ĐATN:Thiết kế máy sàng rung có hướng Khoa Cơ Khí
Phần III
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC
VÀ ĐỘNG LỰC HỌC TOÀN MÁY
I.Những vấn đề liên quan đến máy thiết kế:
Máy được chọn thiết kế là máy sàng rung có hướng.Trước khi bước vào phần tính
toán động học và động lực học toàn máy, ta tìm hiểu kĩ hơn các vấn đề của máy thiết kế
và những đặc điểm của nó.
Như phương án đã chọn ở phần trước, máy thiết kế thuộc kiểu máy sàng phẳng.Máy
có cấu tạo phức tạp hơn so với các loại máy sàng rung khác ( do cấu tạo của bộ gây rung
có hướng ).Mặt sàng của máy đặt nằm ngang nên giảm được chiều cao đặt máy, thường
được dùng trong trạm nghiền sàng di động hoặc tại các nơi công trình có chiều cao bị
giới hạn.Cấu tạo của máy được thể hiện trên hình 10:
Hình 10
Hộp sàng với các lưới sàng được liên kết với khung cố định nằm ngang qua các tay
đòn và lò xo giảm chấn .Bộ gây rung có hướng gắn vào hai thành bên của hộp sàng sao
cho đường tác dụng của nó tạo với mặt sàng một góc 35°.
Cấu tạo của bộ gây rung có hướng vẽ trên hình 11.
Nó gồm hai trục lệch tâm giống nhau, các trục này đều đặt trên các ổ bi. Một trong
hai trục trên nhận chuyển động quay của động cơ qua puli và truyền chuyển động cho
trục thứ hai qua cặp bánh răng . Khi hai trục quay đồng tốc và ngược chiều, dao động vô
hướng được tạo thành có hướng, hướng dao động là hướng vuông góc với đường nối
tâm của hai trục lệch tâm.
Svth: Nguyễn Trần Quang Sơn_Lớp: 03-C1C Trang:
17
ĐATN:Thiết kế máy sàng rung có hướng Khoa Cơ Khí

Hình 11
Mặt sàng:
Mặt sàng là bộ phận chủ yếu của máy sàng.Hiệu quả phân loại, năng suất và khả
năng hoạt động của máy phụ thuộc vào chất lượng mặt sàng.

liên tiếp, việc kiểm tra bảo trì mặt sàng dễ làm. Cách đặt song song được sử dụng thông
thường nhằm tách các hạt theo độ lớn nên chất lượng phân loại cao.
Bố trí các mặt sàng:
Các mặt sàng có thể được bố trí theo nhiều cách khác nhau.Có thể đặt liên tiếp các
mặt sàng theo thứ tự tăng dần cỡ mắt sàng. Có thể đặt song song, mặt sàng bố trí hai
tầng theo thứ tự giảm dần cỡ mắt sàng từ trên xuống dưới. Hoặc có thể đặt kết hợp từ
hai phương án trên. Các phương án đặt sàng được mô tả trong hình dưới:
a) b)
c)

Hình 14- Sơ đồ đặt mặt sàng
a) đặt liên tiếp ; b) đặt song song
c) đặt hỗn hợp
Khi đặt liên tiếp, việc kiểm tra bảo trì mặt sàng dễ làm. Cách đặt song song được sử
dụng thông thường nhằm tách lần lượt các hạt theo độ lớn nên chất lượng phân loại cao.
Từ những kiến thức trên cộng với định hướng thiết kế đã trình bày ở phần trước, ta
xác định hướng thiết kế cụ thể như sau:
+Máy sàng rung có hướng.
+Tiếp nhận được đá đầu vào có kích thước <100 mm.
+Sản phẩm đá đầu ra phân làm 3 loại: một thành phẩm và hai thứ phẩm.
Svth: Nguyễn Trần Quang Sơn_Lớp: 03-C1C Trang:
19
ĐATN:Thiết kế máy sàng rung có hướng Khoa Cơ Khí
+Kích cỡ đá đầu ra có thể điều chỉnh theo yêu cầu từ 5÷50 mm.
+Năng suất thiết kế: 50÷75t/h.
+Sử dụng mặt sàng lỗ vuông.
+Mặt sàng bố trí liên tiếp nhau.
+Kẹp sàng bằng nêm gỗ.
Để phục vụ cho việc tính toán thiết kế máy, ta chọn cỡ đá 2×4 (đá có kích cỡ từ 2cm
đến 4cm) làm cỡ đá tính toán.

)100(
.100%
Có thể suy ra số lượng hạt dưới sàng còn nằm lại trong sản phẩm trên sàng:
b = c – E.c
và lập được quan hệ:
f
tr
=
Eccc
Ecc
−+−
−
100
100 =
E
c
E
−
−
100
1
.100%
từ đó thấy rằng : khi dung lượng các hạt loại dưới sàng trong vật liệu đem sàng khác
nhau thì độ sạch cũng thay đổi theo, mặc dù hiệu quả sàng không đổi.
III. Tính các thông số cơ bản và các chỉ tiêu kĩ thuật:
1. Kích thước mặt sàng (B×L):
Khi các điều kiện khác như nhau, hiệu quả sàng phụ thuộc vào chiều dài mặt sàng L.
Khi L tăng ( trong vòng 2÷2,5m) hiệu quả sàng tăng theo vì khả năng hạt vật liệu gặp lỗ
sàng tăng. Song nếu tiếp tục tăng L quá giới hạn trên, hiệu quả sàng hầu như không thay
đổi. Bởi vậy, chiều dài L ≤ 2,5m. Đối với máy sàng rung, tỉ lệ tối ưu giữa B : L = 1 :

mômen do động cơ gây ra được mô tả bằng các phương trình vi phân:
(M+ m)x” + K
x
x = mrω
2
cosωt
(M+ m)y” + K
y
y = mrω
2
cosωt
Trong đó: M - khối lượng của hộp sàng
Svth: Nguyễn Trần Quang Sơn_Lớp: 03-C1C Trang:
21
ĐATN:Thiết kế máy sàng rung có hướng Khoa Cơ Khí
m - khối lượng của khối lệch tâm
x”, y”- gia tốc theo trục x và y
K
x
, K
y
- độ cứng của gối giảm chấn theo hướng ngang và thẳng đứng
r - toạ độ lệch tâm của khối lệch tâm
ω - tần số góc của hộp sàng
t - thời gian
x, y - các toạ độ chuyển động của hộp sàng
mrω
2
= F
a

x
y
?
t
Fa.cos
?
t
Fa.sin
?
t
Fa = mr
?
2
?
t
Hình 18 – Sơ đồ phân tích lực tác động lên hai khối lệch tâm quay ngược chiều
Mô phỏng từ mô hình chuyển động của sàng rung có hướng: hai khối lệch tâm cùng
khối lượng quay ngược chiều nhau và cùng một tốc độ.
Từ hình trên, ta suy ra được giá trị của lực gây rung của máy sàng rung có hướng:
F
tx
= 2F
a
.cosωt = 2mrω
2
cosωt ;
F
ty
= 0 ;
Svth: Nguyễn Trần Quang Sơn_Lớp: 03-C1C Trang:

2
.x = qrω
2
cosωt (1)
Ở đây, ρ
x
- tần số dao động riêng
ρ
x
2
=
M
Kx
;
q =
M
m2
;
Khi coi x tỉ lệ với cosωt, nghĩa là:
x = A
x
cosωt ;
Ở đây A
x
là hằng số mà giá trị của nó cần thoã mãn phương trình (1) , chúng ta nhận
được nghiệm riêng của phương trình khi thay giá trị x vào phương trình (1), ta tìm được:
A
x
=
22

2mr- mômen tĩnh của bộ gây rung, dấu (-) trong vế trái của phương
trình trên chứng tỏ rằng, ở chế độ dao động sau cộng hưởng, sự dịch chuyển của hộp
sàng ngược pha với lực kích thích.
Từ phương trình trên, nếu biết được các giá trị x và M ta sẽ tính được mômen tĩnh
của bộ gây rung.
Xác định giá trị x và M:
Xác định giá trị biên độ dao động x:
Theo kinh nghiệm, giá trị biên độ dao động a = 2 ÷ 5 mm. Tham khảo biên độ dao
động của máy mẫu và của các máy cùng loại do Trung Quốc sản xuất, ta có các số liệu
sau:
Máy CM-742 ( Nga ) : a = 8,5 mm
Máy 2YA1230, 3YA1230 ( TQ ) : a = 8 mm
Từ các số liệu tham khảo, ta chọn thiết kế máy có biên độ dao động a = 8 mm.
Tính khối lượng các phần rung M:
Khối lượng này lấy bằng tổng khối lượng quy dẫn của các thành phần sau:
Khối lượng quy dẫn của phần vật liệu cần phân loại M
2
Khối lượng của sàng rung động M
1

Tính khối lượng M
2
:
Do sàng rung động liên tục nên khi đưa vật liệu vào máy sàng, ta coi như vật liệu
được phân bố đều trên lưới sàng với bề dày c = 100 mm.
Theo mục 1, kích thước khung sàng là: a = 1200 mm, b = 3000 mm.
Thể tích gần đúng của khối vật liệu trên sàng:
V = a×b×c = 1.2×3×0.1 = 0.36 m
3
;

2
Khối lượng tổng cộng của lưới sàng: G
3
Khối lượng của puli bị động: G
4
Vậy: M
1
=
∑
=
4
1i
i
G
;
Svth: Nguyễn Trần Quang Sơn_Lớp: 03-C1C Trang:
24