Thiết kế máy nghiền đông đá

Mục đích và ý nghĩa của đập nghiền Đập và nghiền là quá trình công nghệ làm giảm kích thước của vật liệu khoáng sản.. Quá trình nghiền có các đặc tính được thể hiện qua mức

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN ĐÔNG ĐÁ

Người hướng dẫn: PGS.TS LÊ CUNG

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THÀNH ĐẠT

Đà Nẵng, 2017

MỤC LỤC

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU ĐÁ VÀ QUÁ TRÌNH KHAI THÁC

ĐÁ 1

1.1 Giới thiệu về vật liệu đá và đá dăm dùng trong sản xuất các cấu kiện bê tông và làm đường sá 1

1.2 Giới thiệu về quá trình và thiết bị khai thác, gia công vật liệu đá và đá dăm 3

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH ĐẬP NGHIỀN 6

2.1 Mục đích và ý nghĩa của đập nghiền 6

2.2 Các tính chất cơ bản của vật liệu nghiền 6

2.3 Đặc tính của quá trình nghiền 7

2.3.1 Độ lớn của hạt 7

2.3.2 Thành phần hạt của sản phẩm 8

2.3.3 Mức độ nghiền 8

2.4 Năng lượng nghiền 10

2.4.1 Định luật nghiền thứ nhất Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định. 2.4.2 Định luật nghiền thứ hai 11

2.4.3 Định luật nghiền thứ ba Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định. 2.5 Các phương pháp đập nghiền 13

DUT.LRCC

2.5.1 Ép vỡ 13

2.5.2 Tách vỡ 13

2.5.3 Uốn vỡ 14

2.5.4 Miết vỡ 14

2.5.5 Đập vỡ 14

CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐẬP NGHIỀN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ 15

3.1 Phân loại chung 15

3.2 Phân loại máy nghiền đá trong công nghiệp vật liệu xây dựng 15

3.2.1.Máy nghiền hạt 15

3.3 Giới thiệu một số máy cỡ thô 16

3.3.1 Máy nghiền má 16

3.3.2 Máy nghiền nón 18

3.3.3 Máy nghiền trục (máy cán đá) 20

3.3.4 Máy nghiền va đập 21

3.4 Chọn phương án thiết kế 22

3.4.1 Những yêu cầu chung đối với quá trình đập nghiền 22

3.4.2 Yêu cầu máy thiết kế 23

3.4.3 Chọn phương án thiết kế 23

3.5 Sơ đồ động học của máy nghiền má, ưu khuyết điểm 24

3.5.1 Máy nghiền má lắc đơn giản 24

3.5.2 Máy nghiền má lắc phức tạp 25

3.5.3 Nhận xét 25

3.6 Sơ đồ nguyên lý máy thiết kế 26

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY 27

4.1 Xác định kích thước buồng nghiền 27

DUT.LRCC

4.1.1 Chiều rộng cửa nạp B 27

4.1.2 Chiều rộng cửa xả b 27

4.1.3 Chiều dài và chiều cao buồng nghiền 27

4.2 Xác định góc kẹp đá 27

4.3 Hành trình của má nghiền 30

4.4 Số vòng quay của trục lệch tâm 30

4.5 Xác định năng suất máy 32

4.5.1.Tính năng suất máy theo lý thuyết 32

4.5.2 Các công thức thực nghiệm để tính năng suất 34

4.6 Tính công suất động cơ điện 34

4.7 Chọn động cơ điện 36

4.7.1 Chọn loại và kiểu động cơ 36

4.7.2 Chọn công suất, điện áp và số vòng quay động cơ 37

4.8 Tính lực nghiền tác dụng lên má 38

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CHO TOÀN MÁY SỬ DỤNG PHẦN MỀM PRO –ENGINEERING 40

5.1 Xác định kích thước động học 40

5.1.1 Đặt vấn đề 40

5.1.2 Xác định các kích thước động học 40

5.2 Vẽ các khâu của cơ cấu 4 khâu bản lề 41

5.3 Lắp ráp các khâu thành cơ cấu 4 khâu bản lề 42

5.4 Kiểm tra các điều kiện ban đầu 43

5.4.1 Kiểm tra thanh AB quay toàn vòng trên pro/engineer 43

5.4.2 Thanh CD tránh hiện tượng tự hãm 44

5.4.3 Các điều kiện khác 44

5.5 Phân tích động học cơ cấu 44

DUT.LRCC

5.5.1 Thiết lập động cơ điều khiển cơ cấu 44

5.5.2.Thiết lập vị trí ban đầu của động cơ 45

5.5.3.Tạo và chạy phân tích động học 45

5.5.4 Vẽ đồ thị chuyển vị, vận tốc và gia tốc góc của thanh lắc CD 45

5.5.5 Vẽ quỹ đạo các điểm trên thanh truyền BC 47

5.6 Phân tích động lực học cơ cấu 47

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU VÀ SỨC BỀN TOÀN MÁY 49

6.1 Thiết kế bộ truyền đai 49

6.1.1 Chọn loại đai 49

6.1.2 Định đường kính bánh đai nhỏ 50

6.1.3 Tính đường kính D2 của bánh lớn 50

6.1.4 Chọn sơ bộ khoảng cách trục A 51

6.1.5 Tính chiều dài đai L theo khoảng cách trục A sơ bộ và quy tròn theo tiêu chuẩn 51

6.1.6 Xác định chính xác khoảng cách trục A theo chiều dài đai đã lấy theo tiêu chuẩn 52

6.1.7 Tính góc ôm 1 52

6.1.8 Xác định số dây đai cần thiết 52

6.1.9 Định các kích thước chủ yếu của bánh đai 53

6.2 Tính toán bánh đà 55

6.2.1 Mục đích 55

6.2.2 Tính toán các thông số của bánh đà 55

6.3 Tính toán thiết kế trục lệch tâm 58

6.3.1 Tính toán thiết kế trục 58

6.3.2 Tính chọn then 67

6.4 Thiết kế gối đỡ trục 68

DUT.LRCC

6.4.1 Tính chọn ổ 68

6.4.2 Cường độ tải trọng 70

6.4.3 Chọn kiểu lắp ổ lăn 71

6.4.4 Cố định trục theo phương dọc trục 71

6.4.5 Bôi trơn bộ phận ổ 72

6.5 Tính sức bền má động 73

6.6 Tính tấm đẩy 75

6.6.1 Kết cấu tấm đẩy 75

6.6.2 Tính sức bền tấm đẩy 76

6.7 Lựa chọn thân máy 77

6.8 Lựa chọn các tấm lót 77

6.9 Chọn bộ phận điều chỉnh 78

CHƯƠNG VII: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ BẢO DƯỠNG 79

7.1 Các thông số kỹ thuật của máy 79

7.2 Lắp ráp và vận hành máy 79

7.2.1 Lắp ráp máy 79

7.2.2 Vận hành máy 80

7.3 Sửa chữa máy 81

7.3.1.Khái niệm chung 81

7.3.2 Sửa chữa không định kỳ 82

7.3.3 Sửa chữa định kỳ 84

7.4 An toàn lao động trong phân xưởng đập nghiền 85

KẾT LUẬN 87 Tài liệu tham khảo

DUT.LRCC

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 1.1: Bảng độ bền nén của các loại đá macma, kG/cm2

Bảng 2.1 Các giai đoạn đập nghiền

Bảng 2.2 Bảng xác định hệ số KM

Bảng 4.1 Bảng lựa chọn hệ số k theo chiều dài miệng nạp liệu

Bảng 5.1 Kích thước động học một số máy nghiền má

Bảng 6.1 Bảng số liệu tiết diện đai

Bảng 6.2 Bảng tra các thông số bánh đai

Bảng 7.1 Bảng thống kê các hỏng hóc thường gặp

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ khai thác và gia công đá

Hình 2.1 Đồ thị đặc tính độ hạt

Hình 2.2 Sơ đồ minh hoạ quá trình nghiền theo định luật mặt phẳng

Hình 2.3 Sơ đồ minh hoạ quá trình nghiền theo định luật thể tích

Hình 2.4 Các phương pháp nghiền đá

Hình 3.1.Các loại máy nghiền hạt

Hình 3.2 Sơ đồ phân loại các máy nghiền má

Hình 3.3 Sơ đồ các kiểu máy nghiền nón

Hình 3.4 Các loại máy cán đá

Hình 3.5 Sơ đồ cấu tạo máy nghiền roto

Hình 3.6 Sơ đồ cấu tạo máy nghiền búa

Hình 3.7 Sơ đồ động học máy nghiền má

Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền má lắc phức tạp

Hình 4.1 Góc ngoạm của máy nghiền má

Hình 4.2 Các lực tác dụng lên cục vật liệu trong máy nghiền má

Hình 4.3 Sơ đồ tính số vòng quay

DUT.LRCC

Hình 4.4 Sơ đồ tính công suất và lực nghiền cần thiết

Hình 4.5 Sơ đồ lực ở máy đập có má chuyển động phức tạp

Hình 5.1 Lược đồ cơ cấu

Hình 5.2 Tay quay AB

Hình 5.3 Thanh truyền BC

Hình 5.4 Thanh lắc CD

Hình 5.5 Gía AD

Hình 6.1 Sơ đồ tiết diện đai

Hình 6.2 Kích thước bánh đai thang

Hình 6.3 Kết cấu bánh đai

Hình 6.4 Biểu đồ mômen của trục chính

Hình 6.5 Các phương án cố định trục

Hình 6.6 Sơ đồ tính má động

Hình.6.7 Dạng tấm đẩy

Hình 6.9 Kết cấu bộ phận điều chỉnh

DUT.LRCC

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU ĐÁ VÀ QUÁ TRÌNH

Thành phần chủ yếu nhất trong đá là thạch anh, các khoáng vật quặng, cácbonnat, các khoáng vật sét, các haloit, fenspat, pirôxen và ôlivin Thành phần hoá học, thành phần khoáng vật và cấu tạo quyết định tính chất vật lý của đá, được dùng làm cơ sở cho việc ứng dụng vào thực tế Các tính chất của đá còn phụ thuộc vào trạng thái cơ học của chúng như mức độ phong hoá, độ nứt nẻ, độ tách chẻ, tính cát khai Trong số các khoáng vật tạo đá thì thạch anh có độ bền cao nhất Giới hạn bền nén của thạch anh vượt quá 5000kG/cm2, của fenspat, pirôxen, ogit, đá sừng, olivin và các khoáng vật manhe sắt khác là 2000 ÷ 5000kG/cm2, canxit khoảng 100kG/cm2, giới hạn bền nén của quazit và nêfrit hạt nhỏ đạt giá trị cao nhất đến 5000 ÷ 6000kG/cm2, granit hạt nhỏ cũng có độ bền khá lớn 3500kG/cm2 và nhỏ hơn một ít là đá gabrô, điabazơ và granit hạt thô Đá thuộc poocfia thạch anh và poocfiarit có độ bền nén cao (500 ÷ 2400kG/cm2) Nhưng có nhược điểm là bề mặt vỡ rất trơn, không đảm bảo độ dính kết cao giữa đá dăm và vữa ximăng

Hiện nay, trong các loại đá thì đá trầm tích, đá vôi và đá đôlômit được sử dụng phổ biến trong xây dựng Các khoáng vật chủ yếu để tạo thành các loại đá trầm tích là canxit và đôlômit Canxit thuộc loại khoáng vật phổ biến nhất

Các loại đá cacbonat có đặc tính là không đồng nhất về tính cơ lý Độ bền nén ở trạng thái khô là 550 ÷ 2800 kG/cm2,ở trạng thái no nước là 500 ÷ 1700 kG/cm2

DUT.LRCC

Bảng 1.1: Bảng độ bền nén của các loại đá macma, kG/cm2

Loại đá Trạng thái khô Trạng thái ướt Granit

Sienit Gabrô Foofia quazit

Bazan Diabazơ Diorit

12701859 6791055 10292942 9242400 6121940 11191271 10402300

11951788 575896 8012836

6171558 11181271 9001700 Đối với các loại đá xây dựng có hai yêu cầu cơ bản là cỡ hạt và chất lượng

Về cỡ hạt - Trong ngành xây dựng đá được chia ra hai loại chủ yếu là đá hộc và đá dăm (kể cả cát nhân tạo)

+ Đá hộc, theo quy phạm kỹ thuật đó là loại đá cục lớn có kích thước lớn hơn 150mm dùng để xây trụ cầu, mố cầu, tường chắn, xếp cống vòm, lát đường ngầm, xây

đê đập

Trong giao thông còn sử dụng đá có kích thước trung gian giữa đá hộc và đá dăm

cỡ lớn, gọi là đá ba Đá ba có ba cỡ hạt 10 ÷ 15; 15 ÷ 18 và 16 ÷ 20mm Nó dùng làm móng mặt đường, xếp rãnh, lát mặt trên đường ngầm

+ Đá dăm gồm 4 loại chính có kích thước 5 ÷ 150mm như sau:

Loại nhỏ có kích thước: 5 ÷ 10 và 10 ÷ 20mm

Loại đặc biệt có kích thước: 70 ÷ 150mm

Đối với bê tông cho các công trình lớn đôi khi dùng đá cấp phối đến 250mm

DUT.LRCC

Trong xây dựng đường ôtô còn có quy định riêng về đá dăm rải mặt đường Loại mặt đường đá dăm thông thường gồm các cỡ đá: 40 ÷ 70, 50 ÷ 80, 60 ÷ 90mm Đá dăm có kích thước mở rộng gồm 2 loại: 25 ÷ 60mm và 40 ÷ 80mm

1.2 Giới thiệu về quá trình và thiết bị khai thác, gia công vật liệu đá và đá dăm [2]

Đá là một trong những loại vật liệu cơ bản được sử dụng nhiều trong các công trình giao thông như: đường sá, sân bay, bến cảng

Trung bình mỗi kilômét đường ôtô cần từ 1500 đến 3000 m3 đá các loại Tính ra vật liệu đá chiếm tới 50 ÷ 60% tổng giá thành xây dựng đường

