Giao trinh bai tap gamvkxd ch2 4

Máy nghiền bánh xe có nhiều kiểu, có thể phân loại theo các phương thức: ‰ Phân loại theo cấu tạo máy - Đĩa cố định: bánh xe quay quanh trục thẳng đứng, đồng thời quay quanh trục ngang

VI MÁY NGHIỀN BÁNH XE

VI.1 Đại cương và phân loại

Máy nghiền bánh xe được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp VLXD để đập nhỏ đất sét, tràng thạch, đá đôlômít, cát đến kích thước 3÷8mm và đập mịn đến kích thước 0,2 ÷ 0,5mm

Nguyên tắc tác dụng lực của máy nghiền bánh xe là vật liệu bị ép và mài giữa bánh xe

và đĩa

Máy nghiền bánh xe có nhiều kiểu, có thể phân loại theo các phương thức:

‰ Phân loại theo cấu tạo máy

- Đĩa cố định: bánh xe quay quanh trục thẳng đứng, đồng thời quay quanh trục ngang Lực ly tâm đặt vào bánh xe nên dễ hư trục giữa

- Đĩa quay: bánh xe chỉ quay quanh trục ngang Tránh được khuyết điểm của đĩa cố định và máy làm việc yên tĩnh Nhưng lực ly tâm lại đặt vào vật liệu, nếu không có thành chắn tốt, hiệu quả làm việc sẽ kém

Tùy theo vật liệu nghiền (cho phép lẫn kim loại hay không) mà bánh xe của máy nghiền được chế tạo bằng kim loại hoặc phi kim loại như đá hoa cương, thạch anh, tấm gốm v.v

‰ Phân loại theo đặc trưng kỹ thuật

- Máy nghiền bánh xe nghiền vật liệu ẩm: Độ ẩm của vật liệu nghiền cho phép W= 15÷16% Nó được sử dụng để gia công đất sét trong sản xuất gạch ngói và các sản phẩm gốm khác

- Máy nghiền bánh xe nghiền vật liệu khô: Độ ẩm của vật liệu vào máy W = 10 ÷11%

- Máy nghiền trộn phối liệu đồng thời: Độ ẩm vật liệu W = 10÷12%

Trên quan điểm kinh tế, máy nghiền bánh xe nghiền khô so với đập trục nghiền nhỏ có hiệu quả làm việc kém hơn, năng lượng tiêu hao riêng lớn hơn [KW/Th] Kết cấu máy phức tạp, sửa chữa khó Cho nên máy nghiền bánh xe chỉ dùng trong những trường hợp cần thiết về kỹ thuật như làm sít đặc vật liệu, đuổi không khí ra khỏi vật liệu, tránh lẫn sắt

VI.2 Sơ đồ cấu tạo máy nghiền bánh xe

VI.2.1 Máy nghiền bánh xe nghiền ướt

Đặc trưng: máy làm việc liên tục, đĩa ố định, truyền động dưới, dùng để nghiền đất sét

có độ ẩm W = 15-16%

Hình 2.21b Máy nghiền bánh xe, nghiền ướt

Hình 2.21a Sơ đồ nguyên lý máy nghiền bánh xe, nghiền ướt

5

6

1

7

8

1

2 9

4

‰ Cấu tạo:

Máy cấu tạo gồm đế máy (1) gắn với đĩa cố định (2) Trục chính (3) trên có ổ trục (4) gắn với trục ngang (5), 2 đầu lắp động 2 bánh xe(6) Trục chính (3) quay được nhờ động cơ truyền động qua trục ngang (7) và cặp bánh khía hình côn (8)

‰ Nguyên lý hoạt động

Khi trục (3) quay đồng thời kéo trục ngang quay quanh trục (3) Khi trục (5) quay do lực

ma sát làm 2 bánh xe (6) quay chung quanh trục (5) nghiền nhỏ vật liệu

Cấu tạo của ổ trục (4) có tác dụng làm cho bánh xe có thể nâng lên hay hạ xuống khi bề dày của lớp vật liệu trên đĩa thay đổi, hoặc khi gặp vật liệu rắn lẫn vào.Với cấu tạo như vậy tránh gây hư hại các chi tiết máy, bảo đảm máy làm việc an toàn

Trên mặt đĩa, có tấm lót có lỗ thủng hình ellip Kích thước lỗ thủng tùy thuộc mức độ đập nghiền i Hệ thống cánh gạt (9) dùng để gạt vật liệu vào đường lăn của bánh xe Vật liệu được nghiền nhỏ sẽ chui qua lỗ thủng của tấm lót và rơi xuống đĩa (10), sau đó chúng được cánh gạt (9) gạt ra ngoài

VI.2.2 Máy nghiền bánh xe nghiền khô

Hình 2.22 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền bánh xe

8

1

2

9

10

7

1

4 5

3

Đặc trưng của máy là làm việc liên tục, bánh xe, đĩa quay, truyền động trên: dùng để nghiền đất sét bán khô, sa mốt, tràng thạch, cát

‰ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Máy cấu tạo gồm 2 bánh xe (1) lắp động vào trục ngang (2), trục ngang (2) lắp trượt vào trục chính (3) Trục chính quay được nhờ động cơ truyền động qua trục ngang (4) và và cặp bánh khía hình côn (5) Trục chính (3) quay kéo theo đĩa (6) quay Trên đĩa (6) có tấm lót không có lỗ, nhưng vành ngoài đĩa có đặt vành ghi (7) Khi đĩa (6) quay, do lực ma sát làm cho 2 bánh xe (1) quay quanh trục ngang (2) nghiền nhỏ vật liệu

Để bảo đảm an toàn máy trục ngang (2) được lắp trượt vào trục chính (3) và ổ định hướng (8) Khi gặp vật liệu rắn rơi vào hoặc khi bề dày lớp vật liệu thay đổi bánh xe (1) có thể nâng lên hay hạ xuống, bảo đảm máy làm việc an toàn

Trong máy còn lắp hệ thống cánh gạt, gạt vật liệu vào đường lăn của bánh xe và gạt vật liệu đã được nghiền nhỏ ra vòng ghi (7) ; ở đó hạt to lại được gạt trở vào đường lăn của bánh xe Hạt nhỏ đạt kích thước sẽ rơi xuống đĩa (9), được gạt ra ngoài bởi dao gạt (10) Kiểu máy nghiền khô này tốc độ quay của trục chính n = 20-30 v/ph Nếu tốc độ lớn hơn, hiệu quả nghiền sẽ kém, vì do lực ly tâm sẽ làm văng vật liệu ra thành máy

Hình 2.22b Máy nghiền bánh xe, nghiền khô

VI.2.3 Máy nghiền bánh xe kiểu Rit den

Để lợi dụng lực ly tâm tác dụng vào vật liệu nhằm nâng cao năng suất máy, người ta chế tạo loại máy nghiền bánh xe kiểu Ritden

‰ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Máy có cấu tạo tương tự máy nghiền bánh xe-nghiền khô Điều khác biệt mang tính đặc trưng là máy có số vòng quay của đĩa tăng n = 50 v/ph Đĩa máy không có vành ghi ngoài có

lỗ Giữa đĩa (1) và thành máy (2) có khe hở (3) có thể điều chỉnh kích thước theo yêu cầu Với

số vòng quay của đĩa cao, dưới tác dụng của lực ly tâm các hạt vật liệu nhỏ sẽ văng qua khe

hở (3) lọt ra ngoài, còn các hạt to bị dao gạt gạt vào tâm của đường lăn bánh xe

Năng suất của loại máy này rất cao, vật liệu có thể nghiền rất mịn, tiêu tốn năng lượng

ít, có thể nghiền được đất sét có độ ẩm W = 12÷14%

Để giảm tải trọng tác động vào đĩa do bánh xe và giảm momen khởi động máy, người

ta dùng phương pháp treo bánh xe (4) Qua thanh kéo (5) trục ngang (6) được treo vào xà (7) đặt lên dầm (8) qua lò xo (9)

1

5

9

8 7

2

4

Hình 2.23 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền kiểu Rit đen

3

6

VI.2.4 Máy nghiền có lực ép lò xo đặt vào bánh xe

Để tăng hiệu quả nghiền của bánh xe, cần tăng trọng lượng của bánh xe Nhưng nếu tăng trọng lượng của bánh xe thì cấu tạo máy sẽ phức tạp, tiêu hao năng lượng lớn.Từ đó người ta chế tạo máy nghiền bánh xe có lực ép lò xo đặt vào bánh xe thay cho sự tăng trọng lượng bánh xe

‰ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Máy có cấu tạo giống máy nghiền bánh xe nghiền ướt, chỉ khác là có lực ép của lò xo đặt vào bánh xe

Máy cấu tạo gồm trục cố định (1), có lắp ổ tự do (2), đồng thời lắp vào trục ngang (3) của bánh xe(4) Trên ổ tự do (2) gắn liền với díp (5) tựa trên lò xo (6) Bánh xe (4) tựa trên trục cố định (1) và vít điều chỉnh (7) Nhờ vậy áp lực của bánh xe tác dụng lên đĩa có thể điều chỉnh tùy theo yêu cầu qua díp (5) và lò xo (6)

5

6

4

1

3

2

7

Hình 2.24 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền có lực ép lò xo đặt vào bánh xe

VI.3 Tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản

‰ Tính góc kẹp α

Góc kẹp α là góc tạo bởi tiếp tuyến tại tiếp điểm giữa bánh xe và cục vật liệu với đường nằm ngang của đĩa Muốn máy làm việc có hiệu quả, vật liệu không bắn ra ngoài cần phải xác định góc kẹp α

Qua phân tích thành phần lực tác dụng và vật liệu hình (H.2.25), ta thấy điều kiện để vật liệu không bị văng ra ngoài:

1

Thay P1 vào phương trình (a) và chia 2 vế cho Pcosα ta có:

α ≤

− 2

2f tg

− 2ϕ

2tg

Î Muốn máy làm việc có hiệu quả: α < ϕ 2 (2.62)

‰ Xác định tỷ lệ đường kính bánh xe D và đường kính vật liệu d

Từ phân tích hình vẽ, ta thấy:

D d D dcos

=

D 1 cos

Để máy làm việc bảo đảm hơn cần tăng tỷ lệ D d 10 20%= ÷

‰ Xác định trọng lượng bánh xe

Đối với máy nghiền khô 2

bánh xe cách đều trục chính, có trọng

lượng bằng nhau Nhưng đối với máy

nghiền bánh xe nghiền ướt 2 bánh

xe không cách đều trục chính; do đó

phải chú ý đến trọng lượng từng

bánh xe để cho lực ly tâm quán tính

tác dụng vào 2 bánh xe bằng nhau

Nghĩa là:

P1 = P2 (2.64)

P2

P1

Trong đó: P1, P2 - lực ly tâm quán tính của bánh xe I và bánh xe II

= 1 12 1

1

m V P

r và = 2 22

2 2

m V P

1 1

G V P

2 2

G V P

Trong đó:

r1,r2 - khoảng cách từ tâm trục chính đến tâm bánh xe I và II

m1,m2 - khối lượng bánh xe I và II

V1,V2, Vận tốc góc của hai bánh xe = π1

1

r n V

30 và

π

= 2 2

r n V

30 Điều kiện cân bằng là: P1 =P2 Æ G r1 1 =G r2 2 hay m r1 1 =m r2 2

Thông thường người ta lấy: r =(1,45 - 1,6) r 2 1 từ đó sẽ chọn được khối lượng tương ứng của các bánh xe

‰ Xác định số vòng quay của đĩa (kiểu đĩa quay)

Khi đĩa quay vật liệu chịu tác dụng lực ly tâm quán tính sẽ có thể văng ra ngoài, như vậy hiệu quả nghiền sẽ kém đi Do đó, sốvòng quay phải được tính toán thích hợp để giảm lực ly tâm quán tính, nâng cao hiệu quả đập nghiền

Qua phân tích lực ta thấy điều kiện để vật liệu không bị văng ra khỏi đĩa:

≥

ms lt

r Æ V≤ f.g.r (2.66)

V 30

Trong đó:

r- bán kính của vòng lăn bánh xe trên đĩa [m]

V- vận tốc dài của cục vật liệu trên vòng lăn của bánh xe [m /sec]

f- hệ số ma sát giữa đĩa và vật liệu

m- khối lượng của vật liệu [Kg]

g- gia tốc trọng trường [m/sec2]

Để máy làm việc được bảo đảm ntt (số vòng quay thức tế ) nên giảm 10%

‰ Xác định năng suất máy nghiền bánh xe

Plitâm

Năng suất máy nghiền bánh xe phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố Vì vậy, cho đến nay chưa xác định được công thức lý thuyết để tính toán chính xác, mà chỉ dựa theo các công thức thực nghiệm:

♦ Khi nghiền đất sét ẩm, đĩa có lỗ:

V 60 n.l.F (a b) [m3/h] (2.68) Trong đó:

µ - hệ số hữu ích, µ = 0,8÷0,9

n- số vòng quay trục chính [v/ph]

l - chiều dài thỏi đất xuyên qua lỗ của đĩa sau 1 vòng quay [m]

F - tiết diện của lỗ thũng [m2]

a - số lỗ bánh xe trong lăn lên sau 1 vòng quay của trục chính

b - số lỗ bánh xe ngoài lăn lên sau 1 vòng quay của trục chính

♦ Khi nghiền vật liệu rắn hoặc đất sét khô

=

× 3

nGD Q

trong đó: n - số vòng quay của trục chính (hay đĩa quay) [v/ph]

D - đường kính đĩa [m]

G - trọng lượng bánh xe [T]

‰ Xác định công suất máy nghiền bánh xe

Công suất tiêu tốn cho máy nghiền bánh xe gồm:

- Công suất tiêu tốn khắc phục ma sát cho bánh xe lăn

- Công suất tiêu tốn khắc phục ma sát cho bánh xe trượt

- Công suất tiêu tốn khắc phục ma sát cho cánh xe gạt

- Công suất tiêu tốn khắc phục ma sát cho các chi tiết máy khác

♦ Công suất tiêu tốn khắc phục ma sát cho bánh xe lăn

Lực kéo cần thiết để bánh xe lăn

Trong đó: G - trọng lượng bánh xe [KG]

µ - hệ số kéo, µ = 0,05- 0,1 Công suất tiêu hao để khắc phục ma sát lăn

1

G .k.R n N

Trong đó: V- vận tốc lăn trung bình của bánh xe [m/sec]

k - số lượng bánh xe

Rtb: bán kính lăn trung bình của bánh xe [m]

n - số vòng quay của trục chính [v/ph]

♦ Công suất tiêu tốn để khắc phục ma sát trượt

2

k.G.f.V N

Trong đó: G - trọng lượng bánh xe [KG]

f - hệ số ma sát giưa bánh xe và vật liệu

+ Vật liệu rắn, khô f = 0,3 + Vật liệu ẩm, dẻo f = 0,45

V2 - vận tốc trượt trung bình [m/sec]

Xác định V2, theo hình vẽ ta có vận tốc từng điểm

π

a

R n V

π

b

R n V

30 (2.73b)

π

c

R n V

Tại điểm C của bánh xe không bị trượt Các điểm

ở nửa phía ngoài bánh xe trượt về phía trước Các điểm

ở nữa phía trong bánh xe trượt về phía sau

Tb

max

nb V

Như vậy, tốc độ trượt trung bình về phía trước hoặc phía sau

max

V

♦ Công suất tiêu tốn khắc phục ma sát cho bánh xe trượt:

a

c

b

b

πbn/60 πbn/60

π =

×

2

k G f V k G f n.b k G f b n

♦ Công suất tiêu tốn để khắc phục ma sát ở cánh gạt

π

×

3

P.i.V f P.i f R n P.i f R n N

Trong đó:

P- lực ép của cánh gạt xuống đĩa [KG] thường R = 100KG

i - số cánh gạt

V3- tốc độ chuyển động tương đối của cánh gạt [m/sec], thường được lấy bằng tốc độ lăn của bánh xe

f1- hệ số ma sát giữa cánh gạt và đĩa, thường f1 = 0,2

♦ Công suất tiêu tốn để khắc phục các ma sát khác

Công suất tiêu tốn để khắc phục các ma sát khác thường tính qua hệ số tác dụng hữu ích η = 0,75÷0,8

Công suất động cơ của máy n ghiền bánh xe :

η

dc

N + N + N