THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN BI GIÁN ĐOẠN NGHIỀN NGUYÊN LIỆU CHO XƯƠNG CHÉN SỨ DÂN DỤNG

Công nghệ ceramic là công nghệ tạo ra vật liệu từ nguyên liệu bột, tạo hình rồi nung kết khối.

Trang 1

NGHIỀN NGUYÊN LIỆU CHO XƯƠNG

Công nghệ ceramic là công nghệ tạo ra vật liệu từ nguyên liệu bột, tạo hình rồi nungkết khối Bột nguyên liệu ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất của vật liệu sau này, bêncạnh việc có đủ các khoáng cần thiết thì kích thước hạt vật liệu cũng là điều được quantâm Bột nguyên liệu phải đạt được kích thước và độ đồng đều thích hợp thì việc kếtkhối mới diễn ra tốt, và tính chất vật liệu sau này mới đảm bảo Vì vậy, quá trìnhnghiền đóng một vai trò lớn trong quá trình sản xuất vật liệu Thật vậy, 70% năng lượng

để tạo ra vật liệu là phục vụ cho quá trình đập nghiền

Trong phạm vi đồ án này, chỉ xin trình bày về thiết kế máy nghiền bi gián đoạnđược dùng trong công nghệ gốm sứ Đặt yêu cầu là ta sẽ thiết kế máy nghiền bi giánđoạn để nghiền nguyên liệu làm xương của chén sứ dân dụng với năng xuất là 10 triệuchén/năm

Trong quá trình thực hiện đồ án này, em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ quíthầy cô trong bộ môn Đặc biệt là cô Lê Thị Duy Hạnh, cán bộ hướng dẫn chính, đã tậntình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện để em có thể hoàn thành đồ án này Em cũng chânthành cám ơn các thầy cô trong bộ môn luôn nhiệt tình giải đáp các thắc mắc, giúp đỡ

em trong quá trình thực hiện đồ án

Lưu Thị Thanh MaiKhoa công nghệ vật liệuLớp VL04Si

Trang 2

Đồ án thiết kế máy nghiền bi gián đoạn

Mục lục :

Chương 1 : TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH NGHIỀN.

I Khái niệm chung về quá trình nghiền ……… 1

2 Các phương pháp tác dụng lực 1

4 Các yêu cầu đối với quá trình đập nghiền. 2

5 Phân loại theo chu trình và phương pháp nghiền. 2

II Cơ sở lý thuyết quá trình đập nghiền ……… 3

1 Các lý thuyết về đập nghiền. 3

2 Định luật Bond về chỉ số công. 4

Chương 2 : GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU.

I Các tính chất cơ bản của vật liệu nghiền ……… 5

Chương 3 : GIỚI THIỆU VỀ MÁY NGHIỀN BI GIÁN ĐOẠN.

I Giới thiệu cấu tạo máy nghiền bi gián đoạn ……… 9

3 Một số chi tiết cơ bản của máy nghiền bi gián đoạn. 10

II Lý thuyết tính toán ……… 14

1 Lượng bi nghiền nạp vào máy. 14

2 Tốc độ quay của thùng. 16

SVTH: Lưu Thị Thanh Mai GVHD: Lê Thị Duy Hạnh

Trang 3

Chương 4 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN BI GIÁN ĐOẠN

NGHIỀN XƯƠNG CHÉN SỨ NĂNG SUẤT 10 TRIỆU

C Sự chu chuyển của bi nghiền trong thùng. 30

2 Số bi trên quĩ đạo tròn và parabol 31

V Công suất máy nghiền bi ……… 32

1 công suất tiêu hao để nghiền vật liệu. 32

2 công suất têu hao để thắng ma sát. 33

3 công suất tổng cộng của máy. 34

Trang 4

Đồ án thiết kế máy nghiền bi gián đoạn

Trang 5

Chương 1 :

TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH NGHIỀN

I KHÁI NIỆM CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH NGHIỀN

1 Khái niệm :

Nghiền là quá trình làm giảm kích thước cục vật liệu rắn dưới tác dụng của ngoạilực nhằm phá vỡ nội lực liên kết giữa các phần tử trong cục vật liệu, kích thước sảnphẩm đầu ra là dạng hạt mịn (d ≤ 5 mm )

Trang 6

Chương 1: Tổng quan về quá trình nghiền

tb tb

D I d



4 Các yêu cầu đối với quá trình đập nghiền :

- Năng lượng tiêu tốn phải là nhỏ nhất, phụ thuộc:

 Lực liên kết giữa các phân tử vật liệu

 Hình dạng của vật liệu

 Kích thước hạt vật liệu

 Thiết bị

 Hệ số ma sát giữa vật liệu với bề mặt thiết bị đập nghiền

- Chỉ đập nghiền đến mức độ cần thiết, không nên nghiền quá yêu cầu, khiđạt đến độ mịn cần thiết thì thao ra khỏi máy ngay

- Các quá trình đập nghiền phải hoàn toàn tự do, không kèm theo các quátrình phụ khác trong quá trình đập nghiền

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

(VD: Để có được đá vôi dạng bột mịn có dtb<1mm từ các khối đá vôi lớn kíchthước vài chục m3 ta phải thực hiện nhiều công đoạn: đập thô với máy đập hàm,đập mịn với máy đập búa, và cuối cùng là nghiền mịn với máy nghiền bi )

- Dễ sửa chữa và thay thế các chi tiết bị hư hỏng trong máy

- Sản phẩm thu được phải tương đối đồng đều về kích thước

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

- Khi lựa chọn máy cần căn cứ vào tính chất vật liệu cần đập nghiền để lựachọn máy thích hợp

…

5 Phân loại theo chu trình và phương pháp nghiền:

a Phân loại theo chu trình làm việc:

 Làm việc theo chu trình hở: không có dòng hồi lưu

 Làm việc theo chu trình kín: có dòng hồi lưu

sản phẩm

2

Trang 7

b Theo phương pháp nghiền :

Nghiền khô:

Ưu điểm:

- Vật liệu sau khi nghiền không cần sấy lại

- Có thể kết hợp quá trình nghiền và sấy

Khuyết điểm:

- Tiêu tốn nhiều năng lượng

- Sinh ra bụi

- Cần lực nghiền lớn

- Do lực ma sát lớn nên sinh nhiều nhiệt làm nóng thiết bị

- Vật liệu hay dính bết vào thành máy

Nghiền ướt:

Ưu điểm:

- Không sinh ra bụi

- Tiêu tốn năng lượng ít hơn nhờ có nước len vào các vết nứt có trong hạt vậtliệu giúp chúng dễ nứt ra

- Vật liệu không bị dính bết vào thiết bị

- Giảm lực ma sát nên thiết bị ít bị nóng, tăng tuổi thọ

Khuyết điểm:

- Tiêu tốn năng lượng để sấy khô vật liệu sau khi nghiền

- Năng suất bị giảm vì phải tốn một phần trọng lượng là nước

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH ĐẬP NGHIỀN :

1 Các lý thuyết về nghiền:

a Thuyết diện tích bề mặt của Rittinger:

Thuyết này được phát biểu như sau: “Công cần thiết để đập nghiền tỉ lệ với bề mặtmới tạo thành của vật liệu.”

Công cần thiết để đập nghiền vật liệu theo thuyết bề mặt sẽ là :

vật liệu Phân loại

dưới sàn

sản phẩm

Trên sàn

đập nghiền sản phẩm

Trang 8

Chương 1: Tổng quan về quá trình nghiền

A1= 6.ArKD2(i-1)với:

Ar: (N.cm/cm2) là công tiêu tốn riêng phá vỡ vật liệu theo một mặt phẳng có diệntích 1cm2 Được xác định bằng thực nghiệm

K: phụ thuộc vào hình dáng, tính chất vật liệu, và phương pháp sử dụng Đượcxác định bằng thực nghiệm (K=1.2 ÷ 1.7 )

D: (cm2) là kích thước cạnh bên của cục vật liệu ban đầu khi giả sử cục vật liệuban đầu có hình khối lập phương

i là mức độ đập nghiền Công thức này thường được áp dụng cho quá trìnhnghiền, i << 1

Thuyết này chỉ mới xét đến công tiêu hao để tạo bề mặt mới mà chưa xét đến quátrình biến dạng của cục vật liệu nghiền

b Thuyết thể tích của Kick:

Được phát biểu như sau: “Công tiêu hao trong quá trình đập nghiền tỉ lệ với biếnthiên thể tích”

2

V A

E

 



Với:

σ (N/cm2) là giới hạn bền nén của vật liệu

E (N/cm2) là modul đàn hồi của vật liệu

∆V (cm3) là hiệu số thể tích của vật liệu trước và sau đập nghiền

∆V = D3 − d3

Thuyết này phù hợp với quá trình đập thô và đập vừa

c Thuyết tổ hợp của Rêbinderơ:

“Công đập vật liệu gồm cả 2 phần là ; công tiêu hao để làm biến dang vật liệu vàcông để tạo ra bề mặt mới.”

Thuyết bề mặt và thuyết thể tích là trường hợp riêng của thuyết tổ hợp.

2 Định luật Bond và chỉ số công:

“công cần thiết để tạo nên hạt có đường kính d từ cục vật liệu ban đầu rất lớn tỉ lệvới căn bậc hai tỉ số diện tích bề mặt thể tích sản phẩm”

Trang 10

Chương 2 : Giới thiệu về nguyên liệu

Chương 2:

GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU

I CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU NGHIỀN

1 Độ cứng:

Độ cứng là một thông số quan trọng trong quá trình đập nghiền, nó giúp ta lựa chọnvật liệu làm bi đạn và tấm lót thích hợp yêu cầu độ cứng của bi nghiền và tấm lót phảibằng nhau và lớn hơn độ cứng lớn nhất của vật liệu cần nghiền

Hiện nay độ cứng thường được đo bằng thang Mohs gồm 10 bậc với 10 vật liệuchuẩn được xắp theo thứ tự từ cứng tới mền

Độ cứng Vật liệu chuẩn

10987654321

Kim cươngSapphireTopazQuatzTràng thạchApatiteFloriteCanciteThạch caoTalt

2 Độ giòn :

Đặc trưng cho khả năng bị phá huỷ dưới tác dụng va đập của vật liệu dựa vào số lần

va đập cần thiết để phá huỷ vật liệu người ta chia thành các loại sau:

Rất giòn < 2 lần va đậpGiòn 2 – 5 lần va đậpDai 5 – 10 lần va đậprất dai > 10 lần va đập

5

Trang 12

Chương 2 : Giới thiệu về nguyên liệu 7

Trang 13

làm việc Đây là một thông số quan trọng trong nghiền ướt vật liệu cứng Khả năng màimòn của các loại vật liệu là khác nhau và được đo bằng hệ số tương đối so với bột mài

là corundum (tinh thể nhôm) Biết được hệ số khả năng mài mòn của vật liệu ta sẽ tínhđược thời gian cần phải thay bi nghiền và tấm lót

Tuỳ theo độ bền cơ học ta chia làm 3 loại

giới hạn bền nén S, N/m2 vật liệu điển hìnhmềm < 9,81 106 thạch cao, than đá

a b c

d     a b c

Đối với vật liệu dạng tấm có thể bỏ qua chiều có kích thước rất nhỏ so với hai chiều còn lại

