ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN
MỤC LỤC
Phần 1 : Giới Thiệu Chung…………………………………………………………………………… 2
I: Tổng Quan Chung………………………………………………………………………… 3
II:Kết Cấu Một Số Loại Máy Nghiền Con Lăn…………………………4
Phần 2 : Tính Toán Thiết Kế………………………………………………………………………… 7
I: Đặc Tình Kỹ Thuật …………………………………………………………………………….7
II: Cấu Tạo ……………………………………………………………………………………………… 7
III: Xác Đònh Góc Ôâm ………………………………………………………………………… 9
IV: Xác Đònh Tỷ Số Đường Kính Con Lăn Và Vật Ghiền……….9
V: Xác Đònh Tốc Độ Quay Trục Chính…………………………………………….9
VI:Xác Đònh Năng Suất………………………………………………………………………….10
VII:Xác Đònh Công Suất Nghiền ………………………………………………………11
VIII: Xác Đònh Công Suất Động Cơ ……………………………………………….13
IX: Xác Đònh Tỷ Số Truyền Hệ Dẫn Động Cơ Khí………………… 14
X: Tính Toán Kích Thước Bánh Răng Cone…………………………………15
XI: Tính Bền Một Số Chi Tiết……………………………………………………………21
XII: Tính Chọn Đường Kính Trục Chính……………………………………….22
Tài Liệu Tham Khảo ……………………………………………………………………………………… 27
SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 1
ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN
Lời Nói Đầu
Trong thời đại ngày nay khi mà nền khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển
thì việc xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng là một yếu tố hàng đầu để có
được một nền kinh tế công nghiệp phát triển.Trong giai đoạn này hơn lúc nào
hết chúng ta cần có nhiều nguồn nhân lực và vât lực để phát triển,những máy
móc thiết bò phục vụ cho công cuộc xây dựng ngày càng cần thiết và trở nên
quan trọng.Việc ra đời của những chiếc máy sản xuất vật liệu xây dựng là rất
cần thiết và có ý nghóa.Trong công cuộc chung đó, chúng em là những kỹ sư
tương lai được phân công nhiệm vụ nghiên cứu tìm tòi để cho ra đời những cái
máy hữu dụng hơn thiết thực hơn đưa vào sản xuất mong rằng sẽ đem lại nhiều

Các máy nghiền con lăn có thể phân loại theo kết cấu, đặc điểm công
nghệ, khả năng tác dụng.
1/ Theo kết cấu:
Gồm có các loại máy :
* Có chậu đứng yên còn quả lăn quay xung quanh trục thẳng đứng.
* Có chậu quay và quả lăn đứng yên đối với trục thẳng đứng, nhưng lại
quay quanh trục chính nó nhờ lực ma sát giữa chậu và quả lăn.
* Có trạm dẫn động đặt trên hoặc đặt dưới, quả lăn có thể làm từ kim loại
hoặc từ vật liệu phi kim loại.
* Loại có lực ép bổ sung hoặc không có lực ép bổ sung
* Loại quả lăn đá được dùng cho việc nghiền các loại vật liệu không có
kim loại, khi đó chậu máy cũng được phủ những tấm không đá( granit, kvarsit,
đá đúc … )
2/ Theo đặc điểm công nghệ có
* Loại máy để nghiền ướt: độ ẩm vật liệu vượt
%16%15 ÷
.
* Loại nghiền khô hay bán khô: độ ẩm vật liệu không vượt quá
%11%10 ÷
.
* Loại nghiền trộn cho hỗn hợp có độ ẩm không vượt quá
%12%10 ÷
.
3/ Theo chế độ làm việc
* Loại làm việc liên tục vật liệu nạp và lấy ra liên tục
* Loại làm việc theo chu kỳ vật liệu được nạp vào máy (tuỳ theo kích thước
máy) và nghiề khoảng 5-15phút kết thúc môt( chu kỳ làm việc.
SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 3
ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN
II/ Kết cấu của máy nghiền con lăn

.Do gắn khớp trên trục truyền
)2(
nên các khối nghiền dễ dàng được nâng lên, hạ xuống khi gặp các cục vật
liệu quá cứng không nghiền nhỏ được tránh cho trục nghiền
)2(
bò gãy. Ngoài
ra các khối nghiền còn có thể nâng lên nâng lên, hạ xuống để đảm bảo chiều
dày cần thiết của vật liệu trên mâm, nhờ một cơ cấu cánh tay đòn phụ.
SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 4
ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN
2/ Máy nghiền khô
5
6
1
3
2
4
7
8
Thường là loại máy làm việc liên tục với chậu quay và trạm dẫn động đặt
ở phía trên. Dùng để nghiền các loại vật liệu khô( bán khô ), sét, samot, thạch
anh…
Do lực quán tính phát sinh khi con lăn quay theo trục thẳng nên không cho
phép máy quay với tốc độ lớn nên năng suất của máy thấp. Do đó còn có loại
nghiền khô với kết cấu chặn quay, vật liệu nghiền xong sẽ được đi ra bằng lực
li tâm.
Với loại máy nghiền này khi vật liệu chưa ra được khỏi lỗ tháo sẽ được
thanh gạt đưa lại vào trong máy.
Các khối nghiền
)3(

sàng rơi vào một mâm cố đònh để từ đó nhờ các cánh gạt đưa vào máng gom
liệu.
SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 5
ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN
12 3
11
10
4
9

Hình trên là sơ đồ nguyên lý của máy nghiền có mâm quay và tốc độ
quay tới
svg /9,0
. Máy loại này dùng để nghiền khô. Sản phẩm được lấy ra nhờ
lực li tâm. Vật liệu qua khe hở giữa mâm
)9(
và thành bên
)10(
, khe hở này có
thể điều chỉnh được. Các hạt vật liệu không lọt qua khe hở được các cánh gạt
đưa vào các vùng nghiền.
Năng suất loại máy này đạt tới
hT /75
chi phí năng lượng
TkWh /17,0 ÷
,
khối lượng nghiền
T5,65÷
.
Trục

nghiền nhỏ, lực nghiền phụ được tạo ra nhờ các lò xo, hệ thống thuỷ lực hay
khí nén. Hình trên là sơ đồ nguyên lý, cánh tay đòn
)2(
một đầu lắp khớp với
giá cố đònh
)1(
, đầu kia gắn với trục pittông của xi lanh
)4(
. Trên
)2(
lắp các ổ
đỡ của khối nghiền
)3(
. Mâm quay
)5(
nhận chuyển động từ động cơ qua hộp
giảm tốc và cặp bánh răng côn
)6(
.
Ưu điểm của loại máy này là có kích thước gọn hơn, khối lượng nhỏ hơn
các loại trên, có thể thay đổi dễ dàng áp lực tác dụng lên vật nghiền.
Phần II: TÍNH TOÁN
SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 7
ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN
I/ Đặc tính kỹ thuật của máy nghiền con lăn làm việc liên tục cho việc
nghiền ướt với con lăn quay
1/ Kích thước con lăn
Đường kính:
1,2D m=
Chiều rộng:

2
4
1: Trục chính.
2: Trục truyền.
3: Con lăn trong.
4: Con lăn ngoài.
5: Chậu.
6: Bánh răng côn.
III/ Xác đònh góc ôm
SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 8
ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN
T
fPsin
α
fP
1
fPcos
α
P
Psin
α
P
Pcos
α
α
α
fP
1
Sơ đồ xác đònh góc ôm
Góc ôm là góc

αα
.
Chiếu các lực lên phương đứng.

)sin(cos0sincos
11
αααα
fPPfPPP +=⇒=−−
.
Thay giá trò
1
P
vào ta được.

αααα
cos)sin(cossin fPffPP +−≤
.
Chia hai vế cho
α
cosP
và thay
ϕ
tgf =
(
ϕ
: góc ma sát ). Cuối cùng ta có:

ϕαϕ
ϕ
ϕ

/
2
+
d
/
2
Sơ đồ xác đònh tỉ số
dD /

Theo sơ đồ ta có.
5
664,01
664,01
4,48cos1
4,48cos1
cos1
cos1
22
cos
22
=
−
+
=
−
+
=
−
+
=⇒−=

2
=(1.45-1.60)R
1
Nhưng ở lọai máy nghiền CM 365 người ta thiết kế khoảng cách các con lăn
trong và ngoài bằng nhau vì loại này bề rộng con lăn lớn,và người ta bố trí các
thanh gạt sole nhau dể có thể gạt hết phần vật liệu nghiền vào vùng làm việc
của con lăn. Do đó ta chọn khối lượng của hai con lăn bằng nhau và tốc độ
quay của trục chính phải đảm bảo cho các hạt vật liệu nghiền không bò văng ly
tâm ra thành chậu.
VI/ Xác đònh năng suất
Năng suất thể tích.

nv
knFFlQ .)(.3600
21
+=
.
Trong đó:
ml 02,0=
: giá trò chiều dài trung bình của sợi đất sét bò ép qua lỗ của tấm đáy
chậu.
1
F
: diện tích các lỗ sau một vòng quay của con lăn trong.
2
F
: diện tích các lỗ sau một vòng quay của con lăn ngoài.
0,45n =
vòng/ phút số vòng quay của trục.
85,0=

2 2
2 1,02D R m= =
: hai lần khoảng cách từ trục thẳng đứng con lăn đến tâm con
lăn gần.
Tổng diện tích được quét bởi cặp con lăn.

2
1 2 1 2
. .( ) 3,14.0,35.(1,8 1,02) 3,1
k k
F F F b D D m
π
= + = + = + =
Tổng diện tích các lỗ được quét bởi cặp con lăn.

2
1 2
0,25. 0,25.3,1 0,775F F F m+ = = =
Năng suất thể tích.
3
1 2
3600. .( ). . 3600.0,02.0,775.0,45.0,85 21,3435 /
v n
Q l F F n k m h= + = =
Năng suất khối lượng.
. 21,3435.1,65 35,22 /
v
Q Q T h
ρ
ρ

N
: công suất tiêu tốn cho thanh cào.
Lực kéo cần thiết để làm một con lăn quay.

µ
.GP =
Trong đó
G
: áp lực( trọng lượng ) của con lăn lên đáy chậu.
SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 11
ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN

08,0=
µ
: hệ số kéo.
Lực kéo cần thiết để làm con lăn trong quay.
1 1
. 1450.9,81.0,08 1138P G N
µ
= = =
Lực kéo cần thiết để làm con lăn ngoài quay.
.
2 2
. 2550.9,81.0,08 2001P G N
µ
= = =
Công suất tiêu tốn để làm con lăn quay.

nRPkvPkN 2
2221

: vận tốc trượt trung bình.
ac
b
r
a
r
c
b
r
Sơ đồ xác đònh vận tốc trượt của con lăn
Vận tốc của các điểm trên con lăn.

nrv
aa
2
π
=
;
nrv
bb
2
π
=
;
nrv
cc
2
π
=
.

=
+
=
Như vậy giá trò trượt tuyệt đối càng lớn nếu con lăn càng rộng. Do đó con lăn
càng rộng thì càng chóng mòn.
Giá trò trượt tuyệt đối sẽ thay đổi từ
0
tại điểm giữa con lăn đến giá trò lớn
nhất ở mép con lăn. Như vậy giá trò trượt trung bình sẽ được xác đònh.

2

2
0 nbnb
v
tr
ππ
=
+
=
.

2 2
3,14.0,35.0,45
. . . 2.2550.9,81. .0,45 5570
2
tr
N k G v f W= = =
Công suất tiêu tốn cho thanh cào.


10182 5570 557 16400N N N N W= + + = + + =
VIII/ Xác đònh công suất động cơ
Hiệu suất tổng:
85,01.98,0.98,0.94,0
323323
===
kbrolc
ηηηηη
.
Trong đó:
94,0=
c
η
: hiệu suất bộ truyền bánh răng côn.
98,0=
ol
η
: hiệu suất cặp ổ lăn.
98,0=
br
η
: hiệu suất cặp bánh răng.
1=
k
η
: hiệu suất khớp.
Công suất cần thiết của động cơ.

16400
19294 19,294

Trong đó:
n
: số vòng quay của trục công tác.
o
n
:số vòng quay của động cơ.
. 54,44
t c h
u u u= =
Trong đó:
c
u
: tỉ số truyền của cặp bánh răng côn.
h
u
: tỉ số truyền của hộp giảm tốc.
Chọn sơ bộ:
20
h
u =
54,44
2,722
20
t
c
h
u
u
u
= = =

n
= = ⇒ = = =
Moment xoắn trên trục thẳng đứng

6 6
16,4
9,55.10 9,55.10 5800740
27
N
M Nmm
n
= = =
Moment xoắn trên trục dẫn động

6 6
1
1
1
17,44
9,55.10 9,55.10 2266198
73,494
N
M Nmm
n
= = =
X/ Tính toán chọn kích thước bánh răng côn
SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 14
ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN
Để chế tạo bánh dẫn và bánh bò dẫn ta chọn thép 40Cr được tôi cải thiện với
các số liệu sau:

, giới hạn mỏi tiếp xúc.
MPa
o
H
61070270.2
lim
1
=+=
σ
(đối với bánh dẫn).
MPa
o
H
57070250.2
lim
2
=+=
σ
(đối với bánh bò dẫn).
R
Z
: hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt.
V
Z
: hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng.
L
K
: hệ số xét đến ảnh hưởng điều kiện bôi trơn.
xH
K

MPa
H
4,466
1,1
1.9,0.570
][
2
==
σ
Xác đònh ứng suất uốn cho phép theo công thức(5.92, [II])
F
FL
o
F
FL
F
FCxR
o
F
F
S
K
K
S
YYYY
lim
lim
][
σ
σ

===
σ
.
R
Y
: hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám.
x
Y
: hệ số kích thước.
δ
Y
: hệ số độ nhạy vật liệu bánh răng đến sự tập trung tải trọng.
2=
F
S
: hệ số an toàn khi tính theo ứng suất uốn.
SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 15
ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN
FL
K
: hệ số tuổi thọ.
Giả sử:
1
2
1
==
FLFL
KK
.
MPa

2
===
σ
σ
.
Xác đònh chiều dài côn ngoài theo công thức (6.52a, [II])
3
2
1
2
][)1(
.1
Hcbebe
H
cRe
uKK
KM
uKR
σ
β
−
+=
Trong đó:
dR
KK 5,0=
: hệ số phụ thuộc vào vật liệu bánh răng, với truyền động bánh răng
côn răng thẳng bằng thép thì
3/1
100MPaK
d

0,5.100. 2,722 1. 387,4
1 0,25 .0,25.2,722.499,1
e
R mm= + =
−
Bề rộng vành răng
90b mm
=
Đường kính chia ngoài của bánh côn chủ động
1
2 2
2.
2.387,4
267,18
1 2,722 1
e
e
c
R
d mm
u
= = =
+ +
Khi độ rắn mặt răng
350
<
HB
thì
445,27.6,16,1
11

1 0,5. 1 0,5.0,25
tm
te
be
m
m mm
k
= = =
− −
Theo(bảng 6.8, [II]) chọn
6
te
m mm=
SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 16
ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN
.(1 0,5. ) 6.(1 0,5.0,25) 5,25
tm te be
m m K mm⇒ = − = − =
1
1
233,78
44,53
5,25
m
tm
d
z
m
= = =
lấy

44
( ) ( ) 20,13
120
z
arctg arctg
z
δ
= = =
0 0 0 0
2 1
90 90 20,13 69,87
δ δ
= − = − =
Hệ số dòch chỉnh với
1
44z =
theo(bảng 6.20, [II]) chọn hệ số dòch chỉnh
x
1
=-x
2
= a+b(u-2,5) với a=0,03 , b=0,008 ta tính được x
1
=-x
2
= 0,0317
Các thông số của bộ truyền bánh răng côn
Chiều dài côn ngoài:
387,4
e

=
,
0
2
69,87
δ
=
Hệ số dòch chỉnh:
1 2
0,0317 , 0,0317x x= = −
Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
][
85,0
1
2
2
1
2
1 H
cm
c
HHMH
ubd
u
KMZZZ
σσ
ε
≤
+
=

ε
−
−
= = =
SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 17
ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN
với
1 2
1 1 1 1
1,88 3,2( ) 1,88 3,2( ) 1,78
44 120
a
z z
ε
= − + = − + =
H
K
: hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
HvHHH
KKKK
βα
=
α
H
K
: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời
ăn khớp
1=
α
H

u
ν δ
+ +
= = =
với:
1 1
. .
.233,78.73,494
0,9 /
60000 60000
m
d n
v m s
π
π
= = =
5,4.90.233,78
1 1,02
2.2266198.1,07.1
Hv
K = + =
09,102,1.07,1.1 ===
HvHHH
KKKK
βα
2
1
2
1
1


1 1
1 1
1
2. . . .
[ ]
0,85. . .
F F
F F
tm m
M k Y Y Y
b m d
ε β
σ σ
= ≤
(CT 6.65[II])

][/
21212 FFFFF
YY
σσσ
≤=
(CT 6.66[II])
Trong đó:
1
2266198M Nmm=
: mômen xoắn trên trục bánh chủ động
5,25
tm
m mm=

=
Trong đó:
α
F
K
: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời
ăn khớp
1=
α
F
K
(bảng 6.14, [II])
β
F
K
: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên vành răng
Fv
K
: hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
Với:
25,0/ ==
ebe
RbK

