Tính toán thiết kế kết cấu cơ khí cho gối đỡ thủy lực của máy nghiền đứng

- NGUYỄN THÀNH LONG Tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí cho gối đỡ thuỷ lực của máy nghiền đứng CHUYấN NGÀNH: CƠ HỌC VẬT LIỆU LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGÀNH: CƠ HỌC KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Trần Ích Thịnh HÀ NỘI - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI.
- NGUYỄN THÀNH LONG Tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí cho gối đỡ thuỷ lực của máy nghiền đứng CHUYấN NGÀNH: CƠ HỌC VẬT LIỆU LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGÀNH: CƠ HỌC KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Trần Ích Thịnh HÀ NỘI - 2011 LỜI CAM ĐOAN Tụi xin cam đoan đõy là cụng trỡnh khoa học của tụi.
- Người cam đoan Nguyễn Thành Long LỜI CẢM ƠN Đầu tiờn tỏc giả xin được bày tỏ lũng biết ơn chõn thành và sõu sắc đến thầy giỏo, GS.TS Trần Ích Thịnh đó tận tỡnh hướng dẫn em trong suốt quỏ trỡnh làm luận văn tốt nghiệp.
- Tỏc giả xin chõn thành cảm ơn ban lónh đạo Viện Cụng nghệ, cỏc thành viờn tham gia đề tài KC05-18 do Viện Cụng nghệ chủ trỡ đó giỳp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho em trong suốt thời gian học tập và làm luận văn.
- Học viờn Nguyễn Thành Long Tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí cho gối đỡ thuỷ lực của máy nghiền đứng Nguyễn Thành Long CHKT MỤC LỤC Mở đầu Danh mục cỏc hỡnh vẽ, đồ thị Chương 1: Tổng quan .
- Tổng quan về mỏy nghiền đứng Nguyờn lý hoạt động Tỡnh hỡnh nghiờn cứu, chế tạo và ứng dụng mỏy nghiền đứng trong cụng nghiệp xi măng Tỡnh hỡnh nội địa hoỏ mỏy nghiền và cỏc phụ tựng thay thế .
- Cỏc loại gối đỡ trong mỏy nghiền đứng .
- Gối đỡ cơ khớ .
- Gối đỡ thuỷ lực .
- Tớnh toỏn lựa chọn thụng số hỡnh học của gối đỡ .
- Phõn tớch kế cấu gối đỡ thuỷ lực của mỏy nghiền đứng .
- Guốc đỡ (Segment Bộ phận làm kớn Tớnh toỏn lựa chọn thụng số hỡnh học cho guốc đỡ .
- Phõn tớch kết cấu thực tế của mỏy nghiền đứng 15 tấn/h cú sẵn .
- Phõn tớch và lựa chọn kết cấu cho cỏc chi tiết trong gối đỡ (guốc).
- Xỏc định thụng số hỡnh học của guốc đỡ trong trường hợp cụ thể của đề tài .
- Mụ hỡnh hoỏ gối đỡ bằng phần mềm thiết kế 3 chiều Kết luận chương Chương 2: Cơ sở lý thuyết .
- Biến dạng đàn hồi Tiờu chuẩn ứng suất tiếp lớn nhất (Tiờu chuẩn Tresca-Saint Venant)38 Tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí cho gối đỡ thuỷ lực của máy nghiền đứng Nguyễn Thành Long CHKT .
- Tấm trũn cú lỗ trũn tại tõm Kết luận chương Chương 3: Tớnh toỏn kiểm nghiệm độ cứng, độ bền của gụớ đỡ .
- Phõn tớch và lựa chọn phương phỏp tớnh toỏn cho gối đỡ Phõn tớch phương phỏp tớnh cho gối đỡ Lựa chọn phương phỏp tớnh cho gối đỡ .
- Tớnh toỏn kết cấu gối đỡ bằng phần mềm .
- Tính toán kiểm nghiệm cụm gối đỡ trên .
- Tính toán kiểm nghiệm cụm nửa d−ới gối đỡ .
- Tớnh toỏn kết cấu hộp giảm tốc bằng phương phỏp số .
- Xõy dựng mụ hỡnh .
- Bỡnh luận kết quả tớnh Kết luận chương Kết luận và kiến nghi Tài liệu tham khảo Tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí cho gối đỡ thuỷ lực của máy nghiền đứng Nguyễn Thành Long CHKT MỞ ĐẦU 1.
- Tớnh cấp thiết của đề tài Mỏy nghiền đứng là một trong những thiết bị quan trong trong cụng nghiệp ximăng trờn toàn thế giới.
- Cỏc mỏy nghiền hiện cú trong nước hoàn toàn là mỏy nghiền nhập từ cỏc nước tiờn tiến như Đức và Nhõt.
- Năm 2005 Viện đó chế tạo thành cụng mỏy nghiền đứng với năng suất nhỏ (15T/h) thụng qua đề tài cấp nhà nước KC05-22 “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy nghiền bột siêu mịn hiệu suất cao ứng dụng trong công nghiệp.
- Năm 2009 Viện thực hiện đề tài cấp nhà nước KC05.18/06-10.
- RD/HĐ – KHCN “Nghiờn cứu tớnh toỏn, thiết kế và cụng nghệ chế tạo gối đỡ thuỷ lực chịu tải nặng đến 80T” nhằm mục tiờu tiến tới hoàn thiện toàn bộ thiết bị này.
- Vỡ vậy, việc tớnh toỏn thiết kế phần cơ khớ cú tớnh chất quyết định đến khả năng làm việc và tuổi thọ của thiết bị núi chung và của mỏy nghiền núi riờng.
- Mục đớch của đề tài - Xõy dựng phương phỏp tớnh cỏc thụng số hỡnh học của chi tiết trong gối đỡ, cụ thể trong luận văn là xõy dựng phương phỏp tớnh toỏn kiểm nghiệm thụng số hỡnh học cho guốc đỡ (segment.
- Tớnh toỏn kiểm nghiệm độ cứng, độ bền của toàn hệ thống gối đỡ núi chung và cỏc chi tiết núi riờng bằng phần mềm.
- Xõy dựng mụ hỡnh tớnh cho bài toỏn tấm cú gõn gia cường trờn phõn mềm ANSYS dựa trờn cơ sở mụ hỡnh vỏ hộp giảm tốc của đề tài.
- Phương phỏp nghiờn cứu Tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí cho gối đỡ thuỷ lực của máy nghiền đứng Nguyễn Thành Long CHKT Dựa trờn cơ sở cỏc nghiờn cứu trước kia về gối đỡ thuỷ lực để xõy dựng bài toỏn ứng dụng cho mụ hỡnh thực tiễn của đề tài.
- Lấy cơ sở là những nghiờn cứu của Raynolds về cỏc bài toỏn về bụi trơn thuỷ lực.
- Phõn tớch, đỏnh giỏ dựa trờn cở sở mụ hỡnh mỏy nghiền cú sẵn để đưa ra mụ hỡnh phự hợp với nú.
- Nội dung của luận văn Luận văn được xõy dựng dựa trờn 2 nội dung chớnh là: Tớnh toỏn lựa chọn thụng số hỡnh học cho guốc đỡ và tớnh toỏn kiểm nghiệm độ cứng, độ bền cho toàn bộ kết cấu gối đỡ núi chung và hộp giảm tốc núi riờng.
- Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Cơ sở lý thuyết - Chương 3: Tớnh toỏn kiểm nghiệm độ cứng, độ bền của gụớ đỡ - Chương 4: Tớnh toỏn kết cấu hộp giảm tốc bằng phương phỏp số - Kết luận và kiến nghị Với sự quan tâm, chỉ bảo và h−ớng dẫn tận tình của GS – TS Trần ích Thịnh và sự cố gắng của bản thân, tôi đã hoàn thành đề tài này.
- Hà Nội, ngày 28 tháng 3 năm 2011 Học viên Nguyễn Thành Long Tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí cho gối đỡ thuỷ lực của máy nghiền đứng Nguyễn Thành Long CHKT DANH MỤC CÁC HèNH VẼ, Đề THỊ Hỡnh 1.1: Nguyờn lý nghiền Hỡnh 1.2: Nguyờn lý hoạt động của mỏy nghiền đứng kiểu bỏnh lăn Hỡnh 1.3: Kết cấu nộn bỏnh nghiền của Loesche Hỡnh 1.4: Mụ hỡnh vành đỡ dạng con lăn Hỡnh 1.5: Cỏc dạng hỏng của gối đỡ dạng con lăn Hỡnh 1.6: Gối đỡ thuỷ lực theo thiết kế đầu tiờn của Albert Kingsbury Hỡnh 1.7: Hộp giảm tốc KSM tớch hợp với gối đỡ thuỷ lực của hóng Flender Hỡnh 1.8.: Gối đỡ thuỷ lực Hỡnh 1.9: Guốc chữ nhật với buồng trũn Hỡnh 1.10: Guốc chữ nhật với buồng chứ nhật Hỡnh 1.11: Guốc với buồng cựng trũn Hỡnh 1.12: Mụ hỡnh 3D hoàn chỉnh của mỏy nghiền Hỡnh 1.13: Kết cấu của mõm nghiền và hộp số Hỡnh 1.14: Sơ đồ bố trớ segment Hỡnh 1.15: Thụng số hỡnh học của buồng tạo ỏp trũn Hỡnh 1.16: Sơ đồ tớnh của buồng tạo ỏp trũn Hỡnh 1.17: Một số chi tiết trong gối đỡ thuỷ lực Hỡnh 1.18: Hệ thống gối đơc (ảnh 3D) Hỡnh 2.1: Biểu diễn vộc tơ ứng suất tại một điểm Hỡnh 2.2: Quan hệ ứng suất và biến dạng Hỡnh 2.3: So sỏnh tiờu chuẩn Tresca với tiờu chuẩn Von Mises Hỡnh 3.1.
- Vị trớ và kết cấu của cụm gối đỡ thuỷ lực Hỡnh 4.1.
- Mụ hỡnh tớnh Hỡnh 4.3.
- Chọn vật liệu Hỡnh 4.6.
- Lựa chọn phõn tử Tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí cho gối đỡ thuỷ lực của máy nghiền đứng Nguyễn Thành Long CHKT Hỡnh 4.7.
- Mụ hỡnh lực Hỡnh 4.10.
- Gỏn điều kiện biờn Hỡnh 4.11 .
- Giải bài toỏn Hỡnh 4.12.
- Trường phõn bố ứng suất Hỡnh 4.13.
- Trường phõn bố chuyển vị Tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí cho gối đỡ thuỷ lực của máy nghiền đứng Nguyễn Thành Long CHKT Ch−ơng 1: Tổng quan 1.1.
- Tổng quan về mỏy nghiền đứng 1.1.1.
- Nguyên lý hoạt động Máy nghiền đứng đã đ−ợc nghiên cứu và chế tạo ngay từ những năm 20 của thế kỷ tr−ớc ở Mỹ rồi sau đó ở Đức.
- Sau chiến tranh thế giới lần thứ hai nhiều hãng lớn đã cộng tác với nhau để sản xuất những máy vừa có công suất lớn vừa có tính năng hiện đại phục vụ cho công nghiệp sản xuất xi măng, do vậy nhiều loại máy nghiền đứng đã xuất hiện trên thị tr−ờng.
- Các máy của các hãng cũng có những đặc tr−ng riêng nh− hãng Pfeiffer chuyên sản xuất máy nghiền kiểu MPS, hãng Loesche chuyên sản xuất máy nghiền có bánh lăn hình côn với mâm nghiền phẳng, hãng Polysius chuyên sản xuất máy nghiền có bánh lăn kép, hãng Mitshubishi sản xuất máy theo nguyên lý của hãng C.E.Raymon.
- Vật liệu nghiền đ−ợc cấp liên tục vào khu vực nghiền nhờ bộ phận cấp liệu từ phía trên hoặc từ thành bên của máy.
- Nh− vậy, vật liệu đ−ợc nghiền đồng thời nhờ lực ép của bánh lăn (trọng l−ợng bánh, lực nén lò xo hoặc xi lanh thuỷ khí) và lực miết.
- Vật liệu sau khi nghiền đ−ợc đẩy ra khỏi thành mâm nghiền nhờ lực li tâm.
- Tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí cho gối đỡ thuỷ lực của máy nghiền đứng Nguyễn Thành Long CHKT Hình 1.1 Nguyên lý nghiền a – Máy nghiền đứng kiểu con lắc bằng ly tâm(hệ máy hãng Raymond).
- b – Máy nghiền đứng có dạng mâm côn (hệ CE – EVT).
- c – Máy nghiền đứng có dạng mâm phẳng (hệ máy loại Loesche).
- d – Máy nghiền đứng kiểu MPS.
- e – Máy nghiền đứng kiểu bi lăn.
- Máy nghiền kiểu này đóng vai trò nh− một máy nghiền quay kết hợp với phân ly khí, nó phù hợp với việc đồng thời nghiền và sấy các vật liệu ẩm, độ ẩm của vật liệu nghiền thậm chí cho phép v−ợt quá 20%.
- Nhờ có nguyên lý hoạt động nh− trên mà máy nghiền đứng có thể nghiền đ−ợc các vật liệu có tỷ số nghiền rất lớn, nên rất thích hợp cho công nghiệp xi măng.
- Tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí cho gối đỡ thuỷ lực của máy nghiền đứng Nguyễn Thành Long CHKT Hình 1.2.
- Nguyên lý hoạt động máy nghiền đứng kiểu báng lăn Hình 1.3.
- Kết cấu nén bánh nghiền của loesche a) Bánh nghiền lúc làm việc b) Bánh nghiền lúc bắt đầu làm việc Tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí cho gối đỡ thuỷ lực của máy nghiền đứng Nguyễn Thành Long CHKT .
- Tình hình nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng máy nghiền đứng trong công nghiệp xi măng Trong công nghệ nghiền xi măng, hai loại máy nghiền đ−ợc xử dụng chủ yếu là máy nghiền bi và máy nghiền đứng.
- So với máy nghiền bi, máy nghiền đứng có rất nhiều −u điểm nổi bật nh.
- Đảm bảo độ mịn cũng nh− độ đồng đều hạt cao với dải năng suất khá lớn mà máy nghiền bi xét về mặt kinh tế rất khó đ−ợc chấp nhận.
- Khi nghiền clinke bằng máy nghiền đứng kích th−ớc hạt có thể đạt đến giá trị nhỏ hơn 50mà (hoặc đạt đến độ mịn phân bố từ 3000 đến 6000cm2/g với dải năng suất từ 5t/h - 850t/h.
- phân ly - vận chuyển sản phẩm đến đầu ra trong cùng một máy nên tiêu hao năng l−ợng thấp hơn nhiều so với máy nghiền bi thông th−ờng có thể tiết kiệm đ−ợc từ 20% đến 30% thậm chí còn cao hơn.
- Độ tiêu hao vật liệu của vật thể nghiền (do mòn bánh lăn và mâm nghiền) thấp hơn nhiều so với mòn của bi, đạn.
- Điều này một mặt làm tăng năng suất nghiền, tăng độ tin cậy khi làm việc mặt khác làm tăng chất l−ợng xi măng do ít lẫn tạp chất kim loại.
- L−ợng hao mòn vật thể nghiền riêng đ−ợc thống kê nh− sau: Hệ thống nghiền: Giá trị hao mòn riêng (g/tấn sản phẩm) Nghiền đứng: 1 – 4 Nghiền bi: 20 – 50 Nghiền thuỷ lực Yêu cầu về mặt bằng ít hơn nhiều so với máy nghiền bi.
- Do có nhiều −u điểm so với máy nghiền bi, máy nghiền đứng ngày càng đ−ợc ứng dụng rộng rãi cho công nghiệp xi măng cả khi nghiền liệu và nghiền clinke.
- Thí dụ, ở Đức năm 1967 số máy nghiền đứng so với máy nghiền bi mới chỉ chiếm khoảng 20% thì đến năm 1971 con số này đã lên đến 20% còn hiện nay hầu hết các nhà máy mới đ−ợc lắp đặt đều dùng máy nghiền đứng cho các công đoạn nghiền khi sản xuất xi măng.
- Xét về mặt năng suất máy nghiền đứng tỏ ra rất thích hợp với việc sản xuất xi măng vì một mặt nó đáp ứng đ−ợc năng suất rất lớn, mặt khác l−ợng vật Tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí cho gối đỡ thuỷ lực của máy nghiền đứng Nguyễn Thành Long CHKT liệu nghiền chứa trong mâm nghiền thông th−ờng chỉ chiếm khoảng 5% năng suất nghiền, điều này có ý nghĩa rất lớn trong sản xuất nhất là trong các tr−ờng hợp cần điều chỉnh tự động năng suất cũng nh− chất l−ợng sản phẩm.
- Chính vì lý do này mà xu thế nâng cao năng suất của máy nghiền đứng đã thể hiện quá rõ trong những năm vừa qua.
- Nếu năm 1955 năng suất máy nghiền đứng mới chỉ đạt đ−ợc 32 t/h thì đến năm 1970 đã lên đến 250 t/h, nghĩa là cứ sau 5 năm năng suất lại đ−ợc tăng lên gấp đôi.
- Hiện nay năng suất của máy nghiền đứng đã v−ợt xa năng suất của máy nghiền bi và đạt đến trên 750 t/h và có thể nói trong t−ơng lai máy nghiền đứng sẽ thay thế máy nghiền bi trong công nghiệp xi măng.
- đã đ−a ra thị tr−ờng rất nhiều loại máy nghiền đứng có kết cấu và năng suất khác nhau đáp ứng đ−ợc hầu nh− tất cả các yêu cầu cả về nghiền liệu lẫn nghiền clanke trong công nghiệp xi măng với dải năng suất từ 5 t/h đến 800 t/h.
- Tỡnh hỡnh nội địa hoỏ mỏy nghiền và cỏc phụ tựng thay thế Hiện nay ở Việt Nam việc nghiờn cứu chế tạo toàn bộ mỏy nghiền đứng mới dừng ở dạng cụng suất nhỏ (15T/h) theo đề tài KC.05.22 “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy nghiền bột siêu mịn hiệu suất cao ứng dụng trong công nghiệp” do Viện Cụng nghệ thực hiện năm .
- Sản phẩm của Đề tài hiện đang được vận hành tại Cụng ty Hạ Long – TP.
- Đối với mỏy nghiền đứng năng suất lớn đến hàng trăm tấn chỉ mới cú LILAMA kết hợp với hóng nước ngoài LOESCHE nội địa hoỏ một số cụm chi tiết như vỏ mỏy, đế mỏy, gối đỡ con lăn, rotor và stator của cụm phõn ly.
- Cỏc phụ kiện thay thế trong mỏy nghiền đứng đó được nội địa hoỏ chủ yếu là cỏc loại tấm lút và một số cụm chi tiết cơ khớ đơn giản.
- Tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí cho gối đỡ thuỷ lực của máy nghiền đứng Nguyễn Thành Long CHKT Cỏc mỏy nghiền cú cụng suất cao hơn đang sử dụng cho nghiền liệu và than trong cỏc nhà mỏy sản xuất xi măng như Bỳt Sơn, Hoàng Mai, Hoành Thạch, Bỉm Sơn… đều do nhập ngoại.
- Do kết cấu, bộ phận gối đỡ thuỷ lực trong mỏy nghiền đứng cú vai trũ hết sức quan trọng vỡ cụm thiết bị này chịu ỏp lực rất lớn của toàn bộ hệ thống gia tải, của trọng lượng bàn nghiền, trọng lượng cỏc con lăn, trọng lượng vật liệu nghiền trong buồng nghiền và cỏc lực nhiễu động trong quỏ trỡnh nghiền liệu.
- Đối với mỏy nghiền đứng năng suất 15T/h, ỏp lực tớnh toỏn đặt lờn gối thuỷ lực đó đạt tới 80T, do đú với cỏc mỏy nghiền đứng co năng suất cao hơn, ỏp lực này sẽ đạt tới hàng ngàn tấn.
- Trong quỏ trỡnh thực hiện Đề tài KC.05.22, Viện Cụng Nghệ đó thử đặt hàng cụm gối đỡ thuỷ lực từ một số hóng nước ngoài nhưng khụng thành cụng.
- Lý do là cỏc hóng chế tạo gối thuỷ lực thường cú hợp đồng độc quyền với cỏc hóng chế tạo hụp giảm tốc đặc chủng dựng cho mỏy nghiền đứng nờn khụng bỏn cho khỏch hàng lẻ.
- Mặt khỏc giỏ của cụm thiết bị này rất cao, bỏo giỏ từ Trung Quốc cho hộp giảm tốc tớch hợp gối đỡ thuỷ lực (xuất sứ Thụy Sĩ) dựng cho mỏy nghiền đứng năng suất 15T/h cú giỏ 150.000 EUR (giỏ năm 2004).
- Giỏ này chiếm tới hơn 70% kinh phớ cho Đề tài KC.05.22.
- Vỡ lý do đú nờn sản phẩm mỏy nghiền đứng của Đề tài được thay thế cụm gối đỡ thuỷ lực bằng gối đỡ con lăn.
- Trong quỏ trỡnh làm việc từ năm 2006 đến nay, gối đỡ con lăn cũng đó phỏt huy được những ưu điểm, song làm việc ồn và mũn khụng đều, dẫn tới mỏy làm việc khụng ổn định.
- Cỏc loại gối đỡ trong mỏy nghiền đứng 1.2.1.
- Gối đỡ cơ khớ Là loại gối đỡ ra đời cựng với sự phỏt triển của ngành cơ khớ chế tạo mỏy.
- Gối đỡ hiện nay chủ yếu ở cỏc dạng như ổ bi, bạc, con lăn.
- Cỏc loại ổ này thương dựng trong cỏc kết cấu mỏy thụng thường.
- Loại gối đỡ được sử dụng nhiều và phổ biến là cỏc ổ bi.
- Loại ổ này được tiờu chuẩn hoỏ và được sản xuất hàng loạt bởi cỏc nhà cung cấp nổi tiờng như: SKF - Thuỵ Điển, Nachi - Nhật Bản, FAG - Đức… Trong cỏc loại gối núi trờn hầu hết được sử dụng ở dạng gối đỡ với cỏc tại trọng từ nhỏ đến lớn

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt