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

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

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:

+ 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


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

- 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

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

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

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

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



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;
730;
1470

41,04

5050

22 1000 36,43

5080

20; 30;
40

735;
980;
1470
56,7

6300

28; 40

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

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


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

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

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

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

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


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,

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

Ổ đỡ trục xoắn dưới 24
84-96

24
4 36
60

36
4 60
Vô thời hạn

60
8 60
84

36
12



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


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.

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)


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)

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

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.

Trích đoạn Chọn phương pháp gia công: 57

---