TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ sản XUÂT CLANHKE BẰNG PHƯƠNG PHÁP lò ĐỨNG máy nghiền má lắc phức tạp

Thực tế, các máy nghiền sơ bộ clanhke ở trongcác nhà máy này thường có năng suất lớn không phù hợp với năng suất của dâychuyền do phải dùng những máy nghiền theo tiêu chuẩn của Liên Xô,

Bột thô 5 H- 0,1 mmLỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay ở trên toàn khu vực phía Bắc có khoảng 48 nhà máy sản xuất ximăng bằng phuơng pháp lò đứng Thực tế, các máy nghiền sơ bộ clanhke ở trongcác nhà máy này thường có năng suất lớn không phù hợp với năng suất của dâychuyền do phải dùng những máy nghiền theo tiêu chuẩn của Liên Xô, gây ra sựkhông đồng bộ trong dây chuyền dẫn đến lãng phí không cần thiết Vì vậy yêu cầuđặt ra là phải nghiên cứu, chế tạo máy nghiền sơ bộ có những ưu điểm của máy đã

có và phải có năng suất phù họp với dây chuyền của nhà máy

Bằng chương trình ALASKA dùng để mô phỏng động học, động lựchọc hệ nhiều vật Đề tài đã nghiên cứu, khảo sát quy luật chuyển động, độnghọc và động lực học của máy nghiền má có má lắc phức tạp Từ đó có thể ápdụng để thiết kế máy nghiền má có má lắc phức tạp phi tiêu chuẩn đáp ứngđược mọi nhu cầu về năng suất trong dây chuyền đã có của các nhà máy sảnxuất xi măng trên cả nước

Mong muốn của em là đề tài nghiên cứu này sẽ thực hiện được để góp mộtphần nhỏ trong việc nâng cao năng suất và chất lượng của các nhà máy xi măng

Trong thời gian làm đề tài tốt nghiệp, em đã nhận được sự hướng dẫn vàgiúp đỡ nhiệt tình của PGS.TS Trần Văn Tuấn và TH.S Lưu Đức Thạch cùngcác thầy khác trong bộ môn máy Xây Dựng Đến nay đồ án tốt nghiệp của em

đã hoàn thành, tuy nhiên do thời gian và khả năng có hạn, việc tìm hiểu kếtcấu máy thực còn ít cho nên không thể tránh khỏi những sai sót nhất định Emrất mong được sự

góp ý của các thầy trong bộ môn máy XD để em có điều kiện nâng cao kiến thức

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong bộ môn máy XD đã tậntình giúp đỡ và tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Hà nội, ngày 05 tháng 6 năm 2004.

là qúa trình nghiền clanhke —» nghiền tinh để tạo ra xi măng

Quá trình nghiền clanhke trong sản xuất xi măng là công đoạn cuối cùngcủa xi măng

1.2 Tính chất cơ bản của vật liệu nghiền:

Khi sử dụng máy nghiền ta cần phải quan tâm đến các tính chất sau đâycủa vật liệu nghiền:

* Độ bền: Độ bền của vật liệu đặc trưng cho khả năng chống phá hủy củachúng dưới tác dụng của ngoại lực Độ bền được đặc trưng bằng giới hạn bềnnén và giới hạn bền kéo

tìồ án tốt nghiệp Máy nghiền má lấc phức tạp

dạng tinh thể và một số khoáng ở dạng vô định hình) Chất lượng của clanhke

phụ thuộc vào thành phần khoáng vật, hoá học và công nghệ sản xuất Chấtlượng của xi măng do chất lượng của clanhke cùng với công đoạn nghiền cuốiquyết định

Thành phần hoá hoc:

Thành phần hoá học của clanhke, biểu thị bằng hàm lượng (%) các oxit

có trong clanhke, dao động trong giới hạn sau:

CaO : 63 -H 66%

SiO : 21 -r 24%

AL2 Ơ 3 : 4-5-8%

Fe003 : 2 -r 8%

Tổng số các ôxít chủ yếu này khoảng 95 97%

Các ôxít khác (MgO, so,, KoO ,TĨ02 , PoOs) chiếm một tỉ lệ không lớn

và ít nhiều đều có hại đến chất lượng của xi măng

Thành phần hoá học của clanhke thay đổi thì tính chất của xi măng cũngthay đổi:

Ví dụ:Tăng CaO thì xi măng thường rắn nhanh, kém bền nước

Tăng Si02 thì ngược lại

+ Belit: 2CaO.SiQ, , viết tắt là C2S , nó là khoáng siliát quan trọng thứhai , chiếm 20 H- 30% trong clanhke Nó rắn chắc chậm nhưng đạt cường độcao ở tuổi muộn Trong khoảng nhiệt độ từ nhiệt độ thường đến 1500°c, belit

có năm dạng tinh thể

Tổng số hàm lượng silicát trong clanhke khoảng 75% , số còn lại (25%)

là các khoáng nằm trong khoảng giữa alit và belit

+Aluminat tricanxi: 3Ca.AL203, viết tắt là C3A, chiếm vào khoảng 4^-12%

Ớ nhiệt độ nung thích hợp tinh thể có dạng hình lập phương kích thước10-^15pm, khối lượng riêng 3,04 (g/cm3) tốc độ thuỷ hoá và rắn chắc rấtnhanh, nhưng cường độ không lớn Nó rất dễ bị ăn mòn sunfát, nên trong ximăng bền suníát phải khống chế lượng C3A < 5%

+Feroaluminat tetra canxi: viết là 4Ca0.AL203.Fe^03 , viết tắt là C4AF,chiếm 10 -í- 12% có khối lượng riêng lớn nhất trong tất cả các khoáng củaclanhke (3,77g/cm3) Nó là dung dịch rắn, C4AF có tốc độ rắn chắc trung giangiữa alit và belit, vì vậy không có ảnh hưởng lớn đến tốc độ rắn chắc và sự toảnhiệt của xi măng poóclăng

* Đô siòn :

Đặc trưng cho khả năng bị phá huỷ của vật liệu dưới tác động của lực vađập Vật liệu giòn có sự sai khác rất lớn giữa giới hạn bền nén và bền kéo Xácđịnh độ giòn bằng thiết bị thí nghiệm va đập Dựa vào số lần va đập cần thiết

để làm vỡ vật liệu người ta phân thành các loại sau:

Rất giòn : dưới 2 lần va đậpGiòn : 2 -ỉ- 5 va đập

Kiểm tra độ cứng của clanhke để chọn được thiết bị nghiền sơ bộ Hiện naychưa có tài liệu chính thức nào đề cập vấn đề này Trong thực tế người ta có thể sửdụng phương pháp kiểm tra giống với kiểm tra bê tông gồm các bước sau:

+ Mẫu đã qua kho ủ đế’ vôi hoá, dạng tồn tại là các tảng lớn và khôngđược có vết nứt

+ Tiến hành tạo mẫu hình lập phương có kích thước (70*70*70)mm saukhi đã làm nhẵn mặt mẫu Mặt mẫu nhẵn để tránh ảnh hưởng của các yếu tố

Độ bền nén trung bình qua sáu lần thí nghiệm là:

X o’ b

a\=i— => ơb„ = 245,5 (MN/rrr)

6

II CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MẢNG VÀ NGHlỂN CLANHKE XI MẢNG:

II 1 Sản xuất xi măng theo phương pháp ướt:

Hiện nay đang có 2 phương pháp cơ bản để sản xuất xi măng Poóclăng.Một số nhà máy áp dụng như nhà máy Ching Fong - Hải Phòng , Bỉm Sơn, HàTiên 1 Đây là phương pháp sản xuất cho xi măng có chất lượng cao tuy nhiênthêm một công đoạn là nhào trộn sét đến một độ kết dính nhất định sau đómới đem vào nung

Phương pháp này không phải sấy đất và than, năng suất nghiền cao hơn

+ Chiều dài lò nung dài hơn, lò nung theo phương pháp khô trong đó 1/2chiều dài lò dùng để làm khô nhiên liệu

+ Tiêu tốn nhiên liệu lớn: Nung clanke mất 1800 -ỉ- 2000 cal/kg, gấp đôiphương pháp khô

+ Tốn nhiều thiết bị, hiệu quả thấp

II 2 Phương pháp khô:

So với phương pháp ướt, phương phá khô có nhiều ưu điểm :

+ Năng suất công nghệ của phương pháp khô cao hơn

+ Thiết bị gọn nhẹ hơn

+ Công nghệ sản xuất xi măng lò đứng tốn ít diện tích hơn

Tuy nhiên chất lượng của xi măng sản xuất theo phương pháp khô thườngkhông bằng phương pháp ướt

Mặc dù có sự phân biệt như vậy nhưng ta có thể chia ra làm 4 công đoạnchính sau:

1- Đá được đập từ lớn khoảng 5 inch xuống 3/4 inch (linch = 2,54cm) và

dự trữ trong kho chứa

Đây là giai đoạn đầu vào trong sản xuất xi măng Thông thường mỗi nhàmáy sản xuất đều có địa điểm khai thác đá nhất định sau đó dùng các thiết bịvận chuyển liên tục đưa về vị trí kho chứa trong nhà máy Như ta đã biết nhà

gia nhiệt hệ thống lò quay, với phương pháp này thì lò thường có chiều dài rất

lớn khoảng từ 170 -ỉ- 200 m, trong đó 1/2 chiều dài là để dùng làm khô nhiên liệu

+Trong khi phương pháp khô, ở giai đoạn này hỗn hợp được đưa qua cácxilô trao đổi nhiệt trước khi đến lò quay Năng lượng nghiền ở phương pháppháp này tốn ít hơn hẳn so với phương pháp pháp ướt, tuy nhiên trang bị về hệthống lọc bụi là rất phức tạp đế đảm bảo lọc hết bụi bảo vệ môi trường

* Nghiền Clanhke với thạch cao:

Nhìn chung đây là giai đoạn giống nhau của 2 phương pháp Sau khi qua

lò quay, clanhke được đưa đến các xilô chứa Thạch cao cùng clanhke và phụgia khác được định lượng theo một tỷ lệ nhất định nào đó sau đó được đưa vàomáy nghiền bi Sau khi nghiền xong xi măng được vận chuyển đến các xilôchứa xi măng, sau đó đóng bao, xuất rời tuỳ theo yêu cầu và đưa ra tiêu thụtrên thị trường

III CÔNG NGHỆ SẢN XUÂT CLANHKE BANG PHƯƠNG PHÁP LÒ ĐÚNG:

*Tìm hiểu công nghệ:

Việc tìm hiểu công nghệ nhằm thấy được nhiệm vụ việc thiết kế sử dụngmáy nghiền má để nghiền thô clanhke Ở nước ta hiện có hơn 48 nhà máy sảnxuất xi măng bằng công nghệ lò đứng như Thanh Ba - Vĩnh Phúc, Sông Đà -Hoà Bình, Hệ Dưỡng - Ninh Bình Với công nghệ lò đứng thì quá trình sảnxuất được thực hiện theo các công đoạn sau

+ Đá vôi và đá được vận chuyển đến bãi đá của nhà máy bằng cácphương tiện như băng tải, ôtô, tàu với đất sét đã được định lượng theo một tỷ

lệ nhất định Máy nghiền má thực hiện quá trình nghiền thô cuối cùng Sảnphẩm nghiền có kích thước lớn nhất là 30 mm Tiếp đó sản phẩm nghiền đượcgầu tải xích vận chuyển lên cao và đổ vào băng tải, băng tải dẫn liệu vào cungcấp cho máy nghiền bi Bột đất sét, đá vôi và quặng sắt được nghiền mịn (độ

tìồ án tốt nghiệp Máy nghiền má lấc phức tạp

+ Máy rải liệu đưa nguyên liệu vào không gian của lò nung Sau một thờigian nung, clanhke được đưa ra lò bằng hệ thống ghi quay và sau đó đượcchuyển vào kho chứa bằng băng tải xích Sau thời gian ủ, clanhke được gầu tảixích chuyển vào băng tải cung cấp cho máy nghiền má (do clanhke sau khi ra

lò còn có nhiều viên có kích thước không phù hợp cho máy nghiền bi).Clanhke được nghiền mịn cùng với phụ gia được hỗn hợp gọi là xi măng Ximăng được đóng bao hoặc đẩy lên xi lô chứa chờ vận chuyển bằng xe téc đếnnơi sử dụng

Lò đứng có công nghệ nung clanhke giống với kiểu lò nung vôi liên tục,giữa khu nung và khu làm nguội đường kính lò thường thắt lại

Lúc bắt đầu nung, người ta phải đổ xí to hoặc quặng nửa sống nửa chínhoặc clanhke đến độ cao đáy khi nung, thực hiện nhóm lửa bằng củi Khinhiệt độ tăng dần (khoảng hơn 1 giờ) thì nhóm lửa bằng than đá Sau đó choquặng vào lò, cứ một lóp quặng lại có một lóp than Lượng ngậm nước củaquặng khoảng 10% -ỉ- 20% Than có kích thước từ (3 -ỉ- 5)mm, độ ẩm khoảng6% 7% Cứ sau 40 -T- 60 phút thì đánh tụt lò một lần để lấy clanhke ra Vì

các viên quặng có đường kính nhỏ dễ bịt các kẽ thông hơi trong lò và vì yêu

cầu nung clanhke phải đạt nhiệt độ cao hơn nung vôi nên lò đứng loại này có

hệ thống quạt gió từ đáy lò lên để bảo đảm đủ oxi cho than cháy hết

ưu điểm: Lò đứng được xây dựng đơn giản, thích hợp cho sản xuất ximăng địa phương với trang thiết bị ít và không phức tạp

Nhươc điếm: Tốc độ nung clanhke chậm, chất lượng xi măng khôngđồng đều Để khắc phục nhược điểm này người ta dùng bộ ghi quay ở đáy lò.Ghi quay có nhiệm vụ phá vỡ các tảng clanhke lớn bám ở thành và thân đáy

lò Clanhke bị đập thành những viên nhỏ cho nên thuận lợi cho ra lò hơn Mặtkhác bộ ghi quay có tác dụng đảo đều clanhke làm cho chất lượng clanhke

Trong thực tế, người ta còn trộn thêm vào xi măng Poóclăng dưới 15%chất phụ gia hoạt tính hoặc dưới 10% chất phụ gia trơ vừa để cải thiện tínhchất của xi măng Poóclăng vừa để tăng sản lượng và hạ giá thành sản phẩm.Thiết bị thường dùng để nghiền nhỏ clanhke hiện này là máy nghiền bi Máyloại này có cấu tạo là ống thép hình trụ dài, trong có bi, chia thành nhiềungăn, quay quanh một trục nằm ngang, ống chia làm ba ngăn, các vách ngănđược đục lỗ để bột có thể chuyển qua từ ngăn nọ sang ngăn kia, đường kính bitrong mỗi ngăn là khác nhau Khi máy nghiền bi quay, bi thép tạo được độngnăng va đập làm vỡ clanhke.

Sau khi nghiền clanhke thành bột, clanhke ra khỏi máy có nhiệt độ tới120° -ỉ- 150°c vì vậy phải dùng vít tải vận chuyển xi măng vào kho Tại đây ximăng nguội dần và CaO tự do dần dần hết do vậy ít ảnh hưởng tới chất lượng

xi măng

Để tăng hiệu quả của máy nghiền bi, ngoài việc tính toán tốc độ quay saocho bi thép có động năng va đập lớn nhất, đồng thời đê ý đến sự đồng đều củaclanhke vào máy nghiền bi

Như vậy, để máy nghiền bi làm việc có hiệu quả, sản phẩm clanhke đạt

độ mịn ổn định thì kích thước của viên clanhke đem nghiền nằm trong khoảng(30 -r 35) mm

Trong thực tế sản xuất, để nghiền sơ bộ clanhke có thể sử dụng 4 loạimáy nghiền chủ yếu sau:

tìồ án tốt nghiệp Máy nghiền má lấc phức tạp

Việc chọn loại máy nào cho phù hợp cần có sự phân tích kỹ

IV CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NGHIỀN VÀ CÁC THIẾT BỊ KÈM THEO:

IV.l Phương án nghiền:

Để thực hiện nghiền clanhke có thể thực hiện nghiền một giai đoạn, hoặc

có thể nghiền hai giai đoạn Với phương án nghiền một giai đoạn clanhkeđược đưa vào nghiền trực tiếp để ở đầu ra có được sản phẩm, với phương ánnày thì nguyên liệu vào chí qua một chu trình nghiền rồi chuyển thành sảnphẩm, có thể thấy máy không nghiền hiệu quả do không có quá trình nghiền

sơ bộ - quá trình nghiền xảy ra khốc liệt dẫn tới máy hoạt động mòn nhanh vàchất lượng không ổn định

Phương án nghiền hai giai đoạn sử dụng hai quá trình nghiền là quá trìnhnghiền sơ bộ, sau đó là quá trình nghiền tinh Clanhke được làm nhỏ dần quamáy nghiền thô, sản phẩm của quá trình này được chuyển đến máy nghiềntinh, như vậy qua hai quá trình nghiền kích thước clanhke được giảm đi đểphù hợp với kích thước nạp clanhke của mỗi loại máy nghiền Phương án này

sử dụng máy nghiền với khả năng của nó, máy nghiền sẽ hoạt động có hiệuquả trong thời gian dài, tuy nhiên cần có thêm bộ phận chuyển liệu giữa các

bộ phận như vậy kết cấu có thể cồng kềnh hơn Kết quả của phương án này làsản phẩm đầu ra đạt được yêu cầu

IV.2 Phương án chọn máy:

Thực tế hiện nay đế nghiền sơ bộ clanhke người ta có thể sử dụng 4 loạimáy: Máy nghiền búa, máy nghiền trục lăn, máy nghiền má, và máy nghiềnnón Đế chọn loại máy nghiền thì người ta có thể dựa vào trước hết yêu cầucông nghệ của quy trình như: xem xét độ cứng của vật liệu, tỷ số nghiền i, đặcđiểm kết cấu máy và năng suất cho dây chuyền nghiền cùng với khả năng chếtạo trong nước các thiết bị thay thế, hiệu quả kinh tế Vấn đề quan trọng trongviệc chọn thiết bị phục vụ là có nhiều phương án với các loại máy khác nhau

+ Với máy nghiên nón:

Để nghiền sơ bộ clanhke có thể dùng loại nghiền nón thô và trung bình.Khi máy nghiền làm việc do quá trình nghiền và xả là đồng thời, vùng nghiền

và vùng xả thay đổi nên loại máy này hiệu quả khi năng suất yêu cầu khá lón

Tỷ số nghiền đạt được theo yêu cầu, kích thước sản phẩm đồng đều, sản phẩm

ít bụi Máy làm việc êm dịu, không yêu cầu đặt bánh đà Nhược điểm là kếtcấu của máy phức tạp, giá cao, thiết bị thay thế khó tìm và đắt

+ Máy nghiền hứa:

Để nghiền sơ bộ clanhke yêu cầu tỉ số nghiền i = 4, trong khi đó đểnghiền có hiệu quả máy nghiền búa yêu cầu tỉ số nghiền i > 15 Loại máy nàythường được dùng để nghiền lần thứ 2 các loại vật liệu có độ bền nén giới hạn

* 100 MN/m2 (đá vôi, thạch cao) Do đó loại máy này không phù hợp cho việcnghiền clanhke

+ Máy nghiền truc lăn:

Khi dùng đế nghiền sơ bộ clanhke loại máy này đảm bảo mức độ nghiềnyêu cầu i = 4 H- 6 nhưng máy lại có nhược điểm là làm việc có hiệu quả vớinhững vật liệu dẻo, yêu cầu phải đảm bảo được tỷ số giữa đá nạp và đườngkính của trục Cấu tạo của máy tương đối đơn giản nhưng thường dùng các bộtruyền lớn nên khả năng chế tạo và thay thế khó khăn trong điều kiện củanước ta hiện nay

+ Máy nghiền má lắc đơn siản:

Kết cấu của loại máy này tương đối phức tạp, chế tạo khó khăn Máy này

có có ưu điểm là nghiền được tất cả các loại đá khác nhau Tỉ số nghiền vànăng suất đạt được yêu cầu đề ra Máy nghiền loại này phát huy được lựcnghiền tại vùng nghiền đá do hành trình nhỏ Do đó thường thích họp cho cácloại đá có kích thước lớn và bền Viên đá sản phẩm không được đồng đều do

tìồ án tốt nghiệp Máy nghiền má lấc phức tạp

Nhược điểm lớn của loại này là quá trình làm việc có sự mài mòn khốcliệt do sự trượt tương đối giữa vật liệu và má nghiền, sản phẩm có nhiều hạtnhỏ, bụi và bột

Qua việc phân tích các ưu điểm, nhược điểm chủ yếu các loại máy nghiềntrên đây, ta có thế chọn loại máy nghiền má chuyển động lắc phức tạp dùng để

THIẾT KÊ MÁY NGHIỂN MÁ CÓ CHUYỂN ĐỘNG LẮC

I GIỚI THIỆU MÁY THIẾT KÊ

So đồ cáu tạo máy nghiên má

Trên hình ỉ, má di động làm bằng thép đúc và được lắp với đoạn trục lệch

tâm của trục dẫn Phía đuôi của má di động có đặt rãnh để đặt thanh chốngthông qua các tấm đệm Đầu kia của thanh chống tỳ vào cơ cấu điều chỉnhhình nêm Ở hành trình làm việc lò xo bị nén lại và nó sẽ dãn ra ở hành trình

xả để kéo má di động hồi vị, bảo đảm sự tiếp xúc thường xuyên của thanhchống với má di động và cơ cấu điều chỉnh Trên bề mặt của má di động cócác tấm lát nghiền, để các tấm lát không dịch chuyên dọc và ngang thì bề mặttrên má nghiền có các vấu chặn và phía dưới có gờ đỡ Tấm lát được kẹp chặtnhờ có nêm giữ và bu lông đầu chìm Với tấm lát trên má cố định thì được gắn

bu lông với thân trước Do các tấm lát mòn nhanh trong quá trình làm việc nên

tìồ án tốt nghiệp Máy nghiền má lấc phức tạp

khi chế tạo người ta thường chế tạo đối xứng để có thể xoay ngược lên tiếp tục

sử dụng

Má cố định và má di động tạo thành buồng nghiền có dạng hình nêm,phía trên rộng, phía dưới hẹp dần Các viên đá được nạp vào buồng nghiền.Trong một chu kỳ chuyển động của má di động có hai hành trình là hành trìnhnghiền và hành trình xả Ớ hành trình nghiền má di động tiến sát gần má cốđịnh để nghiền vỡ đá trong buồng nghiền Ớ hành trình xả, má di động tách xa

má cố định để các viên đá được rơi tự do từ cao xuống thấp, từ chỗ rộng trongbuồng nghiền đến chỗ hẹp trong buồng nghiền, hoặc rơi ra khỏi buồng nghiền

do trọng lượng Quá trình lặp lại như trên làm cho đá trong buồng nghiền tiếptục được nghiền nhỏ, tiếp tục di chuyển từ của nạp đến cửa xả

Chuyển động của má di động là điểm khác biệt cơ bản so với các máynghiền khác, đó là một chuyển động phức tạp mà ở đây ngưởi ta chú ý đếnmỗi điểm trên mặt tấm lát của má nghiền di động có chuyển động khác nhaunhưng đều là những đường cong khép kín Máy nghiền má lắc phức tạp sẽ phá

vỡ vật liệu nghiền bởi các tác dụng ép vỡ, chà vỡ, chẻ vỡ

Máy nghiền má lắc phức tạp thường được ký hiệu theo hai thông số làchiều rộng và chiều dài của cửa nạp của máy Các thông số vận hành của máy

II KHẢO SÁT TÍNH CHỌN CÁC THÔNG số BUÔNG NGHIÊN:

Để mô hình hoá các thông số buồng nghiền có thể dựa vào mô hình của

Hình 2

Trên hình vẽ các thông số hình học:

+ Hị là chiều cao từ điểm cao nhất của má tĩnh đến cửa xả

+ H2 là chiều cao của má tĩnh

+ H là chiều cao tính từ cửa nạp đến cửa xả

tìồ án tốt nghiệp Máy nghiền má lấc phức tạp

+ L6 chiều cao tính từ điểm treo thanh chống đến tâm trục lệch tâm

Về nguyên lý, máy nghiền má có chuyển động lắc phức tạp là một cơ cấu

Hình 3

Khâu 1 quay được toàn vòng phải thoả mãn điều kiện sau :

r + Lo < L3 + L4

Trong đó r, L2, L3, L4 lần lượt là chiều dài của các khâu 1, 2, 3, 4

+ Điều kiện trên mới chỉ thoả mãn được bài toán về nguyên lý máy Để

áp dụng nguyên lý cơ cấu 4 khâu trong thiết kế máy nghiền má có chuyểnđộng lắc phức tạp cần phải thoả mãn một số điều kiện làm việc khác như vậtliệu không bị bật ngược lên phía trên khi nghiền, trục lệch tâm có số vòngquay hợp lý để năng suất và hiệu quả nghiền cao nhất, kết cấu máy gọn, nhẹ

để tiết kiệm vật liệu chế tạo và dễ khai thác sử dụng

Điểm Slịcửa nạp) Điểm S2(cửa xả)

lý của cơ cấu đã chọn đảm bảo điều kiện công suất nghiền ở cửa nạp phải lớnhơn cửa xả

II 1 Xác định góc kẹp đá.

Xét viên clanhke tại vùng làm việc của buồng nghiền, ta có sơ đồ tác

dụng lực lên viên clanhke như hình 5.

Góc kẹp đá a được xác định để đảm bảo viên đá nằm giữa hai má nghiền mà

không bị bật ngược trở lên Khi má di động chuyển động từ phải sang trái,viên clanhke ngoài chịu tác dụng của trọng lực G, nó còn chịu thêm các lực làlực ép p của má di động, lực ma sát T giữa tấm lát má di động với viênclanhke, lực ma sát Tị giữa viên clanhke với má nghiền cố định và phản lực p,của má cố định lên viên clanhke Để đơn giản ta có thể giả sử viên c đemnghiền có dạng hình cầu với đường kính D, bỏ qua trọng lượng của nó

tìồ án tốt nghiệp Máy nghiền má lấc phức tạp

Thông thường a = 15° -ỉ- 22° vì nếu a quá nhỏ thì mức độ nghiền sẽ bịgiảm nhỏ và làm tăng kích thước máy Còn nếu a > 2cp thì sẽ không đảm bảođiều kiện vật liệu đem nghiền không bị bật ngược trở lên, nên a < 2cp = 22,6°.

II.2 Tính chọn và khảo sát các thông sô buồng nghiền:

Để thiết kế máy nghiền má (150 X 750)mm cần thực hiện các bước sau:

Bị: Chọn sơ bộ các thông số kết cấu và động học dựa vào các loại máy cókích thước và nguyên lý làm việc đang sử dụng trong thực tế gần với máy cầnthiết kế

B?: Sử dụng chương trình ALASKA để khảo sát nhằm:

+ Kiểm tra và chuẩn hoá các thông số đã chọn

+ Tìm ra được phương án thiết kế hợp lý, đáp ứng các yêu cầu làm việc

và mục đích thiết kế đề ra

B3: Từ phương án có các thông số sơ bộ hợp lý tiến hành thiết kế máy cụthể, tính toán bền chi tiết và thiết kế chính xác các chi tiết quan trọng, tính lạikhối lượng và kiểm tra bằng chương trình ALASKA (nếu qui trình này lặp lạinhiều lần) và cuối cùng là chế tạo máy đã thiết kế

- Để tìm ra được phương án tốt nhất thì chỉ tiêu đầu tiên được chọn lànăng suất máy Năng suất lý thuyết của máy nghiền má được tính theo [13]công thức do giáo sư B.B.KnyniaHLỊeb đề xuất :

c.3Q.S lh Lh.nÌB b) + 3

D tb tga

Trong đó :

tìồ án tốt nghiệp Máy nghiền má lấc phức tạp

Theo nhiều tác giả năng suất còn phụ thuộc vào các thông số kết cấu L2,

L3, L6, r, a và thông số động học như tốc độ quay của trục lệch tâm

Q = f(L2, L3, L6, r, L, b, n, a)

Ngoài ra cũng cần phải lưu ý đến điều kiện:

[a,] < a < [a2]

+ [aj < a là đảm bảo cho máy gọn nhẹ và tiết kiệm năng lượng

+ a < [a^] là đảm bảo điều kiện vật liệu không bị bật ngược trở lên

Thường chọn or, - ot| = 5°

• Xác định hàm mục tiêu:

+ Từ điều kiện thực tế là một số loại máy nghiền má được sản xuất ởnước ta hiện nay được mô phỏng theo máy của Liên Xô cũ thường gặp phảimột số khuyết tật sau:

- Máy hoạt động rất rung

- Khi nghiền có hiện tượng vật liệu bị bật ngược lên

- Năng suất thực tế chỉ đạt (1/2 -ỉ- 1/3) năng suất thực tế tính toán

Hình 6: Khao sát sự làm việc của má nghiền di động.

- Xét nửa chu kỳ sau:

+Tại điểm Sp ở vị trí số 3 quá trình nghiền clanhke bắt đầu, cửa nạp liệuthu hẹp dần, lực nghiền cũng tăng dần Đến vị trí số 4 cửa nạp thu lại nhỏnhất Đến vị trí số 1 thì quá trình nghiền clanhke bắt đầu ngừng lại

- Tại điểm S2: Từ vị trí số 3 cửa xả được mở rộng dần ra, những viênclanhke ở vùng lân cận phía trên điểm I có kích thước nhỏ hơn độ mở cửa xảthì sẽ rơi xuống Đến vị trí số 1 thì độ mở cửa xả là lớn nhất

• Để thiết kế máy nghiền má lắc phức tạp B X L = (150 X 750)mm ta sẽ

tìồ án tốt nghiệp Máy nghiền má lấc phức tạp

• Trước hết ta xét phương án thứ nhất: Khảo sát máy (250 X 900)mm

{Xem hình 2) Kích thước chọn theo thống kê như sau:

- Khoảng cách từ tâm trục lệch tâm đến má nghiền cố định :

- Chiều cao của má tĩnh : H2 = 670 mm = 0,67 m

Thông số này được chọn tự do nhưng phải hợp lý Ớ phần dưới cũng sẽ

có một số thông số có cách chọn tương tự như vậy

- Khoảng cách từ điểm tì thanh chống lên má di động đến điểm dưới

- Khoảng cách từ tâm trục lệch tâm đến tâm quay của thanh chống đo

1>ỚP44M

* Xác định toạ độ trọng tâm của các khâu: (Xem hình 7)

_ -B3_ -0,18 nnn _n

y,i= ~Y= -y-= - 0,09 m ; z„ = 0

=> Toạ độ trọng tâm của má nghiền di động (má di động + tấm látnghiền) trong hệ BFR2:

3=° Mô men quán tính của trục lệch tâm đối vói các trục của hệ toạ độ BFR1:

Vì phần lệch tâm của trục là khá nhỏ so với kích thước của trục nên ta coi

tìồ án tốt nghiệp Máy nghiền má lấc phức tạp

-Mômen quán tính của thanh chống đối với các trục toạ độ của hệ BFR3:

Do y3 = z3 = 0 nên tương tự như trên ta chọn: m3l =0,1.10~5 kg.m2

m32 = m33 = m3 x3 = 80 0,162 » 2,05 kg.m2

Nạp các dữ liệu cần thiết vào chương trình ALASKA để khảo sát chuyểnđộng và xác định các thông số cần thiết:

Title May nghiên ma (may tieu chuan 250 X 900)- Phuong an 1

! Khai bao thong so dua vao

# Parameter n=222 ome=2*PI*n/60 phi=-PI/2

! Khai bao vat nen (vat 0)

Point 1 on 0 0 0 0 ! Tam quay truc lech tam

Point 2 on 0 15 -16 ! Tam quay cua thanh chong

Point 3 on 0 -bl 0 ! Diem tren cung cua ma nghiên codinh

Point 28 on 2 L2+L21 ! Diem duoi cung cua ma nghiên di dongPoint 29 on 2 0.403 -L22 ! Diem dat luc

! Khai bao thanh chong (vat 3)

Point 30 on 3 ! Diem lien ket voi ma nghiên di dong

Point 31 on 3 13 ! Diem lien ket voi vat nen

Point 35 on 3 13/2 ! Toa do trong tam

! Khai bao vat the

! Khai bao lien ket cac vat the

Joint 1 jvar 1 Revolute Bfr 0 Bfr 1

Joint 2 jvar 2 Revolute Jfr 1 Bfr 2

Joint 1 jvar 3 Revolute Jfr 2 Bfr 3 Cut

Joint 1 jvar 4 Revolute Jfr 3 Jfr 4

! Khai bao chieu cua he toa do tong the

Gravity 0 - 1 0

tìồ án tốt nghiệp Máy nghiền má lấc phức tạp

Function 5 type Symbol (p2(l 1) + R)*938477/(2*R)

Function 6 type Symbol (p2(l 1) + R)*131894/(2*R)

tìồ án tốt nghiệp Máy nghiền má lấc phức tạp

Trong hình 8:

Điểm A,B và D tương ứng với điểm 24,25,21

XA, XB: là toạ độ của điểm A, B theo trục X tương ứng là pl(24), pl(25)

là toạ độ theo phương trục 1 của điểm 24 và 25 trong hình 7.

YA,Yb: là toạ độ của điểm A, B theo trục Y tương ứng là p2(24),p2(25) là

toạ độ theo phương trục 2 của điểm 24 và 25 trong hình 7.

Mà BC = X B - XA , AC = Y b - Y A nên:

Khi má di động chuyển động thì XA, XB, YA, YB thay đổi dẫn đến BC và AC

Vậy để xác định được a thì ta phải khảo sát hàm:

a = arctg X B — — = ơrctg bằng chương trình ALASKA

Bằng cách tính toán tương tự để có được hàm biểu diễn góc a, ta tìm

- Kết quả sau khi khảo sát bằng Alaska

Pmax= 0,441354 radian » 25,3°

pmin= 0,341387 radian » 19,57°

* Cơ sở đế tính lực.

Dựa vào sơ đồ hình học của máy, tiến hành xác định lực tác dụng lên các

cơ cấu của máy bao gồm:

+ Các lực là ngoại lực tác dụng lên các khâu của máy

Sp: là hành trình của điểm đặt lực p trên má nghiền di động

L = ~ ,n,, X sin - = -947700X sin 8° = -13189</V)

+ Với máy nghiền má có chuyển động má lắc phức tạp, lực nghiền có thểxem như đặt vào 1 điểm cách một khoảng (0,3 -ỉ- 0,4)H tính từ điểm chống củathanh chống vào má nghiền, lực này có phương vuông góc với đường phângiác của góc kẹp clanke (điểm C)

Từ hình vẽ ta chiếu lực Pmax theo phương trục Ox và Oy ta được:

PL = Xcos| = 947700Xcos8° = 938477(/V)

Ta thấy rằng theo như hìnhó thì khi máy nghiền má hoạt động thì điểm

123 là quá trình nghiền, tại điểm 1 lực nghiền bằng 0 lực nghiền tăng dần đếnđiểm 3 thì đạt giá trị Pmax

341 là quá trình xả lực nghiền giảm từ Pmax về 0 ở thời điểm kết thúc quátrình xả tại điểm 1

Để làm cho lực nghiền tăng từ 0 đến Pmax rồi giảm dần về 0 trong

1 chu kỳ làm việc của máy Ta dùng phép biến đổi toạ độ của điểm 11

Gọi toạ độ điểm 11 đối với hệ toạ độ Oxy là X và y Theo toạ độ củađiểml 1 ta đổi trục hệ toạ độ mới của điểm 11 sang hệ toạ độ mới là OXY, cógiá trị toạ độ mới của điểm 11 là X và Y và:

Y = y + R

Sau khi đổi hệ toạ độ mới của điểm 11 ta áp dụng hàm toán học sau:

2 R 2 R

Lợi dụng hàm A, ta nhân hàm A với lực Pmax thì ta sẽ có lực nghiền tăng

từ 0 đến giá trị Pmax rồi giảm dần về 0 trong 1 chu kỳ làm việc của máy

* Sỏ vòng quay của trục lệch tâm:

- Số vòng quay của trục lệch tâm được tính theo [ 1 ] công thức :

tìồ án tốt nghiệp Máy nghiền má lấc phức tạp

Trong đó:

+ Ej chỉ số năng lượng, biểu thị sự tiêu tốn năng lượng để nghiền 1 tấn đá

có kích thước đủ lớn thành đá sản phẩm có kích thước 1 mm Giá trị tuỳ thuộcvào tính chất cơ lý của đá Ei = [4,58 -í- 8,5], kw.giờ/tấn; chọn Ei= 4,58,kw.giờ/tấn

+ Km: hệ số điều chỉnh Ej, phụ thuộc vào độ lớn của đá nạp

+ Km=l, với Dnạp = 250 mm, thường Dnạp « 2ĩ Omm

+ Q: năng suất máy, m3/h

N= 0,13.4,58.1,—15.1,8 =41,5 (kW)

,/025

Retum

tìồ án tốt nghiệp Máy nghiên má lấc phức tạp

May nghiên ma - Phuong an 1 04/29/04

tìồ án tốt nghiệp Máy nghiên má lấc phức tạp

04/28/04

04/28/04

RF1(3) 628483.13 314246.56

0.0

-314246.56 -628493.13

RF2 (3) 369.81525 184.90762

0.0

-184.90762 -369.81525

May nghiên ma - Phuong an 1

Phan luc tai Khop 4(Theo he toa do

BFR3_hinh7)

04/28/04 I 17:19

tìồ án tốt nghiệp Máy nghiên má lấc phức tạp

04/28/04

04/28/04

04/28/04

Đồ án tốt nghiệp Máy nghiền má lấc phức tạp

GIẢI THÍCH Ý NGHĨA CỦA CÁC Đổ THỊ SAU KHI KHẢO SÁT BANG ALASKA

* Đồ thị khảo sát toạ độ điểm 24 và 25:

Theo như hình 4 Quỹ đạo điểm Sj (thuộc cửa nạp) và điểm S2 (thuộccửa xả), tương ứng với điểm 24 và điểm 25 trên đồ thị của Alaska

Theo đồ thị ta có tỷ lệ giữa trục 2 và trục 1 của hệ toạ độ IFR là:

_ -0,109893-(-0,1399992) 2^5

-0,20393-(-0,22372) ~ 1,5 _

-0,628348-(-0,6663385) 3 -0,36062-(-0,37226) * 1

Trong đó e và g là tỷ lệ giữa các trục 1 và 2 của đồ thị điểm 24 và 25

So sánh ta thấy tương ứng với tỷ lệ của điểm s, và S2 trong quỹ đạo chuyển

động của nó ở hình 4.

* Đồ thị cửa nạp và cửa xầ(Xem hình2 và hình7).

Là đồ thị biển diễn sự thay đổi của điểm 24 (thuộc cửa nạp) và 25(thuộc cửa xả) Theo phương của trục 1 của hệ toạ độ IFR (hình 7) Cho phép

ta quan sát thấy sự thay đổi chiều rộng của cửa nạp và cửa xả trong chu kỳlàm việc của máy theo thời gian Từ đó biết được hành trình của má di động ởtại vùng cửa nạp và cửa xả, đây chính là những thông số cần thiết cho việc tínhtoán năng suất của máy

* Đồ thị khảo sát góc a và P: Xem hình 8.

Các đồ thị này cho phép người ta nhìn thấy được sự thay đổi độ lớn củacác góc a và Ị3 (tính bằng radian theo thời gian) Đặc biệt là sự thay đổi, cũngnhư về độ lớn của góc a có ảnh hưởng trực tiếp như thế nào đến sự làm việc