Do an thiet ke he thong co khi máy nghiền phân khô

Trong cuộc sống xã hội hiện đại ngày nay, con người luôn bận rộn trong việc làm giàu và đổi đời, họ cố phát minh ra hàng loạt máy móc kỹ thuật và trang thiết bị hiện đại để giảm bớt sức lao động của con người. Mục đích của đề tài là nghiên cứu về máy nghiền phục vụ cho việc nghiền rác thải, đá, thực phẩm khô, phân,… Ở đây chúng em nghiên cứu và tính toán máy nghiền phân khô.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Sinh viên thực hiện:

Đỗ Ngọc Soái - Chủ nhiệm đề tàiĐào Văn Trường

Lê Việt TrungNguyễn Đức Cường

Lê Hồng Sơn

Hà Nội, 8/2018

1

MỤC LỤC.

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 3

1.1 Cơ sở lý luận và thực tiễn 3

1.1.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 3

1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 3

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 3

1.2.1 Mục tiêu của đề tài 3

1.2.2 Mục tiêu kinh tế - xã hội 3

1.2.3 Mục tiêu khoa học công nghệ 3

1.3 Nội dung nghiên cứu 3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 5

2.1 Giới thiệu chung 5

2.2 Giới thiệu hệ thống máy làm nhỏ nguyên vật liệu 5

2.2.1 Khái niệm 5

2.2.2 Yêu cầu 5

2.2.3 Chỉ tiêu 5

2.2.4 Thành phần cỡ hạt của sản phần nghiền 5

2.3 Nguyên lý cấu tạo và làm việc 6

2.3.1 Phân loại máy nghiền 8

2.3.2 Các loại máy nghiền thường gặp 8

2.4 Căn cứ lựa chọn máy 13

2.4.1 Căn cứ vào nguyên liệu đầu vào 13

2.4.2 Cấu tạo 13

2.4.3 Ưu, nhược điểm của máy nghiền búa 18

Kết luận: 19

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN MÁY ĐẬP BÚA 20

3.1 Tính toán công nghệ [1] 20

3.1.1 Vận tốc đầu búa 20

3.1.2 Khối lượng búa 20

3.1.3 Kích thước rôto, chiều dài búa, năng suất máy 23

3.1.4 Công suất động cơ 24

3.1.5 Số lượng búa 25

3.1.6 Số đĩa treo búa 25

3.1.7 Sàng ghi 26

3.2 Tính toán bộ cơ khí của máy 27

3.2.1 Lựa chọn động cơ 27

3.2.2 Hệ thống truyền động 28

3.2.3 Tính toán bánh đà 37

3.2.4 Tính bền cho trục máy 39

3.2.5 Lựa chọn ổ đỡ 43

3.2.6 Tính và chọn then 46

3.2.7 Tính bền cho búa máy 48

Kết luận: 49

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Cơ sở lý luận và thực tiễn

1.1.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài

Phân vi sinh hay phân bón vi sinh là loại phân bón được dùng phổ biến hiện nay

trong lĩnh vực nông nghiệp công nghệ cao của nhiều nước trên thế giới, trong đó có

Việt Nam Bản chất phân vi sinh là những chế phẩm trong đó có chứa các loài vi sinh vật có ích Có nhiều nhóm vi sinh vật có ích bao gồm vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn được sử

dụng để làm phân bón

Máy đánh tơi là một bộ phận được sử dụng ở trong dây truyền sản xuất phân vi sinh, đã được nghiên cứu và ứng dụng ở nhiều nơi trên thế giới Tuy nhiên giá thành cao, không phù hợp với điều kiện sản xuất của Việt Nam

1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Các máy đánh tơi đã được nghiên cứu và sử dụng ở nhiều lĩnh vực sản xuất trong nước như: sản xuất than bùn, sản xuất cám ngô, cám gạo …Vấn đề sản xuất phân vi sinh thì hầu hết máy chỉ đáp ứng được ẩm độ dưới 21% Nhóm nghiên cứu sẽ tập chung nghiên cứu để máy có thể đạt được sản xuất phân với ẩm độ từ 22% đến 30%

Độ ẩm của phân càng cao thì hàm lượng hữu cơ càng cao và tăng năng suất cho nhà sản xuất

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu, tính toán, thiết kế máy đánh tơi với độ ẩm từ 22% đến 30% cho dây truyền làm phân vi sinh từ 3 tấn đến 5 tấn trong 1 giờ

1.2.2 Mục tiêu kinh tế - xã hội

Đảm bảo yếu tố giá thành rẻ, hợp lý đối với điều kiện ở Việt Nam

1.2.3 Mục tiêu khoa học công nghệ

Đảm bảo chất lượng cơ cấu được chế tạo ra Hệ thống dễ vận hành sử dụng, đạt được năng suất theo yêu cầu

1.3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu, khảo sát các máy đánh tơi đã có ở trong và ngoài nước

- Tính toán, lựa chọn mô hình nguyên lý phù hợp với đề tài

- Thiết kế hệ cơ cấu đảm bảo chất lượng và giá thành

- Tối ưu hóa tốc độ để đạt năng suất cao nhất

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu chung

Trong cuộc sống xã hội hiện đại ngày nay, con người luôn bận rộn trong việc làm

giàu và đổi đời, họ cố phát minh ra hàng loạt máy móc kỹ thuật và trang thiết bị hiện đại để giảm bớt sức lao động của con người

Mục đích của đề tài là nghiên cứu về máy nghiền phục vụ cho việc nghiền rác thải,

đá, thực phẩm khô, phân,… Ở đây chúng em nghiên cứu và tính toán máy nghiền phân

khô

2.2 Giới thiệu hệ thống máy làm nhỏ nguyên vật liệu 2.2.1 Khái niệm

 Là quá trình phá hủy vật thể rắn bằng lực cơ học thành các phần tử, nghĩa

là bằng cách má đặt vào vật rắn các ngoại lực mà các lực này lớn hơn lực hút phân tử của vật thể rắn đó

2.2.2 Yêu cầu

 Ít tạo ra bụi

 Không làm phần tử nhỏ quá nóng

 Nghiền đa năng

 Điều chỉnh được độ nhỏ vật liệu nghiền

 Có thể nghiền được vật liệu ẩm tới 19-20%

 Có năng suất cao

 Ít tốn điện năng

2.2.3 Chỉ tiêu

 Diện tích bề mặt được dùng để đánh giá cách định lượng về sự phân tán của các vật liệu rời Diện tích riêng bề mặt của vật liệu là tỷ số của tổng diện tích bề mặt của tất cả các phần tử được chứa trong một đơn vị khối lượng (m2/kg) hay một đơn vị thể tích (m2/m3)

 Dùng mức độ nghiền để đánh giá năng lượng, nó phản ánh được chiều sâu của quá trình phân tán

2.2.4 Thành phần cỡ hạt của sản phần nghiền

a) Độ hạt của vật liệu rời:

- Được đánh giá bằng phương pháp thống kế theo thành phần lớp hạt

- Xác định bằng phân tích sàng, lắng tụ, soi kính hiển vi

b) Kích thước hạt bột sau nghiền

Bảng 2.1 Kích thước hạt sau nghiền

2.3 Nguyên lý cấu tạo và làm việc

 Va đập

Làm việc dưới sự va đập của búa và má đập phụ nghiền nhỏ vật liệu

Hình 2.1 Cụm roto và búa của máy nghiền búa

 Chà xát

Làm việc dưới dự chà sát của bi hoặc của trục nghiền nhỏ vật liệu

Hình 2.2 Cụm nghiền của máy nghiền bi

 Cắt nghiến

Thông qua đĩa răng tốc độ cao luân phiên dao, tác dộng dao cố định và cắt mài để nghiền nát nguyên liệu

Hình 2.3 Cụm đĩa nghiền của máy nghiền đĩa

 Ép dập

Cán nhỏ nguyên liệu thông qua cụm trục

Hình 2.4 Cụm trục của máy nghiền trục

2.3.1 Phân loại máy nghiền

 Theo nguyên lý cấu tạo: máy nghiền búa, máy nghiền đĩa, máy nghiền trục

 Theo nhiệm vụ: máy nghiền vạn năng, máy nghiền chuyên dùng

 Theo kết cấu: máy nghiền có quạt, máy nghiền không quạt, máy nghiền trục ngang, máy nghiền trục đứng, máy nghiền có sàng, máy nghiền không sàng,

2.3.2 Các loại máy nghiền thường gặp

a) Máy nghiền đĩa

 Nghiền khô

 Nghiền ướt các dịch bột,

 Năng suất thấp

 Yêu cầu đĩa nghiền có độ cứng cao

 Giá dao động từ 12 triệu -> 50 triệu

Máy gồm có hai đĩa nghiền được lắp trong vỏ máy Giữa hai đĩa là khe nghiền có thể điều chỉnh được bằng cách dịch chuyển một trong hai đĩa Vật liệu được cho vào khe

nghiền qua lỗ nạp liệu ở tâm đĩa và bị nghiền nhỏ khi di chuyển trong khe nghiền từ tâm ra đến phía chu vi của đĩa.

Các đĩa nghiền thường được chế tạo bằng kim loại hoặc bằng hỗn hợp vô cơ cứng

Hình 2.5 Máy nghiền đĩa

b) Máy nghiền trục

 Cấu tạo đơn giản, làm việc chắc chắn

 Dễ sử dụng, chi phí thấp Điểm nhấn là tất cả bộ phận điều khiển bằng điện được đặt bên trong trục nghiền, do đó rất tiết kiệm không gian, chắc chắn và an toàn

 Sử dụng rất thường xuyên cho các mục đích nghiền, trộn, phân tán và đồng nhất

 Sản phần cần nghiền đi qua khe hở giữa hai trục nghiền Hai trục nghiềnhình trụ, đặt nằm ngang, có bề mặt rất cứng, trên bề mặt có thể trơn hặc được gia công tuỳ theo nguyên liệu được nghiền

 Đối với sản phẩm nghiền thô, trên bề mặt trục có xẻ rãnh để đưa nguyênliệu vào dễ hơn Trường hợp cần nghiền thật mịn Bề mặt trục thường trơn Nguyên liệu khi đi qua khe hở giữa hai trục sẽ bị ép, kích thước nhỏ lại Đối với quá trình nghiền thật mịn, nhiều khi nguyên liệu cần nghiền ướt Để đảm bảo kích thước hạt sau khi nghiền, có thể nghiền nhiều lần bằng cách hồi lưu lại sản phẩm nghiền hay nghiền qua nhiều máy liên tục

 Vật liệu sau khi nghiền hay bị dẹt, không thích hợp với nghiền vật liệu

 Máy nghiền cho nguyên liệu ra mịn

 Sử dụng cho sản xuất: sơn, men, bột màu, sản phẩm vi sinh, mỹ phẩm, sơn tĩnh điện, dầu nhờn,

Cấu tạo: Một cái thùng rỗng đặt nằm ngang tì lên 2 ổ đỡ, bên trong có chứa nhiều bi cầu hay bi trụ hoặc thanh dài Khi quay thì tác dụng của lực li tâm, các vật nghiền được áp sát vào mặt trong của vỏ thùng.

Hình 2.7 Máy nghiền bi

d) Máy nghiền má

 Nghiền hạt thô và hạt trung bình

 Bộ phận cơ bản là hai má nghiền, trong đó có một má cố định và một má

di động Hai má đó tạo thành buồng nghiền có dạng hình nêm, phía trên buồng nghiền rộng, phía dưới hẹp dần

 Một chu kì gồm hành trình nghiền và hành trình xả

Hình 2.8 Máy nghiền má

e) Máy nghiền búa

Cấu tạo: Có vỏ làm bằng gang hoặc thép trong có trục quay Trên trục quay có gắn đĩa.

Trên đĩa gắn các búa, các đĩa này có thể lắp cố định hoặc di động được

 Khi trục quay làm cho đĩa quay kéo theo búa, búa đập mạnh vàovật liệu làm vỡ nhỏ ra Vật liệu sau khi nghiền đưa qua sàng để phân loại Sàng có thể điều chỉnh lỗ to nhỏ theo đồ nghiền

 Máy nghiền búa có thể nghiền mịn Vật liệu sau khi nghiền được quạt hút mang đi mà không cần qua sàng Khi nghiền mịn vật liệu vừa chịu tác dụng đập của búa và chịu ma sát giữa các hạt và giữa hạt với máy

 Năng suất cao, tốc độ quay lớn, cấu tạo đơn giản, dễ tháo lắp, cókhả năng tự động hoá

Hình 2.9 Máy nghiền búa

2.4 Căn cứ lựa chọn máy

2.4.1 Căn cứ vào nguyên liệu đầu vào

 Kích thước nguyên liệu trung bình 100 (mm)

 Nguyên liệu khô độ ẩm thấp <15%, không quá cứng

 Yêu cầu máy kết cấu đơn giản, ít tốn hiệu năng, giá thành vừa phải,năng suất cao, vạn năng, dễ dàng vận chuyển

=> Lựa chọn máy nghiền búa

 Lựa chọn máy nghiền búa có hiệu suất 3 tấn/giờ

 Loại một trục, 6 cánh búa

 Tổng trọng lượng: <= 800 (kg)

 Giá thành: 10 – 30 (triệu)

2.4.2 Cấu tạo

a) Sơ đồ động máy nghiền búa

Hình 2.10 Sơ đồ động dây truyền máy nghiền búa

b) Cấu tạo chi tiết máy nghiền búa

Hình 2.11 Cấu tạo chi tiết các bộ phận máy nghiền búa

Nguyên liệu cần nghiền cho vào bên trong máy qua cửa nạp liệu Do sự va đập của vậtliệu với các cánh búa đang quay và với thành trong của máy, vật liệu sẽ biến dạng rồi

vỡ ra thành các thành phần có kích thước nhỏ hơn

 Ngoài ra khi nguyên liệu ban đầu có kích thước lớn, còn có thêm sự chàxát của vật liệu với thành trong của máy Do bị và đập nhiều lần giữa cách búa và vỏ máy, nguyên liệu giảm kích thước đến khi nhỏ hơn lỗ lưới, hạt sẽ theo lỗ lưới ra ngoài

 Các vật liệu nhỏ lọt lưới tự thoát ra ngoài hoặc được quạt hút ra khỏi máy, còn các hạt vật liệu to chưa lọt qua lưới lại được các búa tiếp tục nghiền nhỏ Để nghiền được, động năng của búa khi quay phải lớn hơn công làm biến dạng để phá vỡ vật liệu

 Do vậy, khi nghiền vật liệu lớn cần có trọng lượng búa lớn, còn khi nghiền vật liệu nhỏ cần búa nhẹ hơn Trong trường hợp vật liệu nghiền kích thước không đều hoặc quá cứng, người ta dùng loại có cánh búa xếp

 Ưu điểm của búa loại này có thể xếp được khi qua tải hoặc vật cứng, khi vượt qua tải hay vật cứng này, cánh búa sẽ mở ra nhờ lực ly tâm

Nguyên liệu có thể được đưa vào máy theo hướng tâm trục hay có thể nhập liệu theo phương tiếp tuyến với rôto Máy nghiền búa thường không làm việc được các loại vật liệu ẩm, dẻo hoặc bám dính

c) Các chi tiết của máy nghiền búa trục ngang

 Nạp liệu: Theo hướng kính, tiếp tuyến, dọc trục hoặc bên hông Gồm thùng chứa liệu, cửa điều chỉnh, tự hút hoặc trục cuốn.

Hình 2.12 Cửa nạp liệu máy nghiền búa

 Roto: là bộ phận làm việc chính của máy Nhận truyền động từ bộ phậntruyền động Gồm: trục roto, gối đỡ, các búa nghiền, chốt treo búa

Hình 2.13 Cụm roto: trục, đĩa đỡ búa, búa

 Lưới sàng: Dùng để thoát sản phẩm ra khỏi buồng nghiền và điều chỉnh mức độ nghiền

Hình 2.14 Lưới sàng lọc nguyên liệu vụn

 Má đập phụ: Phần bao xung quanh roto và khoảng không gian bố trí cửa nạp liệu

Hình 2.15 Má đập phụ máy nghiền búa d)Cánh búa

 Cánh búa có nhiều hình dạng khác nhau như: cánh tam giá, cánh chữ nhật, cánh hình vuông, thường gặp và phổ biến hoen cả là cánh có dạng đĩa tròn.

 Trên cánh búa có khoét các lỗ để xuyên các chốt treo búa

 Số búa trên cánh búa có thể là 2,3,4,6,8 máy dùng đập nhỏ số búa thường là 6 hoặc 8

- Chiều dài đầu búa chọn theo kích thước viên đá nạp lớn nhất

+ Nếu Dmax ≤10 (mm) thì l= (1,4÷1,8)Dmax

+ Dmax = (100÷400) (mm) thì l= 0,6 Dmax

Trong đó:

Dmax: Kích thước đá nạp lớn nhất

l: chiều dài đầu búa

(Thông thường chiều dài đầu búa chọn bằng 0,5 chiều dài cả búa)

- Đường kính roto của máy nghiền búa có cửa nạp thẳng đứng được chọn Dr= 3Dmax +550 (mm)

- Đường kính roto của nghiền búa có cửa nạp bên

m o: là khối lượng búa (kg)

v: Tốc độ dài của búa (m/s)

- Động năng của búa càng lớn thì hiệu qủa nghiền càng cao

2.4.3 Ưu, nhược điểm của máy nghiền búa

a) Ưu điểm

 Có tỷ trọng năng suất cao (là tỷ số năng suất với trọng lượng máy)

 Kết cấu đơn giản

 Thuận tiện trong khai thác

 Khối lượng không lớn

 Chi phí điện năng thấp

 Khi độ ẩm vật liệu >15% thì búa bị dính

 Khi vật liệu quá cứng thì hiệu quả không cao

 Nội dung: đã trình bày được những kiến thức cơ bản về khái niệm, nguyên lý làm việc, cấu tạo của máy nghiền trong lĩnh vực nông sản, xây dựng và chăn nuôi Các ưu điểm của từng loại máy nghiền để từ đó đưa ra được cách sử dụng,sửa chữa và bảo quản các loại máy nghiền.

 Dựa vào các thông số cấu tạo của từng máy Chúng em đã lựa chọn máy tối ưu nhất phục vụ cho nhiệm vụ của đề bài đã giao: máy đập búa

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN MÁY ĐẬP BÚA 3.1 Tính toán công nghệ [1]

k gh

▬ k- ứng suất kéo của vật liệu, [N/m2], k = 3.105 (N/m2)

▬  - khối lượng riêng của vật liệu;  = 870 (kg/m3)

▬ v - tốc độ va đập, bằng tốc độ dài của đầu búa (m/s)

▬ d gh

- kích thước giới hạn của viên vật liệu (m)b) Khi kích thước của viên vật liệu nhỏ hơn kích thước giới hạn thì sau va chạm vật liệu không vỡ

Tốc độ giới hạn của đầu búa:

2 2

1,75.10

k gh

3.1.2 Khối lượng búa

Khi roto quay, búa tích trữ một động năng lớn và khi búa đập vào cục vật liệu thì búa

sẽ biến động năng của mình thành công đập làm cho cục vật liệu bị vỡ ra

Động năng của búa đập sinh ra xác định như sau:

2 1 1

.E

v - vận tốc của búa trước khi đập (m/s)

Sau khi đập búa còn dư một động năng là:

2 2 2

.2

m v

E 

2

v - vận tốc của búa sau khi đập (m/s)

Như vậy, động năng của búa truyền cho vật liệu đem đập là:

 

2

2 1

.12

m v

  

(3.6)với v2 .v1

 gọi là hệ số hồi phục, nó phụ thuộc hình dáng và bản chất của vật liệu đem đập và vật liệu làm búa, chọn nó như sau:

Phân (độ ẩm 22% – 30%

với thép

 =0,180Quặng apatit với thép  =0,224

V A

V m

h D m

1

h D m

Ta chọn khối lượng búa: m = 0,3 (kg)

3.1.3 Kích thước rôto, chiều dài búa, năng suất máy

Các thông số cơ bản của máy đập búa là chiều dài rôto L r và đường kính rôto D r của

nó (đường kính rôto là khoảng cách xa nhất giữa mép hai quả búa đối diện qua trục rôto) Các máy đập búa hiện đại có tỉ số:

0,5 1,35

r r

Chiều dài rôto:

D

(3.13)

Chọn

6000,5 0,5

r b

.1, 4 r 1,4 .0,6

v n

D

682 (v/ph)Tính lại năng suất máy:

i

3.1.4 Công suất động cơ

Đối với máy đập thô và đập vừa:

n - số vòng quay của rôto (v/ph)

Q - năng suất của máy (tấn/h)

Ta tính công suất động cơ theo (2.14)

i m v

E 

i - số lượng búa trong rôto

m - khối lượng một búa (kg)

v - vận tốc của búa (m/s)Phần động năng để sinh ra công đập vật liệu sẽ là:

2

1

2

1 1

E E K i m v n N

K i m v n

N 

(kW) (3.20)Khi đã biết được công suất của máy, từ công thức (2.20) ta xác định được số lượng búa trong rôto như sau:

4

2

12.10

N i

K m v n



(3.21)

2

12.10 17,67

95,950,12.0,3.30 682

Thông thường số búa là bội của 4 nên ta chọn số búa i = 96 búa

3.1.6 Số đĩa treo búa

Khi cục vật liệu rơi vào máy thì nó chuyển động thẳng đứng nhanh dần đều với gia tốc của lực trọng trường g (m s )./ 2

Để cục vật liệu bị búa đập vỡ thì thời gian cục vật liệu rơi từ đầu búa tới vị trí đập bằng thời gian búa quay hết góc đặt búa

Khoảng cách từ đầu búa tới vị trí đập thường lấy bằng Dr /18 và thời gian cục vật liệurơi hết khoảng cách này là:

g a n

Từ đây ta rút ra số hàng búa là:

180

r

g a

n - số vòng quay của rôto (v/ph)

a - số búa trên đĩa búaThay số vào (2-23) ta được: