kết cấu của bộ phận làm việc, các máy trộn đƣợc chia ra:
+ Máy trộn kiểu cánh xoắn.

R
L
T.

DU

+ Máy trộn kiểu cánh gạt.

+ Máy trộn kiểu con lăn.
Kết cấu và nguyên tắc làm việc của các loại máy này sẽ đƣợc trình bày kỹ trong
phần sau.
2.2. Các dạng máy trộn hỗn hợp làm khuôn, làm lõi cơ bản:
2.2.1. Máy trộn kiểu cánh xoắn:
Máy trộn cánh xoắn có hai dạng: Máy trộn cánh xoắn trục nằm ngang(một trục hoặc
hai trục) và máy trộn cánh xoắn trục thẳng đứng.
a. Máy trộn cánh xoắn trục nằm ngang:
Trên hình (2.1) trình bày sơ đồ cấu tạo của máy trộn nằm ngang một trục. Bộ phận
chính của máy trộn là trục chính (2) trên đó lắp các cánh xoắn (3) .
Khi máy làm việc, trục (2) quay, vật liệu qua phểu cấp (1) đƣợc cấp vào thùng trộn
bị các cánh xoắn đảo lên xuống liên tục và trộn đều với nhau, đồng thời bị cánh
xoắn đẩy dần ra phía cửa tháo liệu (5) để ra ngồi. Máy trộn kiểu này làm việc liên
tục có năng suất cao, kết cấu đơn giản, tiêu tốn năng lƣợng ít, dễ sử dụng. Nhƣợc

điểm của loại máy này là không tạo đƣợc điều kiện tốt cho sự bọc phủ các chất dính
có độ nhớt cao nhƣ đất sét quanh các hạt cát nên chất lƣợng hỗn hợp không cao.

Sinh viên: Hồ Văn Lộc

Hƣớng dẫn : ThS. Hồng Minh Cơng

6


Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khn

Hình 2.1 Máy trộn cánh xoắn một trục nằm ngang
1) Phểu cấp liệu

2) Trục

3) Cánh trộn 4) Thùng trộn 5) Cửa tháo liệu

C
C

R
L
T.

DU

Hình 2.2 Máy trộn cánh xoắn hai trục nằm ngang
1) Phểu cấp liệu

2) Trục 3) Cánh trộn 4) Thùng trộn 5) Cửa tháo liệu
Máy có hai trục lắp cánh xoắn ngƣợc chiều nhau, nhờ đó hỗn hợp đƣợc đảo trộn tốt
hơn máy trộn cánh xoắn nằm ngang một trục.Năng suất của máy trộn hai trục cao hơn
nhƣng kết cấu phức tạp hơn.
b. Máy trộn cánh xoắn trục thẳng đứng:
Máy trộn có bộ phận làm việc là cánh xoắn (4) lắp trên trục thẳng đứng (3).Đƣợc
truyền chuyển động quay từ hệ thống dẫn động qua bộ bánh răng hình nón(1) lắp phía
trên. Vật liệu trộn đƣợc cấp vào thùng trộn qua phểu cấp liệu (1). Khi trục cánh xoắn
quay, vật liệu đƣợc đảo trộn và đẩy lên phía trên sau đó chuyển động ra phía sát thành
thùng trộn và đi xuống phía dƣới. Hỗn hợp trộn định kỳ đƣợc tháo ra ngoài qua cửa
tháo liệu có van (6). Máy trộn kiểu này có năng suất cao nhƣng kết cấu phức tạp và
tƣơng tự máy trộn cánh xoắn ngang sự bọc phủ đất sét quanh hạt cát cũng không tốt.
Sinh viên: Hồ Văn Lộc

Hƣớng dẫn : ThS. Hồng Minh Cơng

7


Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khn

C
C

R
L
T.

Hình 2.3 Máy trộn một trục cánh xoắn thẳng đứng

DU

1) Bộ truyền bánh răng
4) Cánh trộn

2) Phểu cấp liệu

5) Thùng trộn

3) Trục
6) Van xả liệu

c. Máy trộn kiểu cánh quạt

Hình 2.4 Máy trộn kiểu cánh quạt
1) Phểu cấp liệu 2) Trục 3) Cánh trộn 4) Thùng trộn 5) Cửa tháo liệu
Máy gồm thùng trộn (4), bên trong có trục (2) trên đó lắp các cánh quạt (3). Vật liệu
đƣợc cấp vào thùng trộn qua phểu cấp (1), trục (2) quay làm cho các cánh quạt(3) đảo
vật liệu lên xuống liên tục. Các cánh quạt đƣợc lắp nghiêng một góc nhất định do đó
vật liệu vừa đảo trộn vừa dịch chuyển dọc trục đi dần tới cửa tháo liệu (5) ra ngồi.
Trong q trình trộn các cánh quạt cắt vào khối hỗn hợp và đảo chúng lên phía trên
sau đó đảo chúng xuống nhiều lần nên tạo điều kiện tốt cho việc trộn đều các thành
Sinh viên: Hồ Văn Lộc

Hƣớng dẫn : ThS. Hoàng Minh Công

8


Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khuôn

phần.Máy trộn rất thích hợp cho việc trộn các hỗn hợp khơ và hỗn hợp lỏng.Máy trộn
cánh quạt có năng suất cao, kết cấu đơn giản trộn đều các thành phần tốt song cũng
nhƣ máy trộn cánh xoắn, việc bọc phủ chất kết dính có độ dẻo dính cao nhƣ đất sét
quang các hạt cát khơng tốt.Ngồi ra các cánh quạt chóng mịn, nhất là khi trộn hỗn
hợp có độ bền cao.
2.2.2. Máy trộn con lăn:
Máy trộn con lăn có hai kiểu: Máy trộn con lăn nằm ngang, máy trộn côn lăn
thẳng đứng.
a. Máy trộn con lăn nằm ngang:
Máy trộn con lăn nằm ngang ( trục của con lăn nằm ngang) gồm vỏ thùng (1) bên
trong có trục chính (2), đầu trên trục chính gắn với xàđỡ lắp các trục khuỷu (4), các
con lăn (3) và (6) đƣợc lắp với các xà đỡ thơng qua các trục khuỷu, có thể nâng hạ độ
cao so với đáy thùng trộn. Khi trục chính quay nhờ dẫn động từ hệ thống dẫn động
thông qua bộ truyền bánh răng nón lắp ở đầu dƣới trục, mang các con lăn quay quanh
trục chính. Trong q trình quay xung quanh trục chính, do ma sát với hỗn hợp, các
con lăn cịn có chuyển động tự quay quanh trục nó.

C
C

R
L
T.

DU

Hình 2.5 Máy trộn con lăn nằm ngang
1)Động cơ 2) Hộp giảm tốc 3) Nối trục 4) Bánh răng nón
5) Con lăn 6) Xà ngan 7) Trục chính 8) Thùng trộn

9) Cánh đảo ngoài
Sinh viên: Hồ Văn Lộc

10) cánh đảo trong
Hƣớng dẫn : ThS. Hồng Minh Cơng

11) cửa tháo liệu
9


Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khuôn

Các cánh gạt (9) và (10) gắn với xá đỡ quay quanh các con lăn trục chính làm nhiệm
vụ đảo hỗn hợp và dồn chúng xuống dƣới các con lăn. Cánh gạt trong (10) dồn hỗn
hợp xuống dƣới con lăn (5), còn cánh gạt ngoài (9) dồn hỗn hợp xuống dƣới con lăn
(5). Vật liệu trộn đƣợc chất vào thùng trộn theo từng mẻ, sau khi trộn xong hỗn hợp
đƣợc tháo ra khỏi thùng trộn qua cửa tháo hỗn hợp (11). Trong quá trình trộn, các con
lăn khơng chạm đáy thùng một khoảng cách nhất định, khe hở này đƣợc điều chỉnh
nhờ các vít nâng .
b. Máy trộn con lăn thẳng đứng :
Máy trộn con lăn thẳng đứng ( trục của con lăn bố trí theo phƣơng thẳng đứng) gồm
thùng trộn (1), mâm quay (4) liên kết với trục thẳng đứng (3) đƣợc truyền chuyển động
quay từ hệ thống dẫn động của các máy qua bộ truyền bánh răng nón (6) lắp ở đầu
dƣới trục.

C
C

R
L

T.

DU

Hình 2.6 Máy trộn hỗn hợp con lăn thẳng đứng
1) Thùng trộn 2) Con lăn
3) Trục chính 4) Xà quay 5) Trục khuỷu
6) Bộ truyền bánh răng nón 7) cánh gạt
8) Cửa tháo hỗn hợp
Sinh viên: Hồ Văn Lộc

Hƣớng dẫn : ThS. Hồng Minh Cơng

10


Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khuôn

Trên mâm quay, thông qua các trục khuỷu (5) lắp các con lăn (2). Khi mâm quay
chuyển động, dƣới tác dụng của lực ly tâm, các con lăn đƣợc ép về phía thành thùng
trộn, nhờ điều chỉnh vị trí trục khuỷu bằng vít chặn, các con lăn luôn luôn giữ đƣợc
một khe hở nhất định với thành thùng. Vật liệu trộn đƣợc cấp lên mâm quay, dƣới tác
dụng của lực ly tâm văng ra phía thành thùng và bị các cánh gạt (7) quay cùng chiều
với mâm quay hất lên dọc thành thùng, tiếp theo bị nén dƣới các con lăn quay theo
sau. Hỗn hợp sau khi trộn đƣợc tháo ra ngoài qua cửa tháo liệu (8).
Máy trộn con lăn nói chung, khơng những đảm bảo trộn đều các thành phần hỗn hợp
mà cịn có khả năng tạo màng bọc đất sét quanh các hạt cát tốt. Dƣới tác dụng nén của
các con lăn, các hạt cát trƣợt và lăn tƣơng đối với nhau tạo điều kiện hình thành màng
đất sét. Ở máy trộn con lăn nằm ngang, trong q trình trộn có sự trƣợt tƣơng đối của
con lăn trên lớp hỗn hợp vì tốc độ di chuyển của con lăn quanh trục đứng tỉ lệ với

khoảng cách từ điểm trên mặt con lăn quanh trục của nó khơng đổi. Ở máy trộn con
lăn thẳng đứng không xảy ra sự trƣợt của con lăn trên lớp hỗn hợp và dễ dàng tạo lực
nén lớn của con lăn trên lớp hỗn hợp, nhƣng kết cấu phức tạp.

C
C

R
L
T.

2.3 Phƣơng án thiết kế

Để nâng cao chất lƣợng phơi đúc, góp phần nâng cao chất lƣợng và hạ giá thành sản
phẩm trong sản xuất cơ khí thì yêu cầu nâng cao chất lƣợng hỗn hợp làm khuôn, làm

DU

lõi là hết sức cần thiết.
Xuất phát từ yêu cầu đối với hỗn hợp làm khuôn, vừa phải đảm bảo độ bền và độ dẻo
cần thiết, vừa phải có tính thơng khí tốt, khơng những phải chọn tỉ lệ đất sét trong hỗn
hợp hợp lý mà còn phải thực hiện tốt khâu trộn hỗn hợp. Trong trƣờng hợp lƣợng đất
sét trong hỗn hợp cao, nếu trộn không tốt, đất sét tập trung ở lỗ hổng giữa các hạt cát
thì độ bền và độ dẻo hỗn hợp không tăng trong lúc tính thơng khí lại giảm mạnh. Nếu
lƣợng đất sét hợp lý, đồng thời trong quá trình trộn tạo đƣợc màng bao bọc của đất sét
quanh hạt cát tốt, thì khơng những nâng cao độ bền, độ dẻo hỗn hợp mà cịn đảm bảo
đƣợc độ thơng khí cần thiết.
Từ u cầu đối với chất lƣợng hỗn hợp, ảnh hƣởng của khâu trộn, qua khảo sát các
loại máy trộn ta có thể rút ra kết luận:
- Các máy trộn kiểu cánh xoắn, máy trộn kiểu cánh quạt có kết cấu đơn giản, có

khả năng làm việc liên tục, năng suất cao, tuy nhiên chất lƣợng hỗn hợp lại không cao.
- Máy trộn con lăn vừa đảm bảo sự đồng đều thành phần, vừa tạo đƣợc màng đất
sét bao quanh hạt cát tốt là loại máy trộn có khả năng trộn hỗn hợp làm khuôn, làm lõi
tốt hơn cả. Máy trộn con lăn làm việc theo chu kỳ có thời gian dừng để cấp liệu và xả
hỗn hợp, nhƣng thời gian trộn lại nhanh (thƣờng 6-10 phút một mẻ) do đó năng suất
thấp hơn máy trộn cánh xoắn và máy trộn cánh trộn cánh quạt.
Sinh viên: Hồ Văn Lộc

Hƣớng dẫn : ThS. Hoàng Minh Công

11


Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khuôn

- Xét về chất lƣợng trộn, máy trộn con lăn nằm ngang và máy trộn con lăn thẳng
đứng không chênh lệch nhau nhiều, cịn xét về kết cấu, chi phí chế tạo thì con lăn nằm
ngang có kết cấu đơn giản hơn, chi phí chế tạo thấp hơn.
Trên cơ sở phân tích trên có thể nhận thấy việc chọn phƣơng án thiết kế máy trộn
kiểu con lăn nằm ngang dùng để trộn hỗn hợp làm khuôn và làm lõi là hợp lý hơn cả.
Ngoài việc sử dụng để trộn hỗn hợp trong đúc, máy trộn loại này còn đƣợc sử dụng
rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất khác nhƣ sản xuất vật liệu xây dựng, gạch lát gạch
chịu lửa, thức ăn gia xúc, phân bón….

C
C

R
L
T.

DU

Sinh viên: Hồ Văn Lộc

Hƣớng dẫn : ThS. Hồng Minh Công

12


Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khuôn

PHẦN II:
THIẾT KẾMÁ
CHƢƠNG III:TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH
CỦA MÁY

3.1. Sơ đồ động học của máy:

C
C

R
L
T.

DU

Hình 3.1.Sơ đồ động học của máy:

Sinh viên: Hồ Văn Lộc

Hƣớng dẫn : ThS. Hoàng Minh Công

13


Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khuôn

3.2. Xác định kích thước, kết cấu thùng trộn:

C
C

Hình 3.2.Kết cấu thùng trộn và kích thước cơ bản của thùng trộn.
3.2.1. Đường kính thùng trộn:
Theo công thức (4.4) trang 60 [1]:
4V
 D  0.8
h

R
L
T.

DU

Trong đó: D _ đƣờng kính trong thùng trộn (m).
Vmẻ _ thể tích mẻ trộn (m3).

h1 _ chiều cao lớp hỗn hợp dƣới con lăn.
h2 _ chiều cao lớp hỗn hợp bị nén bởi con lăn. Theo [1] thông thƣờng chọn h1 = 20 ÷
25 mm và h2 = 50 ÷ 60 mm. Chọn h1 = 24 mm, h2 = 56 mm.
 D  0.8

4  0.25
 1.6 (m)
  (0.024  0.056)

3.2.2. Chiều cao thùng trộn:

H  k  Dt  0.5 1.6  0.8(m)
Trong đó: k _ hệ số tỉ lệ, thơng thƣờng k = 0.5 ÷ 0.7, chọn k = 0.5.
3.3. Xác định kích thước, kết cấu con lăn:
3.3.1. Đường kính con lăn:
Theo cơng thức (4.1) trang 59 [1]:
Dcl 

2  h2
1  cos

Trong đó : Dcl _ đƣờng kính con lăn.
α _ góc hợp bởi hai phƣơng pháp tuyến tại điểm bắt đầu nén và điểm kết thúc nén hỗn
hợp làm khuôn. Thƣờng chọn α = 350.
Sinh viên: Hồ Văn Lộc

Hƣớng dẫn : ThS. Hoàng Minh Công

14

Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khuôn

Suy ra: Dcl = (11 ÷ 12) h2 = (616 ÷ 672).
Ta chọn Dcl = 620 (mm).
3.3.2. Bề rộng con lăn:
Theo công thức (4.2) trang 60 [1] :
1 
1
1
Bcl   
 Dcl   616  150(mm)
4
 5 3.25 

3.3.3. Định kết cấu và tính khối lượng con lăn:
3.3.3.1. Kết cấu con lăn:

C
C

R
L
T.

DU

Hình 3.3: Kết cấu và các kích thước cơ bản của con lăn.
Các kích thƣớc con lăn:
- Dcl = 620 mm.

- Bcl = 150 mm.
- Dcl  D1  h1  h2  24  56  80 mm .
2

=> D1< Dcl – 80 . 2 = 616 – 160 = 456 mm, chọn D1 = 440 mm.
- C = (0.2 ÷ 0.3)Bcl = 40 mm. Theo trang 250 [2].
Từ đó ta phân bố kích thƣớc a,b sao cho: 2a + b = Bcl – C.
=> a = 15 mm, b = 80 mm.
- Chọn sơ bộ đƣờng kính trục con lăn: d = 80 mm.
- d1 = 1.5d = 1.5 .80 = 120 mm. Theo trang 150 [2].
Sinh viên: Hồ Văn Lộc

Hƣớng dẫn : ThS. Hồng Minh Cơng

15


Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khn

3.3.3.2. Thể tích con lăn:
Vcl 


Theo kết cấu con lăn:
 2
 2
2

D
4

cl

d



 0.616
4

 0.028 m

2

B

cl



D
4

1



 0.082 150 



 d12   2a  b 


4

(0.4462  0.122 )   2  0.015  0.08 

3

3.3.3.3. Khối lƣợng con lăn:
Gcl = ρ .Vcl (kg)
Trong đó: ρ _ khối lƣợng riêng con lăn, chọn vật liệu con lăn là gang nên
ρ = 6,8 . 103(kg/m3)
Gcl = 0,028 .6,8 . 103≈ 190 (Kg)
Chọn khoảng các từ tâm các con lăn đến tâm trục chính :l1 = l2 = 0.5 (m).
3.3.3.4. Kết cấu và vị trí đặt các tấm đảo:

C
C

R
L
T.

DU

r13 = 0.54 m
r22 = 0.6 m
r32 = 0.75 m

Hình 3.4.Kết cấu các tấm đảo.
r12 = 0.4 m
r11 = 0.2 m
h12 = 0.05 m
r21 = 0.45 m
h2 = 0.12 m.
r31 = 0.5 m
h2 = 0.12 m.

Sinh viên: Hồ Văn Lộc

Hƣớng dẫn : ThS. Hồng Minh Cơng

h11 = 0.13 m.

16


Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khn

3.4. Tính tốn tốc độ quay, công suất máy, chọn động cơ điện:
3.4.1. Tốc độ quay trục chính:
D
n  ncl  cl (vg / ph)
Dtb
Trong đó: ncl _ tốc độ tự quay quanh trục của con lăn.
n

60  vcl 60 1.5


 46.2  vg / ph 
  Dcl   0.62

Vcl _ vận tốc dài của con lăn trên hỗn hợp ( Vcl = 1.2 ÷ 2,2 m/s)
Dtb = l1 + l2 = 0.5 +0.5 = 1 (m).
 n  46.2 

0.62
 28.8 (vg / ph)
1

3.4.2. Cơng suất dẫn động trục chính:
Theo công thức trang 60 [1]:
N = k (Ncl + Ntr + Ntđ )
Trong đó: k = 1.1 ÷ 1.5 _ hệ số dƣ quá tải.
Ncl _ công suất tiêu hao trên con lăn.
Ntr _ công suất tieu hao do con lăn trƣợt.

C
C

R
L
T.

DU

Ntđ _ công suất dịch chuyển các tấm đảo.
3.4.2.1. Công suất tiêu hao con lăn:

Theo công thức trang 62 [1]:
Ncl  Gcl 

2(l1  l2 )
 a   ( KW)
Dcl 102

Trong đó: Gcl _ khối lƣợng con lăn (kg).

 _ vận tốc góc trục chính:     ntr
30



  28.6
30

 3 (rad / s)

a _ hệ số trở lực phụ thuộc chiều dày hỗn hợp và độ bền hỗn hợp, theo công thức trang
62 [1]:
a 

 h1  h2   

  0.024  0.056    0.8  3.2  0.1  0.09

Với λ _ phụ thuộc vào độ bền tƣơi của hỗn hợp, theo [1]: λ = 0.8 + 3.2σ,
σ = (0.05 ÷ 1.05) kg/cm2.
 Ncl  190 

2  (0.56  0.44)
 0.09  3  1.66 ( KW )
0.62 102

3.4.2.2. Công suất tiêu hao do con lăn trượt:
Theo công thức trang 63 [1]:
Ntr 

f  Gcl  Bcl  
( KW )
2 102

Sinh viên: Hồ Văn Lộc

Hƣớng dẫn : ThS. Hồng Minh Cơng

17


Thiết kế máy trộn hỗn hợp làm khn

Trong đó : f _ hệ số ma sát giữa con lăn và hỗn hợp, theo [1] thƣờng chọn f = 0.34 khi
độ ẩm 5.5%
 Ntr 

0.34 190  0.15  3
 0.146 ( KW )
2 102

3.4.2.3. Công suất tiêu hao dịch chuyển các tấm đảo:
Theo công thức trang 64 [1]:

k  A   2  Gme
Ntd 
( KW )
102
Trong đó: k _ hệ số phụ thuộc chất hỗn hợp, k = 2.5 ÷3 s/m3, chọn k = 3 s/m3.
A _ thơng số hình học đặc trƣng bởi kích thƣớc, góc nghiêng, hình dáng
và vị trí tấm đảo, xác định theo cơng thức trang 64 [1]:
1
A    h11  (r123  r113 )  h12  (r133  r123 )  h2  (r223  r213 )  h3  (r323  r313 ) 
3
1
  0.13  (0.43  0.23 )  0.05  (0.543  0.43 )  0.12  (0.63  0.453 )  0.12  (0.753  0.53 ) 
3
 0.021 m

C
C

R
L
T.

Gmẻ = Vmẻ  ρ = 0.25  1.2  103 = 300 (kg)
Với: ρ _ khối lƣợng riêng hỗn hợp, chọn ρ = 1.2 .103 (kg/m3).

DU

3  0.021 32  300
 1.7 ( KW )
102
Vậy: N = 1.5  (1.66 + 0.146 +1.7) = 5.259 (KW).
Với cơng suất dẫn động trục chính N = 5.259 (KW) thông qua 5 ổ lăn, 1 khớp nối, 1
bộ truyền bánh răng nón, 2 bộ truyền bánh răng trụ để dẫn động truyền động đến trục
của động cơ. Theo công thức (2.1) trang 27 [2]:
 Ntd 

Nct 

N
( KW )


Trong đó: η _ hiệu suất truyền động, theo [2]:
η = ηo4  ηkn  ηrn  ηbr2 = 0.9954  1  0.96  0.972 = 0.872
Với: ηo= 0.99 ÷ 0.995_ hiệu suất ổ lăn, tra bảng (2.1) trang 27 [2].
ηkn = 1 _ hiệu suất khớp nối.
ηrn = 0.95 ÷ 0.96 _ hiệu suất bộ truyền bánh răng nón.
ηbr = 0.96 ÷ 0.98 _ hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ.
Vậy công suất cần thiết của động cơ: Nct  5.259  6.18 ( KW )
0.872

Với công suất cần thiết của động cơ Nct = 6.18 (KW), cần phải chọn động cơ điện
có cơng suất lớn hơn công suất cần thiết. Tra bảng 2P trang 322 [2]. Chọn loại động cơ
điện che kín có quạt gió loại AO 251-4 có:
Sinh viên: Hồ Văn Lộc

Hƣớng dẫn : ThS. Hồng Minh Cơng

18