Tốc độ thi công và chất lượng công trình phụ thuộc nhiều vào khả năng cung cấp vật liệu và chất lượng vật liệu Vì vậy, tổ chức sản xuất ở các mỏ đá tốt và gia công đá theo các quy cách cần thiết là góp phần đẩy nhanh tiến độ thi công và chất lượng công trình

Đá sau khi khai thác ở các mỏ, trước khi sử dụng vào các công trình, cần phải tiến hành gia công theo 3 bước sau:

- Đập đá (nghiền đá): làm cho đá nhỏ theo các kích thước

- Sàng đá: phân loại kích cỡ đá

- Rửa đá: làm sạch đất cát và các tạp chất khác

Việc gia công đá rất vất vả và nặng nhọc, nếu chỉ dùng sức người và dùng các công cụ thủ công để làm thì năng suất rất thấp và khối lượng không được là bao Cho nên việc cơ giới hóa công tác làm đá ngày càng được áp dụng rộng rãi, chiếm tỷ lệ ngày càng lớn trong toàn bộ công tác làm đá

Để thuận tiện trong sử dụng, người ta chế tạo ra máy nghiền sàng ly hợp làm cả 2 chức năng: nghiền và sàng

Sơ đồ công nghệ khai thác đá được biểu diễn như sau:

DUT.LRCC

2 Máy khoan lỗ đặt mìn 3 Máy xúc đá

4 Ôtô

5 Sàng sơ bộ

6,9,11,13,14,15,17,18,20,21,22.Băng tải

7 Phế phẩm

8 Máy nghiền má sơ cấp

10,16 Máy sàng đá

12 Máy nghiền má thứ cấp

19 Máy nghiền côn; 24 Kho chứa

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ khai thác và gia công đá

Máy cạp (1) dùng để đào bỏ lớp đất trên của mỏ đá Máy khoan (2) khoan các lỗ sâu vào lớp đất để đặt chất nổ bắn đá ra Máy xúc (3) dùng để bốc đá vào ôtô vận chuyển (4) Các ôtô này dùng để chở đá đến phân xưởng gia công đá khối hay đưa ra bãi gia công đá dăm Để phân loại đá theo kích thước nhất định người ta sử dụng các máy sàng đá (10) và (15) Trong sơ đồ này máy nghiền đá (8) được sử dụng trong bước nghiền sơ bộ và trước khi đá đến máy nghiền này từ ôtô (4) thì đá được đổ vào phểu chứa liệu Sau đó đến bộ phận sàng sơ bộ (5), ở đây các loại cát, đất còn dính lại và đá nhỏ từ 0-5mm được tách ra Còn toàn bộ đá, đa số là đá lớn, khai thác được đưa vào máy nghiền má (8) Sau khi ra khỏi máy nghiền má thì đá lúc này có kích thước đa dạng từ 5-90mm Các đá này được truyền bằng băng tải (9) đến máy sàng rung (10) Máy sàng rung (10) có nhiều loại lưới phân cấp đá từ 5-20mm, 20-75mm và lớn hơn 75mm Đá từ 5-20mm được băng tải (14) đưa ra bãi chứa Những đá có kích thước lớn hơn 75mm lại được băng tải (11) đưa đến máy nghiền má thứ cấp (12) Sau khi qua máy nghiền má (12) thì đá có kích thước phần lớn nhỏ hơn 60mm và lại được băng tải (13) đưa đến máy sàng rung (15) Máy sàng rung (15) có nhiều loại lưới phân cấp đá

từ 5-20mm, 20-40m và 40-60mm Những đá có kích thước lớn hơn 60mm lại được băng tải (17) đưa đến máy nghiền côn (19) Sau khi qua máy nghiền côn thì đá được nghiền nhỏ và đưa trở lại máy sàng (15) Đá phân loại xong sẽ được các băng tải (22) và (23) đưa vào kho chứa (24) Sau đó các ôtô đưa đi theo công việc của mình DUT.LRCC

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ

TRÌNH ĐẬP NGHIỀN

2.1 Mục đích và ý nghĩa của đập nghiền

Đập và nghiền là quá trình công nghệ làm giảm kích thước của vật liệu khoáng sản Quá trình này dùng tác dụng của ngoại lực để phá vỡ những cục vật liệu lớn thành những cục và hạt nhỏ

Về nguyên lý đập và nghiền không khác nhau nhưng người ta qui ước đập là quá trình cho ra sản phẩm có độ hạt lớn hơn 5mm và nghiền là quá trình tạo ra sản phẩm nhỏ hơn 5mm

Sau khi khai thác nguyên liệu được chở về các nhà máy silicat, đôi khi ở dạng cục lớn tới 1500 ÷ 2000 mm Để sử dụng được, ta phải đập và nghiền các nguyên liệu

đó Trong quá trình đập nghiền, dưới tác dụng của ngoại lực hạt vật liệu bị phá vỡ thành nhiều hạt nhỏ hơn (làm tăng diện tích bề mặt riêng) tạo điều kiện dễ dàng hoàn thành các quá trình hoá lý xảy ra tiếp sau đó, nhất là các phản ứng pha rắn

Đập và nghiền không chỉ dùng trong quá trình khai thác đá, ở các xưởng tuyển khoáng Ở các nhà máy nhiệt điện phải đập và nghiền than để sản xuất nhiên liệu ở dạng bụi Ở nhà máy luyện cốc phải đập và nghiền than trước khi nạp than vào lò luyện Ở nhà máy luyện kim phải đập đá vôi và đôlômit để làm trợ dung Trong ngành vật liệu xây dựng phải đập đá hộc, đá tảng thành đá dăm Đập và nghiền đá vôi để sản xuất ximăng

2.2 Các tính chất cơ bản của vật liệu nghiền [3]

Khi sử dụng máy nghiền, cần quan tâm đến các tính chất sau đây của vật liệu nghiền: Độ bền, độ giòn và tính mài mòn của vật liệu

• Độ bền:

Độ bền của vật liệu đặc trưng cho khả năng chống phá huỷ của chúng dưới tác dụng của ngoại lực Độ bền được đặc trưng bởi giới hạn bền nén (σn) và giới hạn bền kéo (σk)

DUT.LRCC

F: tiết diện chịu kéo hoặc nén (m2)

Đối với đá, giới hạn bền nén lớn hơn giới hạn bền kéo, do vậy các máy nghiền đá thường được chế tạo dùng lực nén, ép vỡ

Tuỳ thuộc vào độ bền σn người ta phân đá thành các loại sau:

Siêu bền > 250 MN/m2

Bền trung bình 80 ÷ 150 MN/m2 Kém bền < 80 MN/m2

2.3 Đặc tính của quá trình nghiền [4]

Quá trình nghiền có các đặc tính được thể hiện qua mức độ nghiền, độ lớn của hạt và thành phần hạt của vật liệu nghiền

2.3.1 Độ lớn của hạt

Hạt vật liệu có hình dạng khác nhau và thường được xác định bằng các số đo: chiều dài a, chiều rộng b, bề dày c Khi nghiên cứu để đơn giản người ta xem viên đá là khối cầu có đường kính quy ước D và sản phẩm được nghiền có đường kính quy ước d

Đường kính quy ước d được xác định theo nhiều cách khác nhau như sau :

+ Theo trung bình cộng : d =a b c

3

+ +

+ Theo trung bình nhân : d =3a.b.c

+ Theo trung bình bình phương : d = b2+c2

DUT.LRCC

Có thể xác định mức đập nghiền theo một trong các công thức sau đây:

Trước hết mức đập được xác định bằng tỷ số kích thước cục hay hạt lớn nhất trước và sau khi đập

Dmax: đường kính cục lớn nhất trong vật liệu trước khi đập hoặc nghiền(mm)

dmax: đường kính cục lớn nhất của sản phẩm sau khi đập hoặc nghiền (mm)

DUT.LRCC

Trong thực tế đường kính của cục lớn nhất trong vật liệu lấy bằng kích thước lỗ lưới vuông mà toàn bộ vật liệu lọt qua được Vì vậy mức đập có thể lấy bằng tỷ số kích thước của lỗ lưới mà toàn bộ sản phẩm có thể lọt qua khi sàng vật liệu trước và sau khi đập Khi sàng phải dùng lưới có dạng lỗ như nhau vì nó ảnh hưởng đến kết quả sàng Khi dùng lưới sàng có hình dạng lỗ khác nhau (ví dụ trước khi đập dùng sàng chấn song, sau khi đập dùng sàng đan lỗ vuông) thì phải tính mức đập theo công thức:

d: kích thước lỗ lưới vuông vừa đủ để toàn bộ sản phẩm đập có thể lọt qua(mm)

f : hệ số điều chỉnh phản ánh ảnh hưởng của hình dạng lỗ lưới, bằng tỷ số chiều rộng và chiều dày của cục vật liệu, thường lấy từ 1,7 (đối với hạt có hình thù cân đối) đến 3,3 (đối với cục dẹt)

Nếu không tiến hành sàng vật liệu trước và sau khi đập thì có thể tính mức đập theo công thức:

i = 0,85.B

Trong đó:

B, b: chiều rộng miệng cấp liệu và tháo liệu của máy đập (mm)

Trị số 0,85.B là chiều rộng có hiệu quả của miệng cấp khoáng ở máy đập Đối với máy đập nón để đập vừa và đập nhỏ, b lấy bằng chiều rộng vùng song song, còn đối với máy đập khác thì lấy bằng chiều rộng nhất của miệng tháo liệu

Mức đập tính theo các công thức trên không đủ đặc trưng cho quá trình đập và nghiền Nhiều trường hợp các sản phẩm đập có đường kính cục lớn nhất là bằng nhau, nhưng có đường kính đặc tính độ hạt khác nhau (ví dụ một đường cong lồi và một đường cong lõm) Do đó, muốn xác định mức đập một cách chính xác phải tính theo đường kính trung bình để nó phản ánh được ảnh hưởng của thành phần độ hạt của cả khối vật liệu:

DUT.LRCC

Dt : kích thước lỗ lưới mà t% vật liệu trước khi đập có thể lọt qua (mm)

dt : kích thước lỗ lưới mà t% sản phẩm có thể lọt qua (mm)

Đối với quá trình đập lấy t = 80% còn quá trình nghiền lấy t = 95% Kinh nghiệm cho thấy những cục lớn chiếm tỷ lệ không cao (nhỏ hơn 20% đối với sản phẩm đập và nhỏ hơn 5% đối với sản phẩm nghiền) nên không đại diện cho độ hạt của vật liệu Tuỳ theo độ hạt của vật liệu đầu Dmax và của sản phẩm cuối cùng dmax người ta chia ra các giai đoạn đập và nghiền như ở bảng sau

Bảng 2.1 Các giai đoạn đập nghiền [5]

Giai đoạn Dmax (mm) dmax (mm)

Nghiền keo 0,1  1,2 0,001 và nhỏ hơn

2.4 Năng lượng nghiền [6]

Năng lượng cần để nghiền vỡ đá phụ thuộc vào nhiều yếu tố: kích thước, hình dạng hạt, sự phân bố xếp đặt của hạt, độ bền, độ giòn, sự đồng nhất của đá, độ ẩm,

DUT.LRCC

2.4.1 Định luật nghiền thứ hai - Định luật thể tích

Định luật này được đưa ra từ năm 1885 do các giáo sư Ph.kich và V.L.Kiapichep Dựa trên các công thức của lý thuyết đàn hồi, ta có các công thức sau:

V : thể tích vật biến dạng  : ứng suất lúc biến dạng

E : Môdun đàn hồi A : năng lượng gây biến dạng

Năng lượng để thay đổi hình dạng những vật giống nhau về hình thể và đồng nhất tỷ lệ với thể tích vật nghiền hoặc khối lượng của chúng

S : biến dạng của vật theo hướng lực tác dụng

P : lực gây biến dạng

Hình 2.3 Sơ đồ minh hoạ quá trình nghiền theo định luật thể tích

DUT.LRCC

Với viên đá hình lập phương theo định luật Húc biến dạng tỷ lệ thuận với kích thước l của nó:

Công để nghiền một viên đá hình lập phương mà cạnh có kích thước D là:

Quá trình nghiền đá là quá trình phức tạp, trong đó đá bị nghiền nhỏ do nhiều tác động: ép vỡ, miết vỡ, kéo đứt Hai định luật trên 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 tới năng lượng cần để tạo ra các bề mặt mới do miết vỡ Nhiều nghiên cứu chứng tỏ rằng khi nghiền với mức độ nghiền nhỏ (nghiền hạt) định luật thể tích, với mức độ nghiền lớn (nghiền bột), định luật mặt phẳng cho kế quả gần sát với thực tế

Năng lượng nghiền phải là tổng hợp của hai năng lượng: năng lượng để biến dạng và để tạo thành bề mặt mới Khi đó công nghiền đá được biểu thị bằng công thức sau:

Trong đó:

K, : các hệ số tỷ lệ

V : thể tích bị biến dạng

F : bề mặt mới được tạo ra

Do thiếu các hệ số tỷ lệ cho các trường hợp cụ thể nên công thức trên không được sử dụng rộng rãi

2.5 Các phương pháp đập nghiền [7]

Hiện nay những phương pháp phá vỡ đá sau đây thường được sử dụng trong các máy nghiền đá

e )

c )

do đó cần nghiền nhiều lần Ngoài ra căn cứ vào tính chất vật lý của vật liệu và yêu cầu kỹ thuật mà chọn loại máy nghiền và phương pháp đập nghiền khác nhau Vật liệu cứng và rất cứng dùng phương pháp ép và đập Vật liệu dai dùng phương pháp ép và xiết để kéo dài thời gian tác dụng của lực Vật liệu giòn như than thì dùng phương pháp cắt là hợp lý nhất vì sẽ làm cho vật liệu không bị vỡ quá vụn Với vật liệu ẩm hoặc dẻo cần miết vỡ để tránh bị tắc buồng nghiền Ở các máy đập vật liệu cứng và giòn thì lực tác dụng chủ yếu là lực ép và lực đập, có thêm tác dụng của lực xiết và uốn Đối với vật liệu mềm và dai, ở giai đoạn đập thô dùng lực cắt ở giai đoạn đập vừa và đập nhỏ thì dùng lực va đập Khi nghiền dùng chủ yếu là lực đập và lực xiết

DUT.LRCC

CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐẬP NGHIỀN VÀ LỰA

CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ

3.1 Phân loại chung

Người ta nghiền vật liệu bằng các phương pháp sau:

- Nghiền cơ khí: Dưới tác dụng của các chi tiết di động của máy nghiền làm cục vật liệu bị phá vỡ

- Nghiền nổ: các cục vật liệu bị phá huỷ theo các vết nứt nhờ sự giảm áp lực khí (hơi) hay nhờ tác dụng của thuốc nổ dưới sự ảnh hưởng của sự phóng tia lửa điện trong nước (hiệu ứng thuỷ lực điện)

- Nghiền nhiệt điện: mẫu bị phá huỷ nhờ nung nóng cục bộ bằng dòng điện cao tần

3.2 Phân loại máy nghiền đá trong công nghiệp vật liệu xây dựng [8]

Tuỳ theo kích thước của sản phẩm mà máy nghiền đá được phân thành máy nghiền hạt và máy nghiền bột Theo yêu cầu thiết kế đặt ra ta chỉ tìm hiểu về các loại máy nghiền hạt

3.2.1.Máy nghiền hạt

Theo nguyên tắc làm việc, máy nghiền hạt có các dạng sau:

- Máy nghiền má (Hình 3.1a): Bộ phận làm việc là hai má nghiền Hạt vật liệu bị phá vỡ do tác dụng ép, uốn và miết vỡ cục bộ khi hai má nghiền tiến sát vào nhau Máy nghiền má được dùng nhiều nhất trong các công trường xây dựng cơ bản, nhà máy sản xuất xi măng, hầm mỏ Dùng để đập sơ bộ và trung bình

- Máy nghiền nón (Hình 3.1b): Bộ phận làm việc là hai nón nghiền, trong đó nón bên trong có chuyển động lệch tâm so với nón bên ngoài

Máy đập nón cũng được sử dụng rộng rãi ở các công trường xây dựng, nhà máy

xi măng

DUT.LRCC

c )

d )

b ) a

Hình 3.1.Các loại máy nghiền hạt

3.3 Giới thiệu một số máy cỡ thô

Để lựa chọn phương án hợp lý, đáp ứng được yêu cầu là nghiền đá có kích thước

từ D = 0,35m ra đá có d = (0,05  0,1)m để phục vụ xây dựng ta tìm hiểu một số máy nghiền cỡ thô về kết cấu, phạm vi sử dụng và ưu nhược điểm của chúng

3.3.1 Máy nghiền má [9]

• Công dụng:

Máy nghiền má hay còn gọi là máy nghiền nhai hay máy đập hàm được dùng nhiều nhất để nghiền thô và trung bình các loại vật liệu có độ bền nén trên 2000kG/cm2 Máy có ưu điểm:

+ Lực đập mạnh nên có thể phá vỡ được những loại đá dai

+ Kết cấu đơn giản, bảo quản và sử dụng dễ dàng

+ Cửa vào đá rộng, năng suất của máy tương đối cao

Nhược điểm chính của máy là do máy không làm việc liên tục nên năng lượng chi phí riêng trên 1 đơn vị sản phẩm lớn

DUT.LRCC

Bộ phận làm việc chủ yếu của máy là hai má nghiền, trong đó 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 Các viên đá được nạp vào buồng nghiền Một chu kỳ chuyển động của má di động gồm hai hành trình: hành trình nghiền và hành trình xả Ở hành trình nghiền, má di động tiến sát gần má cố định để nghiền vỡ đá có trong buồng nghiền Ở hành trình xả, má di động tách xa má cố định để các viên đá được trả tự do (không còn bị nén ép) và tự rơi từ cao xuống thấp, từ chỗ rộng đến chỗ hẹp trong buồng nghiền, hoặc rơi ra khỏi buồng nghiền do trọng lượng Quá trình làm việc lặp lại như trên làm cho đá trong buồng nghiền tiếp tục được nghiền nhỏ, tiếp tục di chuyển từ cửa nạp (ở bên trên) đến cửa xả (ở phía dưới) và ra khỏi cửa xả khi kích thước của đá nhỏ hơn cửa xả

Hình 3.2 Sơ đồ phân loại các máy nghiền má

(a), (b), (d): Máy nghiền má lắc đơn giản

(c) : Máy nghiền má lắc phức tạp

DUT.LRCC

3.3.2 Máy nghiền nón [10]

• Công dụng:

Máy nghiền nón là loại máy nghiền làm việc có tính chất liên tục Thường dùng

để nghiền thô,nghiền trung bình và nghiền nhỏ các loại vật liệu rắn ở các nhà máy vôi,

xi măng và các mỏ khai thác đá, so với máy nghiền má thì máy nghiền nón có những

ưu điểmsau:

- Năng suất cao: khi kích thước cửa vào đá như nhau thì năng suất máy nghiền nón cao hơn máy nghiền má từ 2  3 lần vì trong máy nghiền nón, đá được nghiền, xả liên tục

- Công suất tiêu thụ ít: công để nghiền vỡ 1 tấn đá ở máy nghiền nón thường nhỏ hơn 1,5  2 lần vì trong máy nghiền nón đá không những đập vỡ mà còn bị uốn và vặn

vỡ

- Chất lượng nghiền tốt: đá nghiền ra tương đối đều, ít mạt vụn, độ sắc cạnh giảm

rõ rệt, độ nghiền có thể rất cao

- Bền chắc: tuổi thọ của máy thường gấp 2  2,5 lần so với máy nghiền má

- Khởi động: có khả năng khởi động máy khi buồng nghiền đã chứa đầy vật liệu Tuy nhiên máy nghiền nón cũng có một số nhược điểm sau:

- Nặng nề: khi có cùng một kích thước cửa vào đá thì trọng lượng máy nghiền nón thường cao hơn máy nghiền má từ 1,5  2 lần Vì vậy khó khăn trong việc di chuyển

- Cồng kềnh: cùng có năng suất như nhau thì máy nghiền nón thường cao hơn gấp 1,5  2 lần máy nghiền má

- Cửa vào đá nhỏ nên đôi khi phải đập vỡ đá có kích thước lớn ra trước rồi mới

bỏ vào máy

- Không đập được vật liệu quánh vì có thể bị nghẽn khoảng không gian làm việc giữa hai nón

- Cấu tạo phức tạp, giá thành đắt

Theo kết cấu người ta chia máy nghiền nón ra làm 3 loại sau:

DUT.LRCC

+ Máy đập nón trục treo (hình 3.4a): trục của nón nghiền di động được treo lên đỉnh cuối Trục nón được đặt nghiêng một góc  =2  30 nên khi làm việc nón vừa quay vừa lắc Máy được dùng nhiều để nghiền thô các loại đá rắn và giòn Chúng có năng suất cao và kích thước máy lớn

+ Máy đập nón lệch tâm (hình 3.4b): loại này cũng sử dụng để đập thô các loại đá rắn và rắn trung bình Trục nón quay thẳng đứng nhưng nón nghiền đặt lệch tâm nên quỹ tích của nón nghiền là một hình trụ Kiểu này có các ưu điểm sau:

- Chiều cao của máy giảm chừng 40% so với loại trục treo, vì ống lệch tâm chuyển vào trong nón trong, do đó trục đứng ngắn lại

- Năng suất cao hơn, vì cùng một lúc nón trong tác dụng lên toàn bộ chiều cao khối vật liệu nằm giữa hai mặt nón

+ Máy đập nón trục console: loại này còn gọi là máy đập hình nấm (hình3.4c) Nón nghiền di động có dạng hình nấm (bè rộng ra), mặt dưới luôn tiếp xúc trên bệ đỡ hình cầu, trục nón nghiền lắp vào bạc lệch tâm và đặt nghiêng một góc nên trong quá trình làm việc nón nghiền được chuyển động lắc trượt trên bệ đỡ Ở kiểu này lực lắc rất lớn nên thích hợp với việc nghiền những đá rắn và dai

Hình 3.3 Sơ đồ các kiểu máy nghiền nón

(a) Loại nón cao (trục treo); (b) Loại nón thấp (nón hình nấm)

Trong đó:

1-thân máy; 2-mặt nón cố định; 3-nón nghiền di động (trục nghiền);

4-bạc đỡ lệch tâm; 5-bộ truyền đai; 6-động cơ; 7-bánh răng nón truyền động; 8-lò

xo

DUT.LRCC

3.3.3 Máy nghiền trục (máy cán đá) [11.]

• Công dụng:

Máy nghiền trục hay còn gọi là máy ép đá được dùng để nghiền vừa và nghiền nhỏ các loại vật liệu có độ bền trung bình (u ≤ 150 MN/m2) (khi này bề mặt trục nghiền nhẵn hoặc có gờ), các vật liệu kém bền (u ≤ 80 MN/m2) (bề mặt trục nghiền

có gân hoặc vấu) và các loại vật liệu dẻo dính như: đá vôi, đá hoa cương, đất sét chịu lửa, đất mỏ lộ thiên Người ta thường bố trí nó ở phía sau máy đập má hoặc máy nghiền nón để nghiền lại lần thứ hai

Theo kết cấu máy nghiền trục được chia làm 3 loại sau:

- Loại có 2 trục cán cố định (hình 3.5a): Loại này do trục cán không xê dịch được nên khi cán phải các loại vật liệu rắn dễ làm hỏng trục nghiền Vì vậy loại máy này chỉ dùng để nghiền các loại vật liệu mềm như thạch cao, đất sét khô

- Loại có 1 trục cán di động (hình 3.5b): một trục của tang nghiền đặt trên ổ đỡ di động, được giữ bởi lò xo nên khi cán phải đá quá rắn, nó sẽ đẩy trục cán lùi ra và rơi xuống Do đó trục cán không bị hư hỏng Loại này được sử dụng phổ biến Song nhược điểm cơ bản của nó là khi gặp vật liệu quá rắn, một trục cán chuyển động tịnh tiến ra xa sinh ra lực quán tính làm chấn động máy Mặt khác khi làm việc lâu dài lò

xo bị lão hoá làm khe hở giữa hai trục nghiền lớn dần, mức đập nghiền giảm

- Loại có 2 trục cán di động (hình 3.5c): ở loại này người ta thiết kế để hai trục cán được đặt trên 2 ổ đỡ di động Trong trường hợp gặp phải đá rắn hoặc vật rắn rơi vào cả hai trục đều di chuyển ngược chiều nhau làm dị vật rơi ra ngoài Do hai trục chuyển động ra hai phía ngược chiều với cùng vận tốc nên lực quán tính bị triệt tiêu, máy ít bị chấn động Nhưng loại này cấu tạo phức tạp và đắt tiền nên sử dụng kém rộng rãi

Hình 3.4 Các loại máy cán đá

So với máy nghiền nón, máy nghiền trục có các ưu điểm và nhược điểm sau: + Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, tiêu hao năng lượng ít

DUT.LRCC

3.3.4 Máy nghiền va đập [12]

3.3.4.1 Công dụng

Máy nghiền va đập hay còn gọi là búa máy đập đá dùng để nghiền nhỏ và nghiền trung bình các loại vật liệu mềm, không dính như đá vôi, xi lô, than đá

Máy nghiền va đập có các ưu điểm sau:

- Có độ nghiền lớn, thông thường i = 10  15, khi nghiền lại lần thứ hai thì độ nghiền có thể tới 40 Vì vậy khi đá vào kích thước khá lớn, sau khi nghiền đá biến thành những hạt rất nhỏ

- Có tỉ trọng năng suất riêng cao (là tỉ số năng suất với trọng lượng máy)

- Kết cấu đơn giản, thuận tiện trong khai thác

- Chất lượng sản phẩm nghiền tốt hơn các loại đã nêu

Nhược điểm của máy là mòn búa và đầu búa nhanh, khi độ ẩm vật liệu >15% búa

bị dính, khi nghiền vật liệu quá cứng sẽ không mang lại hiệu quả

- Máy nghiền va đập kiểu roto (hình 3.6):

Hình 3.5 Sơ đồ cấu tạo máy nghiền roto

- Máy nghiền va đập kiểu búa (hình 3.7)

DUT.LRCC

10: trục treo dầm ghi 7 Hình 3.6 Sơ đồ cấu tạo máy nghiền búa

3.4 Chọn phương án thiết kế

3.4.1 Những yêu cầu chung đối với quá trình đập nghiền [13]

- Chỉ đập nghiền đến mức độ đã dự định, không nên đập nghiền quá yêu cầu, lúc đạt đến mức độ đập nghiền đã dự định thì cho tháo liệu ra khỏi máy ngay

- Quá trình đập nghiền phải hoàn toàn tự do, nghĩa là không kèm theo các quá trình phụ khác trong lúc đập nghiền

- Khi cần có mức độ đập nghiền lớn thì phải thực hiện quá trình đập nghiền qua nhiều lần và sử dụng nhiều loại máy tương ứng thích hợp

- Sản phẩm thu được sau khi đập nghiền cần phải đồng đều về kích thước, ít viên dẹp và mạt vụn

- Phải có khả năng điều chỉnh mức độ đập nghiền được dễ dàng

- Khi lựa chọn máy cần phải căn cứ vào tính chất của vật liệu đem đập nghiền sao cho đạt được các mục đích:

+ Năng suất cao

+ Đảm bảo mức độ đập nghiền theo yêu cầu

+ Lực sinh ra ở trong máy bé

- Dễ thay thế các chi tiết hỏng và bị mòn trong máy

- Quá trình đập nghiền phải sinh ra ít bụi, tổn thất vật liệu ít, đảm bảo sức

khoẻ công nhân

- Hợp với yêu cầu chung là gọn, nhẹ, rẻ tiền, ít người quản lý

- Bảo quản đơn giản, sửa chữa dễ dàng, vận hành an toàn

3.4.2 Yêu cầu máy thiết kế

- Phạm vi sử dụng: phục vụ cho các công trường khai thác đá nhằm cung cấp đá cho các ngành xây dựng

- Vật liệu đập có độ cứng trung bình, khô, kích thước vật liệu đưa vào ít đồng đều

- Mức độ nghiền có thể thay đổi trong phạm vi i = 3  8

- Năng suất trung bình, kết cấu gọn nhẹ, dễ bảo quản và vận hành, giá thành rẻ Các số liệu ban đầu ta có như sau:

Kích thước lớn nhất của đá vào: Dmax = 350mm

Kích thước đá của sản phẩm ra sau khi nghiền: d = 50 ÷ 100mm

Loại đá đem nghiền là Granit có các thông số như sau:

Do điều kiện thực tế và trình độ công nghệ của ta hiện nay, ngoài việc đảm bảo các yêu cầu về quá trình đập nghiền còn có yêu cầu gọn nhẹ, dễ chế tạo, dễ vận hành và sửa chữa nên ta chọn phương án thiết kế là máy nghiền má So với máy nghiền nón thì máy nghiền má đơn giản hơn về kết cấu, tin cậy trong làm việc, dễ điều chỉnh kích

DUT.LRCC

thước sản phẩm, dễ sửa chữa vận hành máy Ngoài ra nó còn có những ưu điểm mà không tìm thấy ở máy khác

Hiện nay chỉ có hai loại máy đập hàm được sử dụng rộng rãi là máy đập hàm lắc đơn giản (hình 3.3a), máy đập hàm lắc phức tạp với một tấm chống (hình 3.3c)

3.5 Sơ đồ động học của máy nghiền má, ưu khuyết điểm [14]

Hình 3.7 Sơ đồ động học máy nghiền má

3.5.1 Máy nghiền má lắc đơn giản

Sơ đồ động học của máy nghiền má lắc đơn giản nêu ở hình 3.8a, trong đó má nghiền di động treo trên trục cố định Tay biên của máy nghiền lắp vào cổ lệch tâm của trục lệch tâm Phía cuối tay biên liên kết với hai thanh chống bằng khớp, trong đó một thanh tì vào phần cuối của má di động, thanh còn lại tì vào cơ cấu điều chỉnh Khi trục lệch tâm quay tròn, má di động nhận được chuyển động lắc theo cung tròn mà tâm của nó chính là tâm của trục treo má di động Do vậy biên độ lắc càng lớn khi các điểm trên máy nghiền càng xa trục treo Điểm dưới cùng của má nghiền có biên độ lắc lớn nhất Phân tích chuyển động lắc thành hai thành phần chuyển động x và y vuông góc nhau, trong đó thành phần x vuông góc với má cố định.Việc nghiền đá phụ thuộc chủ yếu vào thành phần x, thời hạn sử dụng má nghiền phụ thuộc vào trị số của thành phần y Giá trị hành trình nén x tăng dần từ cửa nạp đến cửa xả Các đặc điểm này mang lại những ưu và nhược điểm của máy

DUT.LRCC

Với sơ đồ động trên, lực nén ở phần cửa nạp sẽ đạt trị số lớn nên việc nghiền nhỏ những viên đá có kích thước lớn và độ bền cao rất hiệu quả Các tấm lót má nghiền ít

bị mài mòn, thời gian sử dụng của chúng được kéo dài do giá trị hành trình chuyển động theo phương y nhỏ

Hành trình ép theo phương ngang x tại vùng cửa nạp có trị số nhỏ cũng chính là nhược điểm của máy Ở cửa nạp buồng nghiền, viên đá có kích trước lớn Để nghiền

vỡ những viên đá này cần thiết phải có hành trình ép lớn Hành trình ép nhỏ sẽ làm xấu quá trình nghiền, đá nghiền ra có nhiều viên dập và mạt vụn nhiều, làm giảm năng suất máy, tăng thời gian phá vỡ đá Để khắc phục nhược điểm này người ta nâng cao trục treo má nghiền và đưa điểm treo đó ra phía trước

3.5.2 Máy nghiền má lắc phức tạp

Sơ đồ động học của máy nghiền má lắc phức tạp nêu ở hình 3.8b

Má di động tựa vào thanh chống ở phía dưới và qua nó liên hệ cơ cấu điều chỉnh cửa xả Quỹ đạo chuyển động của các điểm trên má nghiền là những đường cong khép kín, ở phía trên gần là đường tròn và càng xa điểm treo càng bị kéo dài ra Nếu hành trình ngang của má nghiền di động tại cửa xả của máy nghiền má lắc đơn giản và lắc phức tạp là như nhau và bằng x thì hành trình đứng của chúng sẽ khác nhau, của má nghiền lắc đơn giản là 0,3x và lắc phức tạp là 3x Ưu điểm của máy nghiền má lắc phức tạp là đơn giản hơn về cấu tạo, kích thước nhỏ gọn hơn và khối lượng nhỏ hơn các loại máy nghiền má khác Nhờ má động có chuyển động lắc phức tạp nên sự phá huỷ đá ngoài ứng suất uốn còn có sự chà xát Do đó loại máy này có thể đập vỡ các loại đá chai đồng thời đá vở thành những viên to đều nhau Ít viên dẹp và mạt vụn Vì

ưu điểm trên nên các công trường khai thác đá hay sử dụng

Khuyết điểm chủ yếu của máy nghiền má lắc phức tạp là toàn bộ lực đập đều truyền lên phần lệch tâm của trục chính nên khó chế tạo những máy cỡ lớn để đập thô

3.5.3 Nhận xét

So với máy nghiền má chuyển động đơn giản thì máy nghiền má chuyển động phức tạp có nhiều ưu điểm hơn Qua phân tích và tìm hiểu ta thấy loại máy này hành trình không tải chỉ chiếm 1/5 vòng quay chứ không phải chiếm 1/2 vòng quay của trục lệch tâm như máy đập hàm lắc đơn giản Xét hành trình làm việc thì chỉ có 1/5 vòng quay là phần trên và phần dưới của má động cùng tham gia đập, còn 3/5 vòng quay

DUT.LRCC

còn lại phần trên và phần dưới của hàm động thay phiên nhau đập Vì vậy máy làm việc đồng đều hơn, năng lượng tiêu hao bé hơn và trọng lượng bé hơn loại cùng năng suất.Ta chọn máy thiết kế là máy nghiền má chuyển động phức tạp

3.6 Sơ đồ nguyên lý máy thiết kế [15]

Động cơ (11) truyền chuyển động quay lên trục lệch tâm (3) thông qua bộ truyền đai(10) làm cho má động (2) vừa chuyển động quay vừa chuyển động lắc quanh trục nhờthanh giữ (5) có một đầu tì vào nó, còn đầu kia tì vào khối trượt của bộ phận điều chỉnh khe tháo liệu (8) Thanh giữ (6) và lò xo (7) có tác dụng giữ cho má động, thanh giữ luôn tì sát vào nhau tạo thành các khớp động Tại hai đầu của trục lệch tâm (3) được lắp hai khối bánh đà: 1 là puli(cũng là 1 bánh đà) và 1 bánh đà (4) Các khối bánh đà này làm điều hoà chuyển động của máy: tích trữ năng lượng ở hành trình không tải và giải phóng năng lượng khi ép đá

Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý của máy nghiền má lắc phức tạp (a): máy nghiền má có chuyển động lắc phức tạp

(b): sơ đồ dẫn động

Trong đó:

1- tấm nghiền cố định; 2-tấm nghiền di động; 3-trục lệch tâm; 4 –bánh đà; thanh đẩy; 6-thanh giữ; 7-lò xo; 8-nêm của cơ cấu điều chỉnh góc ngoạm đá; 9-trục vít điều chỉnh; 10-bộ truyền đai; 11-động cơ

5-DUT.LRCC

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY

4.1 Xác định kích thước buồng nghiền

Các kích thước cơ bản của buồng nghiền bao gồm chiều cao buồng nghiền H, chiều dài buồng nghiền L, chiều rộng cửa nạp B và chiều rộng cửa xả b

4.1.3 Chiều dài và chiều cao buồng nghiền.[17]

Theo sách các máy gia công vật liệu rắn và dẻo thì chiều dài của buồng nghiền được xác định như sau:

Góc kẹp đá hay còn gọi là góc ngoạm đá, là góc tạo thành giữa bề mặt của hàm động và hàm tĩnh, ký hiệu là  Khi máy đập làm việc, do hàm động chuyển động lắc nên góc ngoạm thay đổi (hình vẽ) Khi hàm động ở gần hàm tĩnh nhất (ứng với vị trí OB) góc ngoạm là 2 có giá trị lớn nhất Khi hàm động ở xa hàm tĩnh nhất (ứng với vị trí OB1) góc ngoạm là 1, nhỏ nhất

Hình 4.1 Góc ngoạm của máy nghiền má

Cục vật liệu bị ép giữa 2 hàm chịu tác dụng của những lực sau đây:

P1 : áp lực của hàm động

P2 : phản lực của hàm tĩnh

(Phương của 2 lực này vuông góc với bề mặt các hàm tương ứng)

Hình 4.2 Các lực tác dụng lên cục vật liệu trong máy nghiền má

fP1 : lực ma sát giữa cục vật liệu và hàm động

fP2: lực ma sát giữa cục vật liệu và hàm tĩnh

(f là hệ số ma sát, phương của hai lực này song song với bề mặt các hàm)

Trọng lượng cục vật liệu rất nhỏ so với các lực P1 và P2 nên không cần tính đến

Áp lực của hàm động P1 có thể phân tích ra hai thành phần: thành phần nằm ngang T và thành phần thẳng đứng N Thành phần thẳng đứng N xác định theo:

và hướng lên trên, có tác dụng đẩy cục vật liệu trượt lên trên dọc theo hàm, nếu góc ngoạm  tăng thì lực đẩy N sẽ tăng và lực ma sát giữa cục vật liệu và bề mặt hàm không đảm bảo giữ chắc nó trong vùng đập của máy

Góc ngoạm giới hạn là góc mà khi đó lực đẩy cân bằng với ma sát, ký hiệu 0 Nếu coi cục vật liệu như một vật cô lập và đặt gốc toạ độ ở tâm của cục thì có thể viết được phương trình cân bằng của các lực trên trục OX và OY như sau:

1 f

 =

− (4.8) Mặt khác f = tg ( - góc ma sát) nên:

Hệ số ma sát giữa vật liệu và bề mặt hàm f = 0,3 tương ứng với góc ma sát

=16,70 và góc ngoạm có thể đạt đến 330 Thực tế góc ngoạm  của máy đập hàm thường lấy từ 180 đến 220 Nếu giảm góc ngoạm thì năng suất của máy tăng lên nhất là khi đập quặng cứng Tuy nhiên khi giảm góc ngoạm sẽ làm cho mức đập giảm theo hay nói khác đi là tăng độ hạt của sản phẩm đập Nếu như độ hạt của sản phẩm tăng lên không có ảnh hưởng gì đến giai đoạn đập ở phía sau hoặc yêu cầu của hộ tiêu thụ thì có thể giảm góc ngoạm một cách thích đáng để tăng năng suất của máy Thực tế người ta thường lấy  = 200 nhằm mục đích để tránh khỏi kẹt đá trong lúc nghiền

DUT.LRCC

4.3 Hành trình của má nghiền.[20]

Hành trình của má nghiền liên quan đến hành trình nén đá trong buồng nghiền

Để cho đá bị ép vỡ đòi hỏi hành trình của má nghiền S phải không nhỏ hơn giá trị nén

vỡ cần thiết Hành trình của má nghiền được tính theo công thức sau:

n : giới hạn bền nén của đá

E : mô đun đàn hồi của đá

D : kích thước của đá

Trị số hợp lý của hành trình S được xác định bằng thực nghiệm

Đối với máy nghiền má có chuyển động lắc phức tạp:

Sn = (0,06  0,03).B; Sx = 7 + 0,1.b (4.11)

Trong đó:

B: chiều rộng cửa nạp liệu (mm); b: chiều rộng cửa tháo liệu (mm)

Sn : hành trình nén ở cửa nạp; Sx : hành trình nén ở cửa xả

Chọn Sn = 0,04.B = 0,04.420 = 16,8 mm Và Sx= 7 + 0,1.83 = 15,3 mm

Hành trình nén chính là hình chiếu của đường chuyển động má di động lên phương vuông góc với má cố định

4.4 Số vòng quay của trục lệch tâm.[21,22]

Ta có mô hình tính toán như sau:

Hình 4.3 Sơ đồ tính số vòng quay

Số vòng quay hợp lý của trục lệch tâm là số vòng quay để đảm bảo cho năng suất của máy lớn nhất Khi má di động tách xa má cố định thì lúc này vật liệu đã được nghiền và chuyển động tụt xuống phía dưới sau đó rơi ra ngoài qua cửa xả Để có năng suất cao, trong khi má nghiền di động tách xa má nghiền cố định, những vật liệu nằm thấp hơn mặt phẳng CDEF phải được rơi ra Nghĩa là thể tích đá có hình lăng trụ ABCDEFGM, mà cạnh DC = b (b - Chiều rộng cửa xả) phải rơi được một đoạn h để thoát ra khỏi buồng nghiền do trọng lực Muốn vậy số vòng quay của trục lệch tâm phải như thế nào đó để trong khoảng thời gian t của hành trình xả, lúc má di động chuyển từ vị trí cực trái sang cực phải, phải bằng thời gian để vật rơi tự do được một đoạn dài h

Sau khi trục lệch tâm quay được một vòng thì má động thực hiện một lần tiến đến và một lần tách ra khỏi má cố định, vì thế thời gian tháo vật liệu chỉ bằng thời gian trục lệch tâm quay nửa vòng tức là:

n

60 2

Tốc độ quay trục lệch tâm máy thiết kế n =300 v/ph

4.5 Xác định năng suất máy

4.5.1.Tính năng suất máy theo lý thuyết.[23]

Khi tính năng suất máy ta cũng giả thiết như khi tính số vòng quay hợp lý, coi như vật liệu chỉ tháo ra trong thời gian má động đi ra xa và đây cũng chính là lượng vật liệu rơi ra trong một vòng quay của trục lệch tâm Diện tích mặt cắt F(m2) của vật liệu rơi xuống từ buồng nghiền được xác định theo công thức

e: chiều rộng cửa ra đá khi hai má nghiền sát nhau nhất (m)

Thể tích lăng trụ vật liệu rơi xuống được xác định: