TÍNH TỐN CƠ KHÍ CHO MÁY NGHIỀN BI

3.1 Tính và chọn kết cấu chính của máy nghiền bi 3.1.1 Vỏ thùng nghiền

Vỏ thùng nghiền thường được chế tạo từ thép làm nồi hơi. Ngày nay người ta thường chế tạo thùng bằng phương pháp hàn. Chọn phương pháp hàn để giảm trọng lượng máy, dễ lắp ráp các tấm lót và vỏ máy ít bị ăn mịn hơn trong q trình sử dụng. Lưu ý khi hàn: phải đảm bảo tất cả mặt cắt ngang trên toàn bộ chiều dài phải đồng tâm và trịn đều, nếu khơng sẽ sinh ra các lực ly tâm phụ khi thùng nghiền quay. Khi hàn trong vỏ máy thường xuất hiện ứng suất nội dễ tạo vết nứt nên sau khi hàn phải ủ. Các mối hàn ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền của thùng máy và được bố trí theo chu vi của vị thùng nghiền, khơng bố trí theo đường sinh, nhất thiết khơng để các mối hàn giao nhau. Trên thân thùng thường khoét lỗ làm cửa nạp vật nghiền, đối với máy nghiền bi thùng dài thì mỗi ngăn làm một cửa.

Vật liệu để chế tạo vỏ thùng nghiền: lựa chọn thép CT3 là loại thép có hệ số giãn nở lớn vì thùng máy chịu tải trọng va đập và chịu nhiệt độ sinh ra khi nghiền quặng.

Bề dày của thân thùng phụ thuộc vào đường kính thùng, thường lấy [1 – 134]

= (0.01 0.015)D

Tra bảng 4.4 – Chiều dày thùng nghiền phụ thuộc vào đường kính D [3 với đường kính thùng nghiền D = 2.6 m thì tương ứng với chiều dày chuẩn ta có = 40( mm)

–

70] ta có: đối

38( mm) . Quy

3.1.2 Tấm lót cho máy nghiền bi

Tấm lót được dung để bảo thùng nghiền khỏi sự va đập và chà xát của vật nghiền và vật liệu nghiền. Ngồi ra tấm lót cịn có tác dụng làm tăng khả năng đập nghiền. Tấm lót cần có độ bền cao hơn bi đạn và khơng được nứt, biến dạng. Vật liệu làm tấm lót có thể làm bằng nhiều loại vật liệu khác nhau như thép mangan, thép mangan-crom, gang, đá,… tùy theo tính chất và yêu cầu kĩ thuật của vật liệu nghiền để chọn loại vật liệu phù hợp. Vì

37 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

vật liệu cần nghiền là Clinker có độ cứng không lớn lắm nên chọn vật liệu làm tấm lót là thép mangan.

Hình dáng bề mặt làm việc của tấm lót, đường kính có ích của máy nghiền và đặc tính chuyển động của vật đập ảnh hưởng lớn đến độ mịn của nó, đến năng suất máy nghiền và đến lượng tiêu hao cơng suất và hao mịn vật đập. Ở phần nghiền thô (ngăn 1 của máy nghiền) dùng bi cỡ lớn và tấm lót hình sóng hoặc bậc để có thể nâng bi đạn lên cao tăng lực đập và năng suất máy. Ở phần nghiền tinh (ngăn 2 của máy nghiền) dùng tấm lót có gờ rất thấp, bề mặt có khía hoặc trơn tạo thuận lợi cho q trình mài mịn.

• Tấm lót dùng cho ngăn 1

Ở ngăn 1 dùng để nghiền thô, tác dụng đập nhiều hơn tác dụng chà xát của vật nghiền trong quá trình nghiền nên dùng tấm lót mặt hình sóng hoặc bậc. Chọn tấm lót hình sóng dạng lót giày.

Ta có:

dài 250 ÷ 500 [mm] Kích thước cơ bản của tấm lót: {rộng 300 ÷ 420 [mm]

dày 40 ÷ 50 [mm]

Chọn bề dày tấm lót bằng 40 mm. Chọn kích thước tấm lót là 450 mm x 300 mm Khoảng cách khe hở giữa 2 tấm lót khơng được lớn hơn 10 mm [1 – 136]. Vậy chọn khoảng cách khe hở giữa 2 tấm lót là 8 mm.

Chọn a1 = 13 tấm

Theo chu vi của thùng nghiền: C = 2 R = D = 2.6 = 8.17( m)

38 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Số tấm lót theo chu vi thùng là: b1 = C = 0.45 + 0.008 8.17 0.458 =17.84(tấm) Chọn b1 = 18 tấm Tổng số tấm lót ở trong thùng là:

Vậy khối lượng tấm lót trong ngăn 1 là:

4 (tấm)

Glót1 = nV g = 234 (0.45 0.3 0.04) 7850 9.81 = 97308( N)

Đường kính gót giày

Khoảng cách giữa các gót giày

v [1 – 135]. Chọn (1.5 2.0)d

Chọn t = 1.8d

• Tấm lót dùng cho ngăn 2

Ở ngăn 2 của ống nghiền dùng để của bi đạn lên tấm lót là chính nên

nghiền mịn, q trình ở ngăn 2 có tác dụng chà xát dùng tấm lót trơn.

Chọn a2 = 13 tấm

Theo chu vi của thùng nghiền: C = 2 R = D = 2.6 = 8.17( m)

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

Chọn b2 = 18 tấm

Tổng số tấm lót ở trong thùng là:

Vậy khối lượng tấm lót trong ngăn 2 là:

Glót 2 = nV g = 234

(0.45 0.3 0.04) 7850 13 =

9.81

= 97308(N)

3.1.3 Cửa thăm của máy nghiền bi

Cửa thăm dùng để nạp và bổ sung vật nghiền, tháo lắp sửa chữa các vách ngăn, tấm lót cũng như các bộ phận khác bên trong thùng nghiền, nên phải có kích thước sao cho cơng nhân, các tấm ghi, tấm lót vào ra được. Ống nghiền được bố trí 2 cửa thăm trên cùng một đường thẳng song song với đường tâm của ống nghiền: ngăn 1 có một cửa và ngăn

2có một cửa. Cần phải có lót đệm cho kín để tránh bụi văng ra ngồi.

3.1.4 Vách ngăn (ghi) của máy nghiền bi

Tấm ngăn dùng để chia thùng nghiền ra làm nhiều ngăn riêng biệt, cản trở sự dịch chuyển của vật nghiền từ ngăn này sang ngăn khác, chỉ cho vật liệu đã được nghiền đến kích thước quy định chui ra. Ghi bao gồm các loại sau:

- Ghi kép:

+ Ghi kép phân li (có nón phân li cỡ hạt).

+Ghi kép nâng (khơng có nón phân li cỡ hạt). - Ghi đơn

+ Ghi đơn có lỗ tâm.

+ Ghi đơn khơng có lỗ tâm.

Hình dạng kích thước và cách bố trí lỗ lưới có ảnh hưởng lớn đến năng suất của máy nghiền và kích thước sản phẩm nghiền. Lỗ thường có hình dạng chữ nhật hay hình trịn.

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

Lỗ lưới ghi có thể phân bố theo hướng bán kính, hướng vng góc với bán kính và trên những đường trịn đồng tâm với máy nghiền. Bố trí theo cách thứ nhất có ưu điểm là sản phẩm qua lưới không bị cuốn trở lại nhưng lỗ dễ bị tắc. Theo cách thứ ba thì sản phẩm chảy men theo lỗ và có khả năng bị quần trở lại. Vì vậy cách bố trí lỗ nằm vng góc với bán kính thường được sử dụng nhất.

Vật liệu chế tạo: để các tấm ngăn chịu được sự va đập của vật nghiền nên vật liệu chế tạo nên nó cũng được chế tạo từ vật liệu tốt, chống mòn. Chọn vật liệu là thép mangan.

Vách ngăn được chia làm 2 phần: phần thứ nhất là những đường gân được chế tạo bằng những thanh sắt hàn đồng tâm với nhau, giúp bảo vệ lưới bên trong tránh sự va đập của bi nghiền. Phần thứ hai là lưới bên trong dùng để phân loại kích thước vật liệu nghiền.

3.1.5 Đầu nạp liệu và tháo liệu

Hai đáy ở hai đầu thùng thường được đúc liền luôn với cổ trục thành một khối, đáy và thân thùng ghép lại với nhau bằng bulong. Có thể coi đáy nạp liệu và đáy tháo liệu có kích thước và trọng lượng như nhau: Gn

D' Dt

Hình 4.1 – Sơ đồ đầu nạp liệu và tháo liệu

Chọn chiều dày đáy hình cơn bằng với chiều dày của thân thùng: 1 = = 38( mm)

41 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Vậy đường kính ngồi của thùng nghiền

Chọn chiều dày cổ trục bằng 2 lần chiều dày đáy hình cơn:

2 0.04 = 2.68( m)

Ta có đường kính ngồi của cổ trục:

Với Rc là bán kính ngồi cổ trục máy nghiền bi, thường lấy

2 R = (0.25 0.33) D = (0.25 0.33) 2.6 = (0.65 0.858)( m)

Chọn D = 2 R = 0.8( m)

n c

Do đó đường kính trong của cổ trục:

Chọn chiều dài cổ trục thùng nghiền và góc đáy cơn: l = 0.6 (m) và α = 120°. Ta có: G n =7850 9.81 [ 3 + 0.6 (0.82 − 4 =90.5( kN ) 1 4 2 tan( 1 2.6 − 0.64 (2.682 − 2.6 2 + 0.82 − 0.64 2 + 2.68 2.6 − 0.8 0.64) 4 2 tan(60) 0.64

3.2 Công suất của máy nghiền bi

Công suất tiêu hao cho máy nghiền bi bao gồm 2 thành phần:

- Công suất tiêu hao để nghiền vật liệu Nn

- Công suất tiêu hao để thắng ma sát ở gối đỡ Nms

Ta có cơng thức sau:

N (2 – 10) [1 – 171] (3–2)

Trong đó: Nn là cơng suất tiêu hao để nghiền vật liệu, kW.

Qlà trọng lượng vật nghiền nạp vào, N R1 là đường kính trong của thiết bị, m.

n là số vòng quay của thùng trong 1 phút, vòng/phút. Thay số liệu vào ta có:

N =4 10 −

3.2.2 Cơng suất tiêu hao để thắng ma sát ở gối đỡ

Theo công thức (7 - 95) [1-171]:

N = fPvc

ms 1000 (kW) (3–3)

Trong đó:

• f - hệ số ma sát ở hai cổ trục máy nghiền với ổ đỡ, thường lấy f = (0.07 ữ 0.10) Chn: f = 0,09

ã vc - vn tc vịng của cổ trục, theo cơng thức (7-96) [1-171]:

vc =

Trong đó: Rc là bán kính ngồi cổ trục máy nghiền, Rc = 0.4 (m). n là số vòng quay của thùng, n = 19.8 (vịng/phút). Vậy:

• P là tổng tải trọng tác dụng lên các gối đỡ (N), theo

P =

Trong đó:

cơng thức (7 – 97) [1 – 171]

- Gt - trọng lượng bản thân thùng nghiền kể cả khối lượng tấm lót, bánh răng vịng…, (N);

Ta có: Gt = Gth + Gbr + Glót + Gn + Gt Bỏ qua trọng lượng của bánh răng, ta có:

G =

4 - Q là tải trọng bi: Q = 0.55G, (N).

Với G là trọng lượng tổng các bộ phận cùng tham gia quay Theo cơng thức (7-100) [1-172]:

G = 1,14Gvn + Glót + G Trong đó:

Gvn - Trọng lượng tải trọng bi nạp vào thùng, (N); Glót - Trọng lượng các tấm lót, (N);

Gn - Trọng lượng đáy nạp liệu (kể cả cổ trục), (N); Gt - Trọng lượng đáy tháo liệu (kể cả cổ trục), (N); Gtn – Trọng lượng tấm ngăn, (N);

Bỏ qua trọng lượng các tấm ngăn, khi đó ta có:

G = (1.14 47.62 103 9.81) + (97308 + 97308) + 90500 2 = 908( kN)

Q = 0.55G = 0.55 908 =

499( kN )

lực ly tâm do tải trọng bi quay gây nên, (N).

2 g, theo công thức (7 - 98) [1 - 172]:

44 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Ta có: R0 = 0.863R1 = 0.863 D

2 Vậy:

P =

- Góc tạo bởi phương của lực ly tâm Plt với đường kính thẳng đứng của thùng, thơng thường = 60o Vậy : P = (575 + 499 + 12.3sin 60) Khi đó ta có: = N ms

Vậy tổng cơng suất của máy nghiền là:

N = N n + N ms = 481 + 81 = 562( kW )

3.3 Tính chọn cơng suất động cơ

Công suất động cơ được xác định theo công thức (7 – 99) [1 – 172]

Trong đó:

(3–8)

K là hệ số dự trữ, lấy K = 1.1÷1.15. ta chọn K = 1.15

- hiệu suất bộ truyền động, với bộ truyền động bằng bánh răng vịng thì lấy = 0.85 ÷ 0.88 [1 - 172]: Chọn = 0.87

N dc = K N n + N ms = 1.15 562 = 743( kW ) 0.87 • Chọn động cơ: - Kí hiệu: Y2-4504-4

- Loại động cơ: 3 pha

- Công suất: 1000 HP = 750 kW

- Tốc độ: 1500 vịng/phút

- Điện áp: 6kV

3.4 Tính tốn thiết bị phụ trợ cho máy nghiền bi 3.4.1 Tính tốn và chọn hộp giảm tốc

Động cơ có tốc độ: ndc = 1500 (vịng/phút).

Thùng nghiền có tốc độ thích hợp: nth= 19.8 (vịng/phút).

Tỷ số truyền từ hộp giảm tốc đến cặp thùng quay của máy nghiền bi là:

u = n

t dc

Tải trọng của máy nghiền lớn nên dùng hộp giảm tốc có sự phân bố đều trên các ổ trục để tăng tuổi thọ sử dụng hộp giảm tốc, nên chọn hộp giảm tốc có cấp phân đơi, có ưu điểm sau:

- Tải trọng phân bố đều trên các ổ trục.

- Sử dụng hết khả năng của vật liệu chế tạo các bánh răng cấp chậm và cấp nhanh.

- Bánh răng phân bố đối xứng với ổ, sự tập trung tải trọng theo chiều dài răng ít. • Phân tỉ số truyền của hệ dẫn động ut

ut = u n uh

Trong đó: un là tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc. uh là tỉ số truyền của hộp giảm tốc.

Từ bảng 2.4 – Tỉ số truyền nên dùng cho các bộ truyền trong hệ truyền của hộp giảm tốc truyền động bánh răng trụ 2 cấp là uh = 10

(3–9)

[4 – 21]. Chọn tỉ số

46 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

Vậy: un = u

t = 75.76

= 7.58

uh 10

Phân phối tỉ số truyền cho từng bộ truyền trong hộp giảm tốc: Trong đó: u1 là tỉ số truyền bộ truyền cấp nhanh;

u2 tỉ số truyền bộ truyền cấp chậm.

Từ bảng 3.1 – Kết quả phân phối tỉ số truyền cho các cấp bánh răng trong hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ [4 – 43] ta được: u1 = 3.83, u2 = 2.61

Tính tại un theo u1 và u2

• Xác định cơng suất, momen và số vịng quay trên các trục Ta có: cơng suất động cơ Pct = 1000 HP = 750 kW

- Đối với trục 1: P = P 1 ct ol n = ndc = 1 u n T1 = 9.55 10 6 - Đối với trục 2: P2 = P1 ol br = 712.8 0.990.97 = 684.5( kW ) n = 2

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH T2 = 9.5510 6 P 2 = 9.55 10 6 684.5 = 43.6 106 (Nmm) n2 150.05 - Đối với trục 3: P = P 3 n = n 3 u T = 9.55 106 3 = 9.55 10 =317 10 (Nmm)

Trong đó: Pct – cơng suất cần thiết trên động cơ ud – tỷ số truyền của bộ truyền đai

ηd, ηol, ηbr – lần lượt là hiệu suất của bộ truyền đai, một cập ổ lăn và bộ truyền bánh răng có được từ việc tra bảng 3.2 – Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ [4 – 19].

Bảng 3.1: Kết quả tính tốn cơng suất, momen, số vịng quay trên các trục.

Trục Động cơ 1 2 3

Thơng số

• Chọn vật liệu thiết kế: đối với bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc 2 cấp không yêu cầu đặc biệt về vật liệu chế tạo. Vì vậy chọn cùng một loại vật liệu để thiết kế, bánh răng được tơi bề mặt, thấm Cacbon vì máy có cơng suất và tải trọng rất lớn.

3.4.2 Tính tốn bánh răng dẫn động

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

Vậy tổng số thời gian làm việc là t = 110000 giờ. Tỉ số truyền bánh răng un = 7.58.

a) Chọn vật liệu làm bánh răng

Tra bảng 6.1 – Cơ tính của một số vật liệu làm bánh răng [4 – 92], ta có: • Vật liệu làm bánh lớn:

- Nhãn hiệu thép: 45 thường hóa

- Độ rắn: HB = 170÷217. Ta chọn HB2 = 200 phôi rèn - Giới hạn bền: σb2 = 600 (N/mm2) - Giới hạn chảy: σch2 = 340 (N/mm2) • Vật liệu làm bánh nhỏ: - Nhãn hiệu thép: 25XTT thẩm cacbon - Độ rắn: HB = 580÷630. Ta chọn HB1 = 580 phơi rèn - Giới hạn bền: σb1 = 1150 (N/mm2) - Giới hạn chảy: σch1 = 950 (N/mm2) b) Tính tốn ứng suất cho phép

Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép được tính tốn theo công thức sau:

[ ] = (

Lấy sơ bộ Z R ZV KxH =1 và YRYS KxF =1 Khi đó ta có: [ ] = H [ F ] = o (3 – 10) (3 – 11) 49

Trong đó:

•

với số chu kì cơ sở. Tra bảng 6.2 – Trị số của

là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng

o H lim và

➢ Đối với bánh chủ động: +

đó:

Ho lim = 23HRCm với HRCm là độ rắn mặt răng HRCm = 57÷63. Chọn HRCm = 58 khi

Ho lim1 = 23HRCm = 23 58 =1334( MPa) o F lim1 ➢ Đối với bánh bị động: + oH lim 2 o F lim 2 = 2 HB + 70 = 2 200 + 70 = 470( MPa) = 1.8 HB = 1.8 200 = 360( MPa)

• SH và SF hệ số an tồn khi tính về tiếp xúc và uốn

TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ CHO MÁY NGHIỀN BI

.Tính chọn cơng suất động cơ