Thiết kế máy nghiền bi

Với đề tài là “Thiết kế máy nghiền bi” được giao ở học kỳ này và dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Xuân Tùy cùng các thầy cô trong khoa em đã có dịp tiếp xúc, tìm hiểu và thiết kế lại một

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN BI

Người hướng dẫn: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

Sinh viên thực hiện: LÊ QUỐC BẢO

Đà Nẵng, 2019

Tên đề tài: Thiết kế máy nghiền bi

Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Bảo

Số thẻ SV: 101140215 Lớp 14C1VA

Trong chương trình đào tạo của các trường đại học nói chung và trường Đại Học Bách Khoa - Đại Học Đà Nẵng nói riêng thì sinh viên được làm đồ án tốt nghiệp sau khi đã trải qua một quá trình dài học tập tích lũy kiến thức ở nhiều lĩnh vực cũng như

là kiến thức chuyên ngành Đồ án tốt nghiệp là dịp để sinh viên ôn lại kiến thức đã học cũng như có thời gian tìm hiểu thêm kiến thức mới làm hành trang vững chãi trước khi

ra trường về các công ty, xí nghiệp để công tác

Với đề tài là “Thiết kế máy nghiền bi” được giao ở học kỳ này và dưới sự hướng

dẫn của thầy Trần Xuân Tùy cùng các thầy cô trong khoa em đã có dịp tiếp xúc, tìm

hiểu và thiết kế lại một chiếc máy phục vụ trong ngành sản xuất xi măng và vật liệu xây dựng Máy chủ yếu được ứng dụng trong ngành sản xuất xi măng với chức năng là nghiền vật liệu đầu vào Nhìn chung máy có kết cấu khá lớn với nhiều chi tiết khá phức tạp Máy có nhiều cụm kết cấu rất gần gũi, điển hình mà thông qua việc thiết kế lại nó giúp em có thể ứng dụng các kiến thức đã học

Trong đồ án này em đã đi giới thiệu đầy đủ các phần lý thuyết cũng như tính toán

tỉ mỉ, cụ thể từng cụm kết cấu trong máy nghiền bi Thuyết minh đồ án gồm 4 chương giới thiệu về dây chuyền sản xuất xi măng, cơ sở lý thuyết của phương pháp nghiền và các loại máy nghiền sử dụng trong ngành sản xuất vật liệu xây dựng Khâu thiết kế tính toán các cụm kết cấu, chi tiết trong máy nghiền nhằm đưa ra phương án thiết kế tối ưu nhất mà vẫn đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật Cuối cùng là phần hướng dẫn vận hành, bảo quản và sữa chữa máy

Đồ án được trình bày thông qua việc tìm kiếm tài liệu, sự quan sát máy thực tế thông qua đợt thực tập tốt nghiệp và sự hướng dẫn của giáo viên, qua đó giúp em hệ thống lại kiến thức đã học, biết thêm nhiều kiến thức bổ ích Đồng thời cũng góp phần nhỏ vào việc cải tiến máy nghiền bi ngày càng tiên tiến, hiện đại hơn

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Lê Quốc Bảo Số thẻ sinh viên: 101140215

Lớp: 14C1VA Khoa: Cơ Khí Ngành: Công nghệ chế tạo máy

1 Tên đề tài đồ án: Thiết kế máy nghiền bi

2 Đề tài thuộc diện: có kí kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

o Các loại máy nghiền trong sản xuất vật liệu xây dựng

 Phần thiết kế & tính toán:

o Phân tích,lựa chọn phương án thiết kế, thành lập sơ đồ động của máy

o Tính toán động học và động lực học toàn máy

o Tính toán thiết kế và chọn kiểm tra các cụm kết cấu khác của máy

 Thiết kế hệ thống thủy lực: Bôi trơn cho gối đỡ

 Hướng dẫn sử dụng, an toàn và bảo dưỡng máy

- Các cụm kết cấu khác của máy: 3A0

- Bản vẽ Thiết kế hệ thống thủy lực: 1A0

6 Họ và tên người hướng dẫn: PGS TS Trần Xuân Tùy

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 13/02/2019

8 Ngày hoàn thành đồ án: / /2019

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019

Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn:

PGS TS Trần Xuân Tùy

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp xâ y dựng và phát tri ển đất nư ớc Ngành công nghiệp

chế tạo máy đã có vị trí quan trọng trong xã hội, góp phần quan trọng vào chủ trương

công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước

Ngày nay, ngành cơ khí đóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân

vì nó tạo ra các thiết bị công cụ cho các ngành khác nhau, cho các lĩnh vực khác nhau

như xây dựng, công nghệ thực phẩm, năng lượng và rất nhiều lĩnh vực khác nữa

Liên quan tới vấn đề đó trong thời gian thực tập tốt nghiệp Để chuẩn bị cho đề

tài tốt nghiệp, em đã quan tâm đến các loại máy hoạt động trong lĩnh vực sản xuất vật

liệu xây dựng và đặc biệt là “Máy nghiền bi” sử dụng để nghiền xi măng có thể nói là

chủ đạo cho ngành sản xuất vật liệu xây dựng

Trong khoảng thời gian này, em được giao nhiệm vụ thiết kế “Máy nghiền bi”

sử dụng để nghiền xi măng Em đã cố gắng tìm hiểu tài liệu và thực tế để hoàn thành

đồ án một cách tốt nhất Tuy nhiên với khả năng và kiến thức có hạn nên em không thể

tránh khỏi những thiếu sót, em kính mong thầy cô thông cảm và chỉ bảo cho em nhiều

hơn Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đặc biệt là thầy giáo Trần Xuân Tùy đã

hết sức tận tình hướng dẫn cho em để em hoàn thành đồ án này

CAM ĐOAN

Với sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn và tham khảo các tài liệu em

đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình và xin cam kết rằng:

- Trong quá trình hoàn thành đồ án không sao chép từ các đồ án cũ

- Các số liệu, công thức trích dẫn đều từ các tài liệu tham khảo đáng tin cậy

- Tuân thủ các quy định của nhà trường đề ra về cách thức trình bày đồ án

- Nội dung các phần trong đồ án được giáo viên hướng dẫn cụ thể và kiểm tra

thường xuyên

- Không trích dẫn, sao chép từ các nguồn tài liệu khi chưa được sự đồng ý cũng

như các tài liệu vi phạm pháp luật

Sinh viên thực hiện

Lê Quốc Bảo

MUC LỤC

TÓM TẮT 1

CAM ĐOAN ii

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ vi

Hình 4.8 Máy nghiền bi nạp và tháo liệu qua vỏ thùng nghiền vi

Hình 4.9 Máy nghiền bi nạp liệu bằng một cửa, tháo liệu bằng một cửa vii

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG 2

I.Giới thiệu về quá trình sản xuất xi măng 2

1.1 Quy trình sản xuất xi măng 2

1.2 Giới thiệu chung về xi măng 3

1.2.1 Khái niệm 3

1.2.2 Các thành phần chính trong Clinker 3

1.3 Phân loại xi măng 5

1.3.2 Xi măng hỗn hợp 5

1.4 Dây chuyền công nghệ đồng bộ hoàn toàn tự động của nhà máy xi măng Hải

Vân 6

II.Giới thiệu về quá trình nghiền xi măng 8

2.1 Các lý thuyết về đập nghiền 8

2.1.1 Cơ sở vật lý của quá trình nghiền vỡ vật rắn 8

2.2 Các định luật nghiền 9

2.2.1 Thuyết bề mặt 9

2.2.2 Thuyết thể tích 10

2.2.3 Thuyết dung hòa 11

2.2.4 Thuyết tổng hợp 11

2.3 Các phương pháp đập nghiền 12

2.4 Các tính chất của vật liệu nghiền 13

3.1 Các loại máy nghiền 14

3.1.1 Máy nghiền hạt 14

3.1.2 Máy nghiền bột 19

Chương 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 22

1.1 Lựa chọn phương án nghiền 22

1.1.1 Phân loại máy nghiền bi 22

1.1.2 Lựa chọn phương án nạp, tháo liệu vào máy 26

1.1.3 Lựa chọn phương án dẫn động cho máy 27

1.1.4 Lựa chọn số động cơ dẫn động cho máy 28

II Thiết kế nguyên lý và xác định các thông số cơ bản của máy 31

2.1 Tính tốc độ quay của máy nghiền 31

2.1.1 Số vòng quay tới hạn của máy nghiền bi 31

2.1.2 Số vòng quay hợp lý của ống nghiền 33

2.2 Tính và chọn động cơ 36

2.2.1 Tính công suất động cơ 36

Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHỌN KIỂM TRA CÁC CỤM KẾT CẤU KHÁC CỦA MÁY 40

1.1 Vỏ ống nghiền 40

1.1.1 Thiết kế vỏ ống nghiền 40

1.1.2 Tấm lót 41

1.1.3 Vách ngăn (ghi) 45

1.2 Tính toán ổ đỡ 50

1.2.1 Chọn loại ổ đỡ thủy tĩnh 54

1.2.2 Tính toán ổ trượt 54

1.3 Đầu nạp liệu 56

1.4 Đầu tháo liệu 57

1.5 Tính toán hộp giảm tốc 57

1.5.1 Chọn hộp giảm tốc 57

1.5.2 Lựa chọn phươg án thiết kế hộp giảm tốc 59

1.5.3 Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng nghiêng cấp nhanh 60

1.5.4 Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng thẳng cấp chậm 64

1.5.5 Tính toán trục 67

1.6 Tính bánh răng trụ răng thẳng lắp cố định với thùng nghiền 74

1.6.1 Vật liệu làm bánh răng 74

1.6.2 Khoảng cách trục 74

1.6.3 Số răng 74

Chương 4: HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH VÀ BẢO QUẢN 76

1.1 Các vấn đề về lắp đặt và vận hành 76

1.1.1 Lắp đặt 76

1.1.2 Vận hành 76

1.2 Các công tác an toàn và bảo dưỡng 78

1.2.1 Bôi trơn và làm mát 78

1.2.2 Bảo dưỡng 79

1.2.5 Thay thế và sửa chữa 80

1.2.6 Xử lý sự cố 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của xi măng pooclăng

Bảng 1.2 Thành phần khoáng của xi măng pooclăng

Bảng 1.3 Hàm lượng các khoáng của xi măng pooclăng thông thường

Bảng 2.1 Các loại sản phẩm nghiền

Bảng 2.2 Phân loại các loại đá

Bảng 2.3 Phân loại vật liệu theo độ giòn

Bảng 6.1 Các bề dày vỏ ống nghiền đang được sử dụng

Bảng 6.2 Các số liệu đầu vào để tính trục

Bảng 6.3 Các công việc và tần suất kiểm tra máy

Bảng 6.4 Các sự cố và cách khắc phục

Hình 1.1 Quy trình sản xuất xi măng

Hình 1.2 Dây chuyền máy nghiền xi măng

Hình 1.3 Băng chuyền xi măng đóng bao

Hình 2.1 Các phương pháp đập nghiền

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền má chuyển động đơn giản

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền nón trục treo

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền trục một trục di động

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy một rôto một dãy búa

Hình 3.5 Sơ đồ máy nghiền đĩa

Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền bi

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý các loại máy nghiền bi

Hình 4.2 Truyền động chu vi

Hình 4.3 Truyền động tâm

Hình 4.4 Máy nghiền trụ một ngăn

Hình 4.5 Máy nghiền trụ hai ngăn

Hình 4.6 Máy nghiền trụ nhiều ngăn

Hình 4.7 Máy nghiền thùng côn

Hình 4.8 Máy nghiền bi nạp và tháo liệu qua vỏ thùng nghiền

Hình 4.15 Sơ đồ động của máy nghiền bi

Hình 5.1 Quỹ đạo của bi và sơ đồ tính tốc độ quay của ống nghiền

Hình 5.2 Sơ đồ tính toán bán kính tương đương R0

Hình 6.1 Thiết kế vỏ ống nghiền

Hình 6.2: Tấm lót dùng cho buồng nghiền 1

Hình 6.3: Tấm lót dùng cho buồng nghiền 2

Hình 6.5 Vách ngăn (ghi)

Hình 6.6 Sơ đồ tính lực li tâm

Hình 6.7 Kết cấu đầu nạp liệu

Hình 6.8 Kết cấu đầu tháo liệu

Hình 6.9 Sơ đồ nguyên lí hộp giảm tốc khai triển

Hình 6.10 Sơ đồ nguyên lí hộp giảm tốc phân đôi

Từ những kiến thức quan sát và thu thập được trong quá trình thực tập tốt nghiệp cũng như thông qua các tài liệu hướng dẫn và sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn đã giúp em có thể tiếp cận và có những kiến thức cần thiết, cơ bản nhất để có thể thiết kế lại Máy nghiền bi

Đồ án bao gồm phần thuyết minh và bản vẽ Trong khi phần thuyết minh gồm 8 chương, trong đó phần lý thuyết nhằm giới thiệu lại cơ sở lý thuyết của phương pháp nghiền và các loại máy nghiền cũng như là toàn bộ quá trình tính toán các chi tiết trong máy thì phần bản vẽ gồm 9 bản nhằm thể hiện kết cấu cụ thể và kích thước hoàn chỉnh cũng như các yêu cầu kỹ thuật của chúng

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG

I.Giới thiệu về quá trình sản xuất xi măng

1.1 Quy trình sản xuất xi măng

Tùy thuộc vào từng điều kiện sản xuất của mỗi nhà máy khác nhau, nên có dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng cũng khác nhau Nhưng ở các nhà máy sản xuất xi măng khác nhau vẫn phải đảm bảo quy trình sản xuất chung như sau:

Thiết bị đóng bao và xuất xi măng rời

Kho chứa và xe tải, xe tec (nếu có) Hình 1.1 Quy trình sản xuất xi măng

Mãi đến thế kỷ 18, người ta mới tìm được vôi thủy và sản xuất ra xi măng La Mã Đến năm 1824 ở nước Anh, nước Nga, người ta nghiên cứu ra một loại chất kết dính mới gọi là Portland Cement (xi măng pooclăng), nó có khả năng chịu nước tốt và có tính chất giống loại đá ở vùng Portland thuộc đảo Ai Nhĩ Lan (Anh)

Dựa trên cơ sở xi măng pooclăng, người ta đã nghiên cứu và tìm ang nhiều loại

xi măng có tính chất khác nhau: 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 mịn clinker có cho ang một lượng thạch cao, phụ gia theo một tỷ lệ nhất định Khi được nhào trộn với nước, xi măng pooclăng cho ta một loại hồ (vữa) dẻo có khả năng ang kết các vật liệu khác thành một kết cấu rắn chăc hay để chế tạo các cấu kiện đúc sẵn Loại vật liệu này bắt đầu đông kết (thủy hóa) sau một vài giờ và rắn chăc theo thời gian, đạt được cường độ

chịu nén rất cao, có thể trên 1000 [daN/cm2] đối với những loại xi măng đặc biệt

Thành phần hóa học của xi măng pooclăng hiển thị qua hàm lượng các ôxyt có trong clinker ( theo % khối lượng) ghi ở bảng sau:

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của xi măng pooclăng

Để thu đươc clinker có thành phần hóa học trên, hỗn hợp vật liệu cần:

7580%CaCO3, 2025% SiO2 và một lượng Al2O3, Fe2O3, … và nung luyện ở nhiệt

độ 14001600C (rồi vê viên)

Thành phần khoáng của xi măng pooclăng, các khoáng chất của clinker không phải là các hợp chất nguyên chất mà là hỗn hợp có chứa một phần nhỏ các cấu tử của các khoáng khác ở dạng hợp chất tinh thể hỗn hợp Điều này ang quan đến tạp chất hóa học còn lại của clinker là các chất không thể tạo ra được các pha độc lập Bởi vậy

để phân biệt rõ các hợp chất nguyên chất với các khoáng chất của clinker, năm 1897 Tiornhebom đã đặt cho các khoáng chất chính của clinker bao gồm: Alit(C3S); Belit(C2S); Aluminat(C3A); Alumoferit(C4AF)

Bảng 1.2 Thành phần khoáng của xi măng pooclăng

Nhôm feritcanxi(pha tinh thể

hỗn hợp)

2CaO.Al2O3.Fe2O2

C2(A,F)

Khi làm nguội clinker đột ngột, một phần Celit tồn tại ở trạng thái thủy tinh Khoảng trống giữa các khoáng Alit và Belit, bên cạnh Celit chứa các phần còn lại của pha lỏng không thể kết tinh Lượng các khoáng tồn tại dưới dạng thủy tinh tùy thuộc vào thành phần của hỗn hợp, nhiệt độ tạo vùng clinker và tốc độ làm nguội Hàm lượng các khoáng xi măng pooclăng thông thường ( theo % khối lượng):

Bảng 1.3 Hàm lượng các khoáng xi măng pooclăng thông thường

xi măng: màu sắc, tính chống giãn nỡ, chống co ngót v.v…

Mác xi măng được biểu thị bằng cường độ uốn gãy mẫu có kích thước (40 x40 x160 mm) được đúc bằng vữa xi măng – 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 uốn xong 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 3 mác: PC30, PC40, PC50 Xi măng pooclăng hỗn hợp (PCB) được chia làm 2 mác: PCB30 và PCB40 Đơn vị đo cường độ là [N/mm2] (trước đây là [daN/cmm2])

1.3 Phân loại xi măng

Người ta có thể phân loại xi măng theo nhiều tiêu chí khác nhau Phân loại theo thành phần khoáng, có:

1.3.1 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 ang mặt đường (C3A<8%)

+ Xi măng chịu ang giá

+ Xi măng cho bê ang khối lớn (C3A<8%, C4A F>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 bề mặt)

- Xi măng Aluminat

1.3.2 Xi măng hỗn hợp

- Xi măng xỉ lò cao (30-70% xỉ lò cao)

- Xi măng tro bay

- Xi măng nở

- Xi măng puzolan (20-45% puzolan)

- Xi măng hóa dẻo và kỵ nước

1.4 Dây chuyền công nghệ đồng bộ hoàn toàn tự động của nhà máy xi măng Hải Vân

Đây là dây chuyền do ang Kruup-Polysius CHLB Đức chế tạo và cung cấp Đây

là một trong ba ang sản xuất xi măng nổi tiếng và đứng đầu thế giới hiện nay

Hình 1.2 Dây chuyền sản xuất xi măng

Các giai đoạn chính của dây chuyền:

a/ Tiếp nhận và chứa Clinker

Clinker được kiểm tra và đổ vào phểu thu, được ang tải vận chuyển đổ vào gàu tải và được gàu tải chuyển đi tiếp đến ang clinker có đường kính 25 m cao 42 m Sức chứa 20.000 tấn Khi silo đầy thì thông qua bộ chỉ thị báo mức đầy (được lăp đặt trên thành silo cho phép báo 2mức) báo về phòng điều khiển trung tâm mức 1, nếu người vận hành không cho dừng mà để clinker đầy đến mức báo đầy thứ 2 thì bộ chỉ huy này

sẽ tác động ngắt cho dừng hoạt động cụm nạp clinker vào silo Trong trường hợp xẩy

ra sự cố như: lệch ang tải, xích gàu bị đứt, mô tơ hoạt động không đúng công suất,… thì cụm này dừng hoạt động nhờ có trang bị các cảm biến bao gồm cảm biến tải trọng, cảm biến tốc độ, cảm biến vị trí,… các cảm biến này cho phép tạo ra các tác động ngắt trong mạch điện điều khiển các thiết bị làm ngắt ở nguồn cung cấp đồng thời gửi thông tin về màn hình vận hành để thông báo cho người vận hành biết Ngoài ra còn có bộ phận hút bụi làm cho không khí không bị ô nhiễm Bộ phận này cũng có các cảm biến

và các bộ điều khiển hoạt động đặt tại chỗ

b/ Tiếp nhận phụ gia – thạch cao

Phụ gia Quảng Ngãi và Thạch cao Đông Hà vận chuyển vào phân xưởng bằng ô

tô (hoặc bằng tàu hoả, hoặc bằng tàu thuỷ) nguyên liệu thạch cao và phụ gia được dùng chung phểu thu.Việc rót nguyên liệu vào silo được kiểm soát bằng van 2 ngã, các silo chứa này cũng được trang bị thiết bị báo đầy như silo chứa clinker Silô thạch cao – phụ gia có đường kính 7,5m cao 23m trong trường hợp silo đầy, thạch cao được đổ vào kho chứa

c/ Cấp liệu máy nghiền

Clinker, thạch cao, phụ gia từ silo được tháo xuống ang tải chính qua hệ thống cân bằng định lượng, được phối trộn chuyển vào máy nghiền bi với công xuất 150tấn/h bằng hệ thống điều khiển máy tính điều khiển trung tâm

ra khỏi máy nghiền nhờ sự chênh lệch áp suất tạo ra bởi một quạt hút công suất lớn Các hạt có trọng lượng nhỏ bị hút đưa đến phân ly tĩnh, các hạt đủ nhỏ sẻ đi qua bộ phận này và được gom lại đổ qua lọc bụi vào máng khí động, các hạt có trọng lượng

lớn không qua được bộ phân ly sẽ rơi về gàu tải và sau đó được chuyển đến bộ phân ly động Trước khi đổ vào bộ phân ly động, tại máng khí động có bộ bẩy vật lạ nhằm tách các vật rắn, kim loại để loại chúng ra ngoài Bộ phân ly động này (SEPOL) thực hiện chức năng tách hạt lần nữa thông qua những xyclon đảm bảo xi măng đầu ra đạt yêu cầu về độ mịn, các hạt không đủ mịn sẽ được đưa về đầu máy nghiền để tái nghiền Việc điều chỉnh dựa vào điều chỉnh tốc độ vòng quay của motor dẫn động quay

bộ phận phân ly, tỷ lệ % gió tuần hoàn

E / Đóng bao xi măng, xuất xi măng rời

Hệ thống khí sục được lắp đặt dưới đáy silo làm cho xi măng đồng nhất có khả năng chảy qua cửa tháo Xi măng được tháo ra để xuất rời hay qua két chứa máng đóng bao bằng hệ thống máng khí động vào hai gàu tải Trước khi đổ vào két chứa máy đóng bao xi măng được đưa qua sàn rung để loại bỏ vật liệu lạ Một máy đóng bao có thể được cấp liệu (xi măng) từ silo 1 hoặc silo 2 Xi măng được đóng bao bằng máy đóng bao HAVER BOECKER gồm 6 vòi với công suất 110 tấn/ giờ Xi măng bao được hệ thống băng tải tự động đưa đến hệ thống xuất trực tiếp lên xe khách ang

Xi măng rời: Hệ thống xuất xi măng rời được thiết kế để điều khiển thích hợp cho xe tec, được bố trí dưới đáy silo Ở đây có một cân 60 tấn để kiểm soát khối lượng

xi măng xuất

Hình 1.3 Băng chuyền xi măng đóng bao

II.Giới thiệu về quá trình nghiền xi măng

2.1 Các lý thuyết về đập nghiền

2.1.1 Cơ sở vật lý của quá trình nghiền vỡ vật 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: đặc điểm cấu trúc của bất kỳ vật thể rắn nào cũng đều tồn tại các khuyết tật nhỏ Các khuyết tật này có phân bố thống kê theo chiều

dày của vật thể Đồng thời chúng thể hiện cục bộ ra bề mặt ngoài Chính vì có đặc điểm như vậy mà độ bền (khả năng chống lại sự phá vỡ ) bị giảm từ 1001000 lần so với độ bền của vật rắn thực có cấu trúc bị phá hủy Do đó có hai khái niệm độ bền cùng tồn tại: độ bền phân hủy và độ bền kỹ thuật Trong kỹ thuật, người thiết kế đặt ra yêu cầu đầu tiên cho các nhà luyện kim là chế tạo kim loại thuần khiết Quá trình biến dạng của vật rắn được xảy ra với sự gia tăng các phần tử hiện có và số lượng các khuyết tật Khi quy mô các khuyết tật được gia tăng vượt quá giới hạn, cùng với điều

đó, là sự phát triển nhanh theo chiều dài vết nứt làm vật thể bị phá vỡ Rõ ràng là có hai dạng năng lượng đóng vai trò trong quá trình phá hủy vật thể rắn: năng lượng tích

tụ của các biến dạng đàn hồi và năng lượng tự do Tuy nhiên có nhiều công trình nghiên cứu đã chứng tỏ vai trò của năng lượng bề mặt trong quá trình nghiền thực ra không đáng kể, điều đó có nghĩa là phương pháp xác định giá trị năng lượng cho vật thể cứng đến bây giờ chưa tìm ra được

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

Khái niệm chung về cơ học phá hủy nguyên liệu hạt được gọi là cơ sở quá trình động lực học nghiền Cơ chế phá vỡ hạt có dạng cơ chế phá hủy bằng nén ép và quá trình diễn ra theo sơ đồ phá hủy giòn, nghĩa là không có quá trình biến dạng dẻo rõ rệt Cùng với quy luật phân bố các phần tử sản phẩm nghiền theo các kích thước của chúng thì lý thuyết nghiền còn nghiên cứu sự phụ thuộc hàm số giữa chi phí năng lượng đến quá trình nghiền vỡ vật liệu và mức độ nghiền

Năng lượng cần để nghiền vỡ đá phụ thuộc vào nhiều yếu tố: kích thước, hình dạng hạt, sự phân xếp đặt của hạt, độ bền, độ giòn, sự đồng nhất của đá, độ ẩm hình dạng và trạng thái bề mặt làm việc của máy nghiền v.v Do vậy việc xác lập quan hệ giữa năng lượng để nghiền và các tích chất cơ lý của vật nghiền rất khó khăn Hiện nay tồn tại các giả thuyết nghiền sau (được coi là các định luật nghiền)

Vậy mức độ nghiền: i= D/d

Số mặt cắt ở mỗi chiều: (i-1)

Số mắt cắt 3 chiều của khối vuông: 3(i-1)

Tổng diện tích mới sinh ra của 3 mặt cắt là: F = 3D2(i-1) [cm2]

Gọi A: Công suất cần thiết để tạo ra 1 cm2 diện tích mới sinh ra, với mức độ đập nghiền i

Và kích thước vật liệu ban đầu D, thì công đập nghiền của vật liệu như sau:

Ai = A.F = 3AD2 (i-1) [KG.cm] [2.7 - XI ]

Khi mức độ đập nghiền lớn nghĩa là i ∞, có thể xem (i-1) ≈ i Từ đó ta có “Công đập nghiền vật liệu tỷ lệ với mức độ đập nghiền”

Trong thực tế vật liệu có dạng bất kỳ, nên công thức có dạng tổng quát như sau:

lệ thuận với mức độ biến thiên thể tích của vật liệu.”

.2

.2

: Hệ số tỷ lệ

2.2.3 Thuyết dung hòa

Ở thuyết bề mặt, khó xác định được hệ số k nên ý nghĩa thực tế của công thức bị giảm thấp Ở thuyết thể tích, do thiếu hệ số tỷ lệ cho các trường hợp cụ thể nên công thức trên không được sử dụng rộng rãi

Thuyết dung hòa này được Ph.C.Bon đề xuất để dung hòa hai thuyết trên vào năm 1952 Theo (1.23) [IX] ta có:

D

i

n tb

n

11

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

Theo (1.22) [IX]

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

Trong đó:

Ath: Công để nghiền vật liệu

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

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

K: Hệ số tỷ lệ

 : Hệ số có tính đến năng lượng sức căng bề mặt của vật thể cứng

Quá trình nghiền là quá trình phức tạp bao gồm nhiều biến đổi cơ lý của vật liệu khi nghiền Hai định luật bề mặt và thể tích chỉ mới quan tâm đơn thuần đến từng giai đoạn riêng rẽ của quá trình phức tạp đó Định luật thể tích chỉ xác định năng lượng cho quá trình biến dạng đàn hồi của vật liệu mà không kể tới số bề mặt mới được tạo thành do

miết vỡ gây ra Định luật mặt phẳng không tính đến năng lượng biến dạng mà chỉ kể đến năng lượng cần tạo ra các bề mặt mới do miết vỡ Nhiều nghiên cứu chứng tỏ rằng: khi nghiền với mức độ nghiền lớn (nghiền bột), định luật mặt phẳng cho kết quả gần sát với thực tế; còn ở mức độ nghiền nhỏ (nghiền hạt) thì định luật thể tích đúng hơn

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

Có nhiều phương pháp để tạo nên quá trình đập vỡ:

- Bởi vật đập, khi vật liệu nằm trên một mặt phẵng nào đó

- Do chi tiết đập chuyển động nhanh (búa đập, thanh đập) đập vào cục vật liệu chuyển động tự do

- Do cục vật liệu rơi nhanh vào tấm kim loại đứng yên

- Do các cục 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 buồng làm việc (từ 15-40Kg/cm2 Xuống áp suất khí quyển) Thông thường trong máy nghiền người ta sử dụng tổ hợp các phương pháp trên tùy thuộc tính chất cơ lý và độ lớn của vật liệu Đối với vật liệu (đá) siêu bền, sử dụng phương pháp ép vỡ và đập vỡ; vật liệu giòn: dùng phương pháp tách vỡ hay đập vỡ;

2.4 Các tính chất của vật liệu nghiền

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

là bằng cách đặt vào vật thể rắn các ngoại lực mà các lực này lớn hơn lực hút phân tử của vật thể rắn đó Kết quả của quá trình nghiền là tạo nên nhiều phần tử cũng như hình thành nhiều bề mặt mới

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

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

Bột thô Bột mịn Siêu mịn

5÷0,1mm 0,1÷0,05mm

< 0,05mm

và giới hạn bền kéo(k) Tùy thuộc độ bền n, người ta phân thành các loại đá:

Bảng 2.2 Phân loại các loại đá

Bảng 2.3 Phân loại vật liệu theo độ giòn

- Tính mài: Đặc trưng cho khả năng hao mòn bộ phận công tác khi làm việc

III Các loại máy nghiền trong sản xuất vật liệu xây dựng

Để có thể chọn được phương án thiết kế và kết cấu máy tốt nhất thì ta phải xác định được các loại máy nghiền, nguyên lý hoạt động đặc điểm của từng cụm máy để

có cơ sở chọn phương án hợp lý nhất

3.1 Các loại máy nghiền

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

+ Máy nghiền búa

+ Máy nghiền rôto

a/ Máy nghiền má (máy đập hàm)

Phân loại theo chuyển động có hai loại:

+ Máy nghiền má chuyển động đơn giản

+ Máy nghiền má chuyển động phức tạp

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

- Ưu điểm: Năng suất cao, kết cấu đơn giản, giá thành hạ và k hông yêu cầu công nhân phục vụ có tay nghề cao, kích thước máy gọn Có thể đập nghiền được các vật liệu có độ cứng cao

- Nhược điểm: Máy chỉ làm việc nửa chu kỳ, rung và lắc do vật liệu di chuyển không cân bằng, vì thế móng máy cần 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 cố định và một má di động) Ngoài ra, tùy theo kết cấu từng loại máy mà có kết hợp thêm lực uốn và mài

- Sơ đồ nguyên lý làm việc máy nghiền má chuyển động đơn giản

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền má chuyển động đơn giản

Máy gồm giá (1) lắp má tĩnh (2) Trục treo (4) treo má động (3) Trên má động

và má tĩnh đều bắt các tấm lót Khi trục lệch tâm (5) quay, nó sẽ làm cho tay biên (6) chuyển động lên trên, các cánh tay đòn (7) và (8) sẽ đẩy má động quanh trục (4)

ép vật liệu vào má tĩnh, lúc này vật liệu bị đập Khi tay biên (6) chuyển động xuống, tâm chống không tác dụng vào má 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 hai má của máy

Phía sau máy còn có bộ phận chêm (9) để điều chỉnh góc kẹp (khe hở giữa hai

Trong quá trình làm việc như vậy, vật liệu bị ép theo chu kỳ (1/2 vòng của trục

lệch tâm Vì vậy có sự quá tải tức thời của động cơ ép vật Liệu Sự quá tải này

được triệt tiêu trước bởi vô lăng vượt tải bắt vào trục (5) Vô lăng tích lũy năng

lượng khi má động chuyển động không tải và trả lại năng lượng đó khi má động ép

vật liệu, nhờ đó máy làm việc cân bằng

Quỹ đạo chuyển động của từng điểm trên má động là một cung tròn Tập hợp lại cả máy sẽ chuyển động tịnh tiến đơn giản

b/ Máy nghiền nón

Theo độ dốc của nón ta phân loại:

 Nón dốc

+ Máy nghiền nón trục treo

+ Máy nghiền nón lệch tâm

 Nón thoải

+ Máy nghiền nón trục console

- Công dụng: Được sử dụng để đập thô, đập trung bình và đập nhỏ, các loại vật liệu

rắn

- Ưu điểm: Năng lượng tiêu hao riêng cho một tấn sản phẩm nhỏ hơn máy nghiền

má, vì trong máy này vật liệu không chỉ bị ép mà còn bị uốn Năng suất cao, chuyển

động êm vì không có tải trọng động và quá trình làm việc liên tục trong cả vòng quay

nên không cần sử dụng tới vô lăng vượt tải Kích thước sản phẩm đồng đều hơn Có

thể quá tải 15-20 %, Vì thế vật liệu nạp vào máy có thể qua tiếp liệu hoặc không

- Nhược điểm: Kết cấu máy phức tạp, nặng nề, giá thành cao và sữa chữa máy

phức tạp Chiều cao của máy lớn Không đập được vật liệu quánh vì có thể bị nghẽn

khoảng không gian làm việc giữa hai nón Với cùng năng suất, máy đập hàm có thể

đập được vật liệu to hơn

- Nguyên lý làm việc: Vật liệu bị ép kết hợp với uốn và mài giữa mặt trong của nón

ngoài cố định và mặt ngoài của nón trong quay liên tục Vật liệu vỡ đi dần xuống dưới

và ra ngoài Khi nón trong chuyển động, tùy theo từng loại máy mà trục của nón trong

sẽ quay quanh một điểm cố định 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 máy đập hàm Sau nửa dao động

đầu của nón trong, bề mặt của nón trong gần bề mặt của nón ngoài và vật liệu bị đập

vỡ Sang nửa dao động sau, bề mặt nón trong chuyển ra xa bề mặt nón ngoài, khi này

vật liệu đã đập xong rơi xuống, cùng lúc, vật liệu nằm ở phía bên kia khoảng không

giữa hai mặt nón sẽ bị đập Sơ đồ nguyên lý làm việc Máy nghiền nón trục treo:

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền nón trục treo Cấu tạo máy đập nón trục treo: Giá máy 5 lắp chặt nón 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 trục bắt vào ống lệch tâm 6 Ống này gắn chặt vào cặp bánh răng hình nón 8 quay bởi trục

9 từ động cơ qua hộp giảm tốc

Ống lệch tâm quay làm trục chính 2 mang nón trong 3 quay quanh 1 điểm cố định

và mặt ngoài nón trong khi gần khi xa mặt trong của nón ngoài Khi bề mặt hai nón gần nhau, vật liệu bị đập; khi xa nhau, vật liệu đã được đập tháo ra khỏi máy theo máng nghiêng 7 và cửa 10 Vỏ 11 tránh bụi và vật liệu mịn rơi vào ống lệch tâm mang trục chính 2

c/ Máy nghiền trục

- 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, manhêzít 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 như đất sét, cao lanh

- Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, ổn định, 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 phẳng không mong muốn Năng suất thấp, mức độ nghiền và chất lượng sản phẩm không cao, do chứa nhiều hạt dẹt và hạt thanh, nhất là khi nạp liệu không đều; độ bền của đá đem nghiền bị hạn chế

1

2

4

5 11

* Máy đập một trục di động và nguyên lý làm việc máy đập một trục di động: vật liệu

bị ép (có thể kết hợp với mài, uốn, bổ tùy cấu tạo từng máy) giữa hai trục song song quay ngƣợc chiều; hoặc giữa 1 trục và tấm lót

- Sơ đồ nguyên lý:

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền trục 1 trục di động Trục cố định 1 đƣợc truyền chuyển động từ động cơ nhờ cặp bánh răng Trục 2 là trục bị động quay ngƣợc chiều 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 xo nén lại, hai trục đập tách

xa nhau thì cặp bánh răng không bị rời mà vẫn ăn khớp vào nhau Vật liệu nghiền đi vào phễu nạp 4 sẽ bị hai trục 1, 2 cuốn vào và đập, chà miết rồi rơi ra ngoài

* Máy đập trục 1 trục và nguyên lý làm việc máy đập một trục: Chủ yếu sử dụng trong các nhà máy xi măng đập vật liệu nhớt và quánh có độ rắn trung bình và nhỏ nhƣ đá vôi đất sét Máy gồm trục 2 trên bề mặt làm việc có các tấm lót 3 có răng bắt chặt vào trục nhờ các bu lông Má đập 4 treo vào trục 6, phía trong có tấm lót 5, hai trục căng 7 và lò xo 8 ở hai bên giữ cho má ở vị trí thích hợp và bảo đảm an toàn cho máy Mức độ nghiền đập của máy nghiền một trục khá cao (i>=15)

d/ Máy nghiền va đập

- Công dụng: chủ yếu dùng để nghiền vật liệu có độ bền vừa, ít mài mòn (nhƣ 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 và sắc nhƣ amiăng, xỉ lò

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

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

- Nguyên lý làm việc: Khi máy nghiền làm việc, vật liệu được nghiền bị tác động cơ học bằng va đập của đầu búa Lúc va đập, một phần hoặc toàn bộ cơ năng của búa chuyển thành năng lượng làm biến dạng và phá hủy vật liệu

- Sơ đồ nguyên lý làm việc:

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy 1 rôto 1 dãy búa

5: Đĩa treo búa 6: Lò xo giảm chấn

Vật liệu rơi vào khoang máy 2 được búa đập nhỏ văng vào tấm lót với tốc độ lớn Khi

va đập vào đó, vật liệu sẽ bị đập nhỏ hơn, sau đó còn bị đập giữa búa và tấm lót rồi mới rơi xuống lưới ghi Vật liệu nằm trên lưới ghi được búa chà sát cho tới khi đạt kích thước nhỏ hơn khe ghi thì lọt ra khỏi máy

- Máy nghiền bánh xe

a/ Máy nghiền đĩa

- Công dụng: Máy nghiền đĩa được sử dụng trong ngành chế biến lương thực, thực phẩm, sản xuất tinh bột

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

- Nhược điểm: Công suất nghiền rất thấp, năng lượng tiêu hao riêng lớn so với các loại máy nghiền khác nên khả năng và phạm vi sử dụng ngày càng hạn chế Chỉ sử dụng để nghiền các loại vật liệu khô

- Sơ đồ nguyên lý :

Đĩa (1) lắp cố định với vỏ máy, đĩa (2) quay nhờ trục dẫn động (4), vật liệu nghiền được đưa vào cửa cấp liệu (7) và đi vào vùng nghiền là khe hở giữa 2 đĩa nghiền và được nghiền nhỏ nhờ lực chà xát Để dễ thay thế khi đĩa mòn người ta chế tạo các đĩa nghiền thành hai phần và ghép lại với nhau Phần thân (1) và (2) được làm bằng gang còn phần đá nghiền (5) được làm bằng đá nhân tạo, thép đúc hoặc gang Bề mặt của đá có các rãnh để tăng khả năng nghiền và chuyển dần vật liệu ra khỏi bồn nghiền Vật liệu sau khi nghiền xong được đưa đến bộ phận tháo sản phẩm (6)

Hình 3.5 Sơ đồ máy nghiền đĩa

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

- Ưu điểm: Có thể sấy nghiền đồng thời trong cùng một máy Cấu tạo tương đối đơn giản, làm việc ổn định và tin cậy Sử dụng dễ dàng và mức độ 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  40 vòng/phút) Tất cả bi đạn trong máy nghiền không đồng thời tham gia làm việc Thể tích sử dụng của thùng nghiền chỉ chiếm từ 30  45 % Kích thước lớn, máy nặng và làm việc ồn Tiêu hao năng lượng điện riêng lớn, momen mở máy lớn

- Nguyên lý làm việc: Nhìn chung các máy nghiền bi làm việc như sau: Bên trong thùng nghiền chứa bi đạn và vật liệu nghiền Khi vỏ máy quay tròn, bi đạn chịu lực ly tâm 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 rơi xuống theo quỹ đạo parabon, một số khác lăn trượt lên nhau Khi bi đạn rơi, nhờ động năng của nó mà vật liệu bị đập nhỏ, ngoài ra vật liệu còn bị chà xát giữa bi đạn và tấm 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

Chương 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

I Lựa chọn phương án thiết kế

1.1 Lựa chọn phương án nghiền

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

1.1.1 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:

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý các loại máy nghiền bi

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

Hình cầu thép

Tru ngắn Cầu lõm Lập phương Nón cụt Êlíp

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

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

Một số dạng vật nghiền hiện nay:

- Dựa vào phương pháp tháo sản phẩm có: máy nghiền bi tháo sản phẩm bằng cơ giới

và máy nghiền bi tháo sản phẩm bằng khí nén

- Dựa vào kết cấu thùng nghiền ta có các loại:

● Máy nghiền trụ 1 ngăn

Hình 4.4 Máy nghiền trụ 1 ngăn

Ƣu điểm: - Kết cấu đơn giản

- Dễ chế tạo, sửa chữa Nhƣợc điểm: - Năng suất thấp

- Mức độ đập nghiền không cao

- Phù hợp với dạng sản xuất nhỏ và vừa

● Máy nghiền bi trụ 2 ngăn

Hình 4.5 Máy nghiền trụ 2 ngăn

Ƣu điểm: - Năng suất cao

- Mức độ đập nghiền tốt

● Máy nghiền bi trụ nhiều ngăn

Có L/D = 3÷6

Hình 4.6 Máy nghiền trụ nhiều ngăn

Ưu điểm: - Năng suất cao

Nhược điểm: - Kết cấu máy phức tạp

- Cần bảo quản và kiểm tra thường xuyên

- Phù hợp với sản xuất lớn

● Máy nghiền thùng côn

Hình 4.7 Máy nghiền thùng côn

Ưu điểm: - Năng suất cao

- Nạp liệu và lấy liệu dễ dàng Nhược điểm: - Độ đồng tâm không cao

+ Chế độ bay: Khi máy nghiền quay với tốc độ tương đối lớn thì các viên bi lúc đầu chuyển động theo quỹ đạo tròn theo thùng máy đến một chiều cao nhất định chúng

sẽ thoát khỏi mặt trong của thùng máy và rơi theo quỹ đạo parabol rơi xuống va vào vật liệu, sau đó lại tiếp tục như vậy Máy nghiền làm việc ở chế độ này dùng để nghiền vật liệu hạt thô, lực tác dụng chủ yếu là lực va đập

+ Tốc độ quay tới hạn của máy nghiền bi: Ở chế độ này thì lực li tâm sẽ ép chặt bi

và nguyên liệu vào thành thùng quay, chế độ này còn gọi là chế độ li tâm và tốc độ quay của máy nghiền ứng với lúc bắt đầu chuyển động li tâm gọi là tốc độ tới hạn

- Khó bôi trơn và bảo quản bộ truyền hở

1.1.2 Lựa chọn phương án nạp, tháo liệu vào máy

Máy nghiền bi làm việc theo chuyển động chính là chuyển động quay tròn của thùng nghiền Do đó việc bố trí hệ thống nạp, tháo liệu hợp lí sẽ tạo thuận lợi cho việc vận hành làm tăng năng suất cho quá trình sản xuất

- Máy nghiền bi nạp và tháo liệu trên vỏ thùng nghiền

Hình 4.8 Máy nghiền bi nạp và tháo liệu qua vó thùng nghiền

Ưu điểm: - Hệ thống nạp liệu và tháo liệu đơn giản

- Chiều dài máy được thu gọn lại

Nhược điểm: - Năng suất thấp vì máy làm việc không liên tục

- Máy nghiền bi nạp liệu qua một cửa và tháo ra một cửa

Hình 4.9 Máy nghiền bi nạp liệu bằng một cửa, tháo liệu bằng một cửa

Ưu điểm: - Năng suất cao vì máy làm việc liên tục

- Dễ dàng bố trí hệ thống nạp và tháo liệu

Nhược điểm: - Chiều dài máy lớn

- Đầu nạp và tháo liệu phức tạp

1.1.3 Lựa chọn phương án dẫn động cho máy

Sau khi đã chọn được các kết cấu cơ bản của máy nghiền xem như ta đã xác định một phần máy nghiền cần thiết kế Song để hoàn thiện máy nghiền ta cần xác định hệ thống dẫn động cho máy nghiền Để máy nghiền hoạt động ổn định mang lại hiệu quả cao ta cần xác định sao cho hợp lý phương án dẫn động

Để dẫn động cho máy có hai cách:

● Truyền động theo chu vi

Hình 4.10 Truyền động chu vi

Ưu điểm:

+ Thay đổi được số vòng quay nhờ vào bánh răng ăn khớp

Nhược điểm:

1.1.4 Lựa chọn số động cơ dẫn động cho máy

Điều không thể thiếu và rất quan trọng trong việc chọn phương án dẫn động cho máy

là làm sao khởi động động cơ tốt nhất mà không làm quá tải gây ảnh hưởng đến động

cơ Để khởi động động cơ mà không gây quá tải rất quan trọng do máy nghiền bi là máy đặc biệt khi khởi động Ban đầu khi bắt đầu khởi động máy đã có tải, bao gồm trọng lượng rất lớn của thùng nghiền, cộng vào vật liệu nghiền và lượng bi đạn đã được cho vào thùng nghiền Nên nếu khởi động không đúng cách có thể làm cháy động cơ máy

Một số phương án khởi động máy

● Phương án 1

Sử dụng một động cơ và khởi động bằng cách giảm điện áp đặt vào dây quấn Rôto

Ta đặt thêm Rp vào mạch rôto dây quấn

Phương án này ta áp dụng cho các động cơ rôto dây quấn vì đặc điểm của loại động

cơ này là có thể thêm điện trở phụ vào mạch Rôto

Khi điện trở thay đổi thì đặc tính M = f(s) cũng thay đổi theo Khi điều chỉnh điện trở mạch rôto thích đáng thì Mk = Mmax Sau đó rôto quay để giữ một mômen điện từ nhất định trong quá trình khởi động ta cắt dần điện trở nối thêm vào mạch rôto làm cho quá trình tăng tốc động cơ từ đặc tính này sang đặc tính khác và sau khi cắt toàn bộ điện trở thì sẽ tăng tốc đến điểm làm việc của đặc tính cơ tự nhiên

s 1 3

Hình 4.13 Đặc tính khởi động

Ưu điểm: Mk lớn cần dòng điện khởi động Ik nhỏ, tránh được hiện tượng quá tải

Nhược điểm: Động cơ rôto dây quấn đắt tiền

● Phương án 2:

Phân nhánh bằng ly hợp điện từ

Ta có thể sử dụng động cơ riêng cho quá trình sử dụng Bằng cách sử dụng riêng một động cơ chính làm việc và một động cơ chỉ sử dụng cho quá trình khởi động Nhờ vào các ly hợp điện từ