tính toán và thiết kế máy nghiền bi 2 ngăn dùng để nghiền đậu nành

Nổ vỡ: Do ứng lực xuất hiện bên trong cục vật liệu vượt quá giới hạn bền của nó khi có sự giảm áp đột ngột trong buồn làm việc.Thông thường trong máy nghiền người ta sử dụng tổ hợp các p

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ

- -BÁO CÁO ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CNHH

THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN BI LIÊN TỤC

ĐỂ NGHIỀN ĐẬU NÀNH NĂNG SUẤT 0.5

TẤN/GIỜ

PGS TS Hồ Quốc Phong

Tháng 05/2018

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện Đồ án Quá trình và thiết bị Công nghệ Hóa học,

tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và chu đáo từ thầy Hồ Quốc Phong Với những kiến thức bổ ích và những kinh nghiệm chuyên môn, thầy đã

giúp tôi không chỉ học hỏi được nhiều kiến thức quý báu mà còn có cả thái độ vàphong cách làm việc chủ động, chuyên nghiệp

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

Thầy Hồ Quốc Phong – người đã trực tiếp hướng dẫn, cho tôi những lời chỉbảo, nhận xét trong suốt quá trình thực hiện đồ án

Các thầy, cô trong Hội đồng Đồ án Quá trình thiết bị đã cho tôi những lờikhuyên, nhận xét bổ ích để giúp Đồ án này được hoàn thiện hơn

Các bạn trong tập thể lớp Công nghệ kỹ thuật hóa học K40 đã nhiệt tìnhgiúp đỡ, động viên tinh thần giúp tôi vượt qua khó khăn, qua đó càng thêm gắn

bó, thân thiết và đoàn kết với nhau hơn

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, những người đã luônbên cạnh động viên, ủng hộ, cùng tôi vượt qua những khó khăn trong cuộc sống.Xin chân thành cảm ơn!

Cần Thơ, ngày 01 tháng 05 năm 2018

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH SÁCH HÌNH v

DANH SÁCH BẢNG vi

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH NGHIỀN 2

1 1 Khái niệm chung về quá trình nghiền 2

1 1 1 Khái niệm 2

1 1 2 Các phương tác dụng lực của quá trình nghiền 2

1 1 3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiền 3

1 1 4 Các yêu cầu trong quá trình nghiền 4

1 2 Máy nghiền bi 5

1 2 1 Cấu tạo 5

1 2 2 Phân loại 5

1 2 3 Nguyên lí hoạt động 6

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU NGHIỀN: ĐẬU NÀNH 7

2 1 Giới thiệu chung về đậu nành 7

2 1 1 Đặc điểm của cây đậu nành 7

2 1 2 Hạt đậu nành 7

2 2 Thành phần của hạt đậu nnh 8

2 3 Quy trình công nghệ sản xuất bột đậu nành 10

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 13

3 1 Thiết bị chính 13

3 1 1 Thùng nghiền 13

ii

3 1 2 Bề dày thùng nghiền 16

3 1 3 Tốc độ quay 17

3 1 4 Tấm lót 22

3 1 5 Tấm ngăn 24

3 1 6 Cửa thăm 25

3 1 7 Đầu nạp liệu 25

3 1 8 Ống tải và thải liệu 26

3 1 9 Ổ lăn 26

3 2 Tính toán bi nghiền 27

3 2 1 Đường kính bi nghiền 27

3 2 2 Khối lượng bi phân bố trong 2 ngăn 28

3 3 Thời gian lưu của vật liệu 28

3 4 Động cơ 29

3 4 1 Công suất động cơ 29

3 4 2 Chọn động cơ 33

3 5 Bộ giảm tốc 33

3 5 1 Chọn hộp giảm tốc 33

3 5 2 Lựa chọn phương án thiết kế hộp giảm tốc 34

3 5 3 Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng nghiêng cấp nhanh 36

3 5 4 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng 36

3 5 5 Ứng suất cho phép 36

3 5 6 Tính sơ bộ đường kính vòng lăn bánh nhỏ 39

3 5 7 Tính khoảng cách trục αω sơ bộ 39

3 5 8 Các kích thước của các bánh răng 40

3 5 9 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 40

3 5 10 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 42

3 5 11 Kiểm nghiệm độ bền của răng khi quá tải 43

3 5 12 Xác định các kích thước của bộ truyền bánh răng 43

3 6 Tính bền 44

3 6 1 Trọng lực của phần quay 44

3 6 2 Lực ly tâm Error! Bookmark not defined. 3 6 3 Trục 47

3 7 Bệ đỡ 48

3 8 Chi phí chế tạo 49

KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 53

iv

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1-1: Máy nghiền bi hai ngăn chu trình kín 6Hình 2-1: Hình ảnh về đậu nành 7Hình 3-1: Phân tích lực của bi nghiền trong thùng nghiền 18

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2-1: Thành phần hóa học có trong hạt đậu nành 8

Bảng 2-2: Thành phần protein trong hạt đậu nành 8

Bảng 2-3: Thành phần amino acid có trong protein đậu nành 9

Bảng 2-4: Thành phần acid béo trong đậu nành 10

Bảng 3-1: Sự phụ thuộc của q và các loại vật liệu 14

Bảng 3-2: Giá trị hiệu chỉnh độ mịn K’ 15

Bảng 3-3: Giới thiệu bề dày vỏ thùng nghiền đang sử dụng thực tế Error! Bookmark not defined.

vi

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển của xã hội thì người ta ngày càng quan tâm hơnđến sức khỏe của mình, vì vậy ngoài bữa ăn chính người ta thường uống thêmcác loại thức uống bổ sung dinh dưỡng Vì thế các loại thức uống này ngày càng

đa dạng và phong phú, như sữa, nước trái cây… trong số này có thức uống đượcpha từ bột đậu nành Đây là loại thức uống chứa nhiều protein có lợi cho sứckhỏe vì thế mà được mọi người đặc biệt là phụ nữ tin dùng vì những lợi ích mà

nó mang lại Tuy nhiên, quá trình sản xuất bột đậu nành thường có kích thước hạttương đối lớn (khoảng 132 – 156 μm), vì vậy việc hấp thu chất dinh qua thành dạm), vì vậy việc hấp thu chất dinh qua thành dạdày không được tốt với người lớn tuổi, nhận thấy điều này em đưa ra thiết kế đểsản xuất bột đậu nành có kích thước khoảng 5 μm), vì vậy việc hấp thu chất dinh qua thành dạm Vì đây là kích thước rất nhỏ

so nên việc sản xuất tương đối khó khăn (hoặc không khả thi) với các thiết bịđang có trên thị trường Kích thước hạt này được xếp vào loại rất mịn, nên cần cócác máy nghiền đặc thù cho loại nghiền mịn, trong số này có máy nghiền bi.Máy nghiền bi xuất hiện khá lâu vào khoảng năm 1893 trong bối cảnh nềncông nghiệp thế giới đang trong tiến trình cải tiến về mọi mặt, nhưng nhìn chungvẫn còn thô sơ và thủ công là chính Do đó máy nghiền bi vẫn chưa được ứngdụng rộng rãi trong sản xuất Trong những thập niên 30 đến 50 của thế kỉ XX,công nghiệp khai khoáng diễn ra mạnh mẽ ở các nước Âu, Mỹ, thời điểm nàymáy nghiền bi mới thực sự thể hiện được ưu điểm kĩ thuật của nó Vì vậy việctìm hiểu nguyên lí hoạt động cũng như chế tạo lắp ghép máy nghiền bi đang trởthành vấn đề cấp thiết trong sản xuất kinh doanh Và đó cũng là nội dung của đồ

án quá trình thiết bị mà em xin giới thiệu thông qua báo cáo này

Thực hiện

Nén ép Mài xiết nổ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH NGHIỀN

1.1 Khái niệm chung về quá trình nghiền

1.1.1 Khái niệm

Nghiền là quá trình phá huỷ vật thể rắn bằng các lực cơ học thành các phần

tử, nghĩa là bằng cách đặt vào vật thể rắn các ngoại lực mà các lực này lớn hơncác lực phân tử của vật thể rắn đó Kết quả của quá trình nghiền là tạo nên nhiềuphần tử cũng như nghiền bề mặt mới [1]

1.1.2 Các phương tác dụng lực của quá trình nghiền

a Ép vỡ: Vật liệu bị phá vỡ khi hai bề mặt nghiền tiến sát vào nhau

do ứng suất vượt quá giới hạn bền nén

b Tách vỡ: Xảy ra khi trên bề mặt nghiền có gân nhọn, vật liệu bị

tách ra do ứng suất tiếp quá giới hạn bền

c Uốn vỡ: Vật liệu làm như một dầm kê trên hai gối đở và bị uốn bởi lực tập trung ở giữa.

d Miết vỡ: Xảy ra khi hai mặt nghiêng trượt tương đối với nhau, lớp

mặt ngoài của vật liệu bị biến dạng và bị tách ra do ứng suất tiếpvượt quá giới hạn bền

2

e Đập vỡ: Vật liệu bị tải trọng va đập tác động, trong vật liệu đồng

thời xuất hiện các biến dạng khác nhau nhưng ở trạng thái động Cónhiều phương pháp để tạo nên quá trình đập vỡ:

 Bị vật đập khi vật liệu nằm trên một mặt phẳng nào đó

 Do chi tiết đập chuyển động nhanh ( búa đập, thanh đập) đậpvào vật chuyển động tự do

 Do vật liệu rơi nhanh vào tấm kim loại đứng yên

 Do vật liệu tự va đập vào nhau

f Nổ vỡ: Do ứng lực xuất hiện bên trong cục vật liệu vượt quá giới

hạn bền của nó khi có sự giảm áp đột ngột trong buồn làm việc.Thông thường trong máy nghiền người ta sử dụng tổ hợp các phương pháptrên tùy thuộc vào tính cơ lý và độ lớn của vật liệu nghiền

1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiền

a Nhiệt độ

Nếu nhiệt độ trong máy nghiền tăng cao, các protein bên trong đậu nành

sẽ bị phân hủy vì nhiệt, làm mất đi các chất dinh dưỡng có trong hạt đậu mà tamong muốn Ở nhiệt độ cao độ hao mòn bi đạn và tấm lót sẽ lớn hơn Nhiệt độtrong máy nghiền cần phải khống chế nhỏ hơn 95 oC Có các phương pháp làmnguội máy nghiền như sau:

 Làm nguội bên ngoài bằng cách tưới nước toàn thân vỏ máy nghiền.Phương pháp này đơn giản thường có hiệu quả cao

 Làm nguội bên trong bằng không khí Phương pháp này không hiệu quả vìlưu lượng gió ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của máy phân ly khôngkhí

 Làm nguội bên trong bằng nước Khi nghiền đậu nành không nên dùngphương pháp này vì sẽ làm tăng độ ẩm của bột đậu nành, nếu tăng độ ẩm

ta sẽ phải tăng thêm thời gian sấy sau khi nguyên liệu ra khỏi thiết bịnghiền

b Độ ẩm

Nếu hàm ẩm của nguyên liệu cấp vào máy nghiền vượt quá 1,5% so vớitổng lượng nguyên liệu cấp vào máy sẽ gây ảnh hưởng lớn đến quá trìnhnghiền Khi độ ẩm cao vật liệu sẽ bám dính vào bi đạn và tấm lót, làm giảmlực va đập của bi đạn dẫn đến làm giảm hiệu quả đập nghiền

c Kích thước hạt đầu vào

Kích thước hạt đậu nành ra khỏi lò nung thường dao động từ 0 – 75 µm,trong khi đó kích thước hạt yêu cầu cho vào máy nghiền khoảng 4 - 5 mm.Nếu kích thước hạt clinke cho vào máy từ 2 – 3 mm, năng suất máy nghiền cóthể tăng 25 – 30%

d Cách phối bi nghiền

Để tăng hiệu quả đập nghiền, thương dùng các bi đạn có kích thước khácnhau Các viên bi lớn có tác dụng tạo lực va đập lớn, còn các viên bi nhỏ cótác dụng tạo lực mài Tỷ lệ kích thước bi đạn tùy thuộc vào kích thước của vậtliệu nạp vào máy và độ mịn yêu cầu của sản phẩm

e Chất trợ nghiền

Chất trợ nghiền thường là chất có hoạt tính bề mặt lớn, có khả năng hấpthụ mạnh hơi ẩm, phá vở hiện tượng hấp hơi của máy nghiền, nhờ đó tăng khảnăng đập nghiền của bi đạn với vật liệu, từ đó tăng độ mịn cũng như năng suấtmáy nghiền

1.1.4 Các yêu cầu trong quá trình nghiền

Năng lượng tiêu tốn cho một đơn vị sản phẩm là nhỏ nhất, phụ thộc:

 Lực liên két giữa các phân tử vật liệu

 Hình dạng của vật liệu

 Kích thước hạt vật liệu

 Thiết bị

 Hệu số ma sát giữa vạt liệu với bề mặt thiết bị nghiền

Chỉ đập nghiền đến mức độ cần thiết, không nên nghiền quá yêu cầu

4

Sản phẩm của quá trình có kích thước đồng đều hoặc sự phân phối kíchthước như mong muốn.

Các quá trình nghiền phải hoàn toàn tự do, không kèm theo các quá trìnhphụ khác trong quá trình nghiền

Khi cần mức độ nghiền lớn thì phải thực hiện quá trình nghiền qua nhiềulần và sử dụng nhiều loại máy thích hợp

Phải có khả năng điều chỉnh mức độ nghiền dễ dàng

Quá trình nghiền phải sinh ra ít bụi, đảm bảo điều kiện làm việc an toàn vàtốt cho người vận hành máy Phải chú ý đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

Dễ sửa chữa và thay thế các chi tiết bị hư hỏng trong máy

1.2 Máy nghiền bi

1.2.1 Cấu tạo

Máy nghiền bi thuộc loại máy nghiền mịn và cực mịn các loại vật liệu nhưclinker, thủy tinh, gốm, quặng, than đá,… Quá trình nghiền xảy ra do sự va đập

và chà xát của các viên bi với vật liệu đem nghiền

Máy nghiền bi có nhiều chủng loại, nhưng loại thường được dùng rộng rãinhất là máy nghiền kiểu thùng quay, bộ phận chủ yếu nhất là một cái thùng rỗngđặt nằm ngang tùy lên 2 ổ đỡ, bên trong có chứa nhiều bi cầu hay bi trụ hoặcthanh dài Khi quay thì dưới tác dụng của lực ly tâm, các vật nghiền được ép sátvào mặt trong của vỏ thùng, được nâng lên đến độ cao nào đó Ở độ cao này,dưới tác dụng của trọng lực các vật nghiền rời khỏi mặt thùng và rơi tự do vàthực hiện sự va đập và chà xát vật liệu

1.2.2 Phân loại

- Theo tính chất công việc: làm việc theo chu kỳ, làm việc liên tục

- Theo khả năng nghiền: nghiền khô, nghiền ướt

- Theo kết cấu và hình dạng máy nghiền: hình trụ một hay nghiều buồng nghiền, hình nón

- Theo kết cấu trạm dẫn động: dẫn động bên cạnh thùng, dẫn động tâm.

- Sơ đồ vận chuyển: sơ đồ nghiền hở, sơ đồ nghiền kín

- Phương thức tháo sản phẩm: loại nạp và tháo liệu qua một cửa, bên hông

sẽ rơi xuống va đập và chà xát vật liệu để nghiền vật liệu cho mịn ra Khi đóviên bi sẽ làm việc theo chế độ thác nước, ở chế độ này việc nghiền vật liệu chủyếu là do va đập của viên bi lên vật liệu Nếu ta tăng tốc độ quay của thùng lênthì lực ly tâm sẽ lớn làm cho viên bi quay tròn theo thân thùng không nghiền vậtliệu được do đó việc tính vận tốc quay của thùng là rất cần thiết

Hình 1-1: Máy nghiền bi hai ngăn chu trình kín

9

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU NGHIỀN:

ĐẬU NÀNH

2.1 Giới thiệu chung về đậu nành

2.1.1 Đặc điểm của cây đậu nành [2]

Hình 2-2: Hình ảnh về đậu nành

Cây đậu nành (cây đậu tương) có tên khoa học là Glyxine max, là câyngắn ngày, phát triển tốt nhất ở vùng nhiệt đới, ưa sáng, ưa nhiệt, chịuhạn

2.1.2 Hạt đậu nành [2]

 Tính chất vật lý và hình thái của đậu nành

 Hình dạng: từ tròn tới thon dài và dẹt

 Màu sắc: vàng, xanh, nâu hoặc đen

 Kích thước: 18 – 20 gram/100 hạt

 Kích thước trung bình: Dtb = 4 – 5 mm

 Độ cứng hạt: 2,5 – 3 (theo thang Mohs)

 Cấu trúc của hạt gồm: lớp vỏ áo và hai lá mầm với trụ dưới lámầm và chồi mầm Lá mầm chiếm 90% trọng lượng của hạt vàchứa toàn bộ dầu và protein Lớp vỏ chiếm 8% trọng lượng củahạt, bao bọc hai lá mầm, đóng vai trò là lớp bảo vệ

8

Tỷ lệ phần trăm (%) Protein

định rất nhiều đến điều kiện bảo quản Để giữ được tính chất ổn định vàchất lượng của hạt đậu nành trong thời gian bảo quản thì hạt đậu nành nên

có hàm lượng ẩm khoảng 12% - 13%

4.2 – 4.6)

 Thành phần protein đậu nành

Bảng 2-2: Thành phần protein trong hạt đậu nành

Phân đoạn (S) Hàm lượng (%) Thành phần Phân tử lượng (Da)

ß – conglicinine

ß – amylaseLipoxygenaseHemagglutinin

15000062000102000110000

Bảng 2-3: Thành phần amino acid có trong protein đậu nành

Amino acid (g/100 g protein) Hàm lượng aa

IsoleucineLeucineLysineMethionineCystinePhenylalanineTyrosineThreonineTryptophanValine

4,547,786,381,261,334,943,143,861,284,80Đậu nành cũng như tất cả các hạt khác đều chứa enzyme cần thiết cho quátrình nảy mầm Về mặt công nghệ thì enzyme quan trọng của đậu nành làlipoxygenase, được biết đến là lipoxydase Enzyme này xúc tác cho phản ứngoxy hoá acid béo không bão hoà đa bởi O2, gây mùi hôi cho đậu nành

Enzyme urease cũng thường được đề cập tới trong sản xuất protein đậu nànhnhưng về mặt công nghệ thì nó không đóng vai trò quan trọng

Lipid (20%) : triglyceride (96%), phospholipids _ chất nhũ hoá lecithin(2%), các chất chống oxy hoá tocopherol và sterol (1,6%), acid béo tự do (0,5%),

và một lượng nhỏ carotenoid

10

Bảng 2-4: Thành phần acid béo trong đậu nành

4,54,511,62,521,152,47,1

stachyose 4%, raffinose 1%

hợp polysaccharide và dẫn xuất của chúng, chủ yếu là cellulose, hemicellulose

và các hợp chất của acid pectic

 Khoáng : chiếm tỷ lệ rất thấp (5%) gồm K, Ca,

Mg, Fe, Zn, Cu…

 Vitamin : Niacin, Inositol, Axit tantothenic,Thiamine, Riboflavin, Pyridoxine, Biotin…

2.3 Quy trình công nghệ sản xuất bột đậu nành

Bột đậu nành được sản xuất qua các giai đoạn và thiết bị sau (có kèm bản

vẽ quy trình công nghệ - trang 12): Đậu nành sau khi thu hoạch được chọn lựatheo đúng tiêu chuẩn, chất lượng hạt đậu nành ảnh hưởng rất lớn đến chất lượngsản phẩm Hạt đậu nành cần phải khô, sạch, không sâu, không mọt, không có mùihôi thối; vỏ hạt nguyên vẹn… Sau khi đã chọn được các hạt đạt tiêu chuẩn sẽ tiếnhành phơi nắng để giúp hạt khô và giảm bớt độ ẩm để tiết kiệm chi phí và thờigian sấy ở công đoạn sau Tiếp theo tiến hành làm sạch nguồn nguyên liệu choquá trình nghiền bằng cách cho chúng đi qua thiết bị làm sạch Mục đích của quátrình này là loại bỏ các tạp chất có trong đậu nành hay bám trên bề mặt vỏ Hạtđậu nành sau khi được làm sạch sẽ được cho qua thiết bị tách vỏ, tại đây nguồnnguyên liệu đi vào sẽ được xử lí để giảm bớt hàm lượng oligosaccharide

(rafinose, stachyose), tăng khả năng tiêu hóa cho sản phẩm về sau, cùng với đó làrút ngắn thời gian sấy, giảm giảm biến tính protein, giảm hàm lượng vi sinh vật

do loại bỏ lượng vi sinh vật bám trê vỏ đậu Để giúp quá trình nghiền được diễn

ra tốt, đậu nành cần được sấy khô để độ ẩm ổn định trong khoảng cho phép (<17%) Nguyên liệu sau quá trình sấy sẽ được cho vào thiết bị nghiền, tại đây cáchạt đậu nành với tác dụng nghiền, chà xát của bi nghiền và tấm lót sẽ giúp chochúng bị vỡ ra thành dạng hạt có kích thước như mong muốn Bột đậu nành thuđược ở cuối quá trình này được cho qua rây để sàng lọc lại một lần nữa các hạt

có kích thước như đã quy định, các hạt có kích thước lớn hơn sẽ được trả về máynghiền để thực hiện nghiền đến khi đạt kích thước hạt như mong muốn Để bảoquản bột đậu nành cần có độ ẩm < 13% vì thế bột đậu nành được cho vào thiết bịrây 1 lần nữa Cuối cùng bột đậu nành sẽ được đóng gói để bảo quản bằng thiết

bị đóng gói

12

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

Theo công thức 3.207 [3] liên hệ giữa năng suất và kích thước của vỏ máynghiền như sau:

Q=6,45.V √D t ( √M b

V )0,8 q K ' (tấn/giờ)Trong đó:

V: thể tích bên trong thùng nghiền, (m3)

Dt: đường kính trong của thùng nghiền, (m)

Mb: khối lượng bi trong thùng nghiền, (tấn)

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

 bi thép hình cầu: ϕ = 0,25 – 0,33

 bi thép hình trụ: ϕ = 0,25 – 0,33

 bi sứ: ϕ = 0,3 – 0,4

q – phụ thuộc vào tính chất vật liệu nghiền và điêu kiện được chọn theo bảng

Bảng 3-5: Sự phụ thuộc của q và các loại vật liệu

Giá trị hiệu chỉnh độ mịn K’ được cho ở bảng dưới, dựa vào % khối lượngtích lũy trên rây 0,085, ta chọn mức tích lũy là 6% suy ra b = 0,82

Bảng 3-6: Giá trị hiệu chỉnh độ mịn K’

Phần trăm khối lượng

tích lũy trên rây 0,085mm

K’ Phần trăm khối lượng tích lũy trên rây 0,085mm

Dt: đường kính trong của máy nghiền, m

L: chiều dài của máy nghiền, m

Ta có:

L

D = k

15

Để chọn kích thước tối ưu của máy nghiền thì tỉ số L/D phải phù hợp vớicác yêu cầu kỹ thuật đối với sản phẩm nghiền Có hai khả năng lựa chọn:

 Nếu tăng đường kính máy nghiền khi chiều dài không đổi, thì tăng đượchiệu suất giảm điện năng cho một đơn vị công suất, rút bớt được cỡ hạt bétrong vật nghiền thì sẽ tăng được số hạt cỡ lớn và sẽ giảm được mức độmòn của các tấm lót trong thùng nghiền

 Ngược lại nếu tăng chiều dài của máy nghiền khi đường kính không đổithì sẽ giảm được vốn đầu tư về thiết bị, giảm được lượng dư thừa cát hạt

cỡ lớn dẫn tới tăng được lượng hạt nhỏ mịn trong thành phần nghiền.Theo lý thuyết về máy nghiền bi và thực nghiệm, tỷ lệ giữa chiều dài và

đường kính vỏ máy nghiền

Chiều dài làm việc của buồng nghiền 2: L2 = 1,72 (m)

3.1.2 Bề dày thùng nghiền

Theo thực nghiện bề dày của thùng nghiền sẽ δ = (0,01 ÷ 0,013).D Bềdày của vỏ phụ thuộc vào đường kính và chiều dài của thùng nghiền

17

- Vậy bề dày của thùng nghiền ta chọn là δ = 8 (mm)

- Đường kính ngoài của vỏ ống nghiền: Dn = 0,876 (m)

Và cũng thấy rằng L1 và L2 là chiều dài làm việc của thiết bị Chiều dàithường bị nhầm lẫn với chiều dài thực tế Chiều dài thực tế của L = L1 + L2 + bềdày của tấm ngăn = 2,596 (m) Phần bề dày tấm ngăn sẽ trình bày trong phần tấmngăn

3.1.3 Tốc độ quay

a Số vòng quay tới hạn

Về mặt lý thuyết, người ta tính số vòng quay của máy nghiền bi với điềukiện sao cho lớp bi đạn sát thành máy làm việc có hiệu quả nhất lúc đó máy sẽ cónăng suất cao nhất

Máy nghiền bi làm việc chủ yếu dùng động năng của bi đạn để đậpnghiền Vì vậy ta cần xét sự vận chuyển của bi đạn sao cho đạt được năng suấtcao nhất, độ mịn tốt nhất với năng lượng tiêu hao ít nhất

Khi thùng nghiền quay chậm, bi thép và vật liệu được nâng lên tới độ caonào đó rồi trượt lên nhau và hiện tượng va đập không xuất hiện, làm giảm đáng

kể hiệu quả nghiền Ngược lại nếu thùng nghiền quay với tốc độ quá lớn, bi đạn

và vật liệu bám chặt vào vỏ máy nghiền và quay cùng tốc độ của thùng nghiền dolực ly tâm Vì vậy ta phải tính số vòng quay của máy nghiền sao cho bi đạn cóđộng năng rơi là lớn nhất (lực đập mạnh nhất)

Để tính toán được đơn giản ta coi:

 Thành máy bên trong là tròn nhẵn

 Tính toán cho 1 bi đạn, sau đó suy ra cho cả tập hợp bi đạn

 Coi viên bi có kích thước không đáng kể so với đường kính của vỏ máynghiền.

Hình 3-3: Phân tích lực của bi nghiền trong thùng nghiền

Khi máy quay, bi đạn chịu tác động của lực ly tâm Plt nâng lên đến điểm Arồi bị rơi xuống do tác dụng của trọng lượng G

Phân tích lực G thành hai thành phần:

- Thành phần hướng tâm G.cos α

- Thành phần tiếp tuyến G.sin α Với góc α : là góc được tạo bởi bán kính R qua A (của thùng nghiền) và đường thẳng đứng đi qua A; α được gọi là góc rơi.

Điểm A nằm trên quỹ đạo chuyển động của bi đạn, tại đó bi đạn rơi khỏithành máy nên được gọi là điểm rơi

Bi đạn chỉ rời khỏi thành máy nếu lực thành phần G.cos α vượt quá giá

trị lực li tâm

Tại điểm C cao nhất, khi tốc đọ quay của ống nghiền tạo được lực ly tâmcân bằng với trọng lượng G của bi thì tốc độ quay đó gọi là tốc độ quay tới hạn:nth

19

G.cos  Plt (1)  m.g.cos  m R th 2

v: vận tốc của viên bi [m/s]

t: thời gian chuyển động của viên bi [s]

Từ (4.1.2)  t = v cos

x

(5)Thay t tìm được vào (5.1.2):

 y = x.tg - 2 2

2cos 2

v

x g

 Xét tại điểm B :

X2 + Y2 = R2 XBO2 + YBO2 = R2 (9)

Thay (10), (11) vào (9), được:

xBA2 + yBA2 - 2.R.xBA sin-2R.yBA cos = 0 (12)

Từ (9.1.2): yBA = xBA.tg - 2 R .cos3

x BA

(13)Thay vào (13.1.2)

3

R

x R

4R 2

x BA

= 021

 Lấy đạo hàm của (16) theo  :

yBA 8Rsincos2  4Rsin3 4Rsin2cos2  sin2

vật liệu đưa vào máy nghiền, độ mịn yêu cầu, trạng thái bề mặt tấm lót, hệ số đổđầy bi đạn mà đưa vào công thức tính toán trên hệ số k tương ứng Điều này chỉtiến hành được qua kinh nghiệm thực tế của thực nghiệm.

3.1.4 Tấm lót

Tấm lót được dùng để bảo vệ vỏ ống nghiền chịu sự va đập và chà miết củavật nghiền và vật liệu để nghiền Ngoài ra tấm lót còn có tác dụng tăng khả năngđập nghiền, chà miết vật liệu nghiền

Hình dáng bề mặt làm việc của tấm lót, đường kính có ích của máy nghiền

và đặc tính chuyển động của cật đập ảnh hưởng lớn đến độ mòn của nó, đến năngsuất của máy nghiền, đến lượng tiêu hao công suất và hao mòn vật đập

Vật liệu tấm lót có thể làm bằng nhiều vật liệu khác nhau như: thép mangan,gang, gốm sứ…tùy theo tính chất và yêu cầu kỹ thuật đối với vật liệu nghiền màchọn Do yêu cầu làm việc của máy nghiền đậu nành nên ta chọn vật liệu là Inox316L (ρinox = 7,98 tấn/m3)

a Tấm lót ngăn 1

Ở ngăn 1 dùng để nghiền thô, tác dụng đập nhiều hơn tác dụng chà miết củavật nghiền trong quá trình nghiền đập nên dùng tấm lót mặt hình sóng hoặc bậc,

ta chọn tấm lót hình sóng đế giày

Tấm lót được lắp theo chu vi và chiều dài:

Theo chu vi của thùng nghiền, dùng tấm lót có kích thước đáy lắp với chu vicủa buồng nghiền chiếm 1/40 của kích thước chu vi (chắn 1 cung có góc 90).Chu vi của thùng nghiền: C = 2πR = 2π.430 = 860π (mm)R = 2πR = 2π.430 = 860π (mm).430 = 860πR = 2π.430 = 860π (mm) (mm)

Khe hở giữa hai tấm lót theo chu vi: 3 mm

Kích thước đáy của tấm lót: b1= 860π-3.40