Đối với vật liệu dạng sợi chỉ tính kích thước theo chiều dài

Tính kích thước trung bình của :

ai : phần trăm khối lượng nhóm hạt thứ i

di : kích thước trung bình của nhóm hạt thứ i

7 Hệ số khả năng đập nghiền:

Trang 14

Chương 2 : Giới thiệu về nguyên liệu

Là tỉ số của năng lượng tiêu hao riêng của vật chuẩn so với năng lượng tiêu haoriêng của vật nghiền ở cùng điều kiện trạng thái và mức độ đập nghiền

0

E K E



Vật liệu chuẩn: clinker của lò quay trung bình có K = 1

Năng suất đập nghiền Q0 (tấn/h)

vật liệu hệ số khả năng đập nghiềnClinke lò quay trung bình

Clinke lò quay dễ đập nghiềnClinke lò quay khó đập nghiềnClinke lò đứng tự động

Clinke lò đứng thủ côngdiệp thạch

xỉ lò cao trung bìnhcát

đá vôi

đá hoa cương to hạtđất sét khô

tràng thạchvôi sốngtaltthan đá

đá BazanManhezit

1.01.120.8 – 0.91.15 – 1.251.3 – 1.40.91.00.6 – 0.71.00.91.51 – 2.030.8 – 0.91.641.04 – 2.020.75 – 1.340.75

0.69 – 0.99

Vật liệu nào có hệ số khả năng đập nghiền càng lớn (K > 1) thì càng dễ đập nghiền

Hệ số đập nghiền K1 < K2

Độ cứng H1 > H2Năng lượng A1 > A2Thời gian nghiền T1 > T2Năng suất Q1 < Q2

II THÀNH PHẦN NGUYÊN LIỆU :

1 Đất sét:

Là tên chung chỉ nguyên liệu đất chứa Alumo-Silicát ngậm nước có cấu trúc lớp, độphân tán cao, khi hoà tan vào nước có tính dẻo, khi nung tạo sản phẩm kết khối rắnchắc

Ta sử dụng đất sét trong thành phần phối liệu nhầm giúp các hạt vật liệu liên kết lạivới nhau, để có thể tạo hình cho mộc

hạt đất sét rất nhỏ (khoảng vài micromet) không cần phải nghiền, nhưng ta vẫn đưađất sét vào máy nghiền bi chủ yếu để đánh tơi và trộn đều với các phối liệu khác

9

Trang 15

2 Cao lanh:

Cao lanh cũng là một loại đất sét nhưng có thành phần khoáng chủ yếu là Kaolinite(loại khoáng sét không có tính dẻo) nên tính dẻo của cao lanh rất thấp, không dùng đểlàm chất kết dính cho mộc

Độ cứng theo thang Mohr : 2 ÷ 2.5

3 Tràng thạch:

Tràng thạch là hợp chất của các Alumo-silicat không ngậm nước Ngoài ra trongthành phần của nó còn có thể có:

Na2O (tràng thạch natri, hay albit), độ cứng 6 ÷ 6.5

K2O (tràng thạch kali, hay orthoclaz), độ cứng 6 ÷ 6.5

CaO (tràng thạch canxi, hay anortit), độ cứng 6 ÷ 6.5

Trong đó tràng thạch kali có vai trò quan trọng nhất vì tạo ra khoáng Leucit

Tràng thạch được coi là nguyên liệu gầy, không có tính dẻo, đóng vai trò làm chấtchảy trong môc và men gốm sứ (tạo pha thuỷ tinh sau khi nung)

Theo biểu đồ trạng thái pha lỏng xuất hiện trong khoảng nhiệt độ 950OC và chảythành dòng ở khoảng 1530oC Trong khoảng nhiệt độ chảy khá rộng này, nhờ có Leucitnên dộ nhớt pha lỏng cao nên dễ nung hơn và sản phẩm ít bị biến dạng Tràng thạchkali là nguyên liệu không thể thiếu trong sản xuất các loại sản phẩm sứ và bán sứ

Độ cứng theo thang Mohr của tràng thạch từ 6 ÷ 6.5

Độ cứng theo thang Mohr của cát là 7

→ Ta nhận thấy cát là nguyên liệu có độ cứng cao nhất trong các nguyên liệu cần nghiền, ta phải tìm bi nghiền và tấm lót có độ cứng lớn hơn 7.

Trang 16

Chương 2 : Giới thiệu về nguyên liệu 11

Trang 18

Chương 3: Giới thiệu về máy nghiền bi gián đoạn 9

Trang 19

2 Nguyên lý hoạt động:

Vật liệu được cân sau đó cho vào máy, nước được bơm vào thùng nghiền qua mộtđường ống với lượng được tính trước bằng của ở thân thùng động cơ được khởi động

từ từ tránh quá tải khi mở máy

Khi thùng chuyển động quay tròn thì bi nghiền và vật liệu chịu lực ly tâm được đưalên một độ cao nào đó rồi rơi xuống Trong cả quá trình chuyển động tương đối vớinhau giữa bi nghiền và vật liệu sinh ra lực ma sát làm mài nhỏ vật liệu Đồng thời độngnăng sinh ra do bi đạn rơi tạo lực va đập đập nhỏ vật liệu Bên cạnh đó vật liệu đượcmài nhỏ còn nhờ ma sát giữa vật liệu và tấm lót thân thùng nghiền

Sau một thời gian ta kiểm tra thấy vật liệu đã đạt được độ mịn yêu cầu thì cho tháoliệu Ta thay của bằng một tấm ghi, và cho quay thùng sau cho miệng của hướng xuống.Vật liệu sẽ thoát ra qua lỗ ghi còn bi nghiền sẽ được giữ lại Sau một thời gian có thểvật liệu không thể thoát ra ngoài được vì hai lý do:

- Lỗ ghi bị bít do bi lấp kín miệng lỗ → giải quyết bằng cách lấy gậy đẩy bi ra

- Áp suất trong thùng cân bằng nên không tạo được lực dẩy vật liệu ra ngoài → giảiquyết bằng cách thiết kế một lỗ nhỏ trên thân thùng để áp suất trong thân thùng tănglên, giúp dẩy vật liệu ra ngoài

b Tấm lót và bi nghiền:

Bề mặt trong của thùng nghiền chịu tác dụng của lực va đập và chà xát bởi vật liệu

và bi nghiền nên bị bào mòn đi Tấm lót và bi nghiền thường được làm từ cùng một loạivật liệu để tránh hiện tượng bào mòn lẫn nhau Độ cứng của tấm lót và bi nghiền phảilớn hơn độ cứng lớn nhất của vật liệu cần nghiền Thành phần hoá của bi nghiền phảiđảm bảo không làm ảnh hưởng đến màu sắt và tính chất của nguyên liệu

Ở đây, độ cứng lớn nhất của vật liệu cần nghiền là 7 của cát vì thế ta sẽ lựa chọn vậtliệu có độ cứng lớn hơn 7 để làm tấm lót và bi nghiền, ta chọn vật liệu steatite (sứcứng).Có các tính chất:

Trang 20

Chương 3: Giới thiệu về máy nghiền bi gián đoạn 11

Trang 21

Hàm lượng sắt tuy có nhưng ít, không làm ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm, cóthể chấp nhận được.

 Tấm lót:

tấm lót trong máy nghiền bi là các loại gạch hình côn được sắp khích vào nhau, kếtdính lại bằng vữa chịu lực nếu cần Hay có thể ở dạng tấm có lỗ ở giữa được nối vàothân thùng bằng cách bắt ốc Kích thước của tấm lót được tính chính xác theo tiêuchuẩn Phổ biến là loại gạch côn kích thước 150*65*55*50

Bảng tiêu chuẩn kích thước một số loại gạch lót

Trang 22

Chương 3: Giới thiệu về máy nghiền bi gián đoạn

Bề mặt của gạch lót có thể có nhiều hình dạng khác nhau nhằm tăng hiệu quả nghiền,

nó giúp đưa vật liệu nghiền và bi lên độ cao thích hợp nhằm có được động năng lớnnhất

Cần đảm bảo mật độ chứa vật liệu cần nghiền lớn hơn 25% để tránh hiện tượng bi vàtấm lót bào mòn lẫn nhau

 Bi nghiền:

Vật nghiền là bộ phận chính va đập và chà xát vật liệu Vật nghiền có thể có nhiềuhình dạng khác nhau tuỳ vào vật liệu cần nghiền Có thể có các hình dạng như: hìnhcầu, trụ, vuông, lò xo… Tuy nhiên phổ biến nhất là bi cầu và bi trụ

Kích thước của vật nghiền phụ thuộc vào kích thước và độ bền của vật liệu đemnghiền nếu kích thước và độ bền của vật liệu vào máy càng lớn thì vật nghiền sẽ cànglớn Thực nghiện chứng minh thể tích thực của viên bi chỉ chiếm 62% thể tích mà nóchiếm chỗ, còn lại 38% là khe hở giữa các viên bi

Vì vậy để giảm thể tích khe hở, tăng độ tiếp xúc giữa các viên bi và vật liệu nghiềntrong máy nghiền bi người ta dùng bi với kích thước khác nhau Dựa vào kích thước hạtđầu vào và ra ta xác định được kích thước bi nghiền

Cách ghép gạch lót vào thân thùng

Bi nghiền hình cầu và hình trụ

13

Trang 23

II LÝTHUYẾT TÍNH TOÁN:

1 Lượng bi nghiền nạp vào máy:

Theo khối lượng riêng của bi nghiền ta phân thành 3 loại bi nghiền như sau:

 Bi nghiền có khối lượng riêng thấp (2.4 ÷ 2.5 g/cm3): bi sứ, silic dioxyt thường

 Bi nghiền có khối lượng riêng trung bình (2.6 ÷ 2.7 g/cm3): bi steatit, sứ chứanhiều alumin…

 Bi nghiền có khối lượng riêng cao (3.4 ÷ 3.5 g/cm3): bi alumin dạng đá túp vàalubit

Vật liệu có khối lượng riêng càng lớn thì động năng do nó sinh ra cũng lớn theo, tácđộng đập nghiền càng lớn Sơ đồ sau miêu tả mối quan hệ giữa trọng lượng riêng của bi

và thời gian nghiền

123

Bi có trọng lượng riêng thấp

Bi có trọng lượng riêng trung bình

Bi có trọng lượng riêng cao

Bđ2-mối liên hệ giữa trọng lượng riêng bi với thời gian nghiền

một số đường kính bi trên thị trường

Trang 24

Từ đồ thị ta nhận thấy khi nghiền đến cùng một kích thước hạt thì với:

ρ1 < ρ2 < ρ3

 t1 > t2 > t3Vậy với các vật liệu có độ cứng phù hợp ta sẽ lựa chọn loại vật liệu có khối lượngriêng lớn nhất để có hiệu quả đập nghiền tốt nhất

 Thể tích bi nạp

Khối lượng bi nạp vào máy có ảnh hưởng rất lớn đến thời gian nghiền vật liệu.Ttheo kết quả nghiên cứu của P.I.E thời gian nghiền sẽ nhanh nhất khi thề tích binghiền chiếm khoảng 60% thể tích thùng nghiền Ta có sơ đồ sau thể hiện mối quan hệgiữa thể tích vật nghiền và thời gian nghiền:

 Góc kẹp:

Góc kẹp là góc kẹp bởi 2 tiếp tuyến tại 2 điểmtiếp xúc giữa các viên bi và hạt vật liệu Nó phụthuộc vào bán kính R của viên bi và r của hạt vậtliệu

Các kết quả tính toán (tài liệu secmi) chothấy góc kẹp cho hiệu quả nghiền tốt nhất là

θ = 17 o

Có nghĩa là R ≈ 90r.

Tuy nhiên sau một khoảng thời gian thì hiệuquả nghiền sẽ giảm do r giảm Vì vậy ta phải cócùng lúc nhiều loại bi trong thùng để đảm bảogóc kẹp là tốt nhất

Trang 25

Khi nạp bi vào thùng nghiền, do thể tích bi là hình cầu nên không thể nào lấp đầykhoảng không gian mà nó chiếm chỗ vì thế nên sinh ra các khoảng trống trong vùng thểtích bi chiếm chỗ Thể tích thực bi chiếm khoảng 52.4 ÷ 74% toàn không gian bi chiếm.

Ta dùng nhiều kích thước bi cũng nhằm giảm thể tích lỗ rỗng giữa các bi

 Phân bố bi trong thùng nghiền:

Để hiệu quả nghiền tốt nhất ta phải tăng điểm tiếp xúc giữa các viên bi và vật liệu

Có nghĩa là bi phải tiếp xúc với nhau tại nhiều điểm, giảm lỗ rỗng giữa các bi, kíchthước bi phải phù hợp với kích thước vật liệu

Để đảm bảo các điều kiện trên thì bi nạp thường gổm 3 loại với tỉ lệ như sau:

L- chiều dài thùng nghiền

2 Tốc độ quay của thùng nghiền:

Khi máy chuyển động thì theo quán tính các viên bi cũng sẽ chuyển động theo máyđến một độ cao nào đó Đặc tính chuyển động của bi trong thùng phụ thộc vào số vòngquay của thùng và hệ số ma sát giữa bi với bề mặt thùng

Vận tốc quay của thùng sẽ ảnh hưởng đến chế độ chuyển động của vật liệu và bitrong thùng nghiền.Có 4 chế độ chuyển động của bi đạn trong thùng nghiền là:

Trang 26

Ta có thể nhận thấy chế độ chuyển động hiệu quả nhất là chuyển động dạng thácnước Sau đây ta sẽ tìm góc nâng tối ưu cho quá trình nghiền và vận tốc quay để đạtđược góc nâng đó

Để đơn giãn trong tính toán ta có một số điều kiện:

 chỉ tính cho 1 viên bi

 Xem bề mặt bên trong máy là nhẵn hoàn toàn, xem như không có lực ma sát

 Kích thước bi rất bé so với kích thước thùng

do lực ly tâm lớn hơn trọng lượng

Quá trình đập nghiền không xảy ra

Bi chuyển động dạng thác nước.Vừa có lực mài xiết vừa có lực va đập

Quá trình nghiền xảy ra tối ưu

Bi chuyể động dạng tầng lớp

Có lực mài xiết, không có lực va đập

Các chế độ chuyển động của vật liệu trong thùng nghiền

B

T-lực ly tâm

G-trọng lực G1=Gcosα G2=Gsinα

α = góc rơiR-bán kính thùngR

v

17

Trang 27

 Số vòng quay tới hạn cần thiết để tất cả bi đều ly tâm

Nếu tốc độ thùng quay tăng thì đến một lúc nào đó toàn bộ bi trong thùng sẽ quaytheo máy

Thể tích lớp bi khi chúng ly tâm hoàn toàn là thể tích của hình ống trụ rỗng có tiếtdiện hình vành khăn, cũng bằng thể tích bi nghiền trong thùng có tiết diện F:

Trang 28

Chế độ làm việc của tải trọng bi được đặc trưng bằng góc α phụ thuộc vào số vòngquay và bề mặt tấm lót

Khi viên bi lên đến điểm rời A thì lực ly tâm T sẽ cân bằng với thành phần hướngtâm G1 của trọng lượng G

8(5 2)

n

Ta sẽ dùng công thức trên để tính số vòng quay thích hợp cho thùng nghiền

Ta nhận thấy rằng, lúc đầu khi tăng vận tốc quay sẽ rút ngắn được thời gian nghiền.Nhưng sau đó nếu vận tốc vượt quá giới hạn, đạt tới nmax thì tác dụng nghiền không xảy

ra do ảnh hưởng của lực ly tâm tác động lại vật liệu nghiền Vì vậy ta sẽ có một vận tốc

mà tại đó thời gian nghiền là ngắn nhất

19

Trang 29

3 Lượng vật liệu nạp:

Lượng vật liệu nạp vào buồng nghiền ít nhất phải phủ kín được toàn bộ các binghiền Nếu nạp vật liệu quá ít sẽ làm bi nghiền và tấm lót bị mài mòn nhanh chóng.Lượng vật liệu ít nhất phải lấp đầy các khoang trống giữa các bi nghiền, tuy nhiên tanên nạp dư một ít so với lượng dó để tạo tấm đệm tránh việc bi nghiền rơi trực tiếp lên

bề mặt tấm lót

Ví dụ nếu nạp bi đạn đến 50% thể tích thùng thì có thể tích lỗ trống khoảng 20%, vìvậy lượng vật liệu ít nhất ta nạp vào phải chiếm 20% thể tích thùng nghiền Tuy nhiên

để tạo tác dụng đệm ta nạp lượng bằng 25% thể tích thùng nghiền

Vậy tổng thể tích của bi và vật liệu nghiền chiếm 30% + 25% = 55% thể tích thùng.

Để bi nghiền chiếm hơn ½ thể tích thùng nghiền cần tỷ số chất tải (bi nghiền và vậtliệu cần nghiền) như sau:

 700 ÷ 800 kg/m3 đối với bi nghiền có khối lượng riêng thấp

 800 ÷ 900 kg/m3 đối với bi nghiền có khối lượng riêng trung bình

 1000 ÷ 1100 kg/m3 đối với bi nghiền có khối lượng riêng cao

Vậy ta sẽ nạp một lượng vật liệu có thể tích thực bằng 25% thể tích thùng nghiền

thời gian nghiền

Trang 30

Chương 4: Tính toán thiết kế máy nghiền bi gián đoạn

Chương IV:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN BI

CÓ NĂNG SUẤT 10 TRIỆU CHÉN/NĂM

I TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT:

1 Đơn phối liệu:

21

Trang 32

Nguyeân lieäu

Lọc ép khung bảng

Máy nghiền bi ướt gián đoạn

23

Trang 33

Hao hụt

%

Hồi lưu

%

Khối lượng nguyên liệu Khối lượng hồi lưu Năng

suất (triệu chén)D

Khô (tấn)D

Ướt (tấn)D

Khô (tấn)D

Ướt (tấn)D

Khối lượng khô phải nghiền : 1597.047 tấn/năm

Khối lượng ướt phải nghiền : 3194.095 tấn/năm

Một năm làm việc 300 ngày, một ngày làm 1 ca 14 tiếng.Trong đó nghiền 10 tiếng,tháo và nhập liệu 4 tiếng

Vậy một ngày ta cần nghiền : 3194.095

300 =10.415 tấn/ngàyChia thành 2 máy nghiền, vậy mỗi máy cần nghiền 5.2 tấn/ngày

Trang 34

Việc ta chia thành 2 máy nghiền tuy có tăng thêm chi phí về năng lượng nhưng lạilợi về thời gian nghiền, và trong quá trình vận hành nếu 1 máy bị hư hỏng thì vẫnkhông ảnh hưởng lớn đến các công đoạn tiếp theo

 Yêu cầu thiết kế máy nghiền bi nghiền phối liệu cho xương chén sứ dân dụng vớinăng suất 5.2 tấn/ngày

II Các thông số:

Ta có một số thông số ban đầu như sau:

 Khối lượng vật liệu 1 lần nghiền (độ ẩm 50%): 5.2 tấn

 Trọng lượng riêng của vật liệu cần nghiền: 1.62 kg/dm3

được tính như sau:

i i i

Trang 35

4 t

t

V L D

R = 1.0 m = 1000 mm