.
0,25.2,722
0,39
2 2 0,25
be c
be

g
(bảng 6.16, [II])
smv /43,1=

1
1
. .
15,7.90.233,78
1 1 1,12
. . 2266198.1,13.1
F m
Fv
F Fv
v b d
K
M K K
β
= + = + =

1.1,13.1,12 1,26
F F F Fv
K K K K
α β
= = =
21
,
FF
YY
: hệ số dạng răng
1

F
Y =
2
3, 4
F
Y =
1 1
1
1
2. . . . .
0,85. . .
F F
F
tm m
M K Y Y Y
b m d
ε β
σ
=
SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 19
ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN
[ ]
1 1
2.2266198.1,26.0,583.3,4
120,56 236,25
0,85.90.5, 25.233,78
F F
Mpa Mpa
σ σ
= = = p

=
trong đó
1=K
.
10182 5570
7876
2 2
N W= + =
A
R
A
2
K
P
SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 20
ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN
2
b
a
g
B
B
R
G

Mômen xoắn để quay khối nghiền được tính theo công thức

7876
2786 2786000
2. . 2.3,14.0,45

xác đònh như sau:

2
. 2550.9,81.157,5
15300
100 157,5
g
G a
R N
a b
= = =
+ +
Mômen uốn của tay quay sinh ra tại mặt cắt
BB −
trong mặt phẳng thẳng đứng
sẽ là:

2
.( ) 15300.(510 100) 6273000
n g
M R R b Nmm= − = − =
Mômen uốn tổng được tính như sau:

2 2 2 2
2786000 6273000 6863840
t u n
M M M Nmm= + = + =
SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 21
ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN
XII/ Tính chọn đường kính trục

1
80d mm=
Trục thẳng đứng tại chỗ lắp bánh răng côn
[ ]
2
3
3
5800740
(124,58 98,88)
0,2. 0,2.(15 30)
M
d mm
τ
≥ = = ÷
÷
Ta chọn:
110d mm=
Trục thẳng đứng tại chỗ gắn tay biên
[ ]
3
3
6863840
(131,7 104,58)
0,2. 0,2.(15 30)
u
o
M
d
τ
≥ = = ÷

F F tg tg N
α δ
= = =
Trong mặt phẳng oyz ta có

1
.450 .160 0
B y r
M M A F= + − =
∑

1
.160 6625.160 284043
1724
450 45
r
y
F M
A N
− −
= = =

1 1
0 6625 1724 4901
y y r y r y
A B F B F A N+ − = ⇒ = − = − =
Trong mặt phẳng oxz

1
1

775597 Nmm
284043 Nmm
By
T
3102400 Nmm
Fa
z
y
x
0
Fr
Ft
B
A
Ay
By
Fr
M
0
z
y
Ft
0
z
x
Ax
Mx
My
2266198 Nmm
2 Tính thiết kế trục đứng


2
.540
19390.540
13669
1830 1830
t
x
F
D N= = =

2 2
0 19390 13669 5721
t x x x t x
F C D C F D N− − = ⇒ = − = − =
Biểu đồ mô men
SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 23
ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG GVHD: TS NGUYỄN HỒNG NGÂN
540
1830
z
y
x
0
Fr
Fa
Ft
z
y
0

τσ
τσ
SS
SS
+
≥
[S] ;
[s] = 1,5 … 2,5 :hệ số an toàn cho phép
S
1
σ
,S
1
τ
: hệ số an toàn theo ứng suất pháp, ứng suất tiếp tại cacù điểm nguy
hiểm
S
1
σ
=
111
1
mad
k
σσ
σ
σσ
Ψ+
−


1−
τ
= 0,58.
1−
σ
= 189.66 (Mpa)
Với
b
σ
= 750 (Mpa)

aj
σ
=
2
minmax
σσ
−
: biên độ ứng suất tại các tiết diện.

mj
σ
=
2
minmax
σσ
+
; biên độ ứng suất pháp trung bình tại các tiết diện

aj

=
2.431380
14579000
= 16,9 (N/mm
2
)
Trong đó:
d
1
= 130 (mm): Đường kính trục
k
σ
d1
= (k
σ
/ε
σ
+ k
x
–1)/ky = 2
Với
k
x
= 1,1 σ
m
= 750MPa (bảng 10.8 [1])
k
y
= 1,5 1,7 (theo bảng 10.9[1])
ε

σ
=
1
max
a
σ
=
1
1
W
M
⇒ σ
a1
=
215690
14579000
=67,59 (N/mm
2
)
σ
m1
= 0
SVTH: PHẠM DUY QUYẾT 25