2.1 Các thông số cơ bản của máy nghiền bi
- Năng suất yêu cầu: 14 tấn/giờ.
- Đường kính vật liệu vào: 5 mm.
- Đường kính vật liệu sau khi nghiền: 0.075 mm.
2.2 Tính và chọn kích thước thùng
Máy nghiền bi chúng ta chọn đề nghiền Clinke xi măng là máy nghiền bi thùng dài nhiều ngăn làm việc liên tục. Năng suất máy nghiền bi thùng dài nhiều ngăn được xác định theo công thức thực nghiệm như sau:
= 6.45 √ (
Trong đó:
- D: đường kính trong của thùng nghiền, m. - V: thể tích thùng nghiền sau khi lót, m3.
- Gv: trọng lượng bi nạp vào thùng, tấn.
- q: năng suất riêng của máy nghiền, tấn/kWh.
- k: hệ số hiệu chỉnh độ mịn.
Tra bảng 7-3: Giá trị của năng suất riêng q [1−168], ta có với vật liệu đem nghiền là Clinke lị quay với phương pháp nghiền khô q = 0.04 (tấn/kWh).
Tra bảng 7-4: Giá trị của hệ số hiệu chỉnh độ mịn k [1−169], với 5% khối lượng tích lũy trên rây, k = 0.77
Trọng lượng của vật liệu nghiền được tính như sau:
= 2
28 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
Trong đó:
: hệ số chứa vật nghiền
Hệ số chứa vật nghiền có ý nghĩa rất quan trọng đến hiệu quả làm việc của máy nghiền, hệ số chứa vật nghiền thích hợp nhất là từ 0.34 đến 0.4. Chọn = 0.4
: Hệ số rỗng bi đạn, có giá trị từ 0.62 đến 0.85 [2 – 179]. Chọn = 0.62
: khối lượng riêng của bi thép, tấn/m3. Vật liệu làm bi nghiền là thép khi đó = 4.65 (tấn/m3). Khi đó: = 1.15 (tấn)
Ta có: = 6.45 × 0.04 × 0.77 × 4 2 × √ (1.15 )0.8 = 14 (tấn/giờ)
Đối với máy nghiền bi, tỉ lệ chiều dài và đường kính thùng là L/D = 2÷5. Chọn = 3
Khi đó: D = 2.6 (m), L = 7.8 (m).
2.3 Chia ngăn cho máy nghiền bi
Để tăng năng suất đập nghiền, cũng như tăng độ mịn người ta sử dụng máy nghiền bi liên tục nhiều ngăn trong công nghiệp sản xuất xi măng. Nhờ việc phân quá trình nghiền thành nhiều giai đoạn bằng việc chia ngăn, nên kích thước bi đạn tương ứng với kích thước vật liệu trong từng ngăn. Điều đó dẫn đến tiêu tốn năng lượng đập nghiền ít hơn so với các loại máy nghiền khác, cũng như biện pháp đập nghiền tốt hơn.
Ta chọn tỉ lệ = 3, tỉ lệ này tương ứng với máy nghiền bi 2 ngăn [3 – 70]. Do trong ngăn đầu tiên của máy nghiền bi thùng dài nhiều ngăn làm việc ở chế độ thác nước tương tự với máy nghiền bi thùng ngắn. Ta có tỉ lệ kích thước của máy nghiền bi thùng ngắn < 2. Ta chọn tỉ lệ kích thước cho ngăn thứ nhất là = 1.5
Vậy chiều dài của ngăn 1 là: L1 = 1.52.6 = 3.9( m)
29 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat
Khi đó chiều dài ngăn 2 là: L2 = L − L1 = 7.8 − 3.9 = 3.9( m)
2.4 Tính tốn số vịng quay tới hạn của thùng nghiền
Khi máy làm việc thì các viên bi quay được quay theo thùng. Ta giả thiết rằng trong thùng nghiền chỉ có một viên bