Đề tài :Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hoàn chỉnh trục răng chủ động máy nghiền apatit

Tổng quan về máy nghiền và trục răng chủ động máy nghiền. Trình bày kết quả nghiên cứu: Thiết kế trục răng chủ động máy nghiền apatit; Lập quy trình công nghệ chế tạo trục răng chủ động máy nghiền apatit; Chế tạo trục răng chủ động và lắp đặt chạy thử

“Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hoàn

chỉnh trục răng chủ động máy nghiền apatit”

Ký hiệu:163.11RD/HĐ - KHCN

Cơ quan chủ quản: BỘ CÔNG THƯƠNG

Cơ quan chủ trì đề tài: VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ

9095

Hà Nội - 2011

“Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hoàn

chỉnh trục răng chủ động máy nghiền apatit”

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1 

DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 3 

LỜI NÓI ĐẦU 4 

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY NGHIỀN VÀ TRỤC RĂNG CHỦ ĐỘNG MÁY NGHIỀN .5 

1.1 Cơ sở pháp lý của đề tài: 5 

1.2 Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của đề tài 5 

1.2.1 Tính cấp thiết của đề tài: 5 

1.2.2 Mục tiêu của đề tài: 5 

1.3 Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu 5 

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu .5 

1.3.2 Phạm vi và phương pháp nghiên cứu .6 

1.4 Tình hình ứng dụng và phát triển 6 

1.5 Khái niệm chung về quá trình nghiền 8 

1.5.1 Khái niệm 8 

1.5.2 Các tính chất cơ bản của vật liệu nghiền .8 

1.5.3 Đặc tính của quá trình nghiền 11 

1.5.4 Năng lượng nghiền 13 

1.5.5 Các phương pháp nghiền 14 

1.6 Tổng quan về máy nghiền tang 17 

1.6.1 Phân loại máy nghiền tang 17 

1.6.2 Nguyên lý làm việc của máy nghiền tang 18 

1.6.3 Cấu tạo một số máy nghiền tang 19 

1.6.4 Các chi tiết cơ bản trong máy nghiền tang 23 

1.6.5 Điều kiện làm việc của máy nghiền apatit tại xưởng tuyển 27 

1.7 Trục răng máy nghiền Apatit 29 

1.7.1 Phân loại và công dụng truyền động trục răng 29 

1.7.2 Bộ truyền trục răng – bánh răng 29 

1.7.3 Độ chính xác của truyền động trục răng 31 

1.7.4 Trục răng trong máy nghiền apatit 34 

1.8 Kết luận 36 

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRỤC RĂNG CHỦ ĐỘNG MÁY NGHIỀN APATIT 37 

2.1 Các thông số bộ truyền trục răng – bánh răng máy nghiền apatit 37 

2.2 Tính kiểm tra trục răng chủ động 38 

2.2.1 Tỷ số truyền của bộ truyền 38 

2.2.2 Kiểm tra độ bền của răng 38 

2.2.3 Kiểm tra độ bền của trục 42 

2.2.4 Kiểm tra độ bền của then 46 

2.2.5 Tính tốc độ quay hợp lý và công suất động cơ 46 

2.2.6 Kiểm tra bánh răng không liền trục 51 

2.3 Thiết kế trục răng chủ động máy nghiền apatit 51 

2.4 Kết luận 52 

CHƯƠNG III: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TRỤC RĂNG CHỦ ĐỘNG MÁY NGHIỀN APATIT 53 

3.1 Các bước nguyên công chế tạo trục răng 53 

3.1.1 Các bước nguyên công chế tạo trục 53 

3.2 Tính các thông số cho các nguyên công chế tạo trục 53 

3.2.1 Nguyên công 1 54 

3.2.2 Nguyên công 2 60 

3.2.3 Nguyên công 3 63 

3.2.4 Nguyên công 4 74 

3.2.5 Nguyên công 5 75 

3.2.6 Nguyên công 6 75 

3.3 Tính các thông số cho các nguyên công chế tạo ống răng 76 

3.3.1 Nguyên công 1 76 

3.3.2 Nguyên công 2 78 

3.3.3 Nguyên công 3 79 

3.3.4 Nguyên công 4 80 

3.3.4 Nguyên công 5 82 

3.3.5 Nguyên công 6 83 

3.3.6 Nguyên công 7 85 

3.3.7 Nguyên công 8 86 

3.4 Các phiếu nguyên công 86 

3.4.1 Phiếu nguyên công chế tạo trục 86 

3.4.1 Phiếu nguyên công chế tạo ống răng 87 

3.5 Kết luận 88 

CHƯƠNG IV: CHẾ TẠO TRỤC RĂNG CHỦ ĐỘNG, LẮP ĐẶT CHẠY THỬ KHẢO NGHIỆM 89 

4.1 Một số hình ảnh chế tạo trục và ống răng 89 

4.2 Lắp đặt, chạy thử khảo nghiệm trục răng chủ động trên máy nghiền apatit 97 

4.3 Kết luận 97 

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98 

LỜI CẢM ƠN 100 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 

CÁC VĂN BẢN KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM CỦA ĐỀ TÀI 102 

PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined. 

Phụ lục 1: Bản vẽ thiết kế trục răng chủ động máy nghiền quặng apatit Error!

Bookmark not defined. 

Phụ lục 2: Hợp đồng nghiên cứu khoa học và tiến độ thực hiện đề tài Error!

Bookmark not defined. 

DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

chuyên môn Cơ quan công tác

LỜI NÓI ĐẦU

Máy nghiền là một thiết bị chuyên dùng được sử dụng trong ngành công nghiệp khai khoáng, xây dựng và công nghiệp vật liệu … Đã được nhiều nước trên thế giới nghiên cứu chế tạo và ứng dụng rộng rãi Ở các nước phát triển với trình độ khoa học kỹ thuật cao đã chế tạo được những máy nghiền quặng cỡ lớn đa dạng về chủng loại Các chi tiết cần thay thế được chế tạo mới

Ở trong nước, máy nghiền quặng đang sử dụng tại các nhà máy khai thác quặng chủ yếu là máy ngoại nhập Một số chi tiết cỡ lớn mau mòn, chóng hỏng chưa có khả năng chế tạo mới, do đó việc thay thế còn rất khó khăn Các thiết bị này khi thay thế cần phải nhập khẩu từ nước ngoài về, điều đó gây tốn kém về kinh tế và mất nhiều thời gian chờ đợi, ảnh hưởng đến sản xuất

Trong quá trình làm việc, trục răng chủ động của máy nghiền apatit chịu tác dụng của mô men uốn, xoắn, lực dọc trục Dạng hỏng chủ yếu của

trục răng là do mỏi gây ra gẫy trục Do đó đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, xây

dựng quy trình công nghệ chế tạo hoàn chỉnh trục răng chủ động máy nghiền apatit” nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đưa vào ứng dụng nhằm đáp ứng yêu cầu

sản xuất, góp phần phát triển năng lực ngành cơ khí chế tạo trong nước đồng thời chủ động nội địa hoá thiết bị trong các nhà máy, xí nghiệp và các địa phương trong nước

NHÓM TÁC GIẢ

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY NGHIỀN VÀ TRỤC RĂNG CHỦ ĐỘNG MÁY NGHIỀN

1.1 Cơ sở pháp lý của đề tài:

- Quyết định số 6878 /QĐ – BCT, ngày 29 tháng 12 năm 2010 về việc đặt hàng thực hiện các nhiệm vụ KHCN năm 2011 của Bộ Trưởng Bộ Công Thương

- Hợp đồng đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ sự nghiệp công nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ số 163.11 RD/HĐ-KHCN ngày 26 tháng 4 năm 2011

1.2 Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của đề tài

1.2.1 Tính cấp thiết của đề tài:

Ở trong nước, máy nghiền apatit chủ yếu là máy ngoại nhập Trong đó, một số chi tiết mau mòn chóng hỏng chưa chế tạo được với điều kiện trong nước Khi thay thế các chi tiết này cần phải nhập khẩu từ nước ngoài về, điều

đó gây ra tốn kém về kinh tế và mất nhiều thời gian chờ đợi Việc nghiên cứu chế tạo trục răng chủ động máy nghiền apatit nói riêng và các phụ tùng máy

cỡ lớn trong ngành khai khoáng nói chung là rất cấp thiết Đề tài nhằm đáp ứng yêu cầu trên và đóng góp một phần nhỏ cho sự phát triển của ngành cơ khí chế tạo trong nước

1.2.2 Mục tiêu của đề tài:

Làm chủ việc thiết kế, chế tạo trục răng chủ động máy nghiền apatit, đưa vào sản xuất trong nước thay thế hàng nhập khẩu

1.3 Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là: Trục răng chủ động của máy nghiền Apatit Trong đó đề tài tập trung nghiên cứu các nội dung sau:

- Nghiên cứu tổng quan về máy nghiền và trục răng chủ động máy nghiền apatit

- Tính toán, thiết kế trục răng chủ động máy nghiền apatit

- Lập quy trình công nghệ chế tạo trục răng chủ động máy nghiền apatit

- Chế tạo 01 trục chủ động, lắp đặt chạy thử, khảo nghiệm

1.3.2 Phạm vi và phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực tế sử dụng thiết bị tại cơ sở

- Tìm hiểu năng lực chế tạo trong nước, kết hợp với kinh nghiệm nước ngoài để chế tạo phôi và gia công cơ khí

- Sử dụng các thiết bị đo kiểm tiên tiến đánh giá chất lượng sản phẩm

1.4 Tình hình ứng dụng và phát triển

* Tình hình ứng dụng và phát triển trên thế giới:

Máy nghiền quặng được nghiên cứu, chế tạo và sử dụng nhiều ở các nước công nghiệp phát triển, các nước có nền công nghiệp khai khoáng quặng phát triển và các nước có nhiều tài nguyên khoáng sản Máy nghiền quặng nói chung và máy nghiền apatit nói riêng đa dạng về chủng loại, được chế tạo phù hợp với các loại quặng khác nhau

Quặng phốt phốt phát được chia thành hai loại: quặng phốt phát trầm tích và quặng phốt phát mắc ma Phần lớn các mỏ quặng phốt phát trầm tích nằm ở Bắc Phi (Marốc, Angiêri, Xênêgan, vùng tiểu Shahara và Togo), Trung Đông (Ai - Cập, Ixraen, Gioocđani), ôxtrâylia và Mỹ, Kola (Nga), mỏ Phalaborwa (Nam Phi), các mỏ Braxin, mỏ Kapuskassing (Canađa), mỏ ở khu vực Karatau và khu vực Aktyubinsk- Cadắcxtan Quặng phốt phát macma được khai thác chủ yếu ở Nga, Phần Lan, Nam Phi và Braxin

Các nhà cung ứng công nghệ hàng đầu đối với hoạt động chế biến quặng phốt phat đã phát triển các thiết bị chuyên dụng, có thể xử lý cả hai loại quặng Công ty KEM Works (Mỹ) đã kết hợp với công ty JSA phát triển các

thiết bị có thể áp dụng cả đối với quặng macma và quặng trầm tích Ngoài ra một số các công ty lớn khác chế biến, khai thác quặng phốt phát như: công ty Kazphosphat - Cadắcxtan, công ty Agrium – Braxin, công ty Bunge Fertilizantes - nhà sản xuất phân bón lớn nhất Braxin, công ty Fosfertil – Braxin, công ty Galvani – Braxin, công ty PhosCan Chemical tại Canađa, công ty ACR (Anh), công ty JSC Acron – Nga, công ty JSC Apatit… Ngay tại châu Á, Nhật Bản và Trung Quốc là hai quốc gia đi đầu trong lĩnh vực khai thác và chế biến quặng

Các loại máy cỡ lớn và chi tiết cỡ lớn được sản xuất trên dây chuyền sản xuất hàng loạt với các máy chuyên dụng hiện đại Trục răng chủ động máy nghiền apatit dài > 2480 mm, đường kính cỡ Ф 450 mm được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp tuyển khoáng Tại các nước phát triển, công nghệ chế tạo trục răng đã trở thành truyền thống

phát hiện từ năm 1924 tại Lào Cai Mỏ apatit Lào Cai có chiều dày 200m, rộng từ 1- 4km chạy dài 100 km nằm trong địa phận Việt Nam, từ Bảo Hà ở phía Đông Nam đến Bát Xát ở phía Bắc, giáp biên giới Trung Quốc

Nhà máy Apatit được xây dựng trong thập niên 90 với sự giúp đỡ của Liên Xô Các thiết bị của nhà máy trong đó có máy nghiền apatit được chế tạo

ở Liên Xô Chi tiết trục răng chủ động của máy nghiền apatit là chi tiết mau mòn chóng hỏng, cần được phục hồi hoặc thay thế

* Một số đơn vị chế tạo, gia công, phục hồi trục răng máy nghiền

apatit: Đơn vị có khả năng đúc chi tiết cỡ lớn: công ty Comael – Gia Lâm,

công ty cơ khí Việt Toàn – Thái Bình… Đơn vị có khả năng gia công chi tiết

cỡ lớn: công ty cơ khí đúc Ngọc Hà, công ty cơ khí Quảng Ninh, Nhà máy cơ khí Hà Nội, Nhà máy cơ khí Đại Dương, nhà máy cơ khí Tây Nội …Viện Nghiên cứu Cơ khí đã thực hiện việc phục hồi trục răng chủ động máy nghiền apatit và nhiều các chi tiết của các thiết bị khác tại nhà máy apatit Lao Cai

Hiện tại chưa có đơn vị nào nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mới trục răng chủ

động máy nghiền apatit

1.5 Khái niệm chung về quá trình nghiền

1.5.1 Khái niệm

Nghiền là quá trình làm giảm kích thước của hạt từ kích thước ban đầu

đến kích thước sử dụng Theo yêu cầu của công nghệ, hạt vật liệu thường phải

qua nhiều công đoạn nghiền kế tiếp nhau như trong sản xuất xi măng, sản

xuất vật liệu chịu lửa samốt, apatít,

Tuỳ theo độ lớn của sản phẩm nghiền, người ta phân biệt nghiền hạt và

1.5.2 Các tính chất cơ bản của vật liệu nghiền

- 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 bằng giới hạn bền

nén (σn) và giới hạn bền kéo (σk)

Trong đó :

+ Pn, T: Lực nén vỡ (hoặc kéo) (MN);

- Độ giòn: Đặc trưng cho khả năng bị phá huỷ của vật liệu dưới tác động của

lực va đập Vật liệu giòn có sự sai khác rất lớn giữa giới hạn bền nén và bền

kéo Phân loại dựa vào thí nghiệm số lần va đập cần thiết để làm vỡ vật liệu:

Giòn 2 ÷ 5 lần va đập

Tính giòn tăng lên thì năng lượng nghiền giảm đi và năng suất tăng theo

- Tính mài: Đặc trưng cho khả năng của vật liệu làm mòn bộ phận công tác

VI 32 ÷ 65 130 ÷ 250 Gạch nung, Xiđêrit FeCO3

VII 65 ÷ 130 250 ÷ 500 Đá hoa cương ; đá badan VIII 130÷250 500÷1000 Điôrit, Quaczit,

Tính mài được xác định theo công thức:

+ G1, G2, G3: Khối lượng của vật liệu nghiền gia công;

* Quặng Apatit Lào Cai:

Quặng apatit Lào Cai là một loại quặng phosphat có nguồn gốc trầm tích biển, thành hệ tiền Cambri chịu các tác dụng biến chất và phong hoá Các khoáng vật phosphat trong đá trầm tích không nằm ở dạng vô định như ta tưởng trước đây mà nằm ở dạng ẩn tinh, phần lớn chúng biến đổi giữa floroapatit Ca5(PO4)6F2 và cacbonat-floroapatit Ca5([PO4],[CO3])3F Hầu hết các phosphat trầm tích dưới dạng cacbonat-floroapatit gọi là francolit Dưới tác dụng của biến chất các đá phi quặng biến thành đá phiến, dolomit và quaczit, còn đá chứa phosphat chuyển thành quặng apatit-dolomit

Quặng apatit Lào Cai là loại quặng thuộc thành hệ metan phosphorit (apatit-dolomit), là thành hệ chủ yếu được sử dụng cho ngành công nghiệp sản xuất phân bón chứa lân ở nước ta Về trữ lượng thuộc thành hệ apatit-dolomit có trữ lượng lớn nhất phân bố dọc theo bờ phải sông Hồng thuộc địa phận Lào Cai Mỏ apatit Lào Cai có chiều dày 200m, rộng từ 1-4km chạy dài

100 km nằm trong địa phận Việt Nam, từ Bảo Hà ở phía Đông Nam đến Bát Xát ở phía Bắc, giáp biên giới Trung Quốc

Phân loại theo thạch học: Căn cứ vào đặc điểm thạch học người ta chia toàn bộ khu mỏ apatit Lào Cai thành 8 tầng, ký hiệu từ dưới lên trên (theo mặt cắt địa chất) là tầng cốc san (KS) KS1, KS2, KS7, KS8 Trong đó, quặng apatit nằm ở các tầng KS4, KS5, KS6 và KS7 Trong từng tầng lại được chia thành các đới phong hóa hóa học và chưa phong hoá hoá học

Tầng KS4 (còn gọi là tầng dưới quặng) là tầng nham thạch apatit cacbonat - thạch anh - muscovit có chứa cacbon Nham thạch của tầng này thường có màu xám sẫm, hàm lượng chất chứa cacbon tương đối cao, khoáng vật chứa cacbonat là đolomit và canxit trong đó đolomit nhiều hơn canxit Tầng này gồm 2 loại phiến thạch chính là dolomit -apatit - thạch anh và apatit

- thạch anh - dolomit, chứa khoảng 35-40% apatit, các dạng trên đều chứa một lượng cacbon nhất định và các hạt pyrit phân tán xen kẽ nhau, chiều dày của tầng này từ 35-40m

Tầng KS5 (còn gọi là tầng quặng): Đây là tầng apatit cacbonat Nham thạch apatit cacbonat nằm trên lớp phiến thạch dưới quặng và tạo thành tầng chứa quặng chủ yếu trong khu vực bể photphorit Nằm dọc theo trung tâm khu mỏ Lào Cai từ Đông Nam lên Tây Bắc chạy dài 25 km Quặng apatit hầu như đơn không thuộc phần phong hoá của tầng quặng (KS5) có hàm lượng P2O5 từ 28-40% gọi là quặng loại 1, chiều dày tầng quặng dao động từ 3-4m tới 10-12m Ngoài ra, còn có các phiến thạch apatit - đolomit, đolomit -apatit

- thạch anh - muscovit

KS6, KS7 (còn gọi là tầng trên quặng) Nằm trên các lớp nham thạch của tầng quặng và thường gắn liền với các bước chuyển tiếp trầm tích cuối cùng Nham thạch của tầng này khác với loại apatit cacbonat ở chỗ nó có hàm lượng thạch anh, muscovit và cacbonat cao hơn nhiều và hàm lượng apatit giảm Phiến thạch của tầng này có màu xanh nhạt, ở trong đới phong hoá thường chuyển thành màu nâu sẫm Về thành phần khoáng vật, khoáng vật tầng trên quặng gần giống như tầng dưới quặng nhưng ít muscovit và hợp chất chứa cacbon hơn và hàm lượng apatit cao hơn rõ rệt Chiều dày của tầng quặng này từ 35-40m

Phân loại theo thành phần vật chất:

- Quặng loại I: Là loại quặng aptatit hầu như đơn khoáng thuộc phần không phong hóa của tầng quặng KS5 hàm lượng P2O5 chiếm khoảng từ 28-40%

- Quặng loại II: Là quặng apatit-dolomit thuộc phần chưa phong hóa của tầng quặng KS5 hàm lượng P2O5 chiếm khoảng 18-25%

- Quặng loại III: Là quặng apatit-thạch anh thuộc phần phong hóa của tầng dưới quặng KS4 và trên quặng KS6 và KS7, hàm lượng P2O5 chiếm khoảng từ 12-20%, trung bình khoảng 15%

- Quặng loại IV: Là quặng apatit-thạch anh-dolomit thuộc phần chưa phong hóa của tầng dưới quặng KS4 và các tầng trên quặng KS6 và KS7 hàm lượng P2O5 khoảng 8-10%

1.5.3 Đặc tính của quá trình nghiền

- 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 Coi vật liệu nghiền là khối cầu có đường kính quy ước D và sản phẩm nghiền có đường kính quy

ước d Đường kính quy ước D được xác định như sau :

- Thành phần hạt của vật liệu đem nghiền:

Xác định thành phần hạt của vật liệu đem nghiền bằng phương pháp sàng mẫu như trên thì khối lượng vật liệu phải sàng thí nghiệm sẽ quá lớn

Người ta chụp ảnh và xác định tổng diện tích chiếm chỗ trên ảnh của mỗi loại kích thước hạt, để đánh giá tỷ lệ chiếm chỗ của chúng so với diện tích chung (hình 1.1)

Hình 1.1 Phương pháp bình đồ để xác định thành phần hạt

của vật liệu đem nghiền

- Mức độ nghiền: Tỉ số giữa kích thước của hạt đem nghiền với hạt sản phẩm

gọi là mức độ nghiền Xác định mức độ nghiền:

+ Theo kích thước lớn nhất của vật liệu nghiền:

Trong đó: Dtb; dtb là kích thước trung bình của khối vật liệu đem nghiền

và sản phẩm Kích thước trung bình (dtb) của sản phẩm là kích thước của lỗ sàng tròn mà với nó 50% khối lượng sản phẩm nghiền lọt qua

+ Mức độ nghiền được xác định chính xác nhất qua quan hệ sau:

tb tb

D i d

- d1, d2, … dn: Kích thước trung bình của mỗi loại hạt;

- m1, m2, … mn: Hàm lượng của mỗi loại hạt, %;

1.5.4 Năng lượng nghiền

Năng lượng cần để nghiền vỡ vật liệu nghiền phụ thuộc vào nhiều yếu tố: kích thước, hình dạng hạt nghiền, sự phân bố xếp đặt của hạt, độ bền, độ giòn, sự đồng nhất của vật liệu nghiền, 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 tính chất cơ lý của vật nghiền rất khó khăn Có ba định luật nghiền:

- Định luật nghiền thứ nhất (P.Rittinger đưa ra năm 1867): Công tiêu hao để

nghiền vật liệu tỉ lệ với diện tích bề mặt mới tạo ra trong quá trình nghiền

A = K.∆F (1.10) Trong đó:

+ K: Hệ số tỉ lệ;

+ ∆F: Số lượng diện tích bề mặt gia tăng;

- Định luật nghiền thứ hai (Ph.kích và V.L.Kiapichep đưa ra năm 1885): Dựa

trên công thức của lý thuyết đàn hồi

V K E

2 2

+ E là mô đun đàn hồi;

+ A là năng lượng gây biến dạng;

- Định luật nghiền thứ ba (Ph.Bôn đưa ra năm 1951): sau khi đã biến đổi

công để nghiền Q kg vật liệu

Q D

i K

+ Nếu n = 2 công thức (1.12) là biểu thức của định luật mặt phẳng, n =

1 là biểu thức của định luật thể tích

+ i : Mức độ nghiền;

+ Dtb : Kích thước trung bình theo khối lượng của vật liệu nghiền (m) ;

1.5.5 Các phương pháp nghiền

Những phương pháp sau được sử dụng trong các máy nghiền vật liệu:

+ Ép vỡ: Vật liệu bị phá vỡ khi hai mặt nghiền tiến sát vào nhau do ứng suất

vượt quá giới hạn bền nén (h1.2a);

+ Tách vỡ: Xảy ra khi trên mặt nghiền có các gân nhọn, vật liệu bị tách do

ứng suất tiếp quá giới hạn bền (h1.2b);

+ Uốn vỡ: Vật liệu làm việc như một dầm kê trên 2 gối đỡ và bị uốn bởi lực

tập trung ở giữa (h1.2c);

Hình 1.2 Các phương pháp nghiền cơ bản

+ Miết vỡ: Xảy ra khi hai mặt nghiền trượt tương đối với nhau, lớp mặt ngoài

của đá bị biến dạng và bị tách ra do ứng suất tiếp vượt quá giới hạn bền (h1.2d);

+ Đập vỡ: Vật liệu bị tải trọng va đập tác động Trong vật liệu xuất hiện đồng

thời các biến dạng khác nhau nhưng ở trạng thái động (h1.2e)

Thông thường trong máy nghiền, người ta sử dụng tổ hợp các phương pháp trên tuỳ thuộc tính chất cơ lý và độ lớn của vật liệu Đối với vật liệu siêu bền, sử dụng ép vỡ và đập vỡ, vật liệu dòn – tách vỡ hay đập vỡ, vật liệu dẻo – dùng các dạng nghiền trên kết hợp với miết Với vật liệu ẩm hoặc dẻo cần

có miết vỡ để tránh làm bịt tắc buồng nghiền

- Các loại máy nghiền: Theo kích thước sản phẩm, máy nghiền phân thành

máy nghiền hạt và nghiền bột

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

sau:

+ Máy nghiền má (hình 1.3a và b): Bộ phận làm việc là hai má nghiền Hạt vật liệu bị phá vỡ do tác dụng ép, uốn và miết cục vỡ cục bộ khi hai má nghiền tiến sát vào nhau

Hình 1.3 Các loại máy nghiền hạt

+ Máy nghiền nón (hình 1.3c và d) bộ phận làm việc là hai nón nghiền, trong đó nón bên trong có chuyển động lệch tâm so với nón ngoài Hạt vật liệu nằm trong khoảng không gian giữa hai nón nghiền bị phá vỡ do đồng thời

Một số loại máy nghiền khác (nghiền xa luân, máy xay) có thể dùng để nghiền hạt hoặc bột

* Máy nghiền bột:Theo nguyên tắc làm việc được phân thành các loại sau:

Hình 1.4: Các loại máy nghiền bột

+ Tang nghiền (hình 1.4a và b): Bộ phận chủ yếu là một tang trống quay (hình 1.4a) hoặc rung (hình 1.4b) Trong tang trống có chứa các cục thép hình cầu hoặc hình trụ (hình 1.4a) và (hình 1.4b) hoặc không có chúng (hình 1.4c) Vật liệu được nghiền mịn do tác dụng va đập của các cục thép nghiền và do miết vỡ giữa các hạt vật liệu với nhau hoặc giữa hạt vật liệu với các tấm lót trong tang nghiền

+ Máy xay lắc: ở loại máy này vật liệu bị ép vỡ và miết vỡ giữa con lăn

và thành bên của nồi nghiền (hình 1.4d) Con lăn hình trụ được lắp với trục quay đứng qua cần lắc và khớp quay

+ Máy nghiền bột va đập: Bộ phận va đập là đầu búa Đầu búa được ghép cứng hoặc ghép xoay (bản lề) với đĩa quay (hình 1.4e) Vật liệu được nghiền mịn do va đập của đầu búa quay tốc độ cao Bột mịn có kích thước xác định được cuốn lên cao, ra khỏi buồng nghiền nhờ tác dụng của dòng khí có tốc độ thích hợp

1.6 Tổng quan về máy nghiền tang

1.6.1 Phân loại máy nghiền tang

* Phân loại máy nghiền:

- Dựa vào tỉ số giữa chiều dài và đường kính vỏ máy nghiền mà máy nghiền

bi chia ra làm hai loại: nghiền bi tang và nghiền bi ống

L

D = 2 ÷ 3 - Nghiền bi dạng tang;

L

D = 3 ÷ 6 - Nghiền bi dạng ống;

Trong đó: L - chiều dài; D - đường kính vỏ máy;

- Theo chế độ làm việc có 2 loại:

+ Làm việc theo chu kỳ

+ Làm việc liên tục

- Theo phương pháp nghiền có 2 loại:

+ Nghiền khô

+ Nghiền ướt

- Theo kết cấu máy nghiền có:

+ Loại hình trụ 1 buồng nghiền

+ Loại 2 buồng nghiền

+ Loại hình trụ nhiều buồng nghiền

+ Loại hình nón

* Các chế độ làm việc của máy nghiền: chế độ điều hoà, chế độ liên tục

không ngừng nghỉ (trừ khi sửa chữa theo định kỳ toàn bộ dây chuyền sản xuất), chế độ điều kiện làm việc nặng nề

1.6.2 Nguyên lý làm việc của máy nghiền tang

quả là vật liệu được nghiền nhỏ do sự trượt (miết) tương đối giữa các viên bi vào vật liệu khi rơi từ một độ cao nào đó (hình 1.5)

Hình 1.5 Chuyển động của quặng trong tang máy nghiền

1.6.3 Cấu tạo một số máy nghiền tang

* Máy nghiền làm việc theo chu kỳ:

Bộ phận chính của máy là một vỏ quay được lắp trên các gối đỡ có ổ bi, dẫn động vỏ nhờ một động cơ và hộp giảm tốc Nạp và đổ vật liệu đã nghiền qua các cửa sổ và theo chu kỳ (hình 1.6)

Năng suất máy phụ thuộc vào kích thước vỏ quay, chu kỳ nghiền một

mẻ, dạng vật liệu và độ mịn cần phải nghiền Có thể nạp vật liệu theo tỷ khối 0,35 ÷ 0,45 t/m3 (có nghĩa là lượng vật liệu nạp cho 1m3 thể tích buồng nghiền)

Hình 1.6 Sơ đồ làm việc của máy nghiền tang

a, d: Sơ đồ nghiền hở; b, c, e, i: Sơ đồ nghiền chu trình kín

* Máy nghiền làm việc liên tục, dỡ liệu qua vách bên phải (hình 1.7):

Vật liệu phải nghiền được nạp qua cửa nạp (1), nhờ bộ nạp liệu tang trống (2) phía trong có vách ngăn dạng cánh vít Vật liệu được múc từng mẻ

đổ qua cổ rỗng loe phía trong (3) vào tang nghiền (6) Phía ngoài cổ rỗng có lắp cổ trục (5) đúc liền với mặt bích bên trái của tang nghiền và cổ trục được lắp vào ổ trục (4) Bề mặt của gối đỡ bạc đối diện với bề mặt làm việc của ổ trượt có cấu tạo dạng cầu và tựa trên giá máy (14), kết cấu này cho phép triệt tiêu các sai số khi lắp ghép, cũng như triệt tiêu các biến dạng khác của tang nghiền Dẫn động tang nghiền nhờ động cơ, bộ truyền đai (13), cặp bánh răng

hở (8) Trong quá trình nghiền các hạt vật liệu đủ nhỏ sẽ bay qua khe hở (15) của vách ngăn (9) Ở phía bên kia vách ngăn có lắp các cánh gom liệu (10), nhờ các cánh này, vậy liệu được đưa lên đổ vào moay ơ (11) rồi ra cổ trục (12) đi ra ngoài tang nghiền

Sử dụng vách ngăn bên phải làm tăng năng suất máy, bởi vì nhờ có vách và các cánh lót chịu ma sát và va đập (vật liệu cánh lót có thể là 110Γ13Л)

Hình 1.7 Máy nghiền làm việc liên tục, dỡ liệu qua vách bên phải

* Máy nghiền dỡ liệu qua vỏ tang nghiền:

Vật liệu qua cửa nạp (1) vào tang nghiền (3), tang nghiền lắp trên trục (2), tất cả đặt trên ổ (4) Vật liệu nghiền lọt qua các lỗ của tấm lót (5) rơi vào sàng (7), các tấm lót (5) được gắn vào các mặt bên (6) và xếp theo bậc, giữa chúng có khe hở để vật liệu có kích thước lớn hơn khe hở của sàng có thể được đưa trở lại vùng nghiền Sàng (8) được đưa lại nghiền tiếp

Khi máy làm việc với chu trình hở, kích thước sản phẩm đạt 0,5 mm

Hình 1.8 Các dạng mặt cắt của tấm lót

Hình 1.9 Máy nghiền dỡ liệu qua vỏ tang

* Máy nghiền hai buồng:

Máy nghiền bi có 2 buồng nghiền (hình 1.10) Máy này dùng để nghiền khô hoặc nghiền ướt vật liệu, làm việc với chu trình kín hoặc hở

Vật liệu nạp qua cửa nạp (1), bộ nạp (2) và vít tải liền với cổ trục (4) vào buồng nghiền thứ nhất của máy Vật liệu được nghiền ở buồng thứ nhất bay qua khe hở của vách ngăn (5) rồi sau đó qua các lỗ (6) trên vỏ tang rơi vào phễu gom sản phẩm (7), để từ đây vật liệu được đưa tiếp tới các thiết bị phân loại bằng khí Các hạt sản phẩm chưa đủ nhỏ được thiết bị phân loại bằng khí tách ra rồi vận chuyển chúng tới bộ phận tiếp nhận (8) để tiếp đó nhờ các cánh (9) nạp chúng vào phễu dẫn hướng (10) đưa vào buồng nghiền thứ hai để nghiền tiếp

Từ buồng nghiền thứ hai, sản phẩm bay qua các lỗ của vách bên phải (11), nhờ các cánh cửa (12) vật liệu được gom vào phễu gom (13) để từ đó nhờ các cánh vít (14) lắp rên cổ trục rỗng đưa vật liệu tới ống xả (15) Từ ống xả liệu (15), qua các lỗ (16) vật liệu rơi vào sàng (17), trên sàng giữ lại các bi (đạn thép), để rồi dỡ chúng qua ống (19) Sản phẩm đủ mịn qua sàng (18) để vận chuyển tới các xi lô chứa

Dẫn động bằng động cơ điện đồng bộ có tốc độ chậm, qua hộp giảm tốc, khớp nối với tang nghiền

Trong quá trình nghiền, nhiệt toả ra rất nhiều, làm bốc hơi nước của vật liệu, giảm năng suất Bởi vậy, cần phải đưa hơi nước có lẫn bụi ra ngoài buồng

nghiền theo hướng tăng khả năng lưu thông của vật liệu được nghiền từ phía cửa nạp tới cửa xả

+ Khi máy làm việc với chu trình hở (hình 1.10): các lỗ (6) được đậy bằng các nắp đặc biệt, nhằm đưa vật liệu đã được nghiền ở buồng thứ nhất qua ngay buồng thứ hai nhờ các cánh nâng (9) Buồng thứ nhất có thể lắp các tấm lót phẳng, còn buồng thứ hai phải lắp các tấm lót có gờ

Hình 1.10 Máy nghiền hai buồng

+ Máy làm việc theo chu trình kín (hình 1.11.): Vật liệu được nạp vào cửa (2) nhờ băng tải rung (1) để vào tang nghiền (3) Vật liệu đã được nghiền trong buồng thứ nhất được đưa ra qua gầu tải (5) nạp vào bộ phân loại khí (6) Sản phẩm đủ mịn từ 6 vào bơm (13) đẩy vào kho (silô) chứa Lượng vật liệu chưa đủ nhỏ được (6) tách ra đưa lại buồng nghiền thứ nhất nhờ ống (4) vào buồng nghiền thứ hai nhờ ống (7)

Sản phẩm nghiền từ buồng thứ hai được dỡ ra nhờ ống (8) đưa qua bơm (13) tới kho chứa Không khí nóng có hơi nước được hút ra từ máy nghiền nhờ bơm hút (12) qua ống (9), lọc bụi làm sạch nhờ bộ lọc xyclon (10) và bộ lọc điện (11)

Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý làm việc theo chu trình kín

1.6.4 Các chi tiết cơ bản trong máy nghiền tang

* Tang nghiền:

Tang nghiền của máy được chế tạo bằng phương pháp hàn từ thép tấm cán Chiều dày tấm (vách tang) với cùng đường kính tang nghiền trong trường hợp bi nghiền dạng đũa lớn hơn (8 ÷ 12)% so với bi nghiền dạng cầu Trong tang nghiền bi dạng cầu có một hoặc hai cửa để xả tải toàn phần hay một phần (có khi là chất tải) bi cầu và để quan sát phía trong tang Sự mòn thân tang nghiền cho phép tới chiều sâu (so với chiều dày khi chế tạo mới) không lớn hơn 60 ÷ 70%

* Nắp cạnh tang nghiền:

Nắp cạnh tang nghiền thường được chế tạo chủ yếu từ thép đúc (mác 25Λ, 35Λ) Gia công cơ khí cổ trục và mặt phẳng lắp ghép nắp cạnh với tang nghiền cần phải thực hiện trên một cụm máy Kiểm tra độ đồng tâm cổ trục và mặt phẳng hướng kính lắp ghép cần thực hiện theo đường tròn ngoài của chúng, Tang nghiền cần bảo đảm:

+ Độ đồng trục chính xác cao giữa các cổ trục và thân tang nghiền;

+ Sai lệch cho phép độ không đồng trục không phụ thuộc vào kích thước máy nghiền không vượt quá 0,3 ÷ 0,5 mm;

+ Độ ô van cổ trục không quá 0,6 mm;

+ Độ côn cổ trục không quá 0,15 mm;

+ Chiều sâu làm việc cổ trục không quá 0,3 mm;

Không cho phép có các vết tróc, nứt (dù là nhỏ hay lớn) trên bề mặt làm việc cổ trục Khi phát hiện ra vết tróc nứt, cổ trục phải được thay mới, vì

nó có thể làm nóng, cháy ổ đỡ

Trong trạng thái làm việc, khoảng không gian giữa mặt trong cổ trục và tấm lót nghiền phải được làm đầy bằng vật liệu nghiền, loại trừ việc lọt cát vào phía trong, cổ trục bị mòn dưới tác động quặng xuất phát từ các tấm lót nghiền có thể tháo được Nghiêm cấm sửa chữa ống ngõng trục bằng phương pháp hàn Lực vặn chặt bu lông kết nối nắp với tang nghiền không ít hơn 2 ÷ 2,5 kN.m

* Tấm lót (tấm nghiền) máy nghiền:

Đối với nghiền thô sử dụng tấm nghiền có gờ, còn nghiền tinh sử dụng tấm nghiền nhẵn hoặc sóng Tấm nghiền cao su sử dụng trong máy nghiền bi cầu chủ yếu để nghiền tinh Đôi khi người ta lắp chúng vào máy nghiền bi cầu

có lưới Tấm nghiền kim loại thường được đúc từ thép 110Γ13Λ Điều kiện ứng dụng tấm nghiền cao su: Độ kiềm PH < 10, độ axít PH > 4; nhiệt độ bùn

750C; đường kính lớn nhất của bi cầu là 80 mm; giai đoạn nghiền là giai đoạn

II và III

Tấm nghiền cần sắp xếp với khe hở 8 ÷ 12 mm Đối với tấm nghiền mọi kích thước, dung sai cho phép theo chiều dày ở khoảng ±2mm Độ cứng tấm nghiền cần đạt 170 ÷ 230 HB Tấm nghiền bằng thép đã mòn cần có độ dày còn lại (được đo) ở vị trí lỗ bu lông không nhỏ hơn 30 ÷ 40 mm

Để giảm tiếng ồn và phòng ngừa sự mòn do bùn của thân tang nghiền, giữa tấm nghiền và tang cần có tấm cao su hoặc vải cao su chiều dày 6 ÷ 8

mm

Đường kính lỗ bu lông tấm nghiền không lớn hơn 1,25d (d là đường kính bu lông) Chiều dài bu lông tấm nghiền cao hơn đai ốc không lớn hơn 0,5h (h-bước ren) Để làm kín bu lông tấm nghiền, dưới đai ốc của nó cần có vòng đệm côn hoặc vòng đệm cao su với vòng đệm lò xo

* Bạc đỡ:

Tấm lót bạc đỡ cổ trục chỉ có một nửa dưới, chiều dày lớp babít đúc - phần cạnh khoảng (10 ÷ 15)mm Để tăng thời gian làm việc ổ đỡ, phần dưới lớp babít đúc thường dày hơn phần cạnh (10 ÷ 12)mm Bạc đỡ làm bằng ba bít đúc mác Б16 Khi tang quay, độ đảo mặt đầu tấm lót ổ đỡ (do độ nghiêng của cổ trục) trên 100 mm bán kính tấm lót không được vượt quá 0,3 ÷ 0,4

mm Áp lực riêng trên tấm lót ổ đỡ (hình chiếu thẳng xuống của tấm lót) phải trong khoảng 1 ÷ 1,5 Mpa

* Bộ truyền động trục răng, vành răng:

Tổng cộng độ đảo hướng kính và dọc trục vành răng không quá 0,7

mm Độ chính xác ăn khớp trục răng chủ động và vành răng kiểm tra theo khe

hở cạnh giữa các răng, nó phải ở trong khoảng 0,2 ÷ 0,5 mm Khe hở hướng kính trong ăn khớp bánh răng phải là 0,2.m (m là mô đun) Kiểm tra độ chính xác tiếp xúc bánh răng thực hiện bằng phương pháp sơn:

Chiều dài vết tiếp xúc không dưới 65% chiều dài răng; chiều cao vết tiếp xúc không dưới 30% chiều cao răng

Khi lắp đặt hộp số người ta lấy theo trục răng chủ động: độ không đồng trục không quá 1 mm; độ không thẳng (độ lệch) trục không quá 0,50

* Ổ đỡ:

Độ dịch chuyển dọc trục ổ đỡ máy nghiền trên gối đỡ cầu không quá 1÷1,5

mm Việc cạo rà cần thực hiện theo vết tiếp xúc của toàn bộ diện tích cổ đỡ (nghĩa là 1 vết trên 2 cm2) đến 60% Độ không song song các tấm đế ổ đỡ chính máy nghiền không quá 2 mm

Ổ đỡ bi phải thay khi:

+ Xuất hiện vết tróc hình luống cày, vết cào xước hay vết mòn do mỏi trên vật quay hoặc trên đường cơ sở

+ Khi hỏng máy lọc dầu bôi trơn hoặc thành cạnh vòng chặn quay

+ Trong trường hợp lớp phủ chống rỉ, ăn mòn của đường lăn và máy lọc dầu bôi trơn hư hại và các hư hỏng khác tương tự

Dầu bôi trơn ổ đỡ chính máy nghiền cần có áp suất không nhỏ hơn 0,02

÷ 0,05 Mpa Nhiệt độ dầu bôi trơn không vượt quá (65 ÷ 70)0C

* Yêu cầu kỹ thuật đối với máy nghiền bi :

Độ lớn viên quặng cấp ban đầu không được vượt 25 mm đối với bi cầu

và 40mm đối với bi kim Để nhận được năng suất nghiền lớn nhất:

- Sản phẩm nghiền: quặng lớn hơn 12 mm thành phần cứng đạt 65 ÷ 75%, quặng nhỏ hơn 12 mm thành phần cứng đạt 50 ÷ 60%

- Vật liệu nghiền có mật độ (tỷ trọng) đánh đống là: 4,5 ÷ 4,6 Tấn/m3

đối với bi cầu, 6,6 Tấn/m3 đối với bi kim

- Vật liệu khởi thuỷ có 4 ÷ 6% ở cấp +350 mm; +100 mm không nhỏ hơn 40%

- Lượng cấp tải riêng (khối lượng vật nghiền đi qua một đơn vị thể tích tang nghiền Tấn/m3): 2 ÷ 2,07 với bi cầu (hệ số điền đầy 0,45), 23 ÷ 2,35 với

bi kim (hệ số điền đầy 0,35)

- Cấp liệu tuần hoàn tối ưu: 300 ÷ 500% đối với máy nghiền bi cầu, 50

÷ 75% đối với máy nghiền bi kim

- Cấp liệu tuần hoàn riêng không được vượt quá 12 Tấn/m3.h và không cho phép góc rót ngược của máy nghiền

- Vật nghiền phải ở vị trí thấp hơn tâm máy nghiền một khoảng là:

200 ÷ 250 mm đối với máy nghiền bi cầu, 100 ÷ 200 mm đối với máy nghiền bi kim

- Hệ số điền đầy bi cầu phải là: 0,45 ÷ 0,5 với máy nghiền kiểu xả lưới, 0,35 ÷ 0,4 với máy nghiền kiểu xả trung tâm và 0,35 ÷ 0,45 đối với bi kim

- Tần số quay tang nghiền: 60 ÷ 80 với máy nghiền kiểu cần xả trung tâm, 75 ÷ 86 với máy nghiền kiểu cần xả lưới

1.6.5 Điều kiện làm việc của máy nghiền apatit tại xưởng tuyển

Chế độ làm việc của máy nghiền apatit là chế độ làm việc nặng, thời gian chạy máy 3 ca/ngày, mỗi ca làm việc 8 giờ Máy nghiền apatit làm việc

trong xưởng tuyển khoáng cùng với các thiết bị khác của hệ thống tuyển khoáng trong điều kiện ẩm và bụi Vật liệu được đưa vào máy nghiền…

Hơn nữa đất, bụi, hạt quặng nhỏ ở trong quặng làm ảnh hưởng không tốt đến các thiết bị như gối đỡ, ổ bi, trục, cặp bánh răng, hộp giảm tốc, động cơ…

Hình 1.12 a Quặng apatit ; b Điều kiện làm việc tại xưởng tuyển

Hình 1.13 Máy nghiền apatit làm việc tại xưởng tuyển

1.7 Trục răng máy nghiền Apatit

1.7.1 Phân loại và công dụng truyền động trục răng

Trục răng được sử dụng như bộ truyền bánh răng, được dùng trong nhiều loại máy và cơ cấu khác nhau để truyền chuyển động quay từ trục này sang trục khác và để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến và ngược lại Trục răng được sử dụng rất rộng rãi bởi vì chúng có những ưu điểm

là khả năng truyền lực lớn, đảm bảo tỷ số truyền ổn định, hiệu suất cao, truyền động êm, phạm vi tốc độ và truyền lực rất lớn Các hộp giảm tốc có khả năng truyền công suất tới hàng chục nghìn KW Tốc độ vòng của trục răng trong các cơ cấu truyền chuyển động tốc độ cao có thể đạt tới 15 m/s

Thông thường trục răng đóng vai trò là bánh răng chủ động Sử dụng trục răng có thể truyền được chuyển động quay giữa các trục song song với nhau, chéo nhau hoặc vuông góc với nhau

Các dạng truyền động trục răng theo công dụng: Truyền động lực; truyền động tốc độ; truyền động số và truyền động có công dụng chung

Trục răng trụ có các dạng: răng thẳng, răng nghiêng và răng chữ V Trục răng nghiêng có hai loại: nghiêng trái, nghiêng phải

1.7.2 Bộ truyền trục răng – bánh răng

Trục răng trụ răng nghiêng ưu điểm hơn so với trục răng trụ răng thẳng,

cụ thể là làm việc êm nhờ chiều dài răng nghiêng khi vào khớp không tăng đột ngột Trục răng nghiêng có khả năng làm việc với tốc độ cao hơn và truyền tải lớn hơn Nhược điểm của trục răng nghiêng là xuất hiện lực dọc trục khi truyền động (do góc nghiêng của răng)

* Thông số của trục răng:

Góc β giữa tiếp tuyến với đường xoắn cắt mặt bên của răng với hình trụ chia và tâm trục răng được gọi là góc nghiêng của răng trên hình trụ chia (hình 1.14) Góc nghiêng thường là 70 < β < 350 Hai bánh răng nghiêng ăn khớp với nhau có cùng góc nghiêng β nhưng có chiều ngược nhau

Trục răng nghiêng và bánh răng có bước pháp tuyến, bước mặt đầu và bước dọc trục khác nhau Bước pháp tuyến tn là khoảng cách giữa các prophin cùng phía của hai răng kề nhau theo đường vuông góc với bề mặt răng (theo tiết diện vuông góc) Bước mặt đầu ts được xuất hiện theo phương vuông góc với tâm bánh răng (theo tiết diện mặt đầu), còn bước dọc trục ta được xác định dọc theo đường sinh của hình trụ chia

n vu«ng

gãc

t a

ts

Hình 1.14 Thông số của bánh răng trụ

Trong bộ truyền động trục răng – bánh răng, vật liệu chế tạo vành răng thường là 35Л, góc ghiêng không quá 70 Vật liệu để chế tạo trục răng chủ động phải có độ cứng cao hơn so với vật liệu chế tạo vành răng, chẳng hạn như thép 40X, 40XH

Người ta thường lắp bánh răng vào tang nghiền cùng với nắp cạnh bằng những bu lông chịu lực chung Lắp ghép bánh răng vào đầu tang nghiền theo cấp “lỏng” Tuổi thọ trục thường là 1 ÷ 3 năm

* Bố trí bộ truyền động trong máy nghiền:

Trong thực tế phương án lắp đặt hệ truyền động máy nghiền loại nghiền ướt tốt nhất là phương án mà trục chủ động đặt ở cuối tang nghiền, phía dỡ tải Trong trường hợp này trục răng chủ động chịu ảnh hưởng ít nhất của bùn, bẩn và ăn mòn do hạt mài

a: truyền động trực tiếp; b, c, d: truyền động gián tiếp qua hộp giảm tốc;

Số 1a,1b,1c,1d,2c,3b và 4a quay phải; số 2a,2b,2d,3a,3c,4b và 4c quay trái;

1.7.3 Độ chính xác của truyền động trục răng

Tính chất chung về độ chính xác của truyền động trục răng như độ bền, tuổi thọ và độ làm việc êm phụ thuộc trước hết vào độ chính xác chế tạo và lắp ráp chúng

Độ chính xác của trục răng và bánh răng được xác định theo tiêu chuẩn Nhà nước Tiêu chuẩn quy định 12 cấp chính xác khác nhau Trong đó cấp 1

có độ chính xác cao nhất Trong thực tế người ta chỉ dùng cấp chính xác từ 3

÷ 11 và trong nghành chế tạo máy các cấp chính xác từ 5 ÷ 9 được dùng nhiều nhất.Tiêu chuẩn được xác định khi thiết kế bộ truyền xuất phát từ công dụng, điều kiện làm việc, kích thước và các yếu tố khác của chúng Độ chính xác được đặc trưng bằng các chỉ tiêu:

- Độ chính xác động học (∆FΣ): đặc trưng sai số góc quay (1vòng) của trục răng Sai số động học của trục răng xuất hiện trong quá trình cắt răng, chủ yếu là do sai số động học của máy, sai số gá đặt phôi và dụng cụ, bao gồm:

+ Sai số tích luỹ bước vòng ∆tΣ

+ Độ đảo hướng kính của vành răng c0

+ Dao động khoảng pháp tuyến chung ∆0L

+ Sai số bao hình ∆ϕΣ

+ Dao động khoảng cách tâm trong một vòng quay của bánh răng ∆0a

- Độ ổn định: khi làm việc đặc trưng cho độ ổn định của tốc độ quay của bộ truyền trong một vòng quay của trục răng Chỉ tiêu tổng hợp đánh giá

độ ổn định là sai số chu kỳ ∆F Nguyên nhân gây ra sai số chu kỳ là do sai số của máy, sai số gá đặt của dụng cụ cắt và phôi Khi sai số chu kỳ lớn, bộ truyền làm việc có va đập, có tải trọng động và tiếng ồn tăng Các chỉ tiêu đánh giá độ

ổn định bao gồm:

+ Sai số phương của răng ∆B0

+ Độ không song song của các đường tâm ∆x

+ Độ lệch chéo của đường tâm ∆y

+ Sai số bước hướng trục ∆BΣ

+ Sai số hình dáng và vị trí của đường tiếp xúc ∆B0

+ Độ không thẳng của đường tiếp xúc ∆Bn

- Độ chính xác tiếp xúc: có ảnh hưởng đến mức độ tập trung tải trọng trên các vùng khác nhau của bề mặt răng, ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của bộ truyền Độ chính xác tiếp xúc được đặc trưng bằng vết tiếp xúc (diện tích và hình dáng) của mặt răng khi ăn khớp trong bộ truyền (bảng 1.2)

- Khe hở mặt bên: là khe hở giữa các răng trong bộ truyền Nếu khe hở mặt bên được đảm bảo thì có thể tránh được hiện tượng kẹt răng khi ăn khớp

Có bốn cấp khe hở mặt bên của bộ truyền: khe hở bằng 0; khe hở nhỏ; khe hở

trung bỡnh; khe hở lớn Trong đú, bộ truyền cú khe hở trung bỡnh được dựng rộng rói nhất

Đối với trục răng trụ, phương phỏp khỏch quan và chớnh xỏc nhất để đỏnh giỏ độ chớnh xỏc là kiểm tra theo chỉ tiờu tổng hợp

Bảng 1.2 Kớch thước vết tiếp xỳc bộ truyền răng hở

Đặc điểm vết tiếp xỳc (tớnh chất ăn

khớp)

Đặc trưng về độ mài mũn vết tiếp xỳc

Ghi chỳ

ăn khớp đúng

Mòn chính giữa theo

đường dọc với đỉnh răng

Thành phẩm (sản phẩm tốt)

ăn khớp lệch

Mòn vẹt một phía bề mặt răng cả về phía

1.7.4 Trục răng trong máy nghiền apatit

* Vị trí lắp đặt trục răng:

Trục răng được lắp trên block gối đỡ dạng hộp Một đầu trục để trơn, một đầu trục được kết nối với động cơ điện qua khớp nối Phần răng làm việc được che kính trong hộp Trục răng được bôi trơn bằng mỡ theo định kỳ Tại mỗi đầu gối trục có hệ thống ống dẫn làm mát gối đỡ

Hình 1.16 Trục răng trong máy nghiền

Hình 1.17 Trục răng ăn khớp

Hình 1.18 Trục răng và vành răng

Hình 1.19 Dạng hỏng của trục răng

Trong quá trình làm việc, trục răng chịu tải trọng lớn, chịu ứng suất mỏi theo chu kỳ do đó dạng hỏng chủ yếu của trục răng là bị gãy tại bề mặt cạnh răng do tập trung ứng suất gây ra

1.8 Kết luận

Máy nghiền apatit được ứng dụng tại nhiều nước trên thế giới, đặc biệt tại các quốc gia có nền công nghệ cao và những nước, các vùng có nền công nghiệp khai thác quặng phát triển Ở Việt Nam, quặng apatit được khai thác từ thập kỷ 80 của thế kỷ 20 với sự trợ giúp của Liên Xô Các thiết bị của nhà máy chủ yếu nhập từ Liên Xô Hiện nay, chúng ta đã dần dần chế tạo nội địa hóa được một số các thiết bị, thay thế các chi tiết mau mòn chóng hỏng của nhà máy như: thiết kế và chế tạo bể cô đặc; cải tạo sửa chữa máy đập búa, máy rửa quặng, máy sàng, máy phân cấp xoắn trục răng chủ động máy nghiền apatit là một trong số những chi tiết mau mòn chóng hỏng

Đề tài khảo sát thực tế máy nghiền apatit tại nhà máy tuyển quặng Apatit Lào Cai, tìm hiểu chế độ làm việc, điều kiện làm việc của máy nghiền quặng cũng như trục răng Tìm hiểu các dạng hỏng của trục răng chủ động để phục vụ cho việc lập quy trình công nghệ chế tạo trục răng

Đề tài đã liệt kê, phân tích ưu nhược điểm của các loại truyền động trục răng: răng trụ, răng côn; dạng răng: răng thẳng, răng nghiêng, răng cong; cách bố trí của hệ thống truyền động từ động cơ đến hộp số, trục răng chủ động và bánh

răng bị động quay tang nghiền

Trục răng chủ động là bộ phận quan trọng, mang tính chất quyết định tới

sự làm việc ổn định, lâu dài và năng suất của máy nghiền bi

Chế độ làm việc của trục răng: kiểu truyền động bánh răng hở trong môi trường có nhiều vật gây ma sát và mòn; tải trọng nặng; thời gian làm việc liên tục theo theo quy trình vận hành máy nghiền

Việc nghiên cứu công nghệ chế tạo trục răng chủ động là việc làm có ý nghĩa khoa học và kinh tế cao Ta có thể giảm hàng nhập khẩu, tiết kiệm ngoại

tệ

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRỤC RĂNG CHỦ ĐỘNG

MÁY NGHIỀN APATIT

2.1 Các thông số bộ truyền trục răng – bánh răng máy nghiền apatit

Trong chương đầu, chúng ta đã nghiên cứu, khảo sát về máy nghiền và

trục răng chủ động của máy nghiền bi cầu Bộ truyền trục răng – vành răng

của đề tài là bộ truyền của máy nghiền bi cầu MШP3200-3100 của Nga

Sau khi khảo sát và kết hợp với công ty apatit, đề tài đưa ra các thông

số của bộ truyền trục răng – vành răng dùng cho máy nghiền apatít (bảng 2.1)

Bảng 2.1: Các thông số của bộ truyền trục răng – bánh răng

TT TÊN GỌI - Ý NGHĨA HIỆU KÝ CÔNG THỨC - CƠ SỞ LỰA CHỌN GIÁ TRỊ Đ.VỊ

I Các thông số của trục

1.2 Đường kính đỉnh răng De1 De1=Di1 + 2(1+x1-∆y)m 402,0 mm

1.4 Đường kính chân răng Df1 Df1=Di1-(2,5-2x1)m 330,0 mm

2.2 Đường kính đỉnh răng De2 De2=Di2 + 2(1+x2-∆y)m 4.515,2 mm

2.4 Đường kính chân răng Df2 Df2=Di2-(2,5-2x2)m 4.443,2 mm