TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY NGHIỀN BÚA TN1200

Trang tựa i Cảm tạ : ii Tóm tắt : iii Mục lục : iv Danh sách các hình v Chương 1 MỞ ĐẦU ......................................................................................................8 1.1. Đặt vấn đề:.........................................................................................................8 1.2. Mục đích nghiên cứu:............................................................................................9 1.3. Phạm vi nghiên cứu:..............................................................................................9 1.4. Cấu trúc khóa luận:..............................................................................................10 Chương 2 TỔNG QUAN .............................................................................................11 2.1 Lý thuyết về quá trình nghiền: ........................................................................12 2.1.1. Thuyết bề mặt: .............................................................................................12 2.1.2. Thuyết thể tích:............................................................................................12 2.1.3. Thuyết dung hòa: .........................................................................................13 2.1.4. Thuyết tổng hợp:..........................................................................................14 2.2. Phân tích kết cấu của máy:..................................................................................14 2.3. Tính chất cơ lý của vật liệu nghiền: ................................................................18 2.4. Nhiệm vụ và yêu cầu kỹ thuật đối với máy nghiền:............................................19 2.5. Lý thuyết của máy nghiền búa kiểu búa trục ngang: ......................................19 2.5.1. Mô hình toán học mô tả quá trình nghiền hạt:.............................................19 2.5.2. Sự tuần hoàn của nguyên liệu trong buồng nghiền: ....................................20 2.5.3. Các yếu tố cơ học của quá trình làm việc của máy nghiền hạt kiểu búa:....20 52.5.4. Điều kiện vận tốc búa phá vỡ vật thể: .........................................................21 2.5.5. Động lực học máy nghiền búa:....................................................................22 2.6. Nội dung lý thuyết tính toán bộ phận nghiền kiểu búa: ..................................23 Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUU.................................27 3.1. Phương pháp thiết kế :.....................................................................................27 3.1.1. Lựa chọn phương pháp làm việc của máy thiết kế :........................................27 3.1.2. Phương pháp thiết kế bộ phận cung cấp:..........................................................27 3.1.3. Phương pháp thiết kế bộ phận nghiền:.............................................................27 3.1.4. Phương pháp thiết kế bộ phận lọc bụi :............................................................28 3.1.5. Phương pháp thiết kế bộ phận truyền động :....................................................28 3.2. Phương pháp chế tạo: ..........................................................................................28 Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................................29 4.1. Các số liệu thiết kế ban đầu:................................................................................29 4.2. Yêu cầu kĩ thuật:..................................................................................................29 4.3. Lựa chọn mô hình máy thiết kế và sơ đồ truyền động :.....................................30 4.4. Tính toán bộ phận nghiền:...................................................................................32 4.5. Tính toán bộ phận thu liệu và bộ phận lọc túi vải:..............................................40 4.6. Tính toán thiết kế hệ thống truyền động đai: ......................................................42 4.7. Tính bền một số chi tiết:......................................................................................46 4.8. Quy trình công nghệ chế tạo máy nghiền:...........................................................53 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ........................................................................68 5.1. Kết luận: ..............................................................................................................68 5.2. Đề nghị: ...............................................................................................................69 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................70 PHỤ LỤC 6DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Các dạng cấp liệu kiểu tiếp tuyến .................................................................15 Hình 4.1: Sơ đồ thiết kế.................................................................................................31 Hình 4.2: Sơ đồ truyền động .........................................................................................31 Hình 4.3 : Dạng trống của máy nghiền kiểu búa...........................................................34 Hình 4.4: Búa nghiền ....................................................................................................36 Hình 4.5 : Kích thước máng cấp liệu ............................................................................38 Hình 4.6: Kích thước đai...............................................................................................43 Hình 4.7: Sơ đồ lực tác dụng.........................................................................................48 Hình 4.8 : Biểu đồ momen lực tác dụng .......................................................................50 Hình 4.9 : Sơ đồ kích thước trục nghiền .......................................................................50 Hình 4.10 : Trục rô to nghiền........................................................................................54 Hình 4.11 : Búa nghiền ................................................................................................59 Hình 4.12 : Đĩa nghiền ..................................................................................................61 Hình 4.13 : Tấm nhám...................................................................................................63 Hình 4.14 : Vít tải..........................................................................................................65

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY NGHIỀN BÚA

TN-1200

Họ và tên sinh viên : TẠ THỊ QUẾ Ngành :CƠ KHÍ Niên khóa : 2005 – 2009

TP HỒ CHÍ MINH- 07/2009

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY NGHIỀN BÚA TN-1200.

Tác giả

TẠ THỊ QUẾ

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành

CƠ KHÍ CHẾ BIẾN BẢO QUẢN NÔNG SẢN THỰC PHẨM

Giáo viên hướng dẫn : PGS -TS TRẦN THỊ THANH

Tháng 07 năm 2009

LỜI CẢM TẠ

Để hoàn thành tốt đề tài này tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ từ phía thầy cô

và bạn bè Đặc biệt tôi xin gửi tới cô PGS TS Trần Thị Thanh những lời cảm ơn chân thành nhất

Chân thành cảm tạ:

™ Cô PGS.TS Trần Thị Thanh

™ Thầy TS Nguyễn Như Nam

™ Ban Chủ Nhiệm Khoa Cơ Khí - Công Nghệ Trường Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh

™ Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm - TP Hồ Chí Minh

™ Quý thầy cô Khoa Cơ Khí - Công Nghệ đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài

™ Các bạn sinh viên đã giúp tôi trong thời gian học tập và thực hiện đề tài

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu “ Thiết kế, chế tạo máy nghiền búa TN - 1200” được tiến hành tại xưởng thực tập sản xuất bộ môn máy sau thu hoạch khoa cơ khí – công nghệ trường đại học nông lâm TP Hồ Chí Minh, thời gian từ 05/2009 đến 08/2009 Phương pháp thực hiện được bố trí theo kiểu : khảo sát, tìm hiểu trên thực tế đặc điểm máy nghiền búa tại xưởng

