Thiết kế máy đập búa nghiền thủy tinh

ĐAMH: Máy đập búa GVHD: Hồng Trung Ngơn Lời nói đầu ĐAMH môn học cần thiết giúp cho sinh viên tự hệ thống lại kiến thức học năm qua, nâng cao khả tự học, tìm kiếm, tổng hợp tài liệu, cải thiện kĩ làm việc theo nhóm, đem lý thuyết học vận dụng vào thực tế giúp cho sinh viên đúc kết nhiều kinh nghiệm hữu ích, quí giá làm hành trang cho q trình làm LVTN cơng việc sau trường Đồng thời, thơng qua q trình thực đồ án tạo mối quan hệ gần gũi hơn, thân thiết thầy cô sinh viên Do ĐAMH chúng em thực suốt q trình học, với kiến thức hạn chế, kinh nghiệm thực tế khơng nhiều khơng tránh thiết sót, yếu Chúng em mong nhận ý kiến đánh giá, bảo q thầy bạn Chúng em xin chân thành cám ơn q thầy cơ, anh chị khóa trước tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em hoàn thành ĐAMH Thiết kế Máy đập búa Đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Hồng Trung Ngơn tận tình bảo, hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ án ĐAMH: Máy đập búa CHƯƠNG I: GVHD: Hồng Trung Ngơn NGUN LIỆU – QUY TRÌNH CNSX THỦY TINH I Thành phần, nguyên liệu sản xuất thủy tinh Thành phần thủy tinh được phân thành hai nhóm: thành phần chính thành phần phụ  Thành phần chính: Các hợp chất tạo nên tính chất bản của loại thủy tinh thường oxyt axit, oxyt kiềm, oxyt kiềm thổ như: SiO2, B2O3, Na2O, Al2O3, CaO, MgO,…  Thành phần phụ: Chủ yếu hợp chất sử dụng để khử bọt, khử màu, nhuộm màu, làm đục, rút ngắn trình nấu thủy tinh Thành phần phụ so với thành phần chính chỉ chiếm một hàm lượng nhỏ Nhóm thành phần chính  SiO2:  SiO2 thành phần chủ yếu của đa số thủy tinh công nghiệp Do sự liên kết của tứ diện [SO4]2- tạo nên cấu trúc khung thủy tinh SiO2 chiếm thành phần quan trọng nhất vì nó làm tăng độ bền hoá, bền nhiệt, bền của thủy tinh, nếu SiO2 cao sẽ làm cho thủy tinh rất khó nấu vì phải nấu ở nhiệt độ rất cao  Hàm lượng SiO2 thủy tinh từ 55% đến 75%  Để nấu thủy tinh người ta thường dùng cát thạch anh hay quaczit, còn dùng nguyên liệu thiên nhiên chứa SiO ở dạng vơ định hình diatomit, opan, trepen…là những khống giàu SiO2  Ở Việt Nam thường sử dụng cát Cam Ranh, Hàm Liên,…  B2O3:  Đưa B2O3 vào thủy tinh để làm hệ số giãn nở nhiệt, tăng đợ bền nhiệt, đợ bền hố của thủy tinh Dùng B 2O3 làm tốc độ nấu tăng lên làm giảm trình kết tinh của thủy tinh (khử bọt tốt hơn) làm giảm trình nấu thủy tinh (nấu nhanh hơn)  Nguồn cung cấp thường axit boric H 3BO3, cũng có thể dùng borax Na2B4O7.10H2O hay asarit MgO.B2O3.H2O để cung cấp B2O3 nấu thủy tinh  Na2O: ĐAMH: Máy đập búa GVHD: Hồng Trung Ngơn  Na2O đem vào nấu thủy tinh có thể sôđa khan Na 2CO3 hay soda kết tinh Na2CO3.10H2O cũng có thể dùng Na2SO4  Đưa Na2O vào nấu thủy tinh làm cho đợ bền cơ, đợ bền hố, độ bên nhiệt giảm, tính dẫn điện cao, đưa nó vào giúp cho nhiệt độ nấu thủy tinh giảm, làm tăng khả hòa tan hạt cát, tăng nhanh tốc độ khử bọt  CaO MgO:  Thường ở dạng đá vôi, đá phấn ▬ CaO: giúp cho trình nấu, trình khử bọt dễ dàng cũng tăng đợ bền hố của thủy tinh ▬ MgO: đưa vào làm giảm xu hướng kết tinh, tăng độ đông cứng của thủy tinh  Do đó đưa CaO MgO vào sẽ làm tăng độ bền hoá của thủy tinh  Al2O3:  Al2O3 có thể đưa vào dưới dạng khoáng thiên nhiên như: cao lanh pecmatit, tràng thạch…có tác dụng làm giảm trình kết tinh của thủy tinh, giảm hệ số giãn nở nhiệt,tăng độ bền nhiệt, độ bền hóa, độ bền thủy tinh Al2O3 làm nhiệt độ nấu cao, tốc độ nấu chậm dẫn đến độ khử bọt giảm Nhóm thành phần phu  Chất khử màu:  Màu sắc của thủy tinh hợp chất sắt lẫn vào nguyên liệu hay trình chuẩn bị phối liệu Fe 2+ nhuộm thủy tinh thành màu xanh lam, Fe3+ nhuộm thủy tinh thành màu vàng nhạt Với cùng hàm lượng thì Fe2+ gây màu mạnh Fe3+ đến 10 lần Để có thủy tinh suốt không màu cần phải hạn chế đến mức tối thiểu hàm lượng hợp chất sắt  Đối với nhiều loại thủy tinh, màu xanh sắt gây dù rất yếu cũng điều không mong muốn vì cần phải tiến hành khử hợp chất sắt  Các chất khử màu thường chất oxy hóa mạnh như: natri, axit asenic, antimoan, dioxit seri… hợp chất flour  Chất nhuộm màu:  Các chất nhuộm màu phân tử thường hợp chất của mangan, coban, crom, niken, sắt, đồng(II), nguyên tố hiếm… ▬ MnO2 tạo cho thủy tinh có màu đỏ ĐAMH: Máy đập búa GVHD: Hồng Trung Ngơn ▬ CoO tạo màu xanh (xanh coban) ▬ Cr2O3 tạo màu lục vàng ▬ Ni2O tạo màu tím đỏ  Các chất nhuộm màu keo khuếch tán thường hợp chất selen, vàng, bạc, đồng…  Chất khử bọt:  Các chât khử bọt thường dùng nitrat, trioxyt asenic va antimoan, dioxyt ceri, sunfat natri, muối flour amoni…  Chất gây đục:  Thủy tinh đục có được nhờ việc đưa vào phối liệu hợp chất flour, photpho hoặc hợp chất thiếc  Các chất rút ngắn trình nấu:  Để giúp cho trình nấu diễn nhanh người ta đưa thêm vào hợp chất flour, muối amoni, NaCl, oxyt bor, oxyt bari, nitrit… Nguồn cung cấp nguyên liệu  Cát:  Cát nguyên liệu chủ yếu cung cấp SiO2 Trong cát thạch anh có hàm lượng SiO2 rất lớn, hàm lượng tạp chất nhỏ  Cát ở Cam Ranh loại cát nấu thủy tinh rất tốt, đáp ứng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật sản xuất  Thành phần của cát Cam Ranh: SiO2 99,5 Na2O  CaO 0,22 MgO Al2O3 0,13 Fe2O3 0,02 MKN 0,13 Đá vôi:  Có thể sử dụng nguồn đá khai thác ở Châu Đốc, Cần Thơ, Nha Trang,…  Đá vôi dùng để nấu thủy tinh phải có thành phần hoá học cố định có thành phần tạp chất tối thiểu Yêu cầu của đá vôi nấu thủy tinh là: CaO (51 ± 2)%, MgO 3% max, Fe2O3 0,05% max  Sôđa:  Sôđa nguồn cung cấp Na2O chính ĐAMH: Máy đập búa GVHD: Hồng Trung Ngơn  Có thể sử dụng Sôđa nhập từ Nhật, Trung Quốc hay Sôđa sản xuất nước Hỗn hợp màu:   Nhuộm màu cho thủy tinh Bột nhẹ:   Khử bọt Mảnh thủy tinh:   Tận dụng phế phẩm của nhà máy  Giúp cho thủy tinh dễ nấu II Quy trình cơng nghệ sản xuất thủy tinh Quá trình sản xuất thủy tinh có thể được hình dung qua sơ đồ sau: ĐAMH: Máy đập búa GVHD: Hồng Trung Ngơn III Vai trò, muc đích thiết kế hệ thống tận dung phế phẩm Tầm quan trọng việc tận dung phế phẩm Việc tận dụng phế phẩm sản xuất nói chung sản xuất thủy tinh nói riêng đóng vai trò rất quang trọng Các mảnh thủy tinh vỡ được tận dụng làm tăng suất sản xuất, giảm chi phí tiêu hủy phế phẩm,…vì mang lại lợi ích kinh tế rất lớn Ngoài việc đưa mảnh thủy tinh vỡ vào tái sản xuất còn giúp cho thủy tinh dễ nấu Khi có sự cố với hệ thớng cân, trợn phới liệu, ta có thể dùng hồn toàn mảnh thủy tinh vỡ để đảm bảo sản xuất được liên tục, tránh hiện tượng không có nguyên liệu cung cấp gây cạn lò Vai trò máy đập búa sản xuất thủy tinh Trong sản xuất thủy tinh việc tận dụng phế phẩm mang lại lợi ích kinh tế rất lớn Do thủy tinh một chất vô định hình nên tính chất độ chịu nén, chịu kéo, chịu uốn, chịu va đập, độ đàn hồi của thủy tinh phụ thuộc vào từng loại thủy Thủy tinh loại vật liệu kém chịu kéo chịu nén tốt thường thì gấp khoảng 10 lần Độ cứng của thủy tinh vào loại trung bình nên có thể sử dụng được nhiều loại thiết bị đập nghiền khác để làm nhỏ kích thước của thủy tinh trước đưa vào lò nấu chảy Máy đập búa có cấu tạo đơn giản, gọn, trọng lượng máy nhỏ, dễ thay thế chi tiết hỏng, giá thành thấp, tiêu thụ điện ít, máy còn có ghi giúp phân loại kích thước hạt giúp cho trình sản xuất được liên tục, dễ đưa vào hệ thống vận hành tự động Vì thế, công nghệ sản xuất thủy tinh người ta thường sử dụng máy đập búa để đập nhỏ thủy tinh phế phẩm trước đưa vào lò nấu chảy ☻♪☺ ĐAMH: Máy đập búa CHƯƠNG II: GVHD: Hồng Trung Ngơn LÝ THUYẾT ĐẬP NGHIỀN I Các khái niệm Vai trò đập nghiền Đập nghiền vật liệu trình làm cho vật liệu rắn bị vỡ thành vật liệu có kích thước nhỏ Phần lớn nguyên liệu sử dụng công nghệ silicat lọai đất đá nằm vỏ trái đất có thể được khai thách phương pháp lộ thiên Các nguyên liệu thường gập như: các, đá vôi, đôlômít, tràng thạch, quặng manhezit, quaczit, crômit,… Sau khai thác, nguyên liệu được chở về nhà máy silicat, ở dạng cục lớn 1500-2000 mm Để sử dụng được, ta phải đập nghiền vật liệu đó Trong trình đập nghiền, dưới tác dụng của ngọai lực hạt vật liệu bị phá vỡ thành nhiều hạt vật liệu nhỏ (làm tăng diện tích bề mặt riêng ) tạo điều kiện để dễ dàng hòan thành tốt trình hóa lý xảy liên tiếp theo sau đó Khi đập nghiền phải tiêu tốn lượng để phá vỡ liên kết hóa học giữa phân tử tạo diện tích mới sinh của vật liệu Lượng lượng phụ thuộc vào yếu tố như: hình dạng kích thước hạt vật liệu, bản chất cấu hoạt động của máy đập nghiền Các phương pháp đập nghiền Có phương pháp bản để làm thay đổi kích thước hạt vật liệu Va đập (impact): kết quả của sự va chạm tức thời của vật liệu Ở phương pháp này, vật liệu chuyển động va chạm với bị vỡ thành hạt có kích thước nhỏ hoặc vật liệu nằm một bề mặt bị vật khác va chạm vào nó làm nó bị vỡ Mài (Attrition): vật liệu bị đập nhỏ nằm giữa bề mặt chuyển động (thường ngươc chiều), lực đập nghiền lực ma sát Trượt (Shear): có hình thức cắt (trimming) bổ (cleaving), vật liệu bị đập bởi vật hình nêm tác động lên nó Ép (Compression): vật liệu bị kẹp giữa mặt phẳng bị ép bởi lực tăng dần cho đến nó bị vỡ ra, ứng dụng máy đập hàm ĐAMH: Máy đập búa GVHD: Hoàng Trung Ngôn phương pháp đập nghiền Các sơ đồ đập nghiền  Chu trình hở: vật liệu chỉ qua máy đập nghiền lần  Dùng cho đập thô trung bình  Nếu vật liệu có lẫn hạt có kích thước phù hợp với yêu cầu người ta có thể sàn phân loại trước mới tiến hành đập SƠ ĐỒ CHU TRÌNH HỞ  Chu trình kín: vật liệu có thể qua máy đập nghiền nhiều lần  Sản phẩm sau đập nghiền được sàn phân lọai để tách hạt thô quay về đập nghiền tiếp tục  Năng suất của trình đập nghiền tăng, giảm chi phí lượng ĐAMH: Máy đập búa GVHD: Hồng Trung Ngơn  Áp dụng yêu cầu kích thước hạt có độ đồng nhất cao, hay nghiền mịn SƠ ĐỒ CHU TRÌNH KÍN Một số tính chất vật liệu  Độ bền độ cứng  Độ bền của vật liệu đặc trưng cho khả chống phá hủy của chúng dưới tác dụng của ngọai lục Độ bền được biểu thị giới hạn chịu nén của Rn (kG/cm2) của vật liệu được chia làm lọai: ▬ Kém bền: 2500 (đá quazt, đá diabaz,…)  Độ cứng: hiện độ cứng chủ yếu xác định thang 10 bậc nhà khóan vật người Đức Fr Mohs đề xuất với 10 vật liệu chuẩn từ mềm tới cứng: ĐAMH: Máy đập búa Lọai Mềm Trung bình Cứng  GVHD: Hoàng Trung Ngôn Độ cứng 10 Vật liệu chuẩn Talc Thạch cao Can xit Florit Apatit Tràng thạch Đá quắc Topa Corandong Kim cương Tính chất Dễ vạch móng tay Vạch móng tay Dễ vạch dao Khó vạch dao Không vạch dược dao Cứng kính cửa sổ Vạch được thủy tinh Vạch được thủy tinh Cắt được thủy tinh Cắt được thủy tinh Độ giòn Đặc trưng cho khả bị phá hủy của vật liệu dưới tác động của lực va đập Độ giòn khác rất lớn giữa giới hạn bền nén bền kéo Cấu trúc kích thước tinh thể ảnh hưởng đến tính giòn Cấu trúc còn quyết định hình dạng của hạt vỡ trình nghiền Vd: Galen (PbS) vỡ thành hình khối vuông, mica vỡ thành miếng mỏng, magnetit vỡ thành hạt tròn  Hệ số khả đập nghiền của vật liệu Hệ số khả đập nghiền tỷ số giữa lượng tiêu tốn riêng đập nghiền vật liệu chuẩn loại vật liệu khác với cùng mức độ trạng thái đập nghiền Hệ số lớn, vật liệu dễ đập nghiền Nếu lấy hệ số khả đập nghiền của vật liệu chuẩn 1.0 (clinker lò quay trung bình) thì hệ số khả đập nghiền của một số vật liệu sau: Vật liệu Clinker lò quay trung bình Clinker lò quay dễ đập nghiền Clinker lò quay khó đập nghiền Clinker lò đứng tự động Clinker lò đứng thủ công Diệp thạch Xỉ lò cao trung bình Cát Đá hoa cương to hạt Tràng thạch Vôi sống Talc Than đá Hệ số khả đập nghiền 1,0 1,1 0.8 - 0.9 1,15 - 1,25 1,3 – 1,4 0,9 1.0 0.6-0.7 0.9 0.8-0.9 1.64 1.04-2.02 0.75-1.34 10 ĐAMH: Máy đập búa GVHD: Hồng Trung Ngơn  Theo phụ lục ta chọn ổ cỡ nặng hẹp với kí hiệu 66410, với C = 98900 [N] C0 = 60100 [N] Kí hiệu 66410 Các kích thước ổ, mm C, N C0, N r d r1 D B T 50 130 31 31 3,5 98900 60100 Số vòng quay tới hạn bôi trơn Bằng mỡ Bằng dầu 2800 3400  Tuổi thọ ổ được tính lại theo công thức: m �C � � 98900 � L  � � � � 3659,38 [triệu vòng] �Q � �6417,91 �  Tuổi thọ tính giờ: Lh  106 L 106.3659,38   91713,88 [h] = 10 [năm] 60n 60.665 Tính bền cho búa máy: Kích thước búa [mm3]: 210x60x20 47 Khối lượng, kg 2,17 ĐAMH: Máy đập búa GVHD: Hồng Trung Ngơn Diện tích mặt cắt tại A: FA = 20.50 = 1000 [mm2] Diện tích mặt cắt tại B: FB = 20.40 = 800 [mm2] Khi rôto máy đập búa quay, búa máy có khối lượng m, nên xuất hiện lực li tâm C gây ứng suất búa Lực li tâm được tính sau: C  m.v R m - khối lượng của búa (m= kg) v - vận tốc tại trọng tâm búa m.v Lực li tâm được tính sau: C  R m - khối lượng của búa (m= kg) v - vận tốc tại trọng tâm búa v  v0 960 39.960   33,43 [m/s] 1120 1120 Như vậy, lực li tâm: 2.33, 432 C  4656,52 [N] 0, 48 48 ĐAMH: Máy đập búa GVHD: Hồng Trung Ngơn Kiểm tra bền cho mặt cắt nguy hiểm: Tiết diện A chịu kéo, tiết diện B chịu cắt Ứng suất sinh mặt cắt sau:  Tiết diện A A  C 4656,52   4,66 [N/mm2] FA 1000  A     Tiết diện B: B  C 4656,52   5,82 [N/mm2] FB 800  B td  2 B  11,64[ N / mm ]     Kết luận: Ứng suất sinh búa không đủ để làm hỏng búa, búa chỉ bị hỏng làm việc nhiều � búa bị mòn III Tính toán thiết bị phu trợ Băng tải thiết bị vận chuyển liên tục được sử dụng rộng rãi vì có nhiều ưu điểm: ▬ Cơ cấu đơn giản, bền ▬ Có thể vận chuyển theo phương ngang, thẳng đưng hay kết hợp cả hay ▬ Làm việc êm ▬ Tiêu hao lượng không lớn lắm Tuy nhiên băng tải cũng có một số hạng chế như: ▬ Tốc độ vận chuyển không cao ▬ Độ nghiêng của băng nhỏ (