Thiết kế máy nghiền má 2

Tài liệu tham khảo Thiết kế máy nghiền má

CHƯƠNG 4 TÍNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT MÁY4.1 Tính góc ngoạm của má động

Góc ngoạm là góc tạo thành giữa bề mặt của hàmđộng, ký hiệu là , khi máy dập làm việc, do hàm độngchuyển động lắc nên góc ngoạm thay đổi (hình bên) Khihàm động ở gần hàm tĩnh nhất (ứng với vị trí 0B) gócngoạm là 2 có giá trị lớn nhất khi hàm động ở xa hàmtĩnh nhất (ứng với vị trí 0B1) góc ngoạm là 1, nhỏ nhất.Giá trị góc ngoạm chênh lệch không đáng kể nên xem nhưnó bằng góc ngoạm lúc hàm động gần hàm tĩnh nhất 2

Hình 4.1 Góc ngoạm của máy nghiền má

Mặt khác khi điều chỉnh chiều rộng miệng tháokhoáng góc ngoạm cũng thay đổi Khi giảm chiều rộngmiệng tháo khoáng thì góc ngoạm tăng lên Tức là khi tănggóc ngoạm thì mức dập sẽ tăng và năng suất sẽ giảm vìchiều rộng miệng tháo khoáng bị thu hẹp lại Khi tăngchiều rộng miệng tháo khoáng thì góc ngoạm sẽ giảm,cũng có nghĩa là khi giảm góc ngoạm thì mức dập sẽ giảm

2

1

APT

A1

B

B1

N

và năng suất sẽ tăng do nhiều miệng tháo khoáng mở rộng

ra Rõ ràng góc ngoạm có ảnh hưởng đến các chỉ tiêuchất lượng và số lượng của khâu dập, cục vật liệu bịép giữa 2 hàm chịu tác dụng của những lúc sau đây

P : áp lực của hàm động

P1 : phản lực của hàm tĩnh

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

nghiền má(Phương của 2 lực này vuông góc với bề mặt cáchàm tương ứng

fP : lực ma sát của cục vật liệu và hàm độngfP1: lực ma sát của cục vật liệu và hàm tĩnh(f là hệ số ma sát, phương của hai lực này song songvới bề mặt các hàm)

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

Áp lực của hàm động P có thể phân tích ra 2 thànhphần: thành phần nằm ngang T và thành phần thẳngđứng N xác định theo:

Và hướng lên trên, có tác dụng đẩy cục vật liệu lêntrên trượt dọc theo hàm, nếu góc ngoạm  tăng thì lựcđẩy N sẽ tăng và lực ma sát giữa cục vật liệu và bềmặt hàm không đảm bảo giữ chắc nó trong vùng dập củamáy.

Nếu góc ngoạm tăng quá giới hạn nào đó, lực đẩy Ncó thể vượt quá lực ma sát và cục vật liệu bị văng rangoài vùng dập Góc ngoạm giới hạn là góc mà khi đólực đẩy cân bằng với ma sát, ký hiệu 0

Nếu coi cục vật liệu như một vật cô lập và đặtgóc tọa độ ở của cục có thể viết được phương trình cânbằng của các lực trên trục OX và OY như sau:

Đối với trục OX:

P1

Đối với trục OY:

Sau khi thay P = P1 vào phương trình trên ta được

Hệ số ma sát trượt f có thể thay bằng tg củagóc ma sát  nên:

(4-4)

Do đó:  0 = 2 (4-5)Nghĩa là góc ngoạm tới hạn bằng 2 lần góc ma sátmuốn cho cục vật liệu không bị trượt thì góc ngoạm phảinhỏ hơn 2 lần góc ma sát.

0 < 2

Hệ số ma sát giữa vật liệu và bề mặt hàm f = 0,3tương ứng với góc ma sát =160 và góc ngoạm có thể đạtđến 320 Thực tế góc ngoạm  của máy dập hàm thườnglấy từ 200 đến 240 Nếu giảm góc ngoạm thì năng suấtcủa máy tăng lên nhất là khi dập quặng cứng Tuy nhiên khigiảm góc ngoạm sẽ làm cho mức dập giảm theo hay nóikhác đi là tăng độ hạt của sản phẩm dập Nếu như độsản phẩm tăng lên không có ảnh hưởng gì đến giai đoạndập ở phía sau hoặc yêu cầu của bộ tiêu thụ thì có thểgiảm góc ngoạm một cách thích đáng để tăng năng suấtcủa máy

