thiết kế máy nghiền bi

Tuy nhiên cónhiều công trình nghiên cứu đã chứng tỏ vai trò của nănglượng bề mặt trong quá trình nghiền thực ra không đángkể, điều đó có nghĩa là phương pháp xác định giá trị nănglượng c

PHẦN 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG

VÀ QUÁ TRÌNH NGHIỀN CHƯƠNG 1: Quy Trình Sản Xuất Xi Măng

1.1 Quá trình sản xuất xi măng:

1.1.1.Giới thiệu chung về xi măng:

Xi măng là một chất kết dính thủy lực

Chất kết dính là những loại khoáng khi nghiền mịn,đem trộn với nước, trở nên dẻo và sau một thời gian thì kếtlại thành một khối rắn chắc Chất kết dính đầu tiênđược dùng : vôi, thạch cao, đất sét Nhưng các chất này chỉcó thể dùng được trên cạn, không thể dùng được cho cáccông trình ở dưới nước

Mãi đến thế kỷ 18, người ta mới tìm được vôi thủy vàsản xuất ra xi măng La Mã Đến năm 1824 ở nước Anh, nướcNga, người ta nghiên cứu ra một loại chất kết dính mới gọilà Portland Cement (xi măng pooclăng), nó có khả năng chịunước tốt và có tính chất giống loại đá ở vùng Portlandthuộc đảo Aïi Nhĩ Lan (Anh)

Dựa trên cơ sở xi măng pooclăng, người ta đã

nghiên cứu và tìm thêm nhiều loại xi măng có tính chất khácnhau: Cement Portland Pouseland, xi măng xỉ, xi măng chịu axit

Xi măng pooclăng là chất kết dính thủy lực thông

dụng nhất nhờ các đặc tính kỹ thuật ưu việt của nó.Chất kết dính này được sản xuất bằng cách nghiền mịnclinker có cho thêm một lượng thạch cao, phụ gia theo mộttỷ lệ nhất định Khi được nhào trộn với nước, xi măngpooclăng cho ta một loại hồ (vữa) dẻo có khả năng liên kếtcác vật liệu khác thành một kết cấu rắn chăïc hay đểchế tạo các cấu kiện đúc sẵn Loại vật liệu này bắtđầu đông kết (thủy hóa) sau một vài giờ và rắn chăïc theothời gian, đạt được cường độ chịu nén rất cao, có thể trên

1000 [daN/cm2] đối với những loại xi măng đặc biệt

 Clinker: là nguyên liệu chính để sản xuất xi măng.Nhìn từ bên ngoài clinker có màu đen xám không lẫn màuvàng, thành phần hạt chiếm tỷ lệ lớn, cỡ hạt từ030[mm] trong đó cỡ hạt từ 5 20[mm] chiếm hơn 80%,lượng bột chiếm 15% Clinker không bị mốc, không nhiễm

mặn, nhiễm kiềm do nườc mang vào Clinker chúa đựngtrong kho phải khô ráo, để đúng nơi qui định, không để lẫnvới các vật liệu khác.

chất của xi măng: màu sắc, tính chôïng giãn nỡ, chống congót v.v

Mác xi măng được biểu thị bằng cường độ uốn gãymẫu có kích thước (40 x40 x160 mm) được đúc bằng vữa ximăng - cát tỷ lệ 1:3 (theo khối lượng) và được bảo dưỡng

28 ngày đêm trong nước ở nhiệt độ 27 ±2C Mẫu thử uốnxong thì đem nén hai nửa mẫu vừa thử (TCVN 4032:1985 -ISO 6016 : 1995) [1]

Hiện nay ở nước ta, xi măng pooclăng thường chia làm 3mác : PC30, PC40, PC50 Xi măng pooclăng hỗn hợp (PCB)được chia làm 2 mác: PCB30 và PCB40 Đơn vị đo cường độlà [N/mm2] (trước đây là [daN/cmm2]) Yêu cầu chất lượngcủa được ghi ở bảng(1.3) :

Yêu cầu chất lượng của xi măng pooclăng Việt Nam :

TT Tên chỉ tiêu PCB

(TCVN6260-1997) PC (TCVN 2682-1999)PCB30 PCB40 PC30 PC40 PC5

18 40

1630

2140

3150

2 Thời gian ninh

1.1.2.1.Xi măng thông thường :

- Xi măng pooclăng thường

- Xi măng pooclăng đặc biệt :

+ Xi măng có cường độ ban đầu cao (C3S :50÷60%, C3A : 8÷14%)

+ Xi măng cho bê tông mặt đường (C3A<8%)

+ Xi măng chịu băng giá

+ Xi măng cho bê tông khối lớn (C3A<8%, C4AF>15%)

+ Xi măng bền sunfat

+ Xi măng trắng, Xi măng màu (Fe2O3 <1%).

+ Xi măng cho bê tông bơm

+ Xi măng giếng dầu (% C2S, C3A cao)

+ Xi măng kỵ nước(có phụ gia hoạt tính bềmặt)

- Xi măng hóa dẻo và kỵ nước

Cở hạt của nguyên liệu đầu vào và đầu ra của máy nghiền

Đầu vào Cở hạt Đầu ra Cở hạt

Silô Clinker Silô Phụ

gia Silô Thạchcao

Phối liệu

Nghiền

Bộ phận phân ly

Silô chứa xi măng

Máy đóng bao và thiết bị xuất xi

măng rời (nếu có)

Kho chứa và xe tải, xe tec

(nếu có)

CHƯƠNG 2: Quá Trình Nghiền Xi Măng

2.1Khái niệm chung về nghiền:

Nghiền là quá trình phá hủy vật thể rắn bằng lực

cơ học thành các phần tử, nghĩa là bằng cách đặt vào vậtthể rắn các ngoại lực mà các lực này lớn hơn lực hútphân tử của vật thể rắn đó Kết quả của quá trình nghiềnlà tạo nên nhiều phần tử cũng như hình thành nhiều bềmặt mới

Hay nghiền là quá trình làm giảm kích thước của hạttừ kích thước ban đầu đến kích thước sử dụng

Tùy theo độ lớn của sản phẩm nghiền, người ta phânbiệt: nghiền hạt và nghiền bột

Nghiền hạt Nghiền bộtNghiền thô

Nghiền

vừaNghiền

nhỏ

100÷350mm40÷100mm54÷40mm

Bột thôBột mịnSiêu mịn

5÷0,1mm0,1÷0,05mm

và giới hạn bền kéo(k) tùy thuộc độ bền n, người ta phânthành các loại(đá)

Loại Số lần va đậpRất giòn < 2

2.2 Cơ sở vật lý của quá trình nghiền vỡ vật thể rắn :

Xuất phát từ các công trình nghiên cứu của các Viện

sĩ A.Ph.Iophphe, P.A.Rebinder và I.A.Phrenkel, xác nhận : đặcđiểm cấu trúc của bất kỳ vật thể rắn nào cũng đều tồntại các khuyết tật nhỏ Các khuyết tật này có phân bốthống kê theo chiều dày của vật thể Đồng thời chúng thểhiện cục bộ ra bề mặt ngoài Chính vì có đặc điểm nhưvậy mà độ bền (khả năng chống lại sự phá vỡ ) bị giảmtừ 1001000 lần so với độ bền của vật rắn thực có cấutrúc bị phá hủy Do đó có hai khái niệm độ bền cùng tồntại: độ bền phân hủy và độ bên kỹ thuật Trong kỹ thuật,người thiết kế đặt ra yêu cầu đầu tiên cho các nhà luyệnkim là chế tạo kim loại thuần khiết Quá trình biến dạngcủa vật rắn được xảy ra với sự gia tăng các phần tử hiệncó và số lượng các khuyết tật Khi qui mô các khuyết tậtđược gia tăng vượt quá giới hạn, cùng với điều đó, là sự

phát triển nhanh theo chiều dài vết nứt làm vật thể bị phávỡ Rõ ràng là có hai dạng năng lượng đóng vai trò trong quátrình phá hủy vật thể rắn : năng lượng tích tụ của cácbiến dạng đàn hồi và năng lượng tự do Tuy nhiên cónhiều công trình nghiên cứu đã chứng tỏ vai trò của nănglượng bề mặt trong quá trình nghiền thực ra không đángkể, điều đó có nghĩa là phương pháp xác định giá trị nănglượng cho vật thể cứng đến bây giờ chưa tìm ra được.

Khi có tải trọng tuần hoàn với mỗi chu kỳ tiếp theothì số lượng các vết nứt trong vật thể gia tăng và độbền của vật thể giảm xuống Sự xuất hiện các vết nứttế vi trong cấu trúc vật thể sẽ làm giảm lực liên kết phântử, làm giảm độ bền một cách đột ngột Hiện tượng nàyđã được Viện sĩ P.A.Rebider phát hiện và đặt tên là “ hiệuứng Rebider”, hiệu ứng này được sử dụng rộng rãi trongkỹ thuật

Khái niệm chung về cơ học phá hủy nguyên liệu hạtđược gọi là cơ sở quá trình động lực học nghiền Cơ chếphá vỡ hạt có dạng cơ chế phá hủy bằng nén ép và quátrình diễn ra theo sơ đồ phá hủy giòn, nghĩa là không có quátrình biến dạng dẻo rõ rệt

Cùng với quy luật phân bố các phần tử sản phẩmnghiền theo các kích thước của chúng thì lý thuyết nghiềncòn nghiên cứu sự phụ thuộc hàm số giữa chi phí nănglượng đến quá trình nghiền vỡ vật liệu và mức độnghiền

Năng lượng cần để nghiền vỡ đá phụ thuộc vàonhiều yếu tố : kích thước, hình dạng hạt, sự phân xếpđặt của hạt, độ bền ,độ giòn, sự đồng nhất của đá, độẩm hình dạng và trạng thái bề mặt làm việc của máynghiền v.v Do vậy việc xác lập quan hệ giữa năng lượngđể nghiền và các tích chất cơ lý của vật nghiền rất khókhăn Hiện nay tồn tại các giả thuyết nghiền sau (được coilà các định luật nghiền)

2.2.1.Thuyết bề mặt:

Thuyết này do giáo sư P.Ritinger người Đức nêu ra năm

1867 được phát triển như sau: “ công tiêu hao để nghiền vậtliệu tỷ lệ với diện tích bề mặt mới tạo ra trong quá trìnhnghiền “

As = f(S) = K.S [J]

Trong đó : As :công chi phí để nghiền vỡ vật thể, tạothành bề mặt mới [J]

S : diện tích

S : diện tích bềmặt mới được tạo thành(sựgia tăng diện tích riêng bề mặt).

2.2.2.Thuyết thể tích:

Thuyết thể tích được nhà cơ học người NgaV.L.Kirpitrev đề xuất năm 1874 và được giáo sư người ĐứcPh.Kik kiểm tra bằng thực nghiệm trên máy nghiền kiểubúa vào năm 1885 Nội dung cơ bản của thuyết thểtích :”công cần thiết đêí nghiền vật liệu tỷ lệ thụân vớimức độ biến thiên thể tích của vật liệu

Av=f(V)=2.E.V =K2 V [J]

Trong đó :

Av : công gây biến dạng

K2= 2.E.V :Hệ số tỷ lệ

V : thể tích vật biến dạng

V: phần thể tích vật thể bị biến dạng

: ứng suất lúc biến dạng

E : mođun đàn hồi 2.2.3.Thuyết dung hòa:

Ở thuyết bềö mặt, khó xác định được hệ số k nên ýnghĩa thực tế của công thức bị giảm thấp.Ở thuyết thểtích, do thiếu hệ số tỷ lệ cho các trường hợp cụ thể nêncông thứ trên không được sử dụng rộng rãi

Thuyết dung hòa này được Ph.C Bon đề xuất để dunghòa hai thuyết trên vào năm 1952 Nội dung của thuyết dunghòa: ” 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 [J]

=K.D2,5

Sau khi biến đổi: Adh =K dh.(

D d

1 1

Trong đó:

Adh: Công dùng để nghiền

Kdh: Hệ số tỷ lệ

d: đường kính của sản phẩm

D: Đường kính của vật liệu nghiền

2.2.4.Thuyết tổng hợp :

Do có chổ thiếu sót của cả hai thuyết diện tích vàthể tích khi dựa vào các thể tích có tích chất cơ lý củavật liệu nghiền trong biến dạng, viện sĩ người NgaP.A.Rebinder lần đầu tiên vào năm1928 đã đưa ra thuyếtnghiền tổng hợp còn gọi là thuyết nghiền cơ bản với nộidung :” công nghiền vật liệu bao gồm công tiêu hao để tạo

ra bề mặt mới và công để làm biến dạng vật liệu ”, vàđược thể hiện:

Av= f(V) + f(S) = Av + AS = K.V + .S

Trong đó:

Ath : Công để nghiền vật liệu

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

Ath : Công chi phí cho sự tạo thành các bề mặt mới

Các thuyết nghiền nêu trên chỉ là gần đúng để nghiêncứu và đuợc hiệu chỉnh về mặt thực nghiệm

2.3.Các phương pháp nghiền cơ bản:

2.3.1.Ép vỡ :

Vật liệu bị phá vỡ khi hai bề mặt nghiền tiến sátvào nhau do ứng suất vượt quá giới hạn bền nén

2.3.2.Tách vỡ :

Xảy ra khi trên mặt nghiền có các gân nhọn , vật liệu

bị tách ra do ứng suất tiếp quá giới hạn bền

2.3.3.Uốn vỡ :

Vật liệu làm việc như một dầm kê trên hai gối đỡ và

bị uốn bởi lực tập trung ở giữa

Thông thường trong máy nghiền người ta sử dụng tổhợp các phương pháp trên tùy thuộc tính chất cơ lý và độlớn của vật liệu Đối với vật liệu (đá) siêu bền, sử dụngphương pháp ép vỡ và đập vỡ ;vật liệu giòn: dùng phươngpháp tách vỡ hay đập vỡ ;vât liệu dẻo: dùng các dạngnghiền trên kết hợp với miết; với vật liệu ẩm hoặc dặccần có miết vỡ để tránh làm bịt tắt buồng nghiền

PHẦN 2 CÁC LOẠI MÁY NGHIỀN HIỆN CÓ VÀ CÁC PHƯƠNG

ÁN NGHIỀN CHƯƠNG 1: Các Loại Máy Nghiền

Theo kích thước sản phẩm, máy nghiền phân thànhmáy nghiền vỡ ( nghiền hạt ) và máy nghiền bột

1.1.Máy nghiền hạt:

- Máy nghiền má

- Máy nghiền nón

- Máy nghiền trục

- Máy nghiền va đập:

+ Máy nghiền búa

+ Máy nghiền rôto

1.1.1.Máy nghiền má (máy đập hàm):

- Công dụng: chủ yếu dùng để đập thô và đập trungbình các loại vật liệu có độ bền nén trên 2000 KG/cm2.

- Ưu điểm: Năng suất cao, kết cấu đơn giản, giáthành hạ và không yêu cầu công nhân phục vụ có taynghề cao, kích thước máy gọn Có thể đập nghiềnđược các vật liệu có độ cứng cao

- Nhược điểm: Máy chỉ làm việc nửa chu kỳ, rung vàlắc do vật liệu di chuyển không cân bằng, vì thế móng máycần phải xây chắc chắn Tiêu hao năng lượng lớn

- Nguyên lý làm việc:

Phương pháp tác dụng lực của máy nghiền má là:vật liệu bị ép giữa hai má máy ( thường thì một má cốđịnh và một má di động) Ngoài ra, tùy theo kết cấu từngloại máy mà có kết hợp thêm lực uốn và mài

- Sơ đồ nguyên lý làm việc:

Hình Sơ đồ nguyên lý máy nghiền má chuyển động đơn

giản

1.Máy gồm giá (1) lắp mã tĩnh (2) Trục treo (4)treo má động (3) Trên má động và má tĩnh đều bắtcác tấm lót Khi trục lệch tâm (5) quay, nó sẽ làm chotay biên (6) chuyển động lên trên, các cánh tay đòn (7)và (8) sẽ đẩy má động quanh trục (4) ép vật liệu vàomá tĩnh, lúc này vật liệu bị đập Khi tay biên (6)

chuyển động xuống, tâm chống không tác dụng vàomá động.Trục căng (10) nhờ lò xo (11) kéo má động(3) về vị trí cũ Khi đó vật liệu đã bị đập rơi khỏi haimá của máy.

2.Phía sau máy còn có bộ phận chêm (9) để điềuchỉnh góc kẹp (khe hở giữa hai má của máy)

3.Trong quá trình làm việc như vậy, vật liệu bị éptheo chu kỳ (1/2 vòng của trục lệch tâm Vì vậy có sựquá tải tức thời của động cơ ép vật Liệu Sự quátải này được triệt tiêu trước bởi vô lăng vượt tải bắtvào trục (5) Vô lăng tích luỹ năng lượng khi má độngchuyển động không tải và trả lại năng lượng đó khimá động ép vật liệu, nhờ đó máy làm việc cânbằng

Quỹ đạo chuyển động của từng điểm trên má động làmột cung tròn Tập hợp lại cả máy sẽ chuyển động tịnhtiến đơn giản

1.1.2.Máy nghiền nón:

- Công dụng: được sử dụng để đập thô, đập trungbình và đập nhỏ, các loại vật liệu rắn

- Ưu điểm: Năng lượng tiêu hao riêng cho một tấn sảnphẩm nhỏ hơn máy nghiền má, vì trong máy này vật liệukhông chỉ bị ép mà còn bị uốn Năng suất cao, chuyển động

êm vì không có tải trọng động và quá trình làm việc liêntục trong cả vòng quay nên không cần sử dụng tới vô lăngvượt tải Kích thước sản phẩm đồng đều hơn Có thể quátải 15-20 %, vì thế vật liệu nạp vào máy có thể qua tiếpliệu hoặc không

- Nhược điểm: Kết cấu máy phức tạp, nặng nề, giáthành cao và sữa chữa máy phức tạp Chiều cao của máylớn Không đập được vật liệu quánh vì có thể bị nghẽnkhoảng không gian làm việc giữa hai nón Với cùng năngsuất, máy đập hàm có thể đập được vật liệu to hơn

- Nguyên lý làm việc : vật liệu bị ép kết hợp với uốnvà mài giữa mặt trong của nón ngoài cố định và mặt ngoàicủa nón trong quay liên tục Vật liệu vỡ đi dần xuống dướivà ra ngoài Khi nón trong chuyển động, tùy theo từng loạimáy mà trục của nón trong sẽ quay quanh một điểm cốđịnh vạch ra mặt nón; hoặc quay quanh trục nón ngoài( trục máy), vạch ra một mặt trụ

Quá trình làm việc của máy đập nón gần giống máyđập hàm Sau nửa dao động đầu của nón trong, bề mặt

của nón trong gần bề mặt của nón ngoài và vật liệu bịđập vỡ Sang nửa dao động sau, bề mặt nón trong chuyển

ra xa bề mặt nón ngoài, khi này vật liệu đã đập xong rơixuống; cùng lúc, vật liệu nằm ở phía bên kia khoảng khônggiữa hai mặt nón sẽ bị đập

- Sơ đồ nguyên lý làm việc:

Hình Sơ đồ nguyên lý máy nghiền nón trục treo

Cấu tạo máy đập nón trục treo: giá máy 5 lắp chặtnón ngoài 4 bằng bu lông Nón trong 3 bắt với trục chính 2,trục này treo vào ổ hình cầu hoặc hình côn 1 Cuối trụcbắt vào ống lệch tâm 6 Ống này gắn chặt vào cặp bánhrăng hình nón 8 quay bởi trục 9 từ động cơ qua hộp giảmtốc

Ống lệch tâm quay làm trục chính 2 mang nón trong 3quay quanh 1 điểm cố định và mặt ngoài nón trong khi gầnkhi xa mặt trong của nón ngoài Khi bề mặt hai nón gầnnhau, vật liệu bị đập; khi xa nhau, vật liệu đã được đậptháo ra khỏi máy theo máng nghiêng 7 và cửa 10 Vỏ 11 tránhbụi và vật liệu mịn rơi vào ống lệch tâm mang trục chính2

1.1.3.Máy nghiền trục:

3

12

4511

7896

10

- Công dụng: Máy đập trục cơ bản dùng để đập lần 2(đập trung bình và đập nhỏ) các loại vật liệu như: đá vôi,đá vôi sét ( Mác nơ), đá phấn, than, diệp thạch sét, xỉ,samốt, manhê zít và đôlômít đã nung (kích thước < 20 mm),quắc zít và crômít sau máy nghiền bánh xe ( kích thước < 15

- 20 mm) Máy này cũng được sử dụng rộng rãi để nghiền(và ép đồng thời) các vật liệu mềm hoặc dẻo nhớt nhưđất sét, cao lanh

- Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, ổnđịnh, tiêu hao năng lượng ít so với máy nghiền nón

- Nhược điểm: Nghiền đập vật liệu kém hiệu quả.Khi đập trục nhẵn, sản phẩm có khi ra ở dạng tấm phẳngkhông mong muốn Năng suất thấp, mức độ nghiền vàchất lượng sản phẩm không cao, do chứa nhiều hạt dẹtvà hạt thanh, nhất là khi nạp liệu không đều; độ bền củađá đem nghiền bị hạn chế

- Nguyên lý làm việc: vật liệu bị ép ( có thể kết hợpvới mài, uốn, bổ tùy cấu tạo từng máy) giữa hai trục songsong quay ngược chiều; hoặc giữa 1 trục và tấm lót

- Sơ đồ nguyên lý:

Hình Sơ đồ nguyên lý máy nghiền trục 1 trục di độngTrục cố định 1 được truyền chuyển động từ động

cơ nhờ cặp bánh răng Trục 2 là trục bị động quay ngượcchiều với trục 1 và chuyển động nhờ trục 1 qua bánh răng.Cặp bánh răng này phải chế tạo sâu và răng lớn để khi lò xonén lại, hai trục đập tách xa nhau thì cặp bánh răng không

bị rời mà vẫn ăn khớp vào nhau Vật liệu nghiền đi vàophễu nạp 4 sẽ bị hai trục 1, 2 cuốn vào và đập, chà miếtrồi rơi ra ngoài

1.1.4.Máy nghiền va đập:

- Công dụng: chủ yếu dùng để nghiền vật liệu có độbền vừa, ít mài mòn ( như đá vôi, than đá, muối mỏ ).Trong thực tế sản xuất do yêu cầu của công nghệ, máy

còn có thể dùng để nghiền vật liệu có độ bền cao vàsắc như amiăng, xỉ lò

- Ưu điểm: Có độ nghiền lớn (tới 50) Có tỷ trọng năngsuất riêng cao (là tỷ số năng suất với trọng lượng máy).Kết cấu đơn giản, thuận tiện trong khai thác, làm việc chắcchắn, tin cậy và liên tục Năng suất cao

- Nhược điểm: Mòn búa và đầu búa nhanh, khi độ ẩmvật liệu > 15 % thì búa bị dính, khi nghiền vật liệu quácứng sẽ không mang hiệu quả Máy không sử dụng để đậpvật liệu dẻo và mài mòn mạnh

- Nguyên lý làm việc: Khi máy nghiền làm việc, vậtliệu được nghiền bị tác động cơ học của va đập với đầubúa Lúc va đập, một phần hoặc toàn bộ cơ năng của búachuyển thành năng lượng làm biến dạng và phá hủy vậtliệu

- Sơ đồ nguyên lý làm việc:

Hình Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy 1 rôto 1 dãy búa1: Thân máy 2: Khoang máy

3: Tấm lót 4: Quả búa

5: Đĩa treo búa 6: Lò xo giảm chấn

7: Ghi 8: Lưới ghi

9:Trục máy 10: Trục treo dầm ghi

Vật liệu rơi vào khoang máy 2 được búa đập nhỏ văngvào tấm lót với tốc độ lớn Khi va đập vào đó, vật liệu sẽ

910

6

bị đập nhỏ hơn, sau đó còn bị đập giữa búa và tấm lót rồimới rơi xuống lưới ghi Vật liệu nằm trên lưới ghi đượcbúa chà sát cho tới khi đạt kích thước nhỏ hơn khe ghi thì lọt

ra khỏi máy

1.1.5 Máy nghiền va đập phản hồi rôto:

- Công dụng: dùng để đập các khoáng ít mài mòn cóđộ bền tới 1500 KG/cm2 và kích thước có thể lớn trên 1 m3

- Ưu điểm: Có thể đập được những cục vật liệurất to trong khi kích thước rôto lại tương đối nhỏ Máy cókết cấu đơn giản, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tương đốicao Năng suất máy cao

- Nhược điểm: các mấu đập rất mau mòn, bụi nhiềuvà cần phải cân chỉnh chính xác rôto để tránh mất cânbằng động

- Nguyên lý làm việc: Bộ phận làm việc cơ bản củamáy là rôto có các mấu đập quay với tốc độ 12 - 70 m/s.Vật liệu nghiền vào khoang làm việc sẽ bị các mấu đậpđánh lên đập vào các tấm lót vỡ ra cho đến khi nào rơixuống được cửa ra

- Sơ đồ nguyên lý làm việc:

Vật liệu cần đập rơi vào khoang làm việc từ lưới ghi

7 Khi rôto quay nhanh với vận tốc biên 12 - 70 m/s (tuỳ kíchthước cục vật liệu nạp vào máy và độ mịn của sảnphẩm yêu cầu) cục vật liệu bị các mấu đập đánh văngtheo chiều quay của rôto, đập vào tấm phản hồi 2 trước và

bị vỡ ra Các hạt vỡ lại rơi xuống và lại bị mấu đập đánhvăng lên cả hai tấm phản hồi 1, 2 Đồng thời các cục vậtliệu văng ngược từ các tấm phản hồi đó với tốc độ caolại va đập với các cục vật liệu đi từ dưới lên tự vỡ vụn

ra Ngoài ra, vật liệu còn bị vỡ bởi lực va đập với các tấmlót 3 trong khoang máy Sản phẩm đập rơi xuống cửa tháo 6

3

4

5

Hình Sơ đồ nguyên lý máy nghiền va đập phản hồi 1 rôto.

1.2.Máy nghiền bột:

- Máy nghiền đĩa

- Máy nghiền bi1.2.1.Máy nghiền đĩa:

- Công dụng: Máy nghiền đĩa được sử dụng trongngành chế biến lương thực, thực phẩm, sản xuất tinhbột

- Ưu điểm: Kích thước sản phẩm rất nhỏ, độ mịn cao

- Nhược điểm: công suất nghiền rất thấp, nănglượng tiêu hao riêng lớn so với các loại máy nghiềnkhác nên khả năng và phạm vi sử dụng ngày cànghạn chế Chỉ sử dụng để nghiền các loại vật liệukhô

- Sơ đồ nguyên lý :

4.Đĩa (1) lắp cố định với vỏ máy, đĩa (2) quay nhờtrục dẫn động (4), vật liệu nghiền được đưa vàocửa cấp liệu (7) và đi vào vùng nghiền là khe hởgiữa 2 đĩa nghiền và được nghiền nhỏ nhờ lực chàxát Đễ dễ thay thế khi đĩa mòn người ta chế tạocác đĩa nghiền thành hai phần và ghép lại với nhau 5.Phần thân (1) và (2) được làm bằng gang cònphần đá nghiền (5) được làm bằng đá nhân tạo, thépđúc hoặc gang Bề mặt của đá có các rãnh để tăngkhả năng nghiền và chuyển dần vật liệu ra khỏi bồn

nghiền Vật liệu sau khi nghiền xong được đưa đếnbộ phận tháo sản phẩm (6).

Hình Sơ đồ máy nghiền đĩa

1 Đĩa cố định 5.Đá nghiền

2 Đĩa chuyển động 6 Cửa tháo sản phẩm

3 Vỏ máy 7 Cửa nạp

4 Trục

1.2.2.Máy nghiền bi:

- Công dụng: Máy có thể dùng để nghiền thô, nghiềnmịn hoặc rất mịn Trong lĩnh vực công nghiệp sản xuấtvật liệu xây dựng, máy nghiền bi là máy chủ đạo đểnghiền bột vật liệu

- Ưu điểm: Có thể sấy nghiền đồng thời trong cùngmột máy Cấu tạo tương đối đơn giản, làm việc ổn địnhvà tin cậy Sử dụng dễ dàng và mức độü đập nghiền cao,ổn định Vật liệu nghiền được trộn khá đồng nhất

- Nhược điểm: Tốc độ chuyển động của bi đạn nhỏ,làm hạn chế số vòng quay của máy nghiền (20  40vòng/phút) Tất cả bi đạn trong máy nghiền không đồng thờitham gia làm việc Thể tích sử dụng của thùng nghiền chỉchiếm từ 30  45 % Kích thước lớn, máy nặng và làm việcồn Tiêu hao năng lượng điện riêng lớn, momen mở máy lớn

- Nguyên lý làm việc: Nhìn chung các máy nghiền bilàm việc như sau: Bên trong thùng nghiền chứa bi đạn và

2 3

4

5 6

7

1

vật liệu nghiền Khi vỏ máy quay tròn, bi đạn chịu lực lytâm và lực ma sát (giữa bi với tấm lót, giữa bi và vật liệu,

bi và bi) nên bi được nâng lên một chiều cao nào đó rồi rơixuống theo quỹ đạo parabon, một số khác lăn trượt lênnhau Khi bi đạn rơi, nhờ động năng của nó mà vật liệu bịđập nhỏ, ngoài ra vật liệu còn bị chà sát giữa bi đạn vàtấm lót, giữa bi và bi nên được mài nhỏ ra Như vậy,nguyên tắc tác dụng lực của máy nghiền bi là đập và mài

- Sơ đồ nguyên lý :

Hình Sơ đồ nguyên lý máy nghiền bi

1: Gối đỡ 2: Ống nghiền3: Vành răng 4: Bánh răng5: Gối đỡ 6: Khớp nối

7: Hộp giảm tốc 8: Động cơ

 Ngoài ra còn có máy nghiền xa luân (máy nghiền bánhxe), máy xay có thể dùng để nghiền hạt hoặc nghiền bột

1.2.3 Máy nghiền bánh xe:

- Công dụng: dùng để nghiền nhỏ (kích thướchạt sản phẩm d = 3 - 8 mm) và nghiền bột thô ( kích thướcsản phẩm d = 0,2 - 0,5 mm); các loại vật liệu khác nhau nhưđất sét, đá vôi, cát v.v

- Ưu điểm:làm việc tin tưởng, thay thế các chitiết bị hỏng nhanh Có thể nghiền vật liệu kích thước khálớn Mức độ đập nghiền lớn, dễ điều chỉnh độ mịn trongkhoảng tương đối rộng Có thể nghiền vật liệu dẻo ẩmđược đồng thời cải thiện tính chất của chúng khi nghiềntrộn

- Nhược điểm: Cấu tạo máy cồng kềnh, nặngnề Sữa chữa máy phức tạp Năng lượng tiêu hao lớn Năngsuất thấp so với trọng lượng máy và giá thành.

- Sơ đồ và nguyên lý làm việc: (máy nghiền bánh

xe nghiền ướt)

Hình Sơ đồ nguyên lý máy nghiền bánh xe nghiền ướt.6.Loại này làm việc liên tục, đĩa cố định, truyềnđộng dưới và dùng để nghiền đất sét có độ ẩm 1516% và trộn đồng nhất hoá chúng

7.Cấu tạo máy gồm: Giá máy (đế máy) (10) gắnchặt với đĩa (3) Phía dưới có dầm (8) để đỡ ổ chặn(9), trong có trục đứng (5) Bánh răng (4) gắn liền vớitrục đứng (5), mặt trên của bánh răng này có thể chếtạo ở dạng đĩa hứng sản phẩm nghiền Bánh răng (4)

ăn khớp với bánh răng hình nón (6) lắp trên trục (7)được quay bởi động cơ qua hộp giảm tốc Phần trêncủa trục (5) có các ổ trục khuỷu (2) Bánh xe (1) treovào ổ trục này vì vậy chúng có thể nâng lên hay hạxuống khi bề dày lớp vật liệu nghiền thay đổi hoặckhi gặp dị vật cứng rơi vào Kiểu liên kết đó chốngđược sự hư hại các chi tiết máy, đảm bảo trụcđược an toàn không bị uốn

r1 r2

3 4

7

8 9

10

14

Máy còn có 4 cánh gạt: 2 cánh gạt (11) để gạtvật liệu nghiền vào đường lăn của bánh xe và tháoliệu ra ngoài Cánh gạt (11) có thể nâng, hạ và quayđược Cánh gạt (12) để làm sạch thành đĩa,1 cánhgạt nữa để làm sạch phần lồi giữa đĩa để tránhđất sét bám dính vào những chổ này Vật liệunghiền xong lọt qua lỗ thủng của tấm lót đĩa rơixuống đĩa hứng (14) và được cánh gạt (13) gạtxuống máng tháo

Các bánh xe (1) thường được bố trí trên nhữngkhoảng cách khác nhau r1 và r2 kể từ trục đứng để có thểnghiền được một diện tích lớn hơn trên mặt đĩa Bánh xequay từ 1020 vòng/phút

CHƯƠNG 2: Lựa Chọn Phương Aïn Nghiền

Trong lĩnh vực công nghệ sản xuất vật liệu xâydựng, nghiền bột vật liệu tới kích thước dưới 1/100[mm]là bắt buộc và tốn rất nhiều năng lượng Sử dụnghợp lý các thiết bị sẳn có, hoàn thiện và cải tiến chúngsẽ mang lại hiệu quả kinh tế lớn.Trong lĩnh vực xây dựng,máy nghiền bi là máy chủ đạo để nghiền bột vật liệu

2.1.Phân loại máy nghiền bi:

Các máy nghiền bi được phân loại theo dấu hiệu sau:

- Dựa vào tỷ số chiều dài và đường kính vỏ máy nghiền mà máy nghiền bi chia làm hai loại:

Trong đó: L: chiều dài máy nghiền

D: Đường kính máy nghiền

- Dựa vào chế độ làm việc có hai loại:loại làm việctheo chu kỳ và loại làm việc liên tục (loại chu kỳ:hình a;loạiliên tục:hinh a,b,c,d,e,f,g)

Hình Sơ đồ nguyên lý các loại máy nghiền bi

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

- Dựa vào kết cấu máy nghiền có:loại hình trụ 1buồng nghiền, loại 2 buồng nghiền (hình a,b,c,d); loại hìnhtrụ nhiều buồng nghiền (hình f,g), loại hình nón (hình e)

- Dựa vào phương pháp xả liệu và nạp liệu có :loạinạp và xả qua 1 cửa(hình a); loại nạp vào 1 cửa xả ra theochu vi (hình c); loại nạp qua tâm trục chính xả qua cổ rỗng(hình d,e,f,g)

-Dựa vào kết cấu truyện động có :truyền động tâm vàtruyền động chu vi

Truyền động chu vi

Truyền động tâm

- Dựa vào sơ đồ vận chuyển của vật liệu bi nghiềncó :máy nghiền làm việc theo chu trình hở và máy làm việctheo chu trình kín

-Dựa vào hình dạng của vật nghiền có: máy nghiền

bi (trong máy chứa bi cầu,đạn trụ hoặc lăng trụ ) và máynghiền thanh (trong máy chứa các thanh để nghiền)

2.2.Lựa chọn máy thiết kế:

Về đề tài tốt nghiệp, em được nhận đề tài: Thiếtkế máy nghiền bi, các số liệu ban đầu : dựa trên số liệucủa máy nghiền bi hai ngăn của hãng Krupp Polysius AG hiệncó tại nhà máy II của công ty xi măng HẢI VÂN

 Số liệu của máy chuẩn :(thông số kỹ thuật chính )

Năm sản suất 1996/1997

Đường kính danh nghĩa :4200mm

Chiều dài danh nghĩa : 12750mm

Năng suất vật liệu đưa vào: 85t/h

Chiều dài danh nghĩa ngăn 1: 3581mm

Chiều dài danh nghĩa ngăn 2:8220mm

Tổng tỷ lệ điền đầy ngăn 1: 32%

Tổng tỷ lệ điền đầy ngăn 2:32%

Sự nóng lên của ống nghiền : không có

Vật liệu chính : clinker

Cỡ hạt : 0  30mm

Nhiệt độ cung cấp 96C

Phát ra tiếng ồn > 90 dBa

Máy làm việc theo chu trình kín, nghiền khô nạp vậtliệu vào cổ trục rỗng , tháo sản phẩm ra bằng ghi, làmviệc liên tục truyền động theo chu vi và là loại máy nghiền

bi hai ngăn dạng ống

PHẦN 3 THIẾT KẾ LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Q =

V

G D V b

a

q 6 , 7 1000

.

Trong đó :

Q : Năng suất của máy nghiền Chọn Q=85[t/h]

q : Năng suất riêng của máy nghiền Chọn q=36[kg/h]( theo thống kê của phòng kỹ thuật của công ty xy măngHải Vân)

a : Hệ số đặc trưng cho khả năng đập nghiền.Đối với Clinker lò quay, a=1 [ bảng 6.6.3 trang 136-TLTA]

b : Hệ số điều chỉnh về độ mịn Chọn b = 0,82,với 6% lượng còn lại trên sàng 4900 [bảng 6.6.3 trang 136-TLTA]

 : Hệ số đặc trưng cho hiệu quả đập nghiền,phụ thuộc vào kết cấu máy nghiền và sơ đồ làm việc củachúng, c = 0,9/1,3 Đối với nghiền bi hai ngăn c=0,9[ bảng 6.6.4trang 136- TLTA]

V : Thể tích bên trong của máy nghiền [m3]

V = D .L

4

2



Với L : Chiều dài của vỏ máy nghiền

Theo thực nghiệm, tỷ lệ giữa chiều dài và đườngkính vỏ máy nghiền  3

2

 =

4

3

3

D



D : Đường kính trong của máy nghiền (m)

G : Trọng lượng của bi đạn [t]

G =   V

Với :

 : Hệ số đổ đầy bi đạn Theo thực nghiệmcho biết, hệ số đổ đầy bi đạn từ (30 - 40)% là tối

ưu nhất.Chọn theo máy chuẩn:  = 0.32

 : Trọng lượng riêng của thép : = 7,85 [T/m3]

D . 0,32.7,85.4

3 7 , 6 1000

9 , 0 82 , 0 1

 Q = 0,6648 D3 D

 D3 D= 0,6648Q = 0,664885 = 127,8580

 D = 3,9987  4 [m]

 L = 3D = 12 [m]

Vậy: Đường kính trong của vỏ máy nghiền là : D = 4[m]

Chiều dài vỏ máy nghiền là: L = 12 [m]

Máy nghiền có hai buồng nghiền, theo kinh nghiệmthực tế và máy chuẩn tỷ lệ của chiều dài làm việc giữabuồng nghiền 1 (L1) và buồng nghiền 2 (L2) là:

 Chiều dài làm việc của buồng nghiền 1: L1 = 4 [m] Chiều dài làm việc của buồng nghiền 1: L2 = 8 [m]

PHẦN 4 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY CHƯƠNG 1: Tính Tốc Độ Quay Của Máy Nghiền

1.1.Số vòng quay tới hạn của máy nghiền bi:

Để tính toán được đơn giản,thì coi:

+ Thành máy bên trong là tròn nhẵn

+ Tính toán cho 1 viên bi đạn, sau đó suy ra cho cả tậphợp bi đạn

+ Coi viên bi có kích thước không đáng kể so với đườngkính của vỏ máy nghiền

Khi ống nghiền quay chậm, bi thép và vật liệu đượcnâng lên tới độ cao nào đó rồi trượt lên nhau và hiện

tượng va đập không xuất hiện, làm giảm đáng kể hiệuquả nghiền Ngược lại nếu ống nghiền quay với tốc độquá lớn, bi đạn cùng vật liệu bám chặt vào vỏ máy nghiềnvà quay cùng tốc độ của ống nghiền do lực ly tâm

Hình Quỹ đạo của bi và sơ đồ tính tốc độ quay của ống

nghiềnKhi máy quay, bi đạn chịu tác động của lực ly tâm Plt

nâng lên đến điểm A rồi bị rơi xuống do tác dụng của trọnglượng G

Phân tích lực G thành hai thành phần:

+ Thành phần hướng tâm G.cos

+ Thành phần tiếp tuyến G.sin

Với góc  : là góc được tạo bởi bán kính R qua A (củaống nghiền) và đường thẳng đứng đi qua A;  được gọi làgóc rơi

Điểm A nằm trên quỹ đạo chuyển động của bi đạn,tại đó bi đạn rơi khỏi thành máy nên được gọi là điểm rơi Tại điểm C cao nhất, khi tốc độ quay của ống nghiềntạo được lực ly tâm cân bằng với trọng lượng G của bi thìtốc độ quay đó gọi là tốc độ quay tới hạn :

G = Plt

m.g = m R th 2

 th =

R g

P Y

C

Plt

AGsin



Rx

y

 nth =





2

th :tốc độ góc tới hạn [rad]

nth: số vòng quay tới hạn[ vg/ ph]

 nth =

2

81 , 9 2

60

 = 21,149 [vg/ph]

1.2.Số vòng quay hợp lý của ống nghiền:

Tốc độ quay hợp lý của ống nghiền được hiểu làtốc độ mà tại điểm A, viên bi thép tách khỏi thành trong củaống nghiền, rơi theo quỹ đạo parabol gặp điểm B của ốngnghiền Khi đó thành phần lực G hướng tâm (G cos) phảivượt quá giá trị của lực ly tâm, tức là :

v x

Thay t tìm được vào (4.6):

 y = x.tg -



2 2

2

cos 2

.

v x g