Header Page of 166 BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2009 _ Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung clinker dây chuyền sản xuất xi măng công suất 1,2 triệu tấn/năm Ký hiệu:186-09.RD/HĐ-KHCN ĐƠN VỊ CHỦ TRÌ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (ký, ghi rõ họ tên) Nguyễn Hữu Hiền 7899 Footer Page of 166 Hà Nội, tháng 01-2010 Header Page of 166 MỤC LỤC Nội dung Trang Mở đầu Chương 1: Nghiên cứu khảo sát thiết kế sản phẩm I Nội dung đề tài II Nội dung nghiên cứu khảo sát Chương 2: Tính toán, thiết kế sản phẩm, lập quy trình công nghệ, tính toán công nghệ chế tạo sản phẩm I Tính toán kiểm nghiệm kết cấu sản phẩm hãng IHI Nhật Bản cung cấp cho dây chuyền sản xuất xi măng công suất 1,2 triệu /năm II Tính toán chế tạo sản phẩm 11 Một số phương pháp gia công biến dạng 11 Quy trình công nghệ chế tạo sản phẩm vành co giãn nhiệt phương pháp cán uốn 14 Chương 3: Thiết kế, chế tạo máy cán vành co giãn nhiệt 33 I Yêu cầu chung thiết bị 33 Nhu cầu phải chế tạo máy 33 Các thông số sở để thiết kế máy 33 II Tính toán trục cán 34 Tính toán trục cán 34 Tính công suất động 37 Kết luận 40 Phụ lục 1: Bản vẽ ảnh chụp sản phẩm hoàn chỉnh 41 Phụ lục 2: Bản vẽ ảnh chụp sơ đồ công nghệ nguyên công 51 cán vành co giãn Phụ lục 3: Bản vẽ ảnh chụp máy cán vành co giãn 81 Phụ lục 4: Hợp đồng, phụ lục hợp đồng, hồ sơ nghiệm thu cấp 92 sở, biên nghiệm thu, phiếu nhập kho Footer Page of 166 Đề tài: Nghiên thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page ofcứu,166 clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm Mở đầu Nền công nghiệp sản xuất xi măng đóng vai trò quan trọng nghiệp công nghiệp hóa, đại hóa đất nước Hiện nay, công nghiệp sản xuất xi măng nước ta phát triển đến trình độ cao ngang tầm với khu vực Châu Á Nhiều công ty sản xuất xi măng nước với thiết bị, dây chuyền công nghệ đại như: Công ty xi măng Hoàng Thạch, Công ty xi măng Bỉm Sơn, Công ty xi măng Nghi Sơn, Công ty xi măng Tam Điệp, Công ty xi măng Hải Phòng, Công ty xi măng Hoàng Mai… Hầu hết sử dụng thiết bị sản xuất xi măng theo công nghệ nguyên liệu khô, nhập thiết bị nước ngoài, có hệ thống sấy nguyên liệu cung cấp cho lò nung clinker Việc nghiên cứu thiết bị xi măng nói chung, phụ tùng, phận thiết bị xi măng hệ nói riêng nhiệm vụ cần thiết ngành khí, chủ động chế tạo số thiết bị nước tiến tới chế tạo hoàn chỉnh dây chuyền sản xuất xi măng Khớp co giãn nhiệt phận kết nối hệ thống sấy nguyên liệu cung cấp cho lò nung clinker, đảm nhận nhiệm vụ kết nối đường ống hệ thống tháp trao đổi nhiệt sấy nguyên liệu với lò nung clinker, đồng thời đảm bảo bù trừ chiều dài hệ thống đường ống cung cấp nguyên liệu bị dãn nở nhiệt độ biến đổi từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ làm việc hệ thống sấy, trì hệ thống làm việc kín, ổn định Dạng hỏng khớp co giãn nhiệt sau thời gian làm việc khoảng 12.000 đến 15.000 thường bị thủng, rách, hệ thống sấy bị hở Các công ty sản xuất xi măng thường thay khớp co giãn nhiệt nhập ngoại nhà cung cấp thiết bị lắp đặt dây chuyền Đến nay, chưa có sở nước ta chế tạo cung cấp khớp co giãn nhiệt cho công ty sản xuất xi măng lò quay Vì vậy, việc nghiên cứu tính toán, thiết kế, chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy cung cấp nguyên liệu cho lò nung clinker nước công việc thiết yếu mà nhiều sở sản xuất xi măng lò quay công nghệ nguyên liệu khô có nhu cầu, chủ động việc thay mòn hỏng, giảm nhập ngoại, góp phần giảm chi phí đầu tư mua sắm thiết bị, nâng cao hiệu sản xuất xi măng Footer Page of 166 TT.CTCK - NARIME/2009 Đề tài: Nghiên thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page ofcứu,166 clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm Chương 1: NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT, THIẾT KẾ SẢN PHẨM I Nội dung đề tài Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung clinker dây chuyền sản xuất xi măng công suất 1,2 triệu tấn/năm Cơ quan chủ trì: Viện Nghiên cừu Cơ khí Địa chỉ: Số đường Phạm Văn Đồng, quận Cầu Giấy - Hà Nội Điện thoại: 04.37647350; 37644442, Fax: 04.37649883 Cơ quan phối hợp chính: - Viện Công nghệ - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Công ty cổ phần Xi măng Bỉm Sơn Chủ nhiệm Đề tài: Nguyễn Hữu Hiền, kỹ sư chế tạo máy - Viện Nghiên cứu Cơ khí Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung clinker dây chuyền sản xuất xi măng công suất 1,2 triệu tấn/năm Chủ động chế tạo cung cấp dạng khớp co giãn nhiệt tương tự cho sở sản xuất xi măng nước Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu kết cấu khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung clinker - Phân tích vật liệu sản phẩm - Tính toán thông số kỹ thuật - Nghiên cứu, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt - Chế tạo thử 01 khớp co giãn nhiệt - Lắp đặt làm việc hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung clinker Công ty cổ phần Xi măng Bỉm Sơn - Báo cáo tổng kết đề tài Mục tiêu kinh tế - xã hội: Sản phẩm chế thử thành công mở rộng chế tạo khớp co giãn nhiệt kích thước lớn có kết cấu tương tự, ứng dụng sở sản xuất xi măng lò quay nhà máy nhiệt điện sử dụng sấy nhiên liệu than, thay nhập Mục tiêu khoa học công nghệ: Làm chủ công nghệ chế tạo dạng khớp co giãn nhiệt lắp hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung clinker dây chuyền sản xuất xi măng Footer Page of 166 TTCTCK-NARIME/2009 Đề tài: Nghiên thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page ofcứu,166 clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm Mục tiêu - phương pháp nghiên cứu: Trên sở khớp co giãn nhiệt lắp hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung clinker số sở sản xuất xi măng nước mua sử dụng hãng nước ngoài, đề tài nghiên cứu kết cấu, phân tích vật liệu, lập quy trình công nghệ, chế tạo thử sản phẩm lắp đặt đơn vị sản xuất xi măng nước Yêu cầu khoa học sản phẩm tạo ra: TT Tên sản phẩm Các báo cáo hồ sơ kỹ thuật Khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm Yêu cầu cụ thể - Bộ vẽ thiết kế chế tạo khớp co giãn nhiệt - Bảng vật liệu, số liệu thành phần hóa học - Bảng số liệu kết làm việc - Sơ đồ, quy trình công nghệ chế tạo sản phẩm Ghi Yêu cầu kỹ thuật, tiêu chất lượng sản phẩm (cho đề tài R&D): TT (1) Tên sản phẩm tiêu chất lượng chủ yếu (2) Đơn vị đo Mức chất lượng Kết đạt (3) (4) Khớp co giãn nhiệt hệ Chiếc Đạt đặc thống sấy nguyên liệu cấp tính kỹ thuật: cho lò nung clinker dây - Khớp co giãn nhiệt chuyền sản xuất xi măng làm việc dẫn nguyên công suất 1,2 triệu tấn/năm liệu ổn định, đảm - Giới hạn khoảng nhiệt độ bảo kín khít Co giãn làm việc ổn định đến nhiệt từ nhiệt độ môi 1000ºC trường 20ºC đến 1000ºC, - Tuổi thọ làm việc 24 tháng Mẫu tương tự Số lượng sản phẩm tạo Trong nước Thế giới (5) (6) (7) Sản phẩm hãng IHI Nhật Bản 01 II Nội dung nghiên cứu khảo sát Tình hình nghiên cứu nước ngoài: Footer Hiện nay, thiết bị sản xuất xi măng giới sử dụng công nghệ nguyên liệu khô nung clinker lò quay, với hệ thống sấy tháp trao đổi nhiệt sấy nguyên liệu dòng khí nóng từ 850ºC đến 1000ºC để nhiệt độ nguyên liệu 80ºC đến 110ºC trước cấp vào lò nung clinker Phần nối đường ống vận chuyển nguyên liệu từ tháp trao đổi nhiệt vào lò nung clinker khớp co giãn Page of 166 nhiệt,5 yêu cầu khớp nối “mềm”, có khả chịu nhiệt độ cao co giãn nhiệt TTCTCK-NARIME/2009 Đề tài: Nghiên thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page ofcứu,166 clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm điều kiện nhiệt độ bên ống dẫn biến đổi từ nhiệt độ môi trường đến 1000ºC trì đảm bảo điều kiện làm việc ổn định độ kín khít ống dẫn nguyên liệu Trong năm tới, thiết bị xi măng hệ có cải tiến, hoàn thiện hệ thống sấy nguyên liệu Trong đó, khớp co giãn nhiệt phận gắn liền với hệ thống Tình hình nghiên cứu nước: Trong giai đoạn dự báo 50 năm tiếp theo, nhu cầu sản xuất xi măng ngày gia tăng, nhiều sở sản xuất xi măng cải tạo thay thiết bị mới, xây dựng với dây chuyền đại Hầu hết thiết bị hệ công ty sản xuất xi măng nước sử dụng công nghệ nguyên liệu khô nung clinker lò quay, kèm theo hệ thống sấy tháp trao đổi nhiệt sấy khô nguyên liệu Sau thời gian sử dụng khoảng 18 đến 20 tháng (khoảng 12.000 đến 15.000 làm việc), khớp co giãn nhiệt bị hỏng cần thay mới, công ty sản xuất xi măng phải nhập ngoại nước Hiện nay, nước chưa có sở nghiên cứu chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy khô nguyên liệu xi măng Khảo sát sản phẩm đề tài: Nhóm tác giả khảo sát, nghiên cứu kết cấu khớp nối co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm Công ty cổ phần Xi măng Bỉm Sơn hãng IHI Nhật Bản cung cấp, khớp nối co giãn nhiệt lắp đường dẫn nguyên liệu vào phận sấy với nhiệt độ sấy đến 1000ºc Tại vị trí lắp khớp nối co giãn nhiệt, cho phép hướng ống nguyên liệu vào ống qua khớp nối không thẳng hàng đến 50 mm Khớp nối co giãn nhiệt giải khắc phục tượng đẩy dồn đường ống dãn dài ống nhiệt độ hệ thống sấy biến đổi rộng từ trang thái nguội (dừng làm việc) đến nhiệt độ sấy max = 1000ºc Ống dẫn nguyên liệu lót lớp cách nhiệt amiăng gạch chịu nhiệt, đảm bảo nhiệt độ vỏ ống Φ1200x12 mm lớn đến 120ºc nhiệt độ bên vị trí lắp vành co giãn nhiệt, có thời điểm lên đến 300ºc Dưới số hính ảnh khớp nối co giãn nhiệt Φ1307 mm lắp ráp Công ty cổ phần Xi măng Bỉm Sơn hình ảnh cắt bỏ khớp nối hỏng Footer Page of 166 TTCTCK-NARIME/2009 Đề tài: Nghiên thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page ofcứu,166 clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm ẢNH KHƠP CO GIÃN XMBS (CŨ) + PHÂN TÍCH VẬT LIỆU (4 TRANG) Footer Page of 166 TTCTCK-NARIME/2009 Đề tài: Nghiên thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page ofcứu,166 clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm Footer Page of 166 TTCTCK-NARIME/2009 Đề tài: Nghiên thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page ofcứu,166 clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm Footer Page of 166 TTCTCK-NARIME/2009 Đề tài: Nghiên cứu, 166 thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page 10 of clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm Footer Page 10 of 166 TTCTCK-NARIME/2009 Đề tài: Nghiên cứu, 166 thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page 28 of clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm Rcdđ7 = ρt7 - 0,6 Rcdđ7 = 33,8 - 0,6 = 33,2 (mm) + Rcdl7: Bán kính lõm bánh cán NC7: Rcdl7 = ρd7 + 0,6 Rcdl7 = 36,2 + 0,6 = 36,8 (mm) + Chiều sâu biên dạng bánh cán NC7: hcd7 (mm) hcd7 = (Rcdđ7+ Rcdl7).(1-cosβ7/2) + lo.sin(β7/2) hcd7 = (33,2+36,8).(1-cos90/2) + 40.sin(90/2) hcd7 = 48,79 (mm) + Bước biên dạng bánh cán NC7: Tcd7 (mm) Tcd7 = [(Rcdđ7+ Rcdl7) sinβ7/2 + lo.cos β7/2].2 Tcd7 = [(33,2+36,8) sin90/2 + 40.cos 90/2].2 Tcd7 = 155,56 (mm) 2.5.8 Nguyên công (NC8): a Biên dạng sản phẩm - Chiều dài khai triển cung NC8: lt = 53,1 mm - Chiều dài khai triển cung NC8: ld = 56,86 mm - Góc uốn NC8: γ = 110º - Bán kính uốn NC8: + ρt : Bán kính biên dạng sản phẩm ρt8 = lt 180 53,1.180 = = 27,65 (mm) γ π 110.π + ρ d : Bán kính biên dạng sản phẩm ρd8 = l d 180 56,86.180 = = 29,62 (mm) γ π 110.π - Chiều sâu biên dạng NC8: h8 = ( ρt8 - ρt cosβ8/2) + lo.cos(90- β8/2) + ( ρ d - ρ d cosβ8/2) h8 = ( ρt + ρ d ).(1-cosβ8/2) + lo.sin(β8/2) Footer Trong đó: h8: Chiều sâu biên dạng sản phẩm NC8 (mm); β8: Góc biên dạng NC8 (˚); lo: Chiều dài đoạn thẳng biên dạng sản phẩm (mm), lo =40 mm h8 = (27,65+29,62).(1-cos110/2) + 40.sin(110/2) h8 = 57,19 mm - Bước biên dạng NC8 T8 = 28 [ ρt8 of sin166 β8/2 + lo.sin(90- β8/2) + ρ d sinβ8/2].2 Page TTCTCK-NARIME/2009 26 Đề tài: Nghiên cứu, 166 thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page 29 of clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm T8 = [( ρt8 + ρ d ) sinβ8/2 + lo.cos β8/2].2 Trong đó: T8: Bước biên dạng sản phẩm NC8 lo: Chiều dài đoạn thẳng biên dạng sản phẩm (mm), lo =40 mm β8: Góc biên dạng NC8 (˚) T8 = [(27,65+29,62) Sin110/2 + 40.cos 110/2].2 T8 = 139,71 (mm) b Biên dạng bánh cán: - Biên dạng bánh cán trên: + Rctđ8: Bán kính đỉnh bánh cán trên: Rctđ8 = ρd8 - 0,6 Rctđ8 = 29,62 - 0,6 = 29,02 (mm) + Rctl8: Bán kính lõm bánh cán trên: Rctl8 = ρt8 + 0,6 Rctl8 = 27,65 + 0,6 = 28,25 (mm) + Chiều sâu biên dạng bánh cán NC8: hct8 (mm) hct8 = (Rctđ8+ Rctl8).(1-cosβ8/2) + lo.sin(β8/2) hct8 = (29,02+28,25).(1-cos110/2) + 40.sin(110/2) hct8 = 57,19 (mm) + Bước biên dạng bánh cán NC8: Tct8 (mm) Tct8 = [(Rctđ8+ Rctl8) sinβ8/2 + lo.cos β8/2].2 Tct8 = [(29,02+28,25) sin110/2 + 40.cos 110/2].2 Tct8 = 139,71(mm) Footer - Biên dạng bánh cán dưới: + Rcdđ8: Bán kính đỉnh bánh cán NC8: Rcdđ8 = ρt8 - 0,6 Rcdđ8 = 27,65 - 0,6 = 27,05 (mm) + Rcdl8: Bán kính lõm bánh cán NC8: Rcdl8 = ρd8 + 0,6 Rcdl8 = 29,62 + 0,6 = 30,22 (mm) + Chiều sâu biên dạng bánh cán NC8: hcd8 (mm) hcd8 = (Rcdđ8+ Rcdl8).(1-cosβ8/2) + lo.sin(β8/2) hcd8 = (27,05+30,22).(1-cos110/2) + 40.sin(110/2) hcd8 = 57,19(mm) + Bước biên dạng bánh cán NC8: Tcd8 (mm) [(Rof + Rcdl8) sinβ8/2 + lo.cos β8/2].2 Tcd8 =29 cdđ8166 Page TTCTCK-NARIME/2009 27 Đề tài: Nghiên cứu, 166 thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page 30 of clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm Tcd8 = [(27,05+30,22) sin110/2 + 40.cos 110/2].2 Tcd8 = 139,71 (mm) 2.5.9 Nguyên công (NC9): a Biên dạng sản phẩm - Chiều dài khai triển cung NC9: lt = 53,1 mm - Chiều dài khai triển cung NC9: ld = 56,86 mm - Góc uốn NC9: γ = 130º - Bán kính uốn NC9: + ρt : Bán kính biên dạng sản phẩm ρt9 = lt 180 53,1.180 = = 23,4 (mm) γ π 130.π + ρ d : Bán kính biên dạng sản phẩm ρd9 = l d 180 56,86.180 = = 25,06 (mm) 130.π γ π - Chiều sâu biên dạng NC9: h9 = ( ρt9 - ρt cosβ9/2) + lo.cos(90- β9/2) + ( ρ d - ρ d cosβ9/2) h9 = ( ρt + ρ d ).(1-cosβ9/2) + lo.sin(β9/2) Trong đó: h9: Chiều sâu biên dạng sản phẩm NC9 (mm); β9: Góc biên dạng NC9 (˚); lo: Chiều dài đoạn thẳng biên dạng sản phẩm (mm), lo =40 mm h9 = (23,4+25,06).(1-cos130/2) + 40.sin(130/2) h9 = 64,23 (mm) - Bước biên dạng NC9 T9 = [ ρt9 sinβ9/2 + lo.sin(90- β9/2) + ρ d sinβ9/2].2 T9 = [( ρt9 + ρ d ) sinβ9/2 + lo.cos β9/2].2 Trong đó: T9: Bước biên dạng sản phẩm NC9 lo: Chiều dài đoạn thẳng biên dạng sản phẩm (mm), lo =40 mm β9: Góc biên dạng NC9 (˚) T9 = [(23,4+25,06) sin130/2 + 40.cos 130/2].2 T9 = 121,65 (mm) Footer b Biên dạng bánh cán: - Biên dạng bánh cán trên: + Rctđ30 9: Bán Page of kính 166.đỉnh bánh cán trên: TTCTCK-NARIME/2009 28 Đề tài: Nghiên cứu, 166 thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page 31 of clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm Rctđ9 = ρd9 - 0,6 Rctđ9 = 25,06 - 0,6 = 24,46 (mm) + Rctl9: Bán kính lõm bánh cán trên: Rctl9 = ρt9 + 0,6 Rctl9 = 23,4 + 0,6 = 24 (mm) + Chiều sâu biên dạng bánh cán NC9: hct9 (mm) hct9 = (Rctđ9+ Rctl9).(1-cosβ9/2) + lo.sin(β9/2) hct9 = (24,46+24).(1-cos130/2) + 40.sin(130/2) hct9 = 64,23 (mm) + Bước biên dạng bánh cán NC9: Tct9 (mm) Tct9 = [(Rctđ9+ Rctl9) sinβ9/2 + lo.cos β9/2].2 Tct9 = [(24,46+24) sin130/2 + 40.cos 130/2].2 Tct9 = 121,65 (mm) - Biên dạng bánh cán dưới: + Rcdđ9: Bán kính đỉnh bánh cán NC9: Rcdđ9 = ρt9 - 0,6 Rcdđ9 = 23,4 - 0,6 = 22,8 (mm) + Rcdl9: Bán kính lõm bánh cán NC9: Rcdl9 = ρd9 + 0,6 Rcdl9 = 25,06 + 0,6 = 25,66 (mm) + Chiều sâu biên dạng bánh cán NC9: hcd9 (mm) hcd9 = (Rcdđ9+ Rcdl9).(1-cosβ9/2) + lo.sin(β9/2) hcd9 = (22,8+25,66).(1-cos130/2) + 40.sin(130/2) hcd9 = 64,23 (mm) + Bước biên dạng bánh cán NC9: Tcd9 (mm) Tcd9 = [(Rcdđ9+ Rcdl9) sinβ9/2 + lo.cos β9/2].2 Tcd9 = [(22,8+25,66) sin130/2 + 40.cos 130/2].2 Tcd9 = 121,65 (mm) 2.5.10 Nguyên công 10 (NC10): a Biên dạng sản phẩm - Chiều dài khai triển cung NC10: lt = 53,1 mm - Chiều dài khai triển cung NC10: ld = 56,86 mm - Góc uốn NC10: γ 10 = 160º - Bán kính uốn NC10: + ρ t10 : Bán kính biên dạng sản phẩm Footer Page 31 of 166 TTCTCK-NARIME/2009 29 Đề tài: Nghiên cứu, 166 thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page 32 of clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm ρt10 = lt 180 53,1.180 = = 19,01 (mm) γ 10 π 160.π + ρ d 10 : Bán kính biên dạng sản phẩm ρ d 10 = l d 180 56,86.180 = = 20,36 (mm) γ 10 π 160.π - Chiều sâu biên dạng NC10: h10 = ( ρt10- ρ t10 cosβ10/2) + lo.cos(90- β10/2) + ( ρ d 10 - ρ d 10 cosβ10/2) h10 = ( ρt10 + ρ d 10 ).(1-cosβ10/2) + lo.sin(β10/2) Trong đó: h10: Chiều sâu biên dạng sản phẩm NC10 (mm); β10: Góc biên dạng NC10 (˚); lo: Chiều dài đoạn thẳng biên dạng sản phẩm (mm), lo = 40 mm h10 = (19,01+20,36).(1-cos160/2) + 40.sin(160/2) h10 = 71,93 (mm) - Bước biên dạng NC10 T10 = [ ρt10 sinβ10/2 + lo.sin(90- β10/2) + ρ d 10 sinβ10/2].2 T10 = [( ρt10+ ρ d 10 ) sinβ10/2 + lo.cos β10/2].2 Trong đó: T10: Bước biên dạng sản phẩm NC10 lo: Chiều dài đoạn thẳng biên dạng sản phẩm (mm), lo =40 mm β10: Góc biên dạng NC10 (˚) T10 = [(19,01+20,36) sin160/2 + 40.cos 160/2].2 T10 = 91,44 (mm) Footer b Biên dạng bánh cán: - Biên dạng bánh cán trên: + Rctđ10: Bán kính đỉnh bánh cán trên: Rctđ10 = ρd10 - 0,6 Rctđ10 = 20,36 - 0,6 = 19,76 (mm) + Rctl10: Bán kính lõm bánh cán trên: Rctl10 = ρt10 + 0,6 Rctl10 = 19,01 + 0,6 = 19,61 (mm) + Chiều sâu biên dạng bánh cán NC10: hct10 (mm) hct10 = (Rctđ10+ Rctl10).(1-cosβ10/2) + lo.sin(β10/2) hct10 = (19,76 + 19,61).(1-cos160/2) + 40.sin(160/2) hct10 = 71,93 (mm) + Bước biên dạng bánh cán NC10: Tct10 (mm) Page 32 of 166 Tct10 = [(Rctđ10+ Rctl10) sinβ10/2 + lo.cos β10/2].2 TTCTCK-NARIME/2009 30 Đề tài: Nghiên cứu, 166 thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page 33 of clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm Tct10 = [(19,76 + 19,61) sin160/2 + 40.cos 160/2].2 Tct10 = 91,44 (mm) - Biên dạng bánh cán dưới: + Rcdđ10: Bán kính đỉnh bánh cán NC10: Rcdđ10 = ρt10 - 0,6 Rcdđ10 = 19,01 - 0,6 = 18,41 (mm) + Rcdl10: Bán kính lõm bánh cán NC10: Rcdl10 = ρd10 + 0,6 Rcdl10 = 20,36 + 0,6 = 20,96 (mm) + Chiều sâu biên dạng bánh cán NC10: hcd10 (mm) hcd10 = (Rcdđ10+ Rcdl10).(1-cosβ10/2) + lo.sin(β10/2) hcd10 = (18,41 + 20,96).(1-cos160/2) + 40.sin(160/2) hcd10 = 71,93 (mm) + Bước biên dạng bánh cán NC10: Tcd10 (mm) Tcd10 = [(Rcdđ10+ Rcdl10) sinβ10/2 + lo.cos β10/2].2 Tcd10 = [(18,41 + 20,96) sin160/2 + 40.cos 160/2].2 Tcd10 = 91,44 (mm) 2.5.11 Nguyên công 11 (NC11): - Chiều dài khai triển cung NC11: lt = 53,1 mm - Chiều dài khai triển cung NC11: ld = 56,86 mm - Góc uốn NC11: γ 11 = 180º - Bán kính uốn NC11: + ρt11 : Bán kính biên dạng sản phẩm ρ t11 = lt 180 53,1.180 = = 16,9 (mm) γ 11 π 180.π + ρ d 11 : Bán kính biên dạng sản phẩm ρ d 11 = l d 180 56,86.180 = = 18,1 (mm) γ 11 π 180.π - Chiều sâu biên dạng NC11: h11 = ( ρt11- ρt11 cosβ11/2) + lo.cos(90- β11/2) + ( ρ d 11 - ρ d 11 cosβ11/2) h11 = ( ρt11 + ρ d 11 ).(1-cosβ11/2) + lo.sin(β11/2) Footer Trong đó: h11: Chiều sâu biên dạng sản phẩm NC11 (mm); β11: Góc biên dạng NC11 (˚); Page 33 of lo: Chiều dài166 đoạn thẳng biên dạng sản phẩm (mm), lo =40 mm TTCTCK-NARIME/2009 31 Đề tài: Nghiên cứu, 166 thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page 34 of clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm h11 = (16,9+18,1).(1-cos180/2) + 40.sin(180/2) h11 = 75 (mm) - Bước biên dạng NC11 T11 = [ ρt11 sinβ11/2 + lo.sin(90- β11/2) + ρ d 11 sinβ11/2].2 T11 = [( ρt11+ ρ d 11 ) sinβ11/2 + lo.cos β11/2].2 Trong đó: T11: Bước biên dạng sản phẩm NC11 lo: Chiều dài đoạn thẳng biên dạng sản phẩm (mm), lo =40 mm β11: Góc biên dạng NC11 (˚) T11 = [(16,9 + 18,1) sin180/2 + 40.cos 180/2].2 T11 = 70 (mm) b Biên dạng bánh cán: - Biên dạng bánh cán trên: + Rctđ11: Bán kính đỉnh bánh cán trên: Rctđ11 = ρd11 - 0,6 Rctđ11 = 18,1 - 0,6 = 17,5 (mm) + Rctl11: Bán kính lõm bánh cán trên: Rctl11 = ρt11 + 0,6 Rctl11 = 16,9 + 0,6 = 17,5 (mm) + Chiều sâu biên dạng bánh cán NC11: hct11 (mm) hct11 = (Rctđ11+ Rctl11).(1-cosβ11/2) + lo.sin(β11/2) hct11 = (17,5 + 17,5).(1-cos180/2) + 40.sin(180/2) hct11 = 75 (mm) + Bước biên dạng bánh cán NC11: Tct11 (mm) Tct11 = [(Rctđ11+ Rctl11) sinβ11/2 + lo.cos β11/2].2 Tct11 = [(17,5 + 17,5) sin180/2 + 40.cos 180/2].2 Tct11 = 70 (mm) Footer - Biên dạng bánh cán dưới: + Rcdđ11: Bán kính đỉnh bánh cán NC11: Rcdđ11 = ρt11 - 0,6 Rcdđ11 = 16,9 - 0,6 = 16,3 (mm) + Rcdl11: Bán kính lõm bánh cán NC11: Rcdl11 = ρd11 + 0,6 Rcdl11 = 18,1 + 0,6 = 18,7 (mm) + Chiều sâu biên dạng bánh cán NC11: hcd11 (mm) h + Rcdl11).(1-cosβ11/2) + lo.sin(β11/2) Page 34(Rof cd11 = cdđ11166 TTCTCK-NARIME/2009 32 Đề tài: Nghiên cứu, 166 thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page 35 of clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm hcd11 = (16,3 + 18,7).(1-cos180/2) + 40.sin(180/2) hcd11 = 75 (mm) + Bước biên dạng bánh cán NC11: Tcd11 (mm) Tcd11 = [(Rcdđ11+ Rcdl11) sinβ11/2 + lo.cos β11/2].2 Tcd11 = [(16,3 + 18,7) sin180/2 + 40.cos 180/2].2 Tcd11 = 70 (mm) 2.5.12 Nguyên công 12: - Hàn vành co giãn nhiệt với ống đỡ bích trên, bích dưới; - Lắp ráp tổ hợp chi tiết, phận khớp co giãn nhiệt Chương 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY CÁN VÀNH CO GIÃN NHIỆT I Yêu cầu chung thiết bị Nhu cầu phải chế tạo máy Do nước chưa có sở chế tạo vành co giãn nhiệt thiết bị để chế tạo sản phẩm vành co giãn nhiệt dạng ống tròn có biên dạng sóng “hình sin”; bước biên dạng t =70 mm, chiều cao biên dạng h = 75 mm Đề tài thực việc nghiên cứu chế tạo máy cán để phục vụ cho việc chế tạo vành co giãn khớp co giãn nhiệt – phận chủ yếu khớp co giãn nhiệt Máy cán vành co giãn nhiệt bố trí trục cán theo phương thẳng đứng, phối hợp với hệ thống lăn đỡ, dẫn hướng phôi sản phẩm trình cán uốn Các thông số sở để thiết kế máy Footer Theo số liệu tính toán công nghệ chế độ cán vành co giãn nhiệt phần quy trình công nghệ chế tạo sản phẩm: - Số vòng quay trục cán n = vòng/phút, - Đường kinh bánh cán Dmax = 300 mm - Lực ép trục cán P = 9920 N - Số vòng quay đầu hộp giảm tốc liền động nđc = 24 v/phút; - Do kết cấu máy cao, trục cán bố trí theo phương đứng có khoảng cách với đế máy phải đáp ứng việc cán uốn sản phẩm có đường kính Ф1307 mm Để nâng cao độ cứng vững thiết bị, truyền động lắp đặt phía đế máy, lựa chọn truyền động từ động giảm tốc lên trục chủ động truyền xích có bước xích t = 25,4 Page 35truyền of 166 - Tỉ số truyền xích i = 3; TTCTCK-NARIME/2009 33 Đề tài: Nghiên cứu, 166 thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page 36 of clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm - Đĩa xích chủ động Z1 = 12; bước xích t = 25,4 + Đường kính chia đĩa xích chủ động: Dcđ = t 180 sin Z1 t 180 sin Z1 25,4 Dcđ = 180 sin 12 Dcđ = Dcđ = 98,1 (mm) + Đường kính chia đĩa xích bị động: Dbđ = t 180 sin Z2 Z2 = Z1.i Z2 = 12.3 = 36 Dbđ = 25 , 180 sin 36 Dbđ = 291,4 (mm) II Tính toán trục cán Tính toán trục cán Trên sở sơ đồ công nghệ phần tính toán biến dạng sản phẩm, xây dựng sơ đồ lực tác dụng lên trục cán: y o x P = 9920 N z Mt Fy1 n Fx1 240 Fx2 Fms Fr Fy2 603 1206 Trong Footer Page 36đó:of 166 TTCTCK-NARIME/2009 34 Đề tài: Nghiên cứu, 166 thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page 37 of clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm P: Lực ép, P= 9920 N, Fms: Lực ma sát Fms = µ P = 0,23.9920 = 2281,6 N, µ : Hệ số ma sát thép gang, µ = 0,23 Mômen xoắn trục: MFms MFms = Fms.R = 2281,6.150 = 342240 N.mm Lực vòng Ft đĩa xích Ft = 2.T 2.M Fms = (N) Dbđ Dbđ D bđ: Đường kính vòng chia đĩa xích, D bđ = 291,4 mm Ft = 2.342240 = 2349 (N) 291,4 Fr: Lực truyền xích tác dụng lên trục, lực sinh lực vòng Ft trọng lượng xích, tính gần Fr Fr = kt.Ft (Công thức 12-16/T13- Chi tiết máy tập 2, tác giả Nguyễn Trọng Hiệp, Nhà xuất Giáo dục 2006) Trong đó: Ft : Lực vòng (N), theo kết tính toán trên, Ft = 2349 N kt : Hệ số xét đến tác dụng trọng lượng xích lên trục (kt = 1,05, Chi tiết máy tập 2, trang 13, tác giả Nguyễn Trọng Hiệp, Nhà xuất Giáo dục 2006) Fr = kt.Ft (Công thức 12-16/T13- Chi tiết máy tập 2, tác giả Nguyễn Trọng Hiệp, Nhà xuất Giáo dục 2006) Fr = kt.Ft = 1,05 2349 = 2466 N - Phương trình cân cho lực tác dụng lên trục theo phương Ox: ∑ Fx = F − F + F ∑ M = F 603 − F x1 ms x ms ⇒ Fx = x2 x2 =0 1206 = (Lấy mômen quanh Ox điểm 1) Fms 603 = 1140,8 N 1206 Fx1 = Fms − Fx = 2281,6 − 1140,8 = 1140,8 N - Phương trình cân cho lực tác dụng lên trục theo phương Oy: ∑ Fy = − F r ∑M y + F y1 − P + F y = = Fr.240 − P.603 + Fy 1206 = P.603 = 5981760 (Nmm) Fr.240 591840 Footer Page 37= of 166.(Nmm) TTCTCK-NARIME/2009 35 Đề tài: Nghiên cứu, 166 thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page 38 of clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm ⇒ Fy = P.603 − Fr.240 = 4469 (N) 1206 Fy1 = P + Fr − Fy = 9920 + 2466- 4469 = 7917 (N) Biểu đồ mômen uốn Mx, My mômen xoắn T trục y o x z Mt P = 9920 N Fy1 n Fx1 Fms Fr 240 Fy2 Fx2 603 1206 616032 My (N.mm) 2694807 Mx (N.mm) 687902,4 T (N.mm) 342240 Footer Page 38 of 166 TTCTCK-NARIME/2009 36 Đề tài: Nghiên cứu, 166 thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page 39 of clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm Qua biểu đồ mômen ta thấy tiết diện có mômen lớn tiết diện điểm (tiết diện lắp cán) M = M x2 + M y2 = 687902,4 + 2694807 = 2781221,8 (N.mm), (Công thức 10.15/T194-Tính toán thiết kế hệ dẫn động tập 1) Mômen tương đương tiết diện 3: M td = M 32 + 0,75.T = 2781221,8 + 0,75.342240 = 2796970 N.mm , (Công thức 10.16/T194-Tính toán thiết kế hệ dẫn động tập tác giả Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Nhà xuất Giáo dục năm 2002) Đường kính trục tiết diện tính theo công thức: d =3 M td 0,1.⎣σ ⎦ (Công thức 10.17/ trang 194- Tính toán thiết kế hệ dẫn động tập 1, tác giả Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Nhà xuất Giáo dục năm 2002) [σ ] : Ứng suất cho phép với vật liệu thép C45 , [σ ] = 48 MPa (Bảng 10.5, trang195 Tính toán thiết kế hệ dẫn động tập1 tác giả Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Nhà xuất Giáo dục năm 2002) d =3 M td 2796970 = 81,52 (mm) =3 0,1.⎣σ ⎦ 0,1.48 Chọn đường kính trục Φ 90 mm Theo số liệu tính toán quy trình công nghệ: Đường kính làm việc xi lanh chọn Ф120; Áp lực khí nén cung cấp cho hệ thống xi lanh p = kg/cm2 Đường kính phần rãnh lõm bánh cán Do =150 mm Chiều cao biên dạng sản phẩm NC11, h = 75 mm Hành trình piston xi lanh khí A (mm) A = 2x75 +25 A = 150 + 25 A= 175 (mm) Chọn hành trình piston A =200 mm Kích thước làm việc xi lanh khí nén Ф120x200 (mm) Tính công suất động Công suất trục dưới: Ptruc = n.T (KW) 9,55.10 Trong Footer Page 39đó:of 166 TTCTCK-NARIME/2009 37 Đề tài: Nghiên cứu, 166 thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page 40 of clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm n : Số vòng quay trục (v/ph), n = Ptruc = n.T (KW) 9,55.106 Khi mở máy mômen cản quán tính cán quay trục tính theo công thức Tqt = J ε Trong J: Mômen quán tính cán tâm, J = m ρ (Máy nâng chuyển, Bộ môn sở thiết kế máy rôbốt - Nguyễn Anh Tuấn, ĐHBKHN) m: Tổng khối lượng cán, m = 8.85 = 680 (Kg) ρ : Bán kính quán tính tâm cán, ρ ≈ 0,15 m J = 680.0,152 = 15,3 (Kg.m2) ε : Gia tốc góc trình mở máy, ε = 2.π n 60.t m tm: Thời gian mở máy, tm = 0,1 (giây) n = (vòng/phút) ε= rad 2.π = 8,38 ⎛⎜ ⎞⎟ 60.0,1 ⎝ s ⎠ Tqt = 15,3.8,38 = 128,22 (Kg.m) = 1282200 (N.mm) Công suất cần thiết động cơ: Pdc = n.Tt 9,55.106.η HGT η x Trong đó: Tt: Tổng mômen trục mômen quán tính Tt = T + Tqt Trong đó: T: Mô men xoắn lực ma sát bánh cán sản phẩm trình cán T = 342240 (N.mm) Tqt: Mô men quán tính Tqt = 1282200 (N.mm) Tt = 342240 + 1282200 = 1624440 (N.mm) η HGT : Hiệu suất hộp giảm tốc η BR : Hiệu suất truyền bánh răng,η BR = 0,97 ηOL : Hiệu suất ổ lăn, ηOL = 0,98 (Chi tiết máy tập 2, tác giả Nguyễn Trọng Hiệp, Nhà xuất Giáo dục 2006) Trong hộp giảm tốc liền động có cặp bánh cặp ổ lăn Footer 4 η HGT = η BR ηOL = 0,97 4.0,984 = 0,81 η x : Hiệu suất truyền xích Page η x = 040 ,96 of 166 TTCTCK-NARIME/2009 38 Đề tài: Nghiên cứu, 166 thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page 41 of clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm Pđc = 8.1624440 = 1,85 (KW) 9,55.106.0,81.0,96 Chọn động - giảm tốc công suất 3,2 kw Số vòng quay động 1440 v/ph Hộp giảm tốc tỷ số truyền i = 60 Số vòng quay đầu hộp giảm tốc 24 v/ph Các kích thước, kế cấu máy thể qua tập vẽ thiết kế máy cán uốn vành co giãn nhiệt Máy chế tạo Viện Nghiên cứu khí Footer Page 41 of 166 TTCTCK-NARIME/2009 39 Đề tài: Nghiên cứu, 166 thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page 42 of clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm KẾT LUẬN Kết đề tài Khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung clinker dây chuyền sản xuất xi măng công suất 1,2 triệu tấn/năm thuộc đề tài cấp Bộ Công Thương ký hiệu:186-09.RD/HĐ-KHCN Viện nghiên cứu Cơ khí chế tạo đảm bảo thông số kích thước, vật liệu theo mẫu khớp co giãn nhiệt hãng IHI Nhật Bản cung cấp cho Công ty cổ phần Xi măng Bỉm Sơn Tháng 7/2009, Công ty cổ phần Xi măng Bỉm Sơn tiếp nhận, kiểm tra thông số sản phẩm Do điều kiện sản xuất Công ty cổ phần Xi măng Bỉm Sơn chưa dừng hệ thống lò nung clinker để sửa chữa sản phẩm đề tài chưa lắp làm việc thử Dự kiến đầu năm 2010, Công ty cổ phần Xi măng Bỉm Sơn có kế hoạch dừng lò nung clinker để sửa chữa định kỳ, lắp khớp co giãn nhiệt vào hệ thống cung cấp nguyên liệu cho lò nung clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm Kết luận Nghiên cứu chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung clinker dây chuyền sản xuất xi măng công suất 1,2 triệu tấn/năm nước mở khả chế tạo cho sản phẩm cung cấp cho nhà máy xi măng lò quay công nghệ nguyên liệu khô sử dụng thiết bị có kết cấu tương tự, sản phẩm thuộc hệ thiết bị cho dây chuyền sản xuất xi măng Từ kết giúp cho sở sản xuất xi măng chủ động việc thay khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung clinker dây chuyền sản xuất xi măng Với giá thành chế tạo 300 triệu VNĐ so với giá nhập Cộng hòa dân chủ Đức 52.000 USD khoảng 32% so với giá nhập ngoại, giúp cho sở sản xuất xi măng tiết kiệm chi phí mua sắm vật tư ngoại tệ, góp phần nâng cao hiệu ngành công nghiệp sản xuất xi măng Footer Page 42 of 166 TTCTCK-NARIME/2009 40 ... THIẾT KẾ SẢN PHẨM I Nội dung đề tài Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung clinker dây chuyền sản xuất xi. .. khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung clinker dây chuyền sản xuất xi măng công suất 1,2 triệu tấn/năm Chủ động chế tạo cung cấp dạng khớp co giãn nhiệt tương tự cho sở sản. .. tài: Nghiên thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo khớp co giãn nhiệt hệ thống sấy nguyên liệu cấp cho lò nung Header Page ofcứu,166 clinker công suất 1,2 triệu tấn/năm Chương 1: NGHIÊN CỨU,