Thiết kế máy nghiền bi hai ngăn
Mô tả đồ án: Gồm các file như ảnh trên
Giá: 450.000vnđ – Mã số: doantotnghiep.me_TKM000005
Tải đồ án
Khoa: Sư phạm kỹ thuật
Bộ môn: Nguyên lý – Chi tiết máy
NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Âu
Lớp : 02C1A
Ngành : Cơ khí Chế Tạo Máy
1. Đầu đề thiết kế:
Thiết kế máy nghiền bi hai ngăn
2. Các số liệu ban đầu:
Tham khảo thực tế tại Công Ty Xi Măng Hải Vân
3.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
– Tóm lược dây chuyền sản xuất xi măng và các tính chất của vật liệu nghiền.
– Giới thiệu các lý thuyết đập nghiền.
– Phân tích các phương án nghiền và chọn phương án tối ưu.
– Tính toán và chọn các thông số cơ bản của máy.
– Thiết kế động học máy.
– Thiết kế kết cấu máy và tính toán các chi tiết chủ yếu.
– Các vấn đề lắp đặt và vận hành máy.
– Các vấn đề bôi trơn và bảo dưỡng máy.
– Những sự cố thườg gặp và biện pháp khắc phục.
– Giới thiệu các chi tiết hỏng hóc dự phòng. An toàn lao động.
4. Các bản vẽ và đồ thị:
– Bản vẽ cụm máy chủ yếu (4A0÷5A0).
– Bản vẽ phương án (1A0)
– Bản vẽ kết cấu toàn máy(Hình chiếu đứng ,hình chiếu bằng, hình chiếu cạnh ) (3A0)
– Bản vẽ hộp giảm tốc (1A0).
– Bản vẽ khác (1A0)
Tổng cộng : 10 A0
5.Cán bộ hướng dẫn:
Phần: Họ và tên cán bộ
Toàn phần. Pgs.Ts Phạm Phú Lý
6. Ngày giao nhiệm vụ: 22/01/2007
7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 25/05/2007
Thông qua khoa Cán bộ hướng dẫn
Ngày tháng năm ( Ký, ghi rõ họ tên)
( Ký, ghi rõ họ tên)
Pgs.Ts Phạm Phú Lý
Sinh viên đã hoàn thành và nộp
toàn bộ bản thiết kế cho khoa
Ngày tháng năm 2007
(Ký tên)
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu 5
Phần I
Tóm lược dây chuyền sản xuất xi măng và các tính chất của vật liệu nghiền 6
Chương I :Tóm lược dây chuyền sản xuất xi măng 6
I Tóm lượt dây chuyền sản xuất xi măng 6
I.1 Quy trình sản xuất xi măng 6
I.2 Giới thiệu chung về xi măng 6
II Phân loại xi măng 11
II.1 Xi măng thông thường 11
II.2 Xi măng hổn hợp 11
Chương II : Các tính chất vật liệu nghiền 12
Phần II
Giới thiệu các lý thuyết đập nghền 14
I Cơ sở vật lý của quá trình nghiền vở vật thể rắn 14
II Các định luật nghiền 15
II.1 Thuyết bề mặt 15
II.2 Thuyết thể tích 15
II.3 Thuyết dung hoà 15
II.4 Thuyết tổng hợp 16
III Các phương pháp nghiền cơ bản 16
III.1 Ep vỡ 17
III.2 Tách vỡ 17
III.3 Uốn vỡ 17
III.4 Miết vỡ 17
III.5 Đập vỡ 17
III.6 Nỗ vỡ 17
Phần III
Phân tích các phương án nghiền và chọn phương án tối ưu 19
I _ Các loại máy nghiền 19
I.1 Máy nghiền hạt 19
I.1.1 Máy nghiền má 19
I.1.1.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc máy nghiền má chuyển động
đơn giản 20
I.1.1.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc máy nghiền má chuyển động
phức tạp 21
I.1.2 Máy nghiền nón 21
I.1.2.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc máy nghiền nón trục treo 22
I.1.2.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc máy nghiền nón trục console 23
I.1.3 Máy nghiền trục 24
I.1.3.1 Sơ đồ nguyên lý máy đập một trục di động 24
I.1.3.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy đập một trục 25
I.1.3.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc của may đập trục tách li 25
I.1.4 Máy nghiền va đập 26
I.1.5 Máy nghiền va đập phản hồi roto 27
I.1.5.1 Máy nghiền va đập phản hồi một roto 27
I.1.5.2 Máy nghiền va đập phản hồi hai roto 29
I.2 Máy nghiền bột 29
I.2.1 Máy nghiền đĩa 29
I.2.2 Máy nghiền bi 31
I.2.3 Máy nghiền bánh xe 32
II_ Lựa chọn phương án nghiền 35
II.1 Phân loại máy nghiền bi 35
II.2 Kết cấu một số máy nghiền bi 37
II.2.1 Máy nghiền bi làm việc liên tục, dỡ liệu qua vách bên phải 37
II.2.2 Máy nghiền bi làm việc liên tục, dỡ liệu qua vỏ tang nghiền 38
II.2.3 Máy nghiền bi dạng ống 39
II.2.4 Máy nghiền bi làm việc theo chu kì 40
II.3 Phân tích chọn phương án thiết kế 40
II.4 Tóm tắt sơ bộ quá trình hoạt động 40
1. Quy trình tháo nguyên liệu 40
2. Quy trình nghiền xi măng 40
3. Quy trình làm nguội và chứa xi măng 41
4. Quy trình đóng bao xuất và xuất rời 41
5. Các yêu cầu kĩ thuật sản xuất chung 42
II.5 Lựa chọn máy thiết kế 42
Phần IV
Tính toán và chọn các thông số cơ bản của máy 41
Phần V
Thiết kế động học của máy 48
Chương 1: Tính tốc độ quay của máy nghiền 48
1.1 Số vòng quay tới hạn của máy nghiền bi 48
1.2 Số vòng quay hợp lí của ống nghiền 49
Chương 2: Tính và chọn động cơ 52
2.1 Tính công suất động cơ 52
2.2 Công chi phí để nâng các viên bi 52
2.3 Động năng cần thiết cho vật liệu 53
Phần VI
Thiết kế kết cấu máy và tính toán các chi tiết chủ yếu 57
Chương 1: Thiết kế kết cấu máy 57
1.1 Vỏ ống nghiền 57
1.2 Tấm lót 58
1.2.1 Tấm lót dùng cho ngăn I 58
1.2.2 Tấm lót dùng cho buồng nghiền II 60
1.2.3 Tấm lót ở đáy thùng của buồng nghiền I 61
1.3 Vách ngăn 62
1.4 Cửa thăm 63
1.5 Đầu nạp liệu 63
1.6 Đầu tháo liệu 64
Chương 2: Tính toán các chi tiết chủ yếu 65
2.1 Tính bền vỏ nghiền 65
2.1.1 Trọng lượng của các phần quay 65
2.1.2 Trọng lượng của vật nghiền và vật liệu nghiền 67
2.1.3 Lực ly tâm 69
2.2 Tính ổ trượt 71
2.2.1 Chọn loại ổ trượt 71
2.2.2 Tính toán ổ trượt 72
2.2.2.1 Các dạng hỏng 72
2.2.2.2 Tính toán ổ trượt 72
2.3 Tính toán và chọn hộp giảm tốc 76
2.3.1 Chọn hộp giảm tốc 76
2.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế hộp giảm tốc 77
2.4 Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng nhgiên cấp nhanh 78
2.5 Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng thẳng cấp chậm 82
2.6 Tính toán trục và then 85
2.7 Tính bánh răng trụ răng thẳng lắp cố định với thùng nghiền 96
Phần VII
Các vấn đề về lắp đặt và vận hành 98
7.1_ Lắp đặt 98
7.2 _Vận hành 98
Phần VIII
Bôi trơn bảo dưởng và sửa chửa 101
8.1 Bôi trơn và làm mát 101
8.2 Bảo dưỡng 101
8.3 Các lưu ý về công tác bảo dưỡng 101
8.4 Kiểm tra 102
8.5 Thây thế sữa chữa 102
Phần IX
Những sự cố thường gặp và biện pháp khắc phục 104
Phần X
Hệ thống polcid của nhà máy 107
1. Tổng quan về cấu trúc hệ thống polcid 107
2. Cấu hình chuẩn của hệ thống polcid R- DC 109
3. Các nhiệm vụ hệ thống polcid R-DC 111
Phần XI
Giới thiệu các chi tiết hỏng hóc dự phòng 112
Kết luận 113
Phụ lục 114
LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, ngành xây dựng đóng vai trò hết sức quan trọng. Nếu muốn có những sản phẩm xây dựng đạt hiệu quả kinh tế cao, chất lượng tốt thì vật liệu xây dựng đóng một vai trò tất yếu.
