ĐỒ án CHUYÊN NGÀNH qúa TRÌNH THIẾT bị – máy hóa CHẤT đề tài tính toán thiết kế máy nghiền bi để nghiền clinke trong nhà máy sản xuất xi măng

Tuy nhiên có nhiều công trình ngiên cứu đã chứng minhvai trò của năng lượng bề mặt trong quá trình nghiền thực ra không đáng kể, điều đó cónghĩa là phương pháp xác định giá trị năng lượn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC

BỘ MÔN MÁY VÀ THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHIỆP HÓA CHẤT

-o0o -

-o0o -ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH QÚA TRÌNH THIẾT BỊ – MÁY HÓA CHẤT

Đề tài: Tính toán thiết kế máy nghiền bi để nghiền

Clinke trong nhà máy sản xuất xi măng

Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Thúy - 20180952

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Công Bằng

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ ĐẬP NGHIỀN VÀ LỰA CHỌN MÁY NGHIỀN

1.1 Cơ sở lí thuyết về đập nghiền

1.1.1 Giới thiệu chung về Clinke

1.1.2 Cơ sở vật lí của quá trình nghiền vỡ vật thể

1.1.3 Các định luật nghiền

1.1.4 Các phương pháp nghiền cơ bản

1.1.5 Các tính chất của vật liệu nghiền

1.2 Lựa chọn máy nghiền

1.2.1 Các loại máy nghiền hiện nay

1.2.2 Phân tích lựa chọn phương án nghiền

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ CHO MÁY NGHIỀN BI

2.1 Các thông số cơ bản của máy nghiền bi

2.2 Tính và chọn kích thước thùng

2.3 Chia ngăn cho máy nghiền bi

2.4 Tính toán số vòng quay tới hạn của thùng nghiền

2.5 Tính toán số vòng quay thích hợp của thùng nghiền

2.6 Kích thước, khối lượng bi nghiền và khối lượng vật liệu đem nghiền

2.6.1 Kích thước bi nghiền

2.6.2 Khối lượng bi nghiền

2.6.3 Khối lượng vật liệu đem nghiền

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ CHO MÁY NGHIỀN BI

3.1 Tính và chọn kết cấu chính của máy nghiền bi

3.1.1 Vỏ thùng nghiền

3.1.2 Tấm lót cho máy nghiền bi

3.1.3 Cửa thăm của máy nghiền bi

3.1.4 Vách ngăn (ghi) của máy nghiền bi

3.1.5 Đầu nạp liệu và tháo liệu

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

3.2 Công suất của máy nghiền bi

3.3 Tính chọn công suất động cơ

3.4 Tính toán thiết bị phụ trợ cho máy nghiền bi

3.4.1 Tính toán và chọn hộp giảm tốc

3.4.2 Tính toán bánh răng dẫn động

3.4.3 Tính chọn ổ trượt

3.5 Kiểm nghiệm bền một số chi tiết cho máy nghiền bi

3.5.1 Tính bền cho thân thùng

3.5.2 Tính bền cho bulong ghép mặt bích

3.5.3 Tính bền cho cổ thùng nghiền

CHƯƠNG 4: LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH AN TOÀN VÀ BẢO DƯỠNG MÁY

4.1 Vận hành máy nghiền bi

4.1.1 Giới thiệu chung

4.1.2 Kiểm tra các bộ phận của máy nghiền

4.1.3 Khởi động máy và cho máy hoạt động

4.1.4 Ngừng máy

4.1.5 Các bước vận hành

4.2 Bảo dưỡng máy nghiền bi

4.3 Sửa chữa máy nghiền bi

KẾT LUẬN

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển vượt bậc của nền kinh tế xã hội của thế giới nói chung và ViệtNam nói riêng, nước ta đang trong thời kì công nghiệp hóa và hiện đại hóa mạnh mẽ.Điều đó làm tăng nhu cầu sử dụng các loại máy móc phục vụ cho quá trình phát triểnsản xuất Máy nghiền bi là một trong những máy được sử dụng nhiều trong các lĩnhvực khác nhau như nhiệt điện, xi măng, nghiền quặng, nghiền than…Đặc biệt máynghiền bi cũng là một trong những máy điển hình, có vai trò quan trọng trong ngànhMáy và Thiết bị công nghiệp hóa chất

Đề tài em được giao là: “Tính toán thiết kế máy nghiền bi để nghiền Clinke trong nhà

máy sản xuất xi măng”.

Do kiến thức còn hạn chế, dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu và bài giảng liênquan song không thể tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được sự góp ý củacác thầy cô để đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Công Bằng đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành

đồ án này

Sinh viên

Hồ Thị Thúy

1

Khi nung ở nhiệt độ 1450 độ C, các loại oxit kim loại sẽ phản ứng với nhau tạo thành

4 khoáng chính cóvtrong Clinker, đó là: C2S(2Cao.SiO2), C3A(3CaO.Al2O3), C3S(3CaO SiO2), C4AF (4CaO Al2O3 Fe2O3) Những chất khoáng này sẽ có cấu trúctinh thế không đồng nhất nên sẽ quyết định và ảnh hưởng đến tính chất của Clinker Từ

đó nó cũng quyết định tính chất đặc trưng của từng loại xi măng

1.1.2 Cơ sở vật lí của quá trình nghiền vỡ vật thểXuất phát từ công trình nghiên cứu của các Viện sĩ A.Ph.Iophphe, P.A.Rebinder vàI.A.Phrenkel, xác nhận Đặc điểm cấu trúc của bất kỳ vật thể rắn nà cũng đều tồn tại cáckhuyết tật nhỏ Các khuyết tật này có phân bố thống kê theo chiều dày của vật thể Đồngthời chúng thể hiện cục bộ ra bề mặt ngoài Chính vì có đặc điểm như vật mà độ bền (khảnăng chống lại sựu phá vỡ) bị giảm từ 100 ÷ 1000 lần so với độ bền của vật rắn thực cócấu truc bị phá hủy Do đó có hai khái niệm độ bền cùng tồn tại: độ bền phân hủy và độbền kỹ thuật Trong kỹ thuật, người thiết kế đặt ra yêu cầu đầu tiên cho các nhà luyện kim

là chế tạo kim loại thuần khiết Quá trình biến dạng của vật rắn được xảy ra với sự gia tăngcác phần tử hiện có và số lượng khuyết tật Khi quy mô các khuyết tật được gia tăng vượtmức giới hạn, cùng với điều đó, là sự phát triển, sự phát triển nhanh theo chiều dài vết nứtlàm vật thể bị phá vỡ Rõ ràng là có hai dạng năng lượng đóng vai trò quan trọng trong quátrình phá hủy vật thể rắn Năng lượng tích tụ của các biến dạng

đàn hồi và năng lượng tự do Tuy nhiên có nhiều công trình ngiên cứu đã chứng minhvai trò của năng lượng bề mặt trong quá trình nghiền thực ra không đáng kể, điều đó cónghĩa là phương pháp xác định giá trị năng lượng cho vật thể cứng đến bây giời chưatìm ra được.

Khi có tải trọng tuần hoàn với mỗi chu kỳ tiếp theo thì số lượng các vết nứt trong vậtthể gia tăng và độ bền của vật thể giảm xuống Sự xuất hiện vết nứt tế vi trong cấu trúcvật thể sẽ làm giảm lực liên kết phân tử, làm giảm độ bền một cách đột ngột Hiệntượng này đã được Viện sĩ P.A.rebider phát hiện và đặt tên là “ hiệu ứng Rebider “,hiệu ứng này được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật

Khái niệm chung về cơ học phá hủy nguyên liệu hạt được gọi là cơ sở quá trình độnglực nghiền Cơ chế phá vỡ hạt có dạng cơ chế phá hủy bằng nén ép và quá trình diễn ratheo sơ đồ phá hủy giòn, nghĩa là không có quá trình biến dạng dẻo rõ rệt Cùng vớiquy luật phân bố các phần tử sản phẩm nghiền theo các kích thước của chúng thì lýthuyết nghiền còn nghiên cứu phụ thuộc hàm số giữa chi phí năng lượng đến quá trìnhnghiền vỡ vật liệu và mức độ nghiền

Năng lượng cần để nghiền vỡ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: kích thước, hình dạng hạt,

sự phân xếp đặt của hạt, độ bền, độ giòn, sự đồng nhất của vật liệu, độ ẩm, trạng thái

bề mặt của máy nghiền…

1.1.3 Các định luật nghiền

Thuyết này do giáo sư P.Ritinger người Đức nêu ra năm 1867 được phát triển như sau:

“ Công tiêu hao để nghiền vật liệu tỷ lệ với diện tích bề mặt mới tạo ra trong quá trình nghiền “

= (∆ ) [ ].

Trong đó:

3

Ở thuyết bề mặt, khó xác định được hệ số K nên ý nghĩa thực tế của công thức bị giảmthấp Ở thuyết thể tích, do thiếu hệ số tỷ lệ cho các trường hợp cụ thể nên công thức trên không thể sử dụngrộng rãi.

Thuyết dung hòa này được Ph.C.Bon đề xuất dung hòa 2 thuyết trên vào năm 1952 Nội dung của thuyết dung hòa: “công nghiền tỷ lệ với trung bình nhân giữa thể tích V và bề

mặt S của vật liệu đem nghiền”.

và công để làm biến dạng vật liệu“, và được thể hiện:

= (∆ ) + (∆ ) = + = ∆ + ∆

Trong đó:

Ath: Công để nghiền vật liệu

Av: Công chi phí cho sự biến dạng của vật liệu

As: công chi phí cho sự tạo thành bề mặt mới

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNHα: Hệ số có tính đến năng lượng sức căng bề mặt của vật thể cứng.

Quá trình nghiền là quá trình phức tạp bao gồm nhiều biến đổi cơ lý của vật liệu khinghiền Hai định luật bề mặt và thể tích chỉ mới quan tâm đơn thuần đến từng giai đoạnriêng rẽ của quá trình phức tạp đó

Định luật thể tích chỉ xác định năng lượng cho quá trình biến dạng đàn hồi của vật liệu

mà không kể đến số bề mặt mới tạo thành do miết vỡ gây ra

Định luật mặt phẳng không tính đến năng lượng biến dạng mà chỉ kể đến năng lượngcần tạo ra các bề mặt mới do miết vỡ Khi nghiền với mức độ lớn (nghiền bột), địnhluật mặt phẳng cho kết quả sát với thực tế Khi nghiền ở mức độ nhỏ (nghiền hạt) thìđịnh luật thể tích đúng hơn

1.1.4 Các phương pháp nghiền cơ bản

Sự phá vỡ vật liệu bằng ngoại lực dựa vào bốn phương pháp chính sau:

• Ép: Dưới tác dụng của ngoại lực, cả thể tích cục vật liệu bị biến dạng và khi nội ứng

suất ở trong cục vật liệu lớn hơn giới hạn bền nén của nó thì cục vật liệu bị phá vỡ và kết quả ta thu đượccục vật liệu có hình dạng khác nhau và kích thước nhỏ hơn kích thước trước khi đập

• Bổ: Vật liệu bị phá vỡ do lực tập trung tác dụng tại chỗ đặt lực Phương pháp này có thể

điều chỉnh được kích thước của vât liệu sau khi đập

• Va đập: Vât liệu bị phá vỡ dưới tác dụng của tải trong động, khi tải trọng tập trung thì

tương tự như bổ, khi tải trọng phân bố trên toàn bộ thể tích vật liệu thì hiệu quả phá vỡ vật liệu tương tự nhưép

• Chà xát: Vật liệu bị phá vỡ do chịu tác dụng đồng thời của lực nén và kéo, sản phẩm

thu được dạng bột

Khi lựa chọn phương pháp đập, nghiền cần phải căn cứ vào các yếu tố sau:

• Cơ tính của vật liệu (cứng, giòn, mềm,… )

• Kích thước vật liệu trước khi đập, nghiền.

Bảng 1.1 – Phân chia nghiền theo kích thước của vật liệu trước và sau khi nghiền

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNHChà xát

1.1.5 Các tính chất của vật liệu nghiền

Độ cứng là thông số quan trọng trong quá trình đập nghiền, nó giúp ta chọn vật liệulàm bi và tấm lót hợp lý Yêu cầu vật liệu làm bi và tấm lót phải giống nhau và lớn hơn

độ cứng lớn nhất của vật liệu nghiền

Hiện nay độ cứng thường được đo bằng thang Mohs gồm 10 bậc với 10 vật liệu chuẩnđược sắp xếp theo thứ tự

Bảng 1.3 – Độ cứng của các loại vật liệu

Độ giòn đặc trưng cho khả năng bị phá hủy dưới tác dụng va đập của vật liệu Dựa và

số lần va đập cần thiết để phá hủy vật liệu người ta chia ra thành:

Bảng 1.4 – Độ giòn dựa trên số lần va đập

Hệ số đặc trưng cho mức độ mài mòn khi các bộ phận tiếp xúc với nó trong quá trìnhlàm việc Đây là thông số quan trọng trong việc nghiền vật liệu cứng Hệ số mài mòncủa các vật liệu là khác nhau và được đo bằng hệ số tương đối Biết được hệ số màimòn ta sẽ tính được thời gian cần thiết để thay bi cũng như tấm lót

Bảng 1.5 – Hệ số mài mòn tùy theo mức độ mài mòn

Thông số này không quá quan trọng nếu ta nghiền riêng từng loại vật liệu, nhưng nếu

là hỗn hợp vật liệu thì nó trở nên rất quan trọng Nếu trọng lượng riêng khác nhau thìkhi nghiền vật liệu sẽ phân bố không đều vào nhau

Bảng 1.6 – Phân chia vật liệu dựa vào độn bền nén (σ – Kg/cm2)

9

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

Vật liệu kém bền Vật liệu trung bình Vật liệu bền Vật liệu rất bền

• Các yêu cầu đối với quá trình đập nghiền.

đến mức độ dự định thì cho tháo liệu khỏi máy ngay

➢ Quá trình đập nghiền phải hoàn toàn tự do, không kèm theo các quá trình khác trong

quá trình đập nghiền

➢ Khi cần mức độ đập nghiền lớn thì phải thực hiện quá trình đập nghiền qua nhiều

lần, sử dụng các loại máy tương ứng phù hợp

➢ Sản phẩm thu được sau quá trình đập nghiền phải đồng đều về kích thước

➢ Việc nạp liệu và tháo liệu phải thực hiện liên tục và tự động

➢ Phải có khả năng điều chỉnh mức độ đập nghiền được dễ dàng

➢ Phải lựa chọn máy cần phải căn cứ dựa trên tính chất của vật liệu đem nghiền sao

cho đạt được các mục đích:

➢ Dễ thay thế các chi tiết hỏng và bị mòn trong máy

➢ Quá trình đập nghiền phải sinh ra ít bụi, đảm bảo điều kiện là việc an toàn và tốt cho

người vận hành

máy nghiền bi rung, máy nghiền vòng, máy nghiền răng, máy nghiền đĩa, máy nghiền keo, máy nghiền thái nhỏ.Chương sau trình bày rõ hơn về một số loại máy đập và nghiền thường được sử dụng trong công nghiệp.

1.2 Lựa chọn máy nghiền

Máy nghiền được lựa chọn dựa trên các yêu cầu công nghệ như bản chất nguyên liệuđem nghiền, kích thước nguyên liệu vào, kích thước sản phẩm ra, năng suất yêu cầu,năng lượng tiêu tốn cho việc vận hành máy

1.2.1 Các loại máy nghiền hiện nay1.2.1.1 Máy đập má

Có hai loại máy đập má:

Công dụng: Chủ yếu dùng để đập thô và đập trung bình các loại vật liệu có độ bền néntrên 2000 kg/cm2

Ưu điểm: năng suất cao, kết cấu đơn giản, giá thành hạ và không yêu cầu công nhân

phục vụ có tay nghề cao, kích thước máy nhỏ gọn Có thể đập nghiền được các vật liệu

có độ cứng cao

Nhược điểm: máy chỉ làm việc nửa chu kì, rung và lắc do vật liệu di chuyển không cân

bằng, vì thấy móng máy cần phải xây chắc chắn, tiêu hao năng lượng lớn

a) Máy đập má chuyển động phức tạp

Nguyên lý hoạt động: Loại này có má động (4) được lồng trực tiếp vào phần giữa của

trục lệch tâm (5) còn bánh đà và puli (6) được lắp vào hai đầu nhô ra ngoài gối đỡ củatrục lệch tâm Một đầu tấm đẩy (12) tì vào má động (4), còn một đầu tì vào khối trượt(11) của bộ phận điều chỉnh khe tháo liệu Thanh giằng (10) và lò xo (9) có tác dụng giữ cho má động, tấm đẩy và khối trượt luôn tì sát vào nhau tạo thành khớp động

Hình 1.1 - Cơ cấu máy đập má phức tạp.

(7) vít nâng hạ; (8) khối điều chỉnh; (9) lò xo; (10) thanh giằng; (11) khối đẩy;

(12 ) tấm đẩy

Chia vòng quay của trục lệch tâm thành bốn vùng bởi hai đường thẳng cắt nhau đi quatâm của nó là A-B-C-D Các điểm A và C đi qua trục tâm thao phương ngang, còn cácđiểm B và D đi qua tâm trục trùng với bề mặt đập vào má động khi trục lệch tâm chuyển

12

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

động từ điểm A đến D thì cả phần trên và phần dưới của má động tách ra khỏi má cốđịnh, khi đó xảy ra hành trình không tải và vật liệu được tháo ra khỏi không gian đập.khi trục lệch tâm chuyển động từ D đến C thì phần trên của má động tách ra xa má cốđịnh, còn phần dưới của má động bắt đầu tiến gần đến má cố định, tức là phần dưới của

má động bắt đầu đập vật liệu Khi trục lệch tâm chuyển động từ C đến B thì cả phầntrên và phần dưới của má động tiến gần đến má cố định và sự đập vật liệu xảy ra trêntoàn má Khi trục lệch tâm chuyển động từ B đến A thì phần trên má động tiến gần đến

má cố định tiếp tục đập vật liệu còn phần dưới của má động bắt đầu tách ra khỏi má cốđịnh, và sản phẩm bắt đầu được tháo ra khỏi không gian đập

Ưu điểm: hành trình không tải của má động chỉ chiếm 1/5 vòng quay của trục lệch

tâm, và chỉ có 1/5 vòng là cả phần trên và phần dưới của má động tham gia đập vậtliệu, còn lại 3/5 vòng thì phần trên và phần dưới của má động luân phiên thay nhau đậpvật liệu Do đó loại máy này làm việc đồng đều hơn, vật liệu bị phá vỡ do đồng thờichịu tác dụng của lực nén, bổ chà xát, năng lượng tiêu hao ít hơn, kích thước gọn nhẹ

Nhược điểm: lực đập tác dụng trực tiếp lên trục lệch tâm gây hỏng ổ đỡ hay phá hủy

trục

Nguyên lý làm việc: khi trục lệch tâm (7) quay thì tay biên (8) chuyển động lên xuống;

khi tay biên đi lên, góc giữa hai tấm đẩy (12) mở to ra, má động tiến lại gần và bắt đầuxảy ra quá trình đập vật liệu khi tay biên đi xuống góc giữa hai tấm đẩy thu hẹp lại,dưới tác dụng của lò xo- thnh giằng và trọng lượng bản thân của má động nên nó rời xa

má cố định và vật liệu đã được đập rơi ra khỏi máy Khi tay biên ở vị trí thấp nhất thìgóc tạo thành giữa tấm đáy và đường nằm ngang khoảng 10-12 độ Để điều chỉnh kíchthước sản phẩm, điều chỉnh khe hở phần dưới của hai má, ta quay vít nâng hạ (9) làmcho khối đẩy (11) trượt trên khối điều chỉnh (10)

Khi má động chuyển động thì tất cả các điểm trên má vẽ thành cung tròn, do đó vật liệu

bị phá vỡ do tác dụng của lực ép Sauk hi trục lệch tâm quay được một vòng thì chỉ cónửa vòng quay tác dụng dụng đập vật liệu Vì hành trình không tải chỉ ½ số vòng quaycủa trục lệch tâm nên máy làm việc không cân bằng do đó ở loại máy này người tathường lắp hai bánh đà vào trục lệch tâm để tích trữ năng lượng khi không tải và truyềnnăng lượng đó ra ngoài khi có tải.

Ưu điểm: máy dễ thay thế tấm đẩy gãy, trục lệch tâm chụ lực gián tiếp

Nhược điểm: máy làm việc không đều, dễ mất cân bằng, vật liệu đập không đều Tiêu hao

năng lượng/ đơn vị sản phẩm lớn hơn so với máy đập má có chuyển động phức tạp

Hình 1.2 - Máy đập có má động chuyển động đơn giản.

1-Thân máy; 2- tấm đập; 3- thành bên; 4- má động; 5- trục treo má; 6- bánh đai;

14

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

7- trục lệch tâm; 8- tay biên; 9- vít nâng hạ; 10- khối điều chỉnh; 11- khối đẩy; 12- tấmđẩy; 13- thanh giằng

1.2.1.2 Máy đập nón

Nguyên lý hoạt động: Quá trình đập vật liệu trong máy đập nón xảy ra ở khoảng không

gian giữa nón cố định và nón di động (nón cố định còn gọi là nón ngoài, nón di động còngọi là nón trong) Nón ngoài được lắp cố định vào thân máy, còn nón trong lắp trên trục, một đầu của trục được lồng vào bạc lệch tâm Bề mặt làm việc là mặt ngoài nón trong và mặttrong nón ngoài Bề mặt làm việc có thể phẳng hoặc có gân, khi bạc lệch tâm quay thì khe hở giữa hai nón thayđổi tuần hoàn trong một vòng quay từ chỗ khe lớn nhất

đến khe bé nhất và ngược lại

Khi khe hở giữa hai nón giảm dần thì xảy ra quá trình đập vật liệu và khi khe hở tăngdần thì xảy ra quá trình tháo liệu và nạp liệu Sự đập vật và sự tháo liệu xảy ra luânphiên trên các vị trí ở chu vi của mặt nón

Sự va đập và tháo liệu xảy ra một cách liên tục vì nón trong và nón ngoài luôn luôn có

vị trí gần nhất và vị trí xa nhất Do có sự chuyển động tương đối của nón trong và nónngoài nên sự đập vật liệu xảy ra không những do lực ép mà còn do cả lực uốn và lựcchà sát nữa Quá trình đập vật liệu xảy ra liên tục, tiêu hao năng lượng cho máy đồngđều nên không cần có vô lăng tích trữ năng lượng, do đó năng suất của nó lớn hơnnăng suất của máy đập má

Mức độ đập nghiền của máy khá lớn, khi đập thô i= 3 – 8, khi đập vừa và đập nhỏ i =6-15

Phân loại

Căn cứ vào nhiêm vụ máy, ta chia ra thành máy đập thô, máy đập trung bình và máyđập nhỏ

Máy đập nón để đập thô khác với máy đập trung bình và nhỏ ở độ lệch tâm của bạclệch tâm Máy đập thô có độ lệch tâm là 25mm, còn đối với máy đập trung bình và đậpnhỏ độ lệch tâm đến 100mm.

Hình 1.3 - Cấu tạo máy đập nón

(6) Thiết bị điều chỉnh; (7) Tấm điều chỉnh; (8) lò xo; (9) Bu lông nối; (10)

Động cơ

Ưu điểm: Năng suất lớn, quá trình đập vỡ vật liệu chịu tác dụng của lực ép, lực uốn và

lực chà sát mà trở lực do uốn bé hơn trở lực do ép 10-15 lần

Máy làm việc êm không có tải trọng động, sản phẩm thu được đồng đều hơn

Nhược điểm: Chiều cao của máy lớn, chế tạo và lắp ráp phức tạp, sữa chữa tốn nhiều

16

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNHthời gian và không có khả năng đập các vật liệu dẻo, dính.

Hình 1.4 - Cấu tạo máy đập trục

(1) Phễu nạp liệu; (2) Bánh đai; (3), (7) Trục đập; (4) Lò xo; (5) Vít điều chỉnh;

(6) Gối di động; (8) Gối di động; (9) Thân máy; (10) Các miếng đệm; (11) Cặp bánh răng; (12), (13) Trục truyền động;

Khung máy

Khung máy được đúc bằng gang hoặc làm từ thép góc và thép tấm hàn lại Khung làm

từ thép hàn thường có trọng lượng nhẹ hơn và dễ chế tạo

Các gối đỡ trục thường đặt trên khung máy, nên khi làm việc máy hay bị rung Để khắcphục hiện tượng này, khi đặt máy vào vị trí sản xuất người ta thường kê lót dưới khung

máy các dầm gỗ, các dầm gỗ này đóng vai trò như tấm đệm đàn hồi có tác dụng giảm chấn.

Trục đập nhẵn

Trục đập gồm có hai mayo 3 làm bằng gang, mặt ngoài mayo có dạng nón cụt Cácmayo này được lồng vào trục 4 và được giữ chặt bằng then 5 Khi trục quay thì mayoquay theo Vỏ trục đập 1 được chế tạo bằng thép mangan hoặc gang luyện Mặt trongcủa vỏ trục đập phần tiếp xúc với mayo cũng được làm dạng nón cụt Sau khi lồng vỏtrục đập lên các mayo rồi xiết chặt các bulong 2 làm cho hai mặt nón tiếp xúc nhau vàgây nên một áp lực chặt các mặt tiếp xúc Lực ma sát sinh ra ở trên bề mặt tiếp xúc đo

sẽ giữ cho vỏ đập không bị xoay

Hình 1.5 - Cấu tạo trục đập nhẵn.

(1) Vỏ trục đập; (2) Bulong; (3) Mayo; (4) Trục dẫn động; (5) Then;

Bề dày của vỏ trục đập thường từ 10 đến 150 (mm) và thời hạn sử dụng từ 4 tháng đến

2 năm; độ mòn cho phép của vỏ trục đập khoảng 13-15 (mm) Nếu mòn hơn giá trị này thì phải thay thế vỏ trục đập mới

Sau khi lắp xong trục đập, cần phải được cân bằng tĩnh và động cẩn thận để tránh hiện tượng rung khi máy làm việc

18

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

Trục đập có răng

Trục đập có răng thường được chế tạo liền một khối hoặc chế tạo làm nhiều đĩa có răngrồi ghép các đĩa lại bằng bulong, hoặc được chế tạo thành nhiều mảnh rồi ghép vàothân trục bằng các vít đầu chìm

Hình 1.6 – Trục đập có răng

Các đĩa đập 1 chế tạo vành ngoài có răng, trên thành các đĩa có khoét lỗ để xuyên bulông

(2) ghép các đĩa sát lại với nhau Tất cả các đĩa được lồng vào trục (3) và được giữ chặt bằng các then (4)

Sau một thời gian làm việc, các răng ở trên đĩa nào bị gãy thì người ta tháo lấy đĩa đó

ra và thay đĩa mới vào Đối với trục đập được tạo thành bởi các mảnh cũng vậy, răng ởtrên mảnh nào bị gãy thì người ta chỉ việc tháo mảnh đó ra và thay mảnh mới vào

Nguyên lý làm việc: Qúa trình đập vật liệu ở trong máy đập trục được thực hiện bởi hai

trục đập quay ngược chiều nhau Vật liệu đem đập được cho vào phía trên lọt vào khe

hở giữa hai trục và bị ép nát ở đó, sản phẩm sau khi đập tự rơi ra khỏi máy dưới tácdụng của trọng lực

Bề mặt cả trục đập có thể phẳng (nhẵn), có gân hoặc có răng Sự đập vật liệu đối vớimáy đập có trục nhẵn chủ yếu do lực ép, và một phần do chà sát; còn đối với máy đập

có trục gân hoặc răng thì chủ yếu do lực bổ

Ưu điểm: Máy đập trục có cấu tạo đơn giản và gọn, trọng lượng bé, làm việc êm, giá

thành không cao

Nhược điểm: Có khả năng đập các vật liệu có độ bền không cao, bề mặt trục đập

chóng bị mài mòn

1.2.1.4 Máy đập búa

Hình 1.7 - Cấu tạo máy đập búa.

(1) Thân thùng sàng ; (2) Đĩa lắp búa; (3) Cửa ra sản phẩm; (4) Trục trung tâm ; (5) Lỗđĩa; (6) Gối hỗ trợ; (7) Cửa vào; (8) Búa đập; (9) Tấm lót; (10) Bulong lắp;

20

Vật liệu đi vào máy qua phễu tiếp liệu ở phía trên rơi vào không gian bị các búa quayđập vào và văng đến thành máy có lót các tấm đập Khi va đập như thế, động năng củabúa truyền đến cục vật liệu và tạo thành công phá vỡ vật liệu Sau khi búa đập các cụcvật liệu có kích thước bé hơn hoặc bằng khe hở giữa các thanh ghi được lọt xuống đi ragọi là sản phẩm, còn những cục có kích thước lớn hơn khe hở các thanh ghi thì lại tiếptục được búa đập tiếp Như vậy khe hở giữa các thanh ghi quyết định kích thước củasản phẩm ra khỏi máy.

Máy đập búa có thể dùng để đập thô đập vừa và đập nhỏ các vật liệu cứng giòn vàmềm

Với các máy đập có số lượng búa nhiều (trọng lượng mỗi búa 30-50 N) và quay vớivận tốc lớn (25-60 m/s) thì cục vật liệu bị phá vỡ không những chỉ do va đập mà còn bịchà sát nữa, vì vậy mà sản phẩm có nhiều bột, loại máy này dùng để đập nhỏ kíchthước sản phẩm đến 20 (mm) và lớn hơn

Đối với các máy đập có số lượng búa nhiều (trọng lượng mỗi búa 30-50 N) và quayvới tốc độ lớn (25-60 m/s) thì cục vật liệu bị phá vỡ không những chỉ do va đập mà còn

do chà sát nữa, vì vậy mà sản phẩm có nhiều bột, loại máy này dùng để đập nhỏ, kíchthước sản phẩm 1-5 (mm) hoặc có thể nhỏ hơn

Ưu điểm: Có cấu tạo đơn giản, gọn, trọng lượng máy không lớn, dễ thay các chi tiết bị

hỏng

Nhược điểm: Các búa và thanh ghi chóng bị mài mòn; nếu có cục vật liệu quá to hoặc

quá cứng rơi vào máy thì dễ sinh ra hỏng máy bởi không có bộ phận an toàn, khôngđập được các vật liệu mềm dẻo, dính và có độ ẩm lớn hơn 15% Khi làm việc gây tiếng

ồn, chấn động xung quanh và có nhiều bụi

1.2.1.5 Máy nghiền bi

Máy nghiền bi là loại máy nghiền mịn mà sự nghiền xảy ra do sự va đập và chà sát củacác viên bi với vật liệu đem nghiền Các máy nghiền bi có thể làm việc theo chu trìnhkín hoặc chu trình hở có thể nghiền khô hoặc nghiền ướt Kích thước vật liệu cho vàomáy khoảng 25- 70 (mm), sản phẩm đi từ máy nghiền đi ra thường có dạng bột có kíchthước hạt nhỏ hơn 0,1 (mm)

L: chiều dài máy nghiền

- Dựa theo chế độ làm việc có hai loại: làm việc gián đoạn và làm việc theo chu kì

- Dựa vào phương pháp nghiền có hai loại: nghiền ướt và nghiền khô

- Dựa vào kết cấu nghiền: có loại hình trụ 1 buồng nghiền, loại 2 buồng nghiền; loại hình trụ nhiều buồng nghiền; loại nón…

22

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

- Dựa theo phương pháp xả liệu và nạp liệu: loại nạp và xả qua 1 của; loại nạp vào 1 cửa xả

ra theo chu kì; loại náp qua trục chính xả qua cổ

- Dựa vào kết cấu truyền động: truyền động bánh răng và truyền động tâm

- Dựa vào sơ đồ vận chuyển của vật liệu nghiền có: máy nghiền làm việc theo chu trình hở

và máy làm việc theo chu trình kín

và máy nghiền thanh (chứa các thanh để nghiền)

- Dựa vào phương pháp tháo sản phẩm có: máy nghiền bi tháo sản phẩm bằng cơ giới và máy nghiền bi tháo sản phẩm bằng khí nén

Hình 1.8 - Sơ đồ truyền động của máy nghiền.

(a) truyền động bằng cặp bánh răng vòng; (b) truyền động ở tâm

Gọi là máy nghiền thùng ngắn khi tỉ số chiều dài với đường kính thùng L/D<2

Vật liệu đem nghiền và vật nghiền được cho vào bên trong thùng qua cửa 4 theo tỉ lệ đã

được xác định Bộ truyền động làm việc thì thùng quay và xảy ra sự nghiền vật liệu.Khi sản phẩm đạt được độ mịn yêu cầu thì dừng máy, mở cửa 4 để tháo sản phẩm vàvật nghiền, sau đó cho qua sang phân loại tách được vật nghiền ra khỏi sản phẩm.

Máy làm việc theo phương pháp ướt, lượng nước cho vào máy vừa đủ để tháo sảnphẩm ra Máy không nên sử dụng để nghiền khô, vì quá trình tháo sản phẩm khó khăn.Loại máy này thường được sử dụng trong công nghiệp gốm sứ Tùy theo yêu cầu củasản phẩm mà tấm lót và bi đạn chế tạo bằng sứ… hoặc vật liệu có thành phần giống vậtliệu nghiền Lượng nhiên liệu nạp vào máy xấp xỉ trọng lượng bi đạn Năng suất máynghiền bi gián đoạn tùy theo chu trình làm việc

Hình 2.10 - Sơ đồ máy nghiền thùng ngắn làm việc gián đoạn.

(1) Bệ đỡ; (2) Đáy; (3) Hệ truyền động; (4) Cửa; (5) Vật nghiền; (6) Thân thùng

Nhược điểm lớn nhất của máy nghiền bi gián đoạn là tiêu tốn năng lượng lớn Vì ở giaiđoạn cuối còn một số hạt chưa đạt kích thước yêu cầu nhưng vẫn cứ phải nghiền Dovậy trong công nghiệp hiện đại thay thế bằng máy nghiền bi liên tục Máy chỉ dùngtrong trường hợp với công suất nhỏ

b) Máy nghiền bi thùng dài nhiều ngăn làm việc liên tục

24

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

Cấu tạo:

Máy gồm có vỏ máy hình trụ (1) bằng thép, 2 nắp máy (2) và (3) được gắn với cổngỗng trục (4) (5) Hai ngỗng trục ngay trên bạc được làm bằng hợp kim (6), trongngỗng trục có lắp vít xoắn (7) để nạp liệu vào máy và tháo liệu ra khỏi máy Đầu máy

có phễu nạp liệu (8), cuối máy có ngăn tháo liệu (9) Trong vỏ máy có lót các tấm lotbằng thép (10) Các vách ngăn (11) chia máy ra làm nhiều ngăn để phân loại bi đạntương ứng kích thước của vật liệu

Bảng 1.7 – Kích thước bi theo số ngăn

Nguyên lý làm việc: vật liệu được nạp vào phễu (1), qua vít xoắn lắp trong ngỗng trục

(2) vào máy nghiền bi (3) Vật liệu qua các ngăn I và II được nghiền mịn đi qua ghi tháo

(4) (tháo liệu xung quanh thành máy) xuống phễu tháo (5) Nhờ gầu nâng (6) vật liệu

đã nghiền mịn được chuyển lên thiết bị phân ly không khí (7) (thiết bị phân ly khôngkhí loại kín) Qua thiết bị phân ly không khí những hạt mịn được tháo xuống thiết bịvận chuyển vít đưa đi sử dụng, còn các hạt vật liệu rơi xuống vít vận chuyển đi đến đầunạp liệu (8), qua ngõng trục đi vào ngăn III của máy nghiền được nghiền mịn trở lại.Quá trình cứ tiếp diễn như thế theo một chu trình kín

Mặt khác, để khử bụi, làm nguội bi đạn, cũng như làm giảm hàm ẩm của vật liệu nghiềnnhằm tăng hiệu suất đập nghiền tốt hơn, máy nghiền cần được thông khí Nhờ quạt hút

(9) không khí mang theo bụi và hơi ẩm đi vào cyclon (10) tiếp tục qua lọc bụi điện (11),hầu hết bụi được khử thu hồi trở lại…, còn không khí sạch qua quạt (9) vào ống khói thải ra ngoài

Ưu điểm: máy nghiền bi nhiều ngăn đạt được độ mịn cao, năng suất lớn, có thể vừa

nghiền vừa sấy vật liệu, có thể điều chỉnh mức độ nghiền

Nhược điểm: cấu tạo cồng kềnh, trọng lượng và kích thước của máy lớn, tiêu thụ nhiều

năng lượng, bi nhanh hỏng, bụi

c) Máy nghiền bi có chậu quay

Hình 2.11 - Cấu tạo máy nghiền bi có chậu quay (1) Hộp giảm tốc; (2) Vỏ máy; (3)

Chậu; (4) Vòng nghiền; (5) Ghi lưới; (6) Bộ phân ly; (7) ống thoát; (8) Quạt gió; (9)Cửa nạp bi và vật liệu; (10) Bi; (11) Cửa hút không khí; (12) Động cơ điện

26

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

Nguyên lý hoạt động: khi chậu (3) quay xung quanh trục đứng nhờ bộ truyền bánh

răng nón phía dưới Khi chậu quay các viên bi và vật liệu chịu tác dụng của lực ly tâmvăng ra khỏi miệng chậu (3) đến đập vào vòng nghiền (4) rồi rơi ngược trở lại chậu

Chính động năng của các viên bi tạo ra lực đập vật liệu Quạt gió (8) hút hỗn hợpkhông khí và vật liệu đã bị nghiền đi qua lưới ghi (5); các hạt to không chui qua lướiđược rơi trở lại và nghiền tiếp

Máy sử dụng nghiền khô các vật liệu có độ cứng trung bình Sản phẩm sau khi nghiềnđạt độ mịn 0.07mm

Ưu điểm: nhỏ gọn, độ mịn của sản phẩm cao.

Nhược điểm: năng suất nhỏ, làm việc ồn, bụi và tiêu tốn năng lượng.

1.2.2 Phân tích lựa chọn phương án nghiền

Theo đầu đề thiết kế với đường kính vật liệu vào là 5 mm và đường kính vật liệu ra là 0.075 mm ta có được tỉ số đập nghiền:

5

0.075

Từ tỷ số đập nghiền xác định được phương pháp là nghiền mịn và vật liệu cần nghiền

là Clinke với năng suất 14 tấn/giờ ta thấy năng suất của máy cần phải rất lớn Ta chọnthiết bị là máy nghiền bi thùng dài nhiều ngăn làm việc liên tục

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ CHO MÁY NGHIỀN BI

2.1 Các thông số cơ bản của máy nghiền bi

- Năng suất yêu cầu: 14 tấn/giờ

- Đường kính vật liệu vào: 5 mm

- Đường kính vật liệu sau khi nghiền: 0.075 mm

2.2 Tính và chọn kích thước thùng

Máy nghiền bi chúng ta chọn đề nghiền Clinke xi măng là máy nghiền bi thùng dàinhiều ngăn làm việc liên tục Năng suất máy nghiền bi thùng dài nhiều ngăn được xácđịnh theo công thức thực nghiệm như sau:

0.8

Trong đó:

- Gv: trọng lượng bi nạp vào thùng, tấn

- q: năng suất riêng của máy nghiền, tấn/kWh

Tra bảng 7-3: Giá trị của năng suất riêng q [1−168], ta có với vật liệu đem nghiền là Clinke lò quay với phương pháp nghiền khô q = 0.04 (tấn/kWh).

Tra bảng 7-4: Giá trị của hệ số hiệu chỉnh độ mịn k [1−169], với 5% khối lượng tích lũy trên rây, k = 0.77

Trọng lượng của vật liệu nghiền được tính như sau:

= 2

(tấn) [1 – 154]

28

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNHTrong đó:

2.3 Chia ngăn cho máy nghiền bi

Để tăng năng suất đập nghiền, cũng như tăng độ mịn người ta sử dụng máy nghiền biliên tục nhiều ngăn trong công nghiệp sản xuất xi măng Nhờ việc phân quá trìnhnghiền thành nhiều giai đoạn bằng việc chia ngăn, nên kích thước bi đạn tương ứng vớikích thước vật liệu trong từng ngăn Điều đó dẫn đến tiêu tốn năng lượng đập nghiền íthơn so với các loại máy nghiền khác, cũng như biện pháp đập nghiền tốt hơn

Ta chọn tỉ lệ = 3, tỉ lệ này tương ứng với máy nghiền bi 2 ngăn [3 – 70] Do trong ngăn đầu tiên của máy nghiền bi thùng dài nhiều ngăn làm việc ở chế độ thác nước tương tự với máy nghiền bi thùng ngắn Ta có tỉ lệ kích thước của máy nghiền bi thùng ngắn < 2 Ta chọn tỉ lệ kích thước cho ngăn thứ nhất là = 1.5

Vậy chiều dài của ngăn 1 là: L1 = 1.52.6 = 3.9( m)

29

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Khi đó chiều dài ngăn 2 là: L2 = L − L1 = 7.8 − 3.9 = 3.9( m)

2.4 Tính toán số vòng quay tới hạn của thùng nghiền

Khi máy làm việc thì các viên bi quay được quay theo thùng Ta giả thiết rằng trongthùng nghiền chỉ có một viên bi hình cầu có đường kính rất bé so với đường kính củathùng Như vậy có thể xem bán kính quay của viên bi bằng bán kính trong của thùngnghiền

Hình 2.1 - Sơ đồ chuyển động của một viên bi theo thùng nghiền.

Theo công thức (7 – 4) [1 – 141], số vòng quay của thùng nghiền:

= 30√

−

(2–3)

Trong đó:

α: góc nâng của viên bi

f: hệ số ma sát giữa viên bi với mặt trong thùng nghiền R: bán kính trong thùng

nghiền, m

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Từ công thức ta thấy nếu viên bi được nâng lên điểm A 2 nghĩa là ở góc = 90° thì số vòng quay của thùng sẽ là:

=

30

(2–4) 2

√

Khi viên bi được nâng lên đến vị trí A3 thì trọng lượng G của nó bằng với lực ly tâm C

tác dụng lên nó, viên bi không rời khỏi mặt thùng rơi xuống để đập vật liệu, do đó

không xảy ra quá trình nghiền

Do đó tốc độ quay nA3 gọi là tốc độ quay tới hạn của thùng nghiền, vậy theo công thức

Thực tế trong thùng nghiền chứa nhiều viên bi (gọi là tải trọng bi), khi thùng quay với

tốc độ tới hạn theo công thức (3-5) thì chỉ có lớp bi nằm sát thùng bắt đầu chuyển động

ly tâm, còn những lớp bi nằm bên trong chưa ly tâm, do đó quá trình nghiền vẫn còn

tiếp tục xảy ra

Nếu ta tiếp tục tăng số vòng quay của thùng lớn hơn nhiều lần số vòng quay tới hạn thì

lúc này tất cả các viên bi trong thùng chuyển động ly tâm theo các lớp hình thành các

đường tròn đồng tâm

Ta có tốc độ quay tới hạn cần thiết để cho tất cả các lớp bi trong thùng đều ly tâm hoàn

toàn là:

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

2.5 Tính toán số vòng quay thích hợp của thùng nghiền

Khi thùng quay, để xảy ra quá trình nghiền vật liệu thì số vòng quay của thùng phải

nhỏ hơn số vòng quay tới hạn Tùy thuộc vào số vòng quay của thùng mà có thể tạo ra

hai chế độ chuyển động của tải trọng bi như sau:

Khi góc nâng 90o, các viên bi sau khi rời khỏi bề mặt thùng nghiền thì chúng trượt lên

nhau thành các lớp, gọi là các viên bi làm việc ở chế độ tầng lớp Khi đó tốc độ quay

của thùng nghiền nhỏ hơn hoặc bằng nA2

Khi góc nâng 90o < < 180o, các viên bi sau khi rời khỏi bề mặt thùng nghiền, chúng

còn chuyển động lên cao một đoạn rồi mới rơi xuống đập vật liệu, gọi là các viên bi

làm việc ở chế độ thác nước Tốc độ quay n của thùng nghiền ở chế độ thác nước nằm

trong khoảng: nA2 < n < nA3 Ở chế độ thác nước thì sự nghiền chủ yếu do va đập của

các viên bi vào vật liệu, còn ở chế độ tầng lớp thì sự nghiền chủ yếu là do chà xát

Trong máy nghiền bi thùng dài nhiều ngăn, ở ngăn đầu bi làm việc ở chế độ thác nước,

còn ở ngăn cuối thì ở chế độ tầng lớp Chế độ làm việc của tải trọng bi được đặc trưng

bằng góc phụ thuộc không những vào số vòng quay của thùng mà còn phụ thuộc vào

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Chọn vật nghiền là bi thép, khối lượng riêng là 4650 kg/m3

Theo Levenxon nêu ra công thức thực nghiệm để xác định đường kính vật nghiền như công thức (7-44) [1- 153]