Kết quả thu được :

Tìm hiểu được cấu tạo của máy nghiền búa kiểu trục ngang

Biết được tính chất cơ lý tính của vật liệu đem nghiền

Nguyên lý hoạt động của máy nghiền búa

Tính toán được kích thước của máy nghiền : bộ phận cấp liệu, bộ phận nghiền, bộ phận thu liệu từ năng suất và số liệu thiết kế ban đầu

Lập được bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết của máy nghiền

Quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết chính của máy nghiền

MỤC LỤC

Chương 1 MỞ ĐẦU 8

1.1 Đặt vấn đề: 8

1.2 Mục đích nghiên cứu: 9

1.3 Phạm vi nghiên cứu: 9

1.4 Cấu trúc khóa luận: 10

Chương 2 TỔNG QUAN 11

2.1 Lý thuyết về quá trình nghiền: 12

2.1.1 Thuyết bề mặt: 12

2.1.2 Thuyết thể tích: 12

2.1.3 Thuyết dung hòa: 13

2.1.4 Thuyết tổng hợp: 14

2.2 Phân tích kết cấu của máy: 14

2.3 Tính chất cơ lý của vật liệu nghiền: 18

2.4 Nhiệm vụ và yêu cầu kỹ thuật đối với máy nghiền: 19

2.5 Lý thuyết của máy nghiền búa kiểu búa trục ngang: 19

2.5.1 Mô hình toán học mô tả quá trình nghiền hạt: 19

2.5.2 Sự tuần hoàn của nguyên liệu trong buồng nghiền: 20

2.5.3 Các yếu tố cơ học của quá trình làm việc của máy nghiền hạt kiểu búa: 20

2.5.4 Điều kiện vận tốc búa phá vỡ vật thể: 21

2.5.5 Động lực học máy nghiền búa: 22

2.6 Nội dung lý thuyết tính toán bộ phận nghiền kiểu búa: 23

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 U 3.1 Phương pháp thiết kế : 27

3.1.1 Lựa chọn phương pháp làm việc của máy thiết kế : 27

3.1.2 Phương pháp thiết kế bộ phận cung cấp: 27

3.1.3 Phương pháp thiết kế bộ phận nghiền: 27

3.1.4 Phương pháp thiết kế bộ phận lọc bụi : 28

3.1.5 Phương pháp thiết kế bộ phận truyền động : 28

3.2 Phương pháp chế tạo: 28

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29

4.1 Các số liệu thiết kế ban đầu: 29

4.2 Yêu cầu kĩ thuật: 29

4.3 Lựa chọn mô hình máy thiết kế và sơ đồ truyền động : 30

4.4 Tính toán bộ phận nghiền: 32

4.5 Tính toán bộ phận thu liệu và bộ phận lọc túi vải: 40

4.6 Tính toán thiết kế hệ thống truyền động đai: 42

4.7 Tính bền một số chi tiết: 46

4.8 Quy trình công nghệ chế tạo máy nghiền: 53

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 68

5.1 Kết luận: 68

5.2 Đề nghị: 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Các dạng cấp liệu kiểu tiếp tuyến 15

Hình 4.1: Sơ đồ thiết kế 31

Hình 4.2: Sơ đồ truyền động 31

Hình 4.3 : Dạng trống của máy nghiền kiểu búa 34

Hình 4.4: Búa nghiền 36

Hình 4.5 : Kích thước máng cấp liệu 38

Hình 4.6: Kích thước đai 43

Hình 4.7: Sơ đồ lực tác dụng 48

Hình 4.8 : Biểu đồ momen lực tác dụng 50

Hình 4.9 : Sơ đồ kích thước trục nghiền 50

Hình 4.10 : Trục rô to nghiền 54

Hình 4.11 : Búa nghiền 59

Hình 4.12 : Đĩa nghiền 61

Hình 4.13 : Tấm nhám 63

Hình 4.14 : Vít tải 65

Với mục tiêu phát triển nông nghiệp toàn diện, nhiều năm qua trong các kế hoạch phát triển kinh tế xã hội toàn diện của Đảng và Chính phủ đều nêu rõ phải đưa nông nghiệp lên hàng đầu Ngành công nghiệp sản xuất gạch nung bằng lò Tynel có thể phát triển tốt khi có vốn và máy móc trang thiết bị tốt

Trong ngành công nghiệp sản xuất gạch nung, công đoạn nghiền nhỏ là rất quan trọng Than đá sau khi được nghiền nhỏ 0,25÷ 0,5 mm rồi được trộn với phụ gia phục

vụ quá trình sản xuất gạch Máy nghiền thường được sử dụng là máy nghiền búa Các loại máy nghiền búa nói chung là máy nghiền vạn năng Khả năng điều chỉnh độ nhỏ bột nghiền dễ dàng Hơn nữa, giá thành máy lại rẻ So với máy đập má và máy nghiền trục giá thành rẻ hơn từ (1,5 ÷ 5,5) lần, khối lượng máy nhẹ hơn 4,5 lần và chi phí điện năng riêng thấp hơn (1,5 ÷2) lần Tuy nhiên, quá trình nghiền sinh ra nhiều bụi, tiếng

ồn, tiếng va đập lớn, ảnh hưởng xấu đến môi trường lao động Để có một máy nghiền búa có thể hạn chế được những khuyết điểm trên, phát huy được ưu điểm của máy thì cần phải có quy trình tính toán thiết kế và chế tạo máy nghiền hợp lý

Xuất phát từ vấn đề đó Được sự đồng ý, giúp đỡ của khoa cơ khí và sự hướng dẫn

tận tình của cô: PGS.TS Trần Thị Thanh Tôi thực hiện đề tài : “TÍNH TOÁN

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY NGHIỀN TN – 1200”

Máy thiết kế chế tạo có bộ phận nghiền theo nguyên tắc kiểu búa va đập tự do thông

thường Bộ phận thu hồi bột nghiền sử dụng vít tải, có bộ phận lọc bụi gắn trên đường

ra liệu Máy nghiền theo phương pháp cải tiến giúp chất lượng bột nghiền được cải thiện, chi phí năng lượng giảm, tránh gây ô nhiễm môi trường…

1.2 Mục đích nghiên cứu:

1.2.1 Mục đích:

- Tính toán thiết kế 1 máy nghiền than đá

- Lập qui trình công nghệ chế tạo một số chi tiết điển hình

1.2.2 Nhiệm vụ :

Để thực hiện mục đích trên, nhiệm vụ của đề tài bao gồm:

o Tìm hiểu máy nghiền than đá đã có sẵn

Đối tượng nghiên cứu: máy nghiền than đá

o Tính toán thiết kế máy nghiền với năng suất 1200 kg/h

o Lập bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết

o Lập quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết chính của máy

1.3 Phạm vi nghiên cứu:

1.3.1.Phạm vi về nội dung nghiên cứu:

- Tính toán thiết kế máy nghiền than đá năng suất 1200 kg/h

- Lập quy trình công nghệ chế tạo máy nghiền búa TN- 1200

1.3.2.Phạm vi về địa bàn nghiên cứu:

- Địa điểm thực hiện: xưởng thực tập sản xuất, bộ môn máy sau thu hoạch, khoa

cơ khí – công nghệ trường đại học Nông Lâm TPHCM

1.3.3.Phạm vi đối tượng nghiên cứu:

Máy nghiền búa trục ngang với năng suất 1200 kg/h

1.3.4.Phạm vi về thời gian:

Máy được tính toán thiết kế và chế tạo tại xưởng thực tập sản xuất, khoa cơ khí- công nghệ từ tháng 5 đến tháng 8 năm 2009

1.4 Cấu trúc khóa luận:

Khóa luận bao gồm 5 chương:

Chương 1 Mở đầu Chương này bao gồm: đặt vấn đề, mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

Chương 2 Tổng quan Chương này mô tả về cấu tạo máy nghiền, ưu nhược điểm của máy nghiền và giới thiệu chung một số loại máy nghiền

Chương 3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu Chương này trình bày cụ thể những nội dung cần làm và những phương pháp áp dụng Gồm những công thức tính toán, hình vẽ và qui trình công nghệ chế tạo

Chương 4 Kết quả nghiên cứu và thảo luận Đây là chương quan trọng nhất vì

nó phản ánh những kết quả mà khóa luận nghiên cứu thu được

Chương 5 Kết luận và đề nghị Chương này sẽ tóm tắt lại kết quả thu được và nêu ra những kết luận và đề nghị sau quá trình nghiên cứu

Chương 2

TỔNG QUAN

Bất cứ một sản phẩm nào trước khi đưa vào sản xuất đều phải trải qua giai đoạn chuẩn bị sản xuất – giai đoạn này rất quan trọng và chiếm nhiều thời gian Thiết kế và chế tạo là một nội dung cơ bản của giai đoạn chuẩn bị sản xuất Để thiết kế và chế tạo một sản phẩm, có thể có nhiều phương án công nghệ Vấn đề đặt ra là làm sao chọn được phương án công nghệ hợp lý hoặc cao hơn là một phương án tối ưu Quy trình thiết kế và chế tạo được lập ra nhằm mục đích hướng dẫn công nghệ, lập các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, lập kế hoạch sản xuất và điều hành sản xuất Ngày nay do nhu cầu xã hội về đa dạng hóa sản phẩm nhằm thỏa mãn những nhu cầu sử dụng khác nhau dẫn đến đặc tính và hình dạng của sản phẩm luôn luôn có những điểm khác nhau Để có thể đáp ứng các nhu cầu trên, người ta đưa ra các thiết kế và quy trình công nghệ chế tạo linh hoạt (quy trình công nghệ mềm) Quy trình công nghệ linh hoạt không những đáp ứng được nhu cầu sử dụng khác nhau mà còn có ý nghĩa lớn trong việc sản xuất các phụ tùng thay thế Các thiết kế này phải đáp ứng những yêu cầu cơ bản sau:

• Phải đảm bảo chất lượng sản phẩm

• Phương pháp gia công kinh tế nhất

• Áp dụng thành tựu mới của khoa học kỹ thuật

• Thích hợp với điều kiện cụ thể của nơi sản xuất

2.1 Lý thuyết về quá trình nghiền:

Theo tài liệu: máy gia công cơ học nông sản thực phẩm – TS Nguyễn Như Nam,

PGS.TS Trần Thị Thanh

Cùng với quy luật phân bố các phần tử sản phẩm nghiền theo các kích thước của

chúng thì lý thuyết nghiền còn nghiên cứu sự phụ thuộc hàm số giữa chi phí năng lượng đến quá trình nghiền vỡ vật liệu và mức độ nghiền

2.1.1 Thuyết bề mặt:

Thuyết bề mặt do nhà bác học người Đức P.Rv.Ritingo đề xuất năm 1867 với nội dung: “Công dùng cho quá trình nghiền tỷ lệ thuận với bề mặt mới tạo thành của vật liệu đem nghiền”

As = f(ΔS),(J) (2.1) Trong đó: As : Công chi phí để nghiền vỡ vật thể tạo thành bề mặt mới, (J)

ΔS: Diện tích bề mặt mới được tạo thành (sự gia tăng diện tích riêng bề mặt) Thuyết bề mặt được áp dụng nhiều hơn để đánh giá quá trình nghiền mịn, khi đó sản phẩm nhận được với diện tích riêng bề mặt phát triển cao

Khi nghiền các nguyên liệu hạt làm thức ăn gia súc có sản phẩm dạng bột nghiền mịn (d ≤ 0,4 ± 0,6 mm và λ ≥ 7) thì sự phục thuộc giữa chi phí và mức độ nghiền có dạng tuyến tính

2.1.2 Thuyết thể tích:

Thuyết thể tích được nhà cơ học người Nga V.L.Kirpitrev đề xuất vào năm 1874

và được giáo sư người Đức Ph.Kik kiểm tra bằng thực nghiệm trên các máy nghiền kiểu búa vào năm 1885 Nội dung cơ bản của thuyết thể tích là : “Công cần thiết để nghiền vật liệu tỷ lệ thuần với mức độ biến đổi thể tích của vật liệu”

Av = f(ΔV),(J) (2.2) Trong đó : Av – công chi phí để nghiền vỡ vật thể

ΔV – phần thể tích vật thể bị biến dạng Nhưng phần thể tích vật thể bị biến dạng tỷ lệ thuận với thể tích ban đầu V của tất cả các cục vật liệu, nghĩa là ΔV = k1 * V Cho nên:

Av = k * k1 * V = k2 * V = kv * D3

Hay Av = k2 * V = k2 * ρ * m = kv’ * m Trong đó: kv và kv’ – các hệ số tỉ trọng trong công thức thuyết thể tích;

m – khối lượng của cục vật liệu nghiền (kg) Thuyết thể tích của Kirpitrev – Kik cho biết kết quả chính xác hơn trong tính toán quá trình nghiền thô Bởi vì khi nghiền thô, phần năng lượng chi phí cho biến dạng đàn hồi của vật thể chủ yếu, còn chi phí năng lượng cho sự gia tăng diện tích riêng của bề mặt

là không đáng kể

2.1.3 Thuyết dung hòa:

Hai thuyết thể tích và thuyết diện tích có nhược điểm như đã nêu nên Ph.C.Bon

đã đề xuất một thuyết nghiền thứ ba để dung hòa 2 thuyết trên vào năm 1952 Nội dung của thuyết dung hòa cho rằng : “Công nghiền tỷ lệ với trung bình nhân giữa thể tích (V) và bề mặt (S) của vật liệu đem nghiền”

Adh = k * V * S = k * k v * D3 * k s * D2

Adh = kdh * D2 (2.3) Sau khi biến đổi chúng ta nhận được:

11

; (2.4) Sau này còn có công trình nghiên cứu của nhà bác học người Nga A.K

Rungbixt (1956) và nhà bác học người Mỹ R.Trarlz (1958) Các nhà bác học này đã giới thiệu phương trình:

δ – kích thước đặc trưng (đối với cục vật liệu là D và các phân tử bột nghiền là d) , (mm)

c và z – các hệ số Lấy tích phân phương trình (2.5) sau đó cho các giá trị rời rạc z = 1;2; 1,5 bằng

sự tính toán đến giá trị cuối cùng của các kích thước chúng ta sẽ nhận được giá trị gần đúng tích phân có dạng:

A = k * DqKhi đó q có các giá trị 3; 2 và 2,5 Tương ứng với các biểu thức

Av = kv * D3 – Thuyết thể tích của Kirpitrev – Kik

As = ks * D2 – Thuyết diện tích của Ritingo

Adh = kdh * D2,5 – Thuyết dung hòa của Bon

2.1.4 Thuyết tổng hợp:

Viện sĩ người Nga P.A.Rebinder lần đầu tiên vào năm 1928 đã đưa ra thuyết nghiền tổng hợp còn gọi là thuyết nghiền cơ bản với nội dung sau: “Công nghiền vật liệu bao gồm công tiêu hao để tạo ra bề mặt mới và công để làm biến dạng vật liệu” và được thể hiện dưới dạng biểu thức sau:

Ath= f (ΔV) + f (ΔS); (2.6) Trong đó ΔV – phần thể tích bị biến dạng của vật liệu nghiền

ΔS – diện tích riêng bề mặt được gia tăng

Ath = Av + Av = k * ΔV + α * ΔS (2.7) Trong đó: Av – Công chi phí cho sự biến dạng của vật liệu

As – Công chi phí cho sự tạo thành bề mặt mới

α – hệ số tỉ lệ có tính toán đến sức căng bề mặt của vật thể cứng

Từ phương trình (2.6) cho thấy công đầy đủ để nghiền vật thể vỡ bằng tổng các công cho phí cho biến dạng lẫn tạo ra bề mặt mới

2.2 Phân tích kết cấu của máy:

2.2.1 Cấu tạo của máy:

Máy nghiền gồm các bộ phận chính sau :

a Bộ phận cấp liệu:

Nguyên liệu hạt được cung cấp vào buồng nghiền theo phương: hướng kính, tiếp tuyến, dọc trục hoặc bên hông Bộ phận nạp liệu gồm: thùng chứa liệu, cửa điều chỉnh lượng cung cấp theo nguyên tắc tự chảy, tự hút hoặc trục cuốn (cấp liệu cưỡng bức)

Hình 2.1: Các dạng cấp liệu kiểu tiếp tuyến

b Bộ phận nghiền:

- Roto búa nghiền:

Roto búa nghiền là bộ phận làm việc chính của máy Nó nhận chuyển động thông qua bộ truyền động đai hoặc khớp Trong truyền động khớp nối trục thường áp dụng kiểu khớp nối trục răng vì khi làm việc máy thường rung động do roto không được cân bằng tuyệt đối Trục roto được chế tạo từ thép tốt, thông thường là thép 45 hoặc 45X

mm Thời hạn phục vụ của búa nghiền tùy theo vật liệu chế tạo và điều kiện là việc của búa Thông thường thời hạn phục vụ này từ 72÷ 280 h Búa chữ nhật có một chốt treo búa thì có hai góc làm việc Búa chữ nhật có hai lỗ treo búa thì có 4 góc làm việc Búa được lắp phải đảm bảo các búa quét đều khắp trong không gian buồng nghiền và điều kiện cân bằng động của roto Thông thường búa bố trí trên roto theo đường xoắn ốc với

số bước ren k = 1,2,3

- Các đĩa lắp chốt treo búa:

Có thể sử dụng nhiều hình dạng khác nhau, tùy theo số lượng búa, số hàng búa

Số dãy búa thường sử dụng là 3,4,6 và 8 dãy

Lưới sàng dùng để thoát sản phẩm nghiền và điều chỉnh mức độ nghiền Trong một giới hạn, đường kính lỗ sàng và diện tích tiết diện sống của sàng ảnh hưởng đến năng suất sàng Lưới sàng của máy nghiền làm bằng thép tấm dày từ 1,5 2 mm được dập thành lưới dạng lỗ tròn hoặc rãnh Kích thước lỗ và rãnh phải phù hợp với yêu cầu

và loại máy nghiền Việc chọn lưới sàng dạng lỗ hoặc rãnh cần qua thực nghiệm Tùy thuộc vật liệu nghiền, việc dùng lưới sàng lỗ tròn cho năng suất cao hơn hoặc ngược lại Đa số các lưới sàng có mặt nhẵn, lỗ tròn hoặc lỗ côn Để nâng cao hiệu quả nghiền nhỏ, người ta chế tạo loại lưới sàng sàng lỗ nửa elip hoặc lỗ chữ nhật nhưng mép lỗ và rãnh có gờ sắc tạo nên mặt sàng nhám Tuy nhiên loại sàng này dễ bị mòn gờ nhám Góc bao của sàng với roto khoảng từ 120

÷

0 ÷ 3600 Diện tích sống của sàng chiếm tỷ lệ

tử 0,08÷ 0,35 tùy thuộc vào vật liệu và mức độ nghiền nhỏ yêu cầu

- Tấm nhám:

Ngoài phần bao của sàng xung quanh roto và khoảng không gian bố trí cửa nạp liệu, người ta thường bố trí má đập phụ làm tăng hiệu quả va đập, chà xát của vật liệu vào bề mặt trong buồng nghiền Má đập phụ thường làm bằng gang đúc hoặc thép lá

c Bộ phận thu sản phẩm:

- Máng tháo liệu:

Được cấu tạo bởi những tấm thép cắt đúng kích thước rồi hàn với nhau Máng tháo liệu đảm bảo tháo liệu kịp thời không gây tắc nghẽn Máng tháo liệu phải được bố trí hợp lý, sao cho vật liệu có thể thoát hết ra ngoài

được hàn lại với nhau Cánh vít được làm bằng thép CT3, được cắt thành đường tròn sau đó được kéo dài và hàn với trục vít Trục vít phải đảm bảo trong quá trình làm việc không bị xoắn, bị uốn và bị gãy Còn cánh vít phải được tính toán sao cho có thể tải được nhiều vật liệu nhất và không bị hư hỏng trong quá trình làm việc

d Bộ phận khung đỡ:

Có hình dạng cong theo buồng nghiền, được làm rất cứng để đỡ lưới sàng Vì lưới sàng rất mỏng chỉ khoảng 1mm nên rất dễ bị rách Khung đỡ được cấu tạo là các thanh được hàn lại với nhau Các khung được đặt ở cửa ra liệu còn lưới sàng thì được đặt ở trên khung sàng, có cấu tạo cong theo hình dạng buồng nghiền Bộ phận khung

đỡ phải đảm bảo độ cứng chắc để không làm cho lưới sàng bị rách

2.2.2 Ưu nhược điểm của máy nghiền búa:

a Ưu điểm:

- Là máy nghiền vạn năng

- Khả năng điều chỉnh độ nhỏ bột nghiền dễ dàng

- Máy có cấu tạo đơn giản, gọn gàng, máy có khối lượng không lớn, giá thành rẻ, dễ thay thế các chi tiết bị ăn mòn hay hư hỏng

- Nghiền các hạt dẻo, dính có độ ẩm cao thì kém

2.2.3 Một số loại máy nghiền:

1 Máy nghiền kiểu búa tháo liệu trực tiếp: Dễ chế tạo vận hành và chăm sóc nhưng sinh ra nhiều bụi gây khó khăn cho việc thu hồi sản phẩm và ảnh hưởng tới môi trường làm việc xung quanh (Hình 1a – phụ lục 1)

2 Máy nghiền kiểu búa DK4: Cấp liệu chiều trục, sản phẩm nghiền được đẩy ra bằng cánh gạt qua cyclon thu gió tách bột và túi thu bụi Máy kiểu này có năng suất

cao, nghiền được nhiều loại vật liệu, có thể kết hợp băm thái và nghiền nhưng khó chế tạo và đòi hỏi chế độ vận hành và chăm sóc cao (Hình 1b- phụ lục 1)

3 Máy nghiền kiểu búa tháo liệu bằng quạt hút: Sản phẩm được quạt hút và thổi qua cyclon lắng Loại này có năng suất cao nhưng chỉ dùng nghiền hạt thành bột, gây bụi (Hình 1c- phụ lục 1)

4 Máy nghiền kiểu búa tháo liệu bằng vít tải và cánh gạt: Sản phẩm nghiền được vít tải vận chuyển và cánh gạt hết qua cyclon lắng, loại này hiện nay khá thông dụng nhưng chi phí năng lượng nghiền cao (Hình 1d – phụ lục 1)

2.3 Tính chất cơ lý của vật liệu nghiền:

- Để làm cơ sở cho việc thiết kế chế tạo máy, nhằm xác định thông số kỹ thuật để đạt được mức sử dụng tối đa về mặt hiệu suất ta phải nghiên cứu cơ lý tính của vật liệu

- Đặc điểm hình học của vật liệu đặc trưng bằng hình dáng và các thông số kích thước Đối với máy nghiền búa, dựa vào đặc điểm hình học ta có thể xác định được khoảng cách cho phép giữa 2 vết búa, khe hở đầu búa đến lưới sàng…

- Khối lượng riêng và khối lượng thể tích: dao động trong một giới hạn tùy thuộc hình dạng vật liệu, trạng thái bề mặt, độ ẩm, độ lớn… Sử dụng khi xác định khối lượng hay thể tích bộ phận làm việc của máy

- Độ ẩm: Độ ẩm thường ảnh hưởng khá lớn đến khả năng làm việc của máy, thông thường độ ẩm phải khống chế

- Độ cứng, độ bền: Đặc trưng bằng mođun đàn hồi và ứng suất phá vỡ vật thể Sử dụng để xác định chế độ làm việc và lực tác dụng cần thiết

- Vận tốc cân bằng trong dòng khí: Sử dụng khi tính toán vận chuyển hay phân loại bằng dòng khí

- Góc ma sát trong và góc ma sát ngoài: Sử dụng khi tính toán góc chuyển động của vật liệu

- Đối với than đá: Theo tài liệu :”Khoáng sản Việt Nam”

Chọn đường kính trung bình là 20 (mm)

Hệ số ma sát: 0,6 ÷ 0,8

Khối lượng riêng: 2416 kg/m3

b Yêu cầu kỹ thuật đối với máy nghiền:

ƒ Nghiền được nhiều loại sản phẩm khác nhau với mức độ nhỏ khác nhau tùy yêu cầu đề ra

ƒ Nhiệt độ bột nghiền không quá cao

ƒ Nghiền nhỏ nhưng không tạo quá nhiều bụi vì bụi sẽ làm ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe công nhân, tăng chi phí sản xuất

ƒ Mức chi phí năng lượng riêng thấp

ƒ Năng suất cao, chất lượng nghiền bảo đảm

ƒ Máy có độ bền, vững cao, an toàn sử dụng thuận tiện đơn giản

2.5 Lý thuyết của máy nghiền búa kiểu búa trục ngang:

2.5.1 Mô hình toán học mô tả quá trình nghiền hạt:

Quá trình nghiền hạt của máy nghiền hạt kiểu búa được thể hiện qua chỉ số nghiền λ, lượng vật liệu nghiền G và được mô tả bởi mô hình toán học sau:

λ = eαn* ln(t+ 1 )(2.8) Trong đó: αn – thông số quá trình

G = G0 * eαn* ln(t+ 1 ) − μs*t(2.9) Trong đó: G0 – số mảnh nguyền liệu có trong buồng nghiền ở thời điểm ban đầu khi t = 0

G – số mảnh có sau thời gian nghiền t

µs – thông số quá trình sàng Bằng thực nghiệm, µs = 0,11 ÷ 0,12; αn = 0,06 ÷ 0,37

2.5.2 Sự tuần hoàn của nguyên liệu trong buồng nghiền:

Số vòng tuần hoàn của nguyên liệu trong buồng nghiền, đặc trưng cho nguyên liệu đã thực hiện bao nhiêu vòng quay toàn phần trong buồng nghiền sau thời gian nghiền t, để có kích thước yêu cầu

Số vòng tuần hoàn trong buồng nghiền tính theo công thức:

*

*

π = q t D th b

V M

*

*

*

Trong đó: t – thời gian nghiền (thời gian hạt tồn tại trong buồng nghiền), (s)

Vth – vận tốc của nguyên liệu trong buồng nghiền, (m/s)

Db – đường kính buồng nghiền, (m)

Mt – khối lượng lớp nguyên liệu tuần hoàn, (kg) Bằng thực nghiệm, Vth = (0,4 ÷0,5) vb với vb là vận tốc dài đầu búa nghiền

2.5.3 Các yếu tố cơ học của quá trình làm việc của máy nghiền hạt kiểu búa:

• Công biến dạng theo lớp

Công biến dạng của một lần va đập được tính bằng động năng của búa và của hạt trước và sau va đập Thực tế va đập của búa vào hạt là va đập nhiều lần,

vì vậy cần tính theo công biến dạng theo lớp:

Aol =

2

*

*60

*

bl

t v M n t z

(2.11) Trong đó: z – số búa lắp trên roto

vbl – vận tốc của búa đối với nguyên liệu, (m/s) Nếu thể hiện công thức (2.11) với Mt thông qua các thông số của vật liệu và buồng nghiền, ta có:

t

Trong đó: D, B – đường kính và chiều dài trống, (m)

hcl - chiều dày lớp nguyên liệu, (m)

ρ – khối lượng riêng của vật liệu

µ - nồng độ vật liệu trong lớp, (kg/h)

2.5.4 Điều kiện vận tốc búa phá vỡ vật thể:

- Vận tốc phá hủy khi nghiền hạt bằng va đập

σfv - ứng suất phá vỡ vật liệu, (N/m2) Tốc độ phá vỡ vfv của búa nghiền tác động vào hạt sau một lần va đập có dạng :

x1 – chiều dài phần không biến dạng (được giữ lại sau va đập), (mm)

ρ – khối lượng riêng của hạt, (kg/m3)

kđ – hệ số động học, (kg/m3), kđ = 1,6÷2

σfv - ứng suất phá vỡ, (N/m2)

- Vận tốc làm việc của búa:

Từ kết quả phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của máy nghiền, người ta thấy rằng vận tốc làm việc của búa là yếu tố đầu tiên để gia tăng quá trình nghiền Ở các máy nghiền hiện tại, vận tốc búa giới hạn 40 ÷ 80 m/s Còn vận

tốc búa tại các máy sản xuất thức ăn liên hợp thì lại cao hơn, đến 100 m/s hoặc cao hơn nữa

Để có được vận tốc va đập thực sự trong máy nghiền, giữa các búa với các mảnh thức ăn, vận tốc làm việc của búa được quy định cao hơn vì phải tính đến vận tốc tuần hoàn vth của lớp không khí lẫn nguyên liệu nghiền chuyển động vòng trong máy nghiền

Như vậy vận tốc búa được tính theo công thức:

vb = vfv + vth hay vb =

cl fv

vvd = vfv = k cl*(0,81+2,3*lgλ) (2.15) Trong đó: vfv – vận tốc phá vỡ của búa khi đập nhiều lần

kcl =

σ

σ

κd * fv

đặc trưng cơ lý tính của hạt

2.5.5 Động lực học máy nghiền búa:

n

b

f

v q

−1

* 2

+N0 (2.16)

Iz – momen quán tính của trống, (kg/s)

vb – vận tốc búa, (m/s)

B*ω3 – các chi phí cho lực cản không khí Gia tốc góc ε =

vb – vận tốc búa

2.6 Nội dung lý thuyết tính toán bộ phận nghiền kiểu búa:

2.6.1 Các số liệu thiết kế ban đầu:

2.6.2 Các kích thước cơ bản của roto:

Các thông số cơ bản của roto bao gồm đường kính D và chiều dài L Mối quan

hệ giữa các kích thước và năng suất của máy thể hiện qua chỉ số tải trọng riêng q’ (kg/s.m2)

q’ =

L D

q p

*

- Với vận tốc búa là 45 ÷ 55 (m/s) thì q’ = 2÷ 3 kg/s.m2

- Với vận tốc búa là 70 ÷ 80 (m/s) thì q’ = 3÷ 6 kg/s.m2 Lưới sàng có lỗ φ 6 mm

- Với vận tốc búa là 60 ÷ 80 (m/s) thì q’ = 1,5÷ 2 kg/s.m2 Lưới sàng có lỗ φ 2 mm

Chiều dài roto là L =

- Loại roto thứ hai A2 = 1 ÷ 1,9

2.6.3 Tính toán búa nghiền:

*6

)(

b a b

π Kích thước l được tính gần đúng như sau:

( −Δ

ΔL – tổng bề dày các đĩa lắp chốt treo búa

kz – số vết búa; kz = 1÷ 6

δ – chiều dày búa, (m) Theo thực nghiệm cho thấy kết quả tối ưu là 15 búa nghiền có chiều dày 30 mm cho 100mm bề rộng buồng nghiền

2.6.3.3 Đường kính đĩa lắp búa:

Đĩa lắp búa là trung gian truyền động từ trục roto đến các búa Theo Xokolov thì khoảng cách từ tâm trục roto đến tâm lỗ mang chốt treo búa không được xấp xỉ bằng khoảng cách từ đầu va đập của búa đến tâm lỗ trục búa vì như vậy sẽ gây ra hiện tượng cộng hưởng gây mất ổn định máy

a = 0,23* Dđ

b = 0,1 * Dđ

2.6.3.4 Tính toán công suất:

Động năng của búa được tính:

A = k * A1 (Nm)

N = τ

v – vận tốc vòng của búa

Công suất cũng có thể tính bằng công thức thực nghiệm:

N = (1,15÷1,2) * Ar * Q (kW) Trong đó: Ar – chi phí năng lượng nghiền riêng, khảo sát từ thực tế, (kw/tấn)

Q – Năng suất máy (Tấn/h)

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Phương pháp thiết kế :

3.1.1 Lựa chọn phương pháp làm việc của máy thiết kế :

Tôi áp dụng lý thuyết cơ bản của quá trình nghiền vỡ vật thể nói chung và

lý thuyết nghiền kiểu búa do các nhà khoa học Nga và Đức đề xuất như: V.R Aleskin, V.A Elusev, X.V Melnhikov, Ph.G Plokhov,….Những lý thuyết này được vận dụng để tính toán thiết kế :

3.1.2 Phương pháp thiết kế bộ phận cung cấp:

Bộ phận cung cấp, được thiết kế có dung tích sao cho đảm bảo được quá trình nạp liệu gián đoạn, phù hợp với năng suất máy Lượng cấp liệu được hạn định bới độ hở của cửa nạp liệu

3.1.3 Phương pháp thiết kế bộ phận nghiền:

Bộ phận nghiền bao gồm: rô to nghiền, búa nghiền Trong đó vận tốc búa

là thông số cơ bản, đảm bảo quá trình nghiền vỡ Thông số này được tính từ tính chất cơ lý của vật liệu nghiền Bề rộng buồng nghiền và rô to nghiền, được dựa trên

cơ sở năng suất của máy thiết kế Các thông số còn lại của bộ phận nghiền được tính theo lý thuyết nghiền đã trình bày ở mục 2.6

3.1.4 Phương pháp thiết kế bộ phận lọc bụi :

Bộ phận lọc bụi kiểu cyclon có kết hợp lọc nối tiếp bằng túi vải Không khí còn lại sau khi thực hiện chuyển và lọc sẽ trở lại buồng hút, thực hiện tiếp các quá trình vận chuyển và lọc tiếp theo Như vậy phương pháp tính toán bộ phận lọc bụi theo phương pháp thiết kế cyclon và phương pháp tính toán bộ phận lọc bụi kiểu túi vải

3.1.5 Phương pháp thiết kế bộ phận truyền động :

Để đơn giản cho truyền động chúng tôi lựa chọn truyền động độc lập cho các bộ phận truyền riêng lẻ Nội dung tính toán dựa vào lý thuyết truyền động cơ khí

3.2 Phương pháp chế tạo:

- Lựa chọn phương án sản xuất dạng đơn chiếc phù hợp với trang thiết bị hiện

có tại khoa cơ khí công nghệ

- Máy nghiền được chế tạo bằng cách phân thành các chi tiết và quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết điển hình sau:

• Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng trục: trục máy nghiền, chốt treo búa, trục vít

• Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng đĩa: đĩa lắp búa, tấm nhám

• Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng xoay: roto máy nghiền

• Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết dạng hộp: cấp liệu, tháo liệu, vỏ máy, vỏ bao vít tháo liệu, búa nghiền, lưới sàng

• Và các công nghệ chế tạo các chi tiết không thuộc các nhóm trên: giá đỡ lưới sàng, giá đỡ động cơ của trục vít, hệ thống thoát bụi khi nghiền

Chương 4

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Các số liệu thiết kế ban đầu:

a Số liệu thiết kế do yêu cầu của cơ sở sản xuất đặt ra:

- Loại nguyên liệu đem nghiền: than đá

- Năng suất: 1200 kg/h

- Có hệ thống thu hồi bụi để giảm ô nhiễm môi trường

- Kích thước bột nghiền: 0,25÷0,5 (mm)

b Số liệu thiết kế ban đầu:

- Nguyên liệu nghiền: than đá

* Khối lượng riêng: 2146 (kg/m3

* Hệ số ma sát của vật liệu với sắt: 0,6 ÷ 0,8

* Đường kính tương đương: Dtd = 1,24 * 3 V = 20 (mm)

- Năng suất nghiền: 1200 (kg/h)

- Kích thước bột nghiền: 0,5 (mm)

- Khối lượng thể tích : 600 (kg/ m3 )

Các thông số được chọn theo phụ lục 2

4.2 Yêu cầu kĩ thuật:

a Yêu cầu kỹ thuật của máy thiết kế:

- Đảm bảo năng suất thiết kế

- Đảm bảo tính vạn năng của máy nghiền

- Nhiệt độ bột nghiền thấp

- Hệ thống thu bột nghiền đảm bảo tránh hao phí, tổn thất, hạn chế ô nhiễm môi trường

- Tháo lắp, thay thế sửa chữa dễ dàng

b Giới thiệu một số loại máy nghiền kiểu búa va đập tự do:

Các máy nghiền kiểu búa va đập tự do gọi tắt là máy nghiền búa, hiện nay rất đa dạng và được sử dụng rộng rãi Sau đây là đặc tính kỹ thuật của một số máy (phụ lục 3)

4.3 Lựa chọn mô hình máy thiết kế và sơ đồ truyền động :

Về nguyên lý, cấu tạo và làm việc của các loại máy nghiền kiểu búa hiện nay, qua tham khảo kết quả của một số tác giả đồng thời với yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho máy thiết kế, tôi đã chọn sơ đồ thiết kế như sau:

a Bộ phận nghiền: Chọn theo nguyên tắc búa va đập tư do, đảm bảo tính vạn

năng cũng như độ tin cậy máy cao Tháo lắp, thay thế các bộ phận hao mòn khi làm việc đơn giản

b Kiểu cấp liệu: Chọn kiểu cấp liệu tiếp tuyến vì máy có năng suất cao nên cấp

liệu dọc trục không phù hợp

c Bộ phận thu bột nghiền: Dùng vít tải thu liệu

d Hệ thống lọc bụi: Dùng túi vải lọc bụi, giảm ô nhiễm môi trường

Hình 4.1: Sơ đồ thiết kế

Hình 4.2: Sơ đồ truyền động

1 Bộ phận truyền động cho roto

2 Bộ phận truyền động đai cho vít tải

3 Roto nghiền

4 Vít tải

4.4 Tính toán bộ phận nghiền:

4.4.1 Vận tốc búa nghiền:

a Cơ sở xác định vận tốc búa nghiền:

- Hệ số động học (β) đặc trưng cho chuyển động của lớp vật liệu trong buồng nghiền

−

qu

qu

λλ

Do đó λqu = 0,556

Để đạt được vận tốc này đòi hỏi búa quay với vận tốc lớn và cho năng suất cao, thời gian vật liệu lưu lại buồng nghiền là rất ngắn Nhưng về phương diện chế tạo và chi phí thì không hợp lý Do đó vận tốc búa trong trường hợp này được xác định trong điều kiện va đập nhiều lần:

74,38

Ö Kết quả hoàn toàn hợp lý Chọn vận tốc búa là 64,57 (m/s)

4.4.2 Lựa chọn dạng buồng nghiền và kích thước buồng nghiền:

λ = 11,6 ÷19,2 Ứng với lỗ sàng này sẽ cho bột nghiền có kích thước:

20

÷

2,19

20

= 1,7 ÷ 1,02 Như vậy kích thước trung bình của bột nghiền sẽ đạt:

Mb = 1,36 (mm) Năng suất giây máy thiết kế là:

q =

36001200

= 0,333 (kg/s)

Giá trị riêng ứng với sàng φ 2 và vân tốc nghiền từ 60 ÷ 80 m/s có q’ = 1÷ 3 kg/s*m2

=

5,1

333,0

*2

= 0,666(m) Chọn D = 620 (mm)

= 0,31 m Chọn L = 310 (mm)

4.4.3 Số vòng quay của buồng nghiền trong một phút:

R

V b

=

ω Trong đó: Vb – vận tốc dài của búa: vb = 64,57 (m/s)

n = π

ω

*30

=1989 (v/ph)

4.4.4 Kích thước búa nghiền:

Từ phương trình Lagrang loại 2 do X.V.Panopva mô tả hệ dao động trống búa nghiền có 2 bậc tự do đưa ra kết quả:

Rn = 2,25 * L hoặc Rn = 4 * L

Rn – khoảng cách từ tâm trống đến tâm va đập của búa

9

4

= 0,154 * D = 0,154 * 620 = 95 (mm)

4.4.5 Kích thước đĩa lắp búa:

Đường kính đĩa lắp búa: Dđ = D – 2* L = 620 – 2 * 95 = 430 (mm)

Đường kính đến mép ngoài đĩa lắp búa: Dđn = Dđ + 3 * d = 380 + 3 * 23 =449( mm)

= 60 kg Với trọng lượng riêng của than cám là γ = 600 kg/m3, thể tích của máng cấp liệu là:

= 0,1 m3