Ngày nay ngành sản xuất xi măng ở nước ta đã có những tiến bộ rỏ rệt với sự góp mặt của nhiều nhà máy xi măng lớn khắp cả nước : Xi măng Hoàng Thạch, nhà máy xi măng Bỉm Sơn, xi măng Hoàng Mai, xi măng Hải Vân, xi măng COSEVCO, xi măng Hà Tiên….. Vì vậy công việc vận hành, sữa chữa, phục hồi và bảo dưỡng các máy, các bộ phận, các chi tiết trong dây chuyền sản xuất xi măng là hết sức quan trọng và cần thiết. Trong quá trình đi thực tập tại nhà máy cao su Đà Nẵng em đã rất quan tâm tới vấn đề này, nhưng do các thiết bị ở nhà máy cao su không có thể đáp ứng cho em về mặc tìm hiểu các dây chuyền sản xuất xi măng, nhưng thông qua các phương pháp tìm hiểu khác nhau em đã có những hiểu biết nhất định về dây chuyền sản xuất xi măng . Đặc biệt là máy nghiền bi được sử dung để nghiền xi măng là một bộ phận có tính quyết định đến dây chuyền sản xuất xi măng.
Trong khoảng thời gian em được học tại trường Đại Học Bách Khoa Đại Học Đà Nẵng được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, em đã tiếp thu một phần nào kiến thức mà thầy cô truyền thụ . Trước khi ra trường chúng em cần phải trải qua một đợt tìm hiểu thực tế và kiểm tra khả năng nắm bắt, sáng tạo của sinh viên . Do đó thực tập tốt nghiệp và làm đồ án tốt nghiệp là một công việc rât cần thiết . Nhiệm vụ của em là thiết kế máy nghiền bi sử dụng để nghiền xi măng là một bộ phận có tính quyết định đối với toàn bộ dây chuyền sản xuất .
Tuy nhiên do kiến thức và khả năng có hạn nên em không tránh khỏi những thiếu sót em kính mong thầy cô thông cảm và chỉ bảo cho em nhiều hơn . Em xin gửi lời chân thành cảm ơn tới các thầy cô đặc biệt là thầy giáo PGS . TS . Phạm Phú Lý đã hết sức tận tình chỉ bảo cho em để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này.
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 05 năm 2007
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Âu
PHẦN I
TÓM LƯỢT DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG VÀ CÁC TÍNH
CHẤT CỦA VẬT LIỆU NGHIỀN
CHƯƠNG I : Quy Trình Sản Xuất Xi Măng
I. Tóm lược dây chuyền sản xuất xi măng:
I.1 Quy trình sản xuất xi măng:
Quy trình sản xuất xi măng qua tham khảo ở nhà máy xi măng COSEVCO cũng như nhà máy của công ty xi măng Hải Vân. Tùy thuộc vào từng điều kiện sản xuất của mỗi nhà máy khác nhau, nên có dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng khác nhau. Nhưng ở các nhà máy sản xuất xi măng khác nhau vẫn phải đảm bảo quy trình sản xuất:
Silô Clinker Silô Phụ gia Silô Thạch cao
Phối liệu
Nghiền
Bộ phận phân ly
Silô chứa xi măng
Máy đóng bao và thiết bị xuất xi măng rời (nếu có)
Kho chứa và xe tải, xe tec (nếu có)
I. 2 Giới thiệu chung về xi măng:
X i măng là một chất kết dính thủy lực.
Chất kết dính là những loại khoáng khi nghiền mịn, đem trộn với nước, trở nên dẻo và sau một thời gian thì kết lại thành một khối rắn chắc. Chất kết dính đầu tiên được dùng : Vôi, thạch cao, đất sét. Nhưng các chất này chỉ có thể dùng được trên cạn, không thể dùng được cho các công trình ở dưới nước.
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 thêm 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 thêm 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 liên 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.
Clinker: là nguyên liệu chính để sản xuất xi măng. Nhìn từ bên ngoài clinker có màu đen xám không lẫn màu vàng, thành phần hạt chiếm tỷ lệ lớn, cỡ hạt từ 030[mm] trong đó cỡ hạt từ 5 20[mm] chiếm hơn 80%, lượng bột chiếm 15%. Clinker không bị mốc, không nhiễm mặn, nhiễm kiềm do nước mang vào. Clinker chứa đựng trong kho phải khô ráo, để đúng nơi qui định, không để lẫn với các vật liệu khác.
Tài liệu tham khảo:
-Vật liệu và sản phẩm trong xây dựng .Tác giả:GS.TS Phùng Văn Lợi .Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội 2002,trang 97-119.
-Giáo trình thiết bị silicat ,Nhà xuất bản Khoa Học và Kỷ Thuật.
-Xi măng(Cement),Nhà xuất bản BANPHERLAG-VISBADEN -Cộng hòa Liên bang Đức.
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:
Tên ôxyt % Tên ôxyt %
CaO 6067 MgO 45
SiO2 1924 SO3 0,31,0
Al2O3 47 Na2O+K2O 0,41,0
Fe2O3 26 P2O5 0,10,3
Để thu đươc clinker có thành phần hóa học trên, hỗn hợp vật liệu cần: 7580%CaCO3, 2025% SiO2 và một lượng Al2O3, Fe2O3, … và nung luyện ở nhiệt độ 14001600C (rồi vê viên).
Thành phần khoáng chất 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 ỡ dạng hợp chất tinh thể hổn hợp .Điều này liên 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 klinke ,năm1897 Tiornhebom đã đặt cho các khoáng chất chính của clinke bao gồm: Alit(C3S); Belit(C2S); Aluminat(C3A); Alumoferit(C4AF).
Khoáng Công thức Ký hiệu rút gọn
Silicát 3 canxi(alit) 3CaOSiO2 C3S
Siliccát 2 canxi(belit) CaOSiO2 C2S
Aluminát 3 canxi CaO.Al2O3 C3A
Nhômferit 1 canxi 4CaO.Al2O3.Fe2O3
C1 AF
Nhôm feritcanxi(pha tinh thể hổn hợp) 2CaO.Al2O3.Fe2O3
C2(A,F)
Vôi tự do CaO –
Ôxit Manhê tự do(periclazơ) MgO –
Aluminát chứa kiềm (K,Na)2O8CaOx3Al2O3
(K,Na) C2A2
Sunphát của kim loại kiềm (K,Na)2 SO4 –
Sunphát canxi CaSO4 –
Khi làm nguội clinker đột ngột, một phần Celit tồn tạo 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):
Tên khoáng % Tên khoáng %
C3S 37,5 60 C3A 75
C2S 1537,5 Thể thuỷ tinh 415
C4AF 1018 CaO tự do 12
Thạch cao: Có độ ẩm W < 5%. Để điều chỉnh thời gian đông kết của xi măng.