4.2 Số vòng quay của trục lệch tâm

Khi trục lệch tâm quay 1 vòng thì hàm động thựchiện 1 chu lỳ lắc, vật liệu ở vùng dập được ở 1 lần vàđược tháo 1 lần Trong đó vật liệu đã được dập đến độhại quy định chỉ tháo ra ở bước nghỉ Như vậy nếu tăngsố vòng quay của trục lệch tâm có thể tăng được năngsuất máy, nhưng cũng chỉ tăng đến 1 giới hạn nào đó.Nếu tăng số vòng quay lên quá mức thì vật liệu đã dậpđến độ hạt yêu cầu chưa kịp tháo ra hết khỏi vùng dậpđá bị động ép vào hãm lại Thành thử năng suất giảm đimà tiêu hao năng lượng vẫn tăng lên Vì thế số vòng quaycủa trục lệch tâm phải là số vòng quay có hiệu quả

Để xác định số vòng quay cso hiệu quả ta gia định làkhi hàm động ra xa hàm tĩnh nhất thì lượng vật liệu ởvùng dập có tiết diện hình thang đã được dập nhỏ sẽ rơitự do xuống dưới nhờ trọng lượng của bản thân nó.

Thời gian hàm động ra xa hàm tĩnh t1 (thời gian tháo)phải đủ để vật liệu nằm ở mặt đáy lớn của hình thang rơitự do qua chiều cao h để thoát ra khỏi vùng dập của máy.Thời gian này bằng trục lệch tâm quay được nửa vòng

Trong đó g là gia tốc trọng trường

Để đảm bảo hết cả lượng vật liệu hình lăng trụ (cótiết diện hình thang ra khỏi vùng dập thì thời gian tháo t1

tối thiểu phải bằng thời gian t2 đển nó rơi tự do qua đượcđộ cao h ra khỏi máy Cân bằng t1 và t2 ta có:

 : góc ngoạm (độ)

Thay trị số vào biểu thức tính trên ta được công thứcđể xác định số vòng quay tương ứng với năng suất lớnnhất của máy dập hàm và gọi là số vòng quay tối ưu ntư

ntư = 30 (v/ph) (4-12)

 = 200

Nếu lấy g = 9,81 m/s2 thì công thức trên cso dạng:

ntư = 30 (v/ph) (4-13)Trong công thức (4-13) chưa kể lực ma sát giữa vậtliệu và cách buồng nghiêng Vì vậy khi lấy n và n theo côngthức này nên lấy giá trị =2n, n giảm từ 510%

Từ (4-13) ta có nhận xét Tốc độ quay hợp lý của ncủa trục lệch tâ chỉ phụ thuộc vào hành trình của máđộng ở bước tháo liệu để chọ bước hành trình S(mm)hợp lý ta tham khảo thông số kỹ thuật của một số máynghiền má trong tài liệu bảng4

Ký hiệu máy Công suất N

đó kết cấu máy cồng kềnh hơn, ở đây do yêu cầu thựctế của máy thiết kế năng suất làm việc trung bình Côngsuất thiết kế bé cho phép chọn S nhỏ để cho việc kếtcấu của máy về sau Dựa theo kinh nghiệm chọn S =15mm = 0,015m.

Sử dụng công thức (4-13)

n = (v/ph)Như đã nói để kể đến ma sát giữa vật liệu với váchnghiền lấy n giảm (510)% và chọn theo dãy số ưu tiên tachọn n = 300 (v/ph)

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

4.3 Xác định năng suất máy

4.3.1.Tính năng suất máy theo lý thuyết:

Khi tính năng suất máy ta cũng giả thiết như khi tínhsố vòng quay hợp lý coi như vật liệu chỉ tháo ta trong thờigian má động đi ra xa và đây cũng chính là vật liệu nơi ratrong một quay trục lệch tâm Diện tích mặt cắt F(m2) củavật liệu rơi xuống từ buồng nghiền được xác định theocông thức:

Năng suất máy (m3/s) và [kg/s] được xác định với cáccông thức tương ứng sau đây:

QV = V.n.k (4-16)

n : hệ số vòng quay trục lệch tâm

k : hệ số tơi xốp của vật liệu thường k =0,250,7 giá trị của hệ số tơi xốp đối với máy nghiền lớn,giá trị lấy với máy nghiền nhỏ lấy k = 0,4 đối với máythiết kế

S : khối lượng riêng của vật liệu nghiềm [KG/m3]Vật liệu tháo ra được xem như có kích thướcnhư sau

dmin = c và dmax = c + SKhi đó kích thước trung bình của mẫu vật liệu rơixuống được xác định theo công thức sau:

Đường kính trung bình sản phẩm: dcp = (3560)mm

Theo sách dập nghiền sàng khoáng sản trang 46 ta có:

Dcp = (0,80,85) BNhư vậy chiều rộng khe nạp liệu [m]:

Mà L = (1,41,5) B với B = 0,4

L = (1,41,5) 0,4 = (0,56 0,6) m

S = 0,015 mmLấy L = 0,6m

Ta tính năng suất tương ứng với giá trị dcp1 = 0,035mVà dct = 0,065m là các giá trị tới hạn

Qv = 1,9  0,035  0,6  0,4 = 0,001955(m3/s)

QV2 = 1,9  0,065 0,6 0,4 = 0,00363 (m3/s)

QV = (7,038 13,068) m3/hĐể tính năng suất QS của máy sử dụng QS = S.Qu

Vì vậy sự tháo liệu không chỉ xảy ra khi má động đi ra màcả khi động đi vào

Để tính đến các yếu tố ảnh hưởng đến năng suấtcủa máy nghiền nhai Người ta đã đưa ra một số công thức

thực nghiệm Vì cho đến nay chưa có một lý thuyết hoànchỉnh để khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến năng suấtmáy nghiền nhai Trong các công thức này các hệ số kểđến ảnh hưởng của điều kiện nghiền, được xác địnhbằng thực nghiệm.

Công thức tính năng suất máy nghiền ma ï(m3/s)

QV : năng suất máy nghiền (m3/h)

K : hệ số tính đến kích thước máy nghiền phụthuộc vào giá trị khe nạp liệu

Kích thước khe nạp liệu  600.900 900.1200

1200.1500

C : hệ số động học kể đến đặc trưng của quỹ đạochuyển động của má động với má chuyển động phứctạp lấy C = 1 với máy có chuyển động đơn giản lấyC=0,84

L, b chiều dài và chiều rộng kheo tháo liệu [m]

SCP : giá trị hành trình trung bình của má [m]

S1 : hành trình của má ở mức tháo liệu [m]

L : chiều dài khe nạp liệu [m]

SCP : giá trị hành trình trung bình của má [m]

A = b + S chiều rộng lớn nhất ở mức tháo liệu [m]

KKP : hệ số tương ứng với cở nạp liệu

KBR : hệ số tương ứng với độ ẩm vật liệu

KTB: hệ số tương ứng với độ cứng vật liệu

Giá trị này được chọn như sau:

chứa mức

0,5B%

Hệ số KKP 1,1 1,08 1,05 1,03 1,0 0,97 0,95

4.4 Tính công suất động cơ điện

Giả thiết là đá xếp đầy buồng xếp theo chiều dài 2của má dập

Lúc đó khối đá V1 trước khi dập có đường kính đá lớnnhất sẽ là:

Hình 4.3 Sơ đồ tính công suất và lực nghiền cần thiết

Để nghiền cỡ đã thô dùng thuyết thể tíchKupnuycba_KuKa

n : số vòng quay trục lệch tâm v/ph

 = 0,75: hiệu suất truyền dẫn từ buồngnghiền trục đến động cơ

N = = 33 (KW)

4.5 Tính lực nghiền tác dụng lên má

Để tính lực nghiền cần thiết tác dụng lên má đầyđủ để [phá vỡ vật liệu Ta giả thiết má động đi từ vị trí

xa nhất đến gần nhất lực nghiền tăng từ 0 đến Pmax.Lực nghiền Pmax phải cân bằng với lực Qmax của vật liệutỏng buồng nghiền tác dụng lên má Trong thời gian tháoliệu ta coi như lực tác dụng lên má bằng không Tronghành trình công tác điểm đặc lực P dịch chuyển đoạn S0

và công nghiền A được tính:

S0 : hành trình má động tương ứng với chiều đặtlực Vị trí M điểm đặt lực Q nằm ở độ cao 2/3 chiều cao

buồng nghiền Trên hình của bản vẽ ta tính được CM=300

mm và tương ứng S0 = SM = 0,010mm

Từ công thức 4-29 ta có được:

Pmax =

Pmax = = 100.104 (W)

CHƯƠNG 5 PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC

HỌC5.1 Xác định kích thước động học

5.1.1 Đặt vấn đề

Ở phần trước sau khi phân tích các phương án nghiềnđá ta chọn máy thiết kế là máy nghiền má có má lắcchuyển động phức tạp từ kết cấu của một số máy đãcó sẵn ta tìm được lược đồ cơ cấu của máy thiết kếnhư hình vẽ H.5.1

Hình 5.1 Lực đồ cơ cấu

Ở hình H.5.1 ta cso nhận xét:

Lược đồ cơ cấu thực chất là cơ cấu 4 khâu trong đó

AB : làm khâu dẫn động độ dài lAB = r (r là độ lệchtâm của trục lệch tâm)

BC: làm thanh lắc có chuyển động ứng với chuyểnđộng của má động để đảm bảo các yêu cầu nghiền vậtliệu lBC là chiều dài của BC

Từ yêu cầu làm việc của máy, yêu cầu về động họcvà động lực học khi tổng hợp cơ cấu 4 khâu bản lề ta cómột số điều kiện sau đây.

1 Tay quay AB dẫn động cho cơ cấu, nhận độngnguồn từ động cơ thông qua bộ truền đai làm trục lệctâm quay, nên kích thước phải đảm bảo cơ cấu AB quay toànvòng

2 Với góc ngoạm tối ưu  = 200 nên khi BC chuyểnđộng lắc quanh góc tối ưu

3 Ở chương 4: để tính số vòng quay trục lệch tâm vànăng suất ta chọn sơ bộ S = 0,015m, do đó việc chọn cáckích thước sao cho hành trình theo phương ngang là 12mm

4 Thỏa điều kiện động lực học tránh tự hãm choCD

5.1.2 Bài toán:

Nhiệm vụ thiết kế cơ cấu là chọn kích thước cáckhâu, ở đây ta xem xét với các dữ liệu nào thì cho phép xâydựng được lược đồ cơ cấu Xét cơ cấu bốn khâu bản lềvới các ký hiệu quy ước sau:

a1 : chiều dài khâu dẫn AB

a2 : chiều dài thanh truyền BC ở đây là má động

a3 : chiều dài khâu bị dẫn CD ở đây là tấm đẩy

a4 : chiều dài giá AD

 : góc quay của khâu dẫnĐể vẽ được lược đồ cơ cấu thì cần phải có chiềudài 4 cạnh a1, a2, a3, a4 Trình tự dựng hình như sau:

1 Chọn 1 phương kk trên đó đặt AD = a4

2 Lấy A và D làm tâm với các khâu còn lại có độ dàilà a1, a3 vẽ 2 vòng tròn (chính xác là vòng tròn tâm A bán

kính a1 và cung tròn tâm D bán kính a3 vì khâu CD chuyểnđộng lắc)

3 Chia quỹ đạo điểm B làm 8 phần bằng nhau vì ởđây vận tốc của khâu dẫn =const Nên chiều dài mỗi cungtỷ lệ thuận với thời gian Mặt khác khâu CD chỉ chuyểnđộng lắc nên ta xác định thâm 2 vị trí biên của nó Hai vị trínày được xác định bởi 2 giao điểm giữa 2 cung trong tâm A,bán kính a1+a2 và a1-a2 với vòng tròn bán kính DC (quỹ đạocủa điểm C)

4 Lần lượt vẽ các cung tròn với bán kính BC=a2 vàtâm các điểm chia từ B1,B2,B10 Trên quỹ đạo B của tay quay

AB thì tương ứng với quỹ đạo điểm C như vậy trên cungnày ta được một dãy các điểm C1, C2, , C10 ta được họađồ cơ cấu

Hình 5.2 Phương pháp dựng lược đồ cơ cấu 4 khâu bản

lề

5.1.3 Xác định các kích thước động học

1

3 C 6

3B

2 1

D

Trong kỹ thuật thường gặp 1 số bài toán đơn giảntỏng đó cơ cấu thực hiện đúng vài vị trí của nó hay thỏamãn 1 số điều kiện như hệ số về góc áp lực, vận tốccực đại hay cực tiểu cần có, những bài toán này cóthể giải bằng phương pháp dựng hình hay bằng giải tích.Trên lý thuyết nếu ta tập hợp được 4 phương trình biểuthị của các thông số a1, a2, a3, a4 thì giải được bài toán vớicác điều kiện ở 5.11 cùng nhiều yếu tố ảnh hưởng: gócnghiêng của má động với má tĩnh, các điều kiện độnghọc với động lực học nên việc lập các quan hệ kháphức tạp, trong phạm vi của nhiệm vụ yêu cầu thiết kế

ta dựa vào một số máy đã có sẵn để chọn các kíchthước việc này sẽ giảm nhẹ khối lượng tính toán nhưngvẫn đảm bảo được yêu cầu thiết kế

+ Kích thước AB: để đảm bảo hành trình S , thì phảichọn bán kính lêch tâm r  (11,3)S với hành trình S =15mm, chọn r =20mm

Kích thước BC: chiều dài lnc1,5.H

Trong đó H là chiều cao buồng nghiền được chọntheo chiều rộng khe nạp liệu với B =0,4 (m) thì H = 860mm

lnc1,25860 = 1075mm

Chọn kích thước lBC = 1060mm

Các kích thước còn lại CD và DA ta sẽ chọn dựa vàokết cấu của các máy có sẵn của các loại máy CM28 vàCMHb theo bảng

Bảng 6Máy Ký hiệu Kích

thước

Máy Ký hiệu Kích

thước

5.1.4 Kiểm tra các điều kiện ban đầu

a Thanh AB quay toàn vòng

Theo định lý F: Grashof: thanh nối giá quay toàn vòng khivà chỉ khi quỹ tích của nó nằm miền nhó của thanh truyềnkế nó

Điều kiện này được biểu thị bằng biểu thức:

Các kích thước đã chọn ở (5.1.3.) Thỏa mãn (5.1)

b Thanh CD tránh hiện tượng tự hãm

Nếu bỏ qua trọng lượng và lực quán tính trên cáckhâu đồng thời chỉ kể ma sat ở khớp quay D ta thấy lực P

do thanh BC tác động lên thanh CD sẽ nằm theo phương BCcủa má động, và thanh CD sẽ lắc nếu lực P không cắtvòng ma sát SD (tại khớp quay D) Do kết cấu máy cách từ

D đến thanh BC lớn nhất so với SD nên luôn đảm bảo cơ cấulàm việc ngoài miền tự hãm

c Các điều kiện còn lại dễ dàng kiểm tra trên họcđồ chuyển vị

Ta có S = 15mm và góc  thay đổi không dáng kể =

200

5.2 Phân tích động học cơ cấu

5.2.1 Dựng học đồ chuyển vị

Chọn tỷ lệ xích l = 0,001 [m/mm]

AB = 10mm BC = 500mm

CD = 240m AD = 400mmDựng vòng tròn tay quay AB chia vòng tròn ra làm 8phần và 2 vị trí tương ứng với thời điểm đạt giá trị maxđến min - Các khâu còn lại dựng theo kích thước đã có

Hình 5.3 Họa đồ chuyển vị

Chọn chiều quay AB là chiều kim đồng hồ khi BC đi từbên phải sang bên trái

5.2.2 Vẽ học đồ vận tốc

Để thuận tiện cho việc biểu diễn vận tốc và giatốc bằng độ dài ta vẽ học đồ theo tỷ xích tay quay

v =

1

3 C 6

3 B 2 1

4 5 67

8 9 0

D

1 = 2n =2 = 35,6 1/sChọn k = 4 v = = 0,0089 [m/mm.s]

Trên cơ cấu đã biết VB = 1 lAB

Lập phương trình:

: có phương vuông góc CD

: vận tốc tương đối khi C quay quanh B

có phương vuông góc với BC

: đã biết phương chiều và giá trị

VB = AB.1 = 10  35,6 = 356 mm/s

VB ABPhương pháp vẽ:

Chọn 1 điểm P tùy ý từ P vẽ đoạn pb biểu thị ( ) ;từ nút b vẽ đường  có phương vuông góc với CB; và từ Pvẽ '  CD Giao điểm của  và ' và C; đoạn pc biểu thị Vc;và VCB được biểu thị bởi đoạn bc

Lần lượt vẽ cho từng vị trí ta sẽ có họa đồ ở 10 vịtrí

DC

1

3 2

C

P