Phụ gia: Đá Bazan, không nhiễm kiềm do nước biển, có màu xám đen, xanh đen, xám xanh, không lẫn màu vàng, giòn, dễ đập vỡ, độ ẩm < 6%. Phụ gia giúp cải thiện tính chất của xi măng: màu sắc, tính chông 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 ± 2C. 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]). Yêu cầu chất lượng của được ghi ở bảng(1.3) :
Yêu cầu chất lượng của xi măng pooclăng Việt Nam :
TT Tên chỉ tiêu PCB (TCVN6260-1997) PC (TCVN 2682-1999)
PCB30 PCB40 PC30 PC40 PC50
1 Cường độ nén, N/mm2,
– 3 ngày + 45ph
– 28 ngày+8h(nếu PCB +2h)
14
30
18
40
16
30
21
40
31
50
2 Thời gian ninh kết, ph :
– Bắt đầu không sớm hơn
– Kết thúc không muộn hơn
45
600
45
600
45
375
45
375
45
375
3 Độ nghiền mịn:
– Phần trên sàng, 8 mm, %, không lớn hơn
– Bề mặt riêng (phương pháp Blaine), cm2/g, không nhỏ hơn
12
2700
12
2700
15
2700
15
2700
12
2800
4 Độ ổn định thể tích theo phương pháp Lơ Statơlie, mm, không nhỏ hơn
10
10
10
10
10
5 Hàm lượng SO3, %, không lớn hơn 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5
6 Hàm lượng MgO, %, không lớn hơn – – 5 5 5
7 Hàm lượng cặn không tan, %, không lớn hơn – – 1,5 1,5 1,5
8 Hàm lượng mất khi nung, %, không lớn hơn 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
II. 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 :
II.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 tông mặt đường (C3A<8%).
+ Xi măng chịu băng giá.
+ Xi măng cho bê tông 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.
II.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.
Cỡ hạt của nguyên liệu đầu vào và đầu ra của máy nghiền
Đầu vào Cở hạt Đầu ra Cở hạt
Clinker 0 ÷30mm Xi măng 0÷0.08mm
Phụ gia 40÷60mm
Thạch cao 0.15÷2mm
CHƯƠNG II : 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.
Nghiền hạt Nghiền bột
Nghiền thô
Nghiền vừa
Nghiền nhỏ 100÷350mm
40÷100mm
54÷40mm Bột thô
Bột mịn
Siêu mịn 5÷0,1mm
0,1÷0,05mm
< 0,05mm
Khi sử dụng máy nghiền cần quan tâm đến các tính chất của vật liệu đem nghiền đó là: độ bền,độ giòn, tính mài và độ lớn của hạt vật liệu nghiền.
– Độ bền: độ bền của vật liệu đặc trưng cho khả năng chống phá hủy của chúng dưới tác dụng của ngoại lực. Độ bền được đặc trưng bằng giới hạn bền nén(n) và giới hạn bền kéo(k). tùy thuộc độ bền n, người ta phân thành các loại(đá)
Loại n [MN/mm2 ]
Siêu bền > 250
Bền 150-250
Bền trung bình 80-150
Kém bền < 80
– Độ giòn: đặc trưng cho khả năng bị phá hủy của vật liệu dưới tác động của lực va đập. Vật liệu giòn có sự sai khác rất lớn giữa (độ bền kéo) giới hạn bền nén và bền kéo. Dựa vào số lần va đập cần thiết để làm vỡ vật liệu, người ta phân thành các loại sau:
Loại Số lần va đập
Rất giòn < 2
Giòn 2-5
Dai 5-10
Rất dai > 10
– Tính mài: đặc trưng cho khả năng của vật liệu làm mòn bộ phận công tác khi làm việc.
PHẦN II
GIỚI THIỆU CÁC LÝ THUYẾT ĐẬP NGHIỀN
I . Cơ sở vật lý của quá trình nghiền vỡ vật thể 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 1001000 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 bên 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 qui 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)
II. Các định luật nghiền:
II.1.Thuyết bề mặt:
Thuyết này do giáo sư P.Ritinger người Đức nêu ra năm 1867 được phát triển như sau: “ Công tiêu hao để nghiền vật liệu tỷ lệ với diện tích bề mặt mới tạo ra trong quá trình nghiền “.
As = f(S) = K.S [J].
Trong đó : As :công chi phí để nghiền vỡ vật thể, tạo thành bề mặt mới [J].
K : Hệ số tỉ lê.
S : Diện tích bề mặt mới được tạo thành(sự gia tăng diện tích riêng bề mặt).
II.2.Thuyết thể tích:
Thuyết thể tích được nhà cơ học người Nga V.L.Kirpitrev đề xuất năm 1874 và được giáo sư người Đức Ph.Kik kiểm tra bằng thực nghiệm trên máy nghiền kiểu búa vào năm 1885. Nội dung cơ bản của thuyết thể tích :”Công cần thiết đê nghiền vật liệu tỷ lệ thụân với mức độ biến thiên thể tích của vật liệu” .
Av=f(V)==K2.V [J]
Trong đó :
Av : Công gây biến dạng
K2= :Hệ số tỷ lệ
V : Thể tích vật biến dạng
V: Phần thể tích vật thể bị biến dạng
: Ứng suất lúc biến dạng
E : Môđun đàn hồi
II.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. Nội dung của thuyết dung hòa: ” Công nghiền tỷ lệ với trung bình nhân giữa thể tích (V) và bề mặt (S) của vật liệu đem nghiền “.
Adh = [J]
=K.D2,5
Sau khi biến đổi: Adh=Kdh.()
Trong đó:
Adh: Công dùng để nghiền
Kdh: Hệ số tỷ lệ
d : Đường kính của sản phẩm.
D : Đường kính của vật liệu nghiền.
II.4.Thuyết tổng hợp :
Do có chổ thiếu sót của cả hai thuyết bề mặt và thuyết thể tích .Khi dựa vào các thể tích,các tính chất cơ lý của vật liệu nghiền trong biến dạng, viện sĩ người Nga P.A.Rebinder lần đầu tiên vào năm1928 đã đưa ra thuyết nghiền tổng hợp còn gọi là thuyết nghiền cơ bản với nội dung :” Công nghiền vật liệu bao gồm công tiêu hao để tạo ra bề mặt mới và công để làm biến dạng vật liệu ”, và được thể hiện:
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.
III.Các phương pháp nghiền cơ bản:
Phương pháp tác dụng lực cơ bản trong các máy đập nghiền là:Ép vỡ(nén), Tách vỡ, Uốn vỡ, Miết vỡ, Đập vỡ,Nổ vỡ.
III.1.Ép vỡ :
Vật liệu bị phá vỡ khi hai bề mặt nghiền tiến sát vào nhau do ứng suất vượt quá giới hạn bền nén.
III.2.Tách vỡ :
Xảy ra khi trên mặt nghiền có các gân nhọn , vật liệu bị tách ra do ứng suất tiếp quá giới hạn bền.
III.3.Uốn vỡ :
Vật liệu làm việc như một dầm kê trên hai gối đỡ và bị uốn bởi lực tập trung ở giữa.
III.4.Miết vỡ :
Xảy ra khi hai mặt nghiền trượt tương đối với nhau, lớp mặt ngoài của (đá) vật liệu bị biến dạng và bị tách ra do ứng suất tiếp vượt quá giới hạn bền.
III.5.Đập vỡ:
Vật liệu bị tải trọng va đập tác động .Trong vật liệu đồng thời xuất hiện các biến dạng khác nhau nhưng ở trong trạng thái động
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
III.6.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 ;vât liệu dẻo:Dùng các dạng nghiền trên kết hợp với miết; với vật liệu ẩm cần có miết vỡ để tránh làm bịt tắc buồng nghiền .
PHẦN III
PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN NGHIỀN
VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
I.Các loại máy nghiền :
Theo kích thước sản phẩm, máy nghiền phân thành máy nghiền vỡ ( nghiền hạt ) và máy nghiền bột.
I.1.Máy nghiền hạt:
– Máy nghiền má
– Máy nghiền nón
– Máy nghiền trục
– Máy nghiền va đập:
+ Máy nghiền búa
+ Máy nghiền rôto
I.1.1.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 không 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.
I.1.1.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc máy nghiền má chuyển động đơn giản:
Hình :1 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền má chuyển động đơn giản.
Máy gồm giá (1) lắp mã 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 má của máy).
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 luỹ 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
Thiết kế máy nghiền bi hai ngăn
No comments:
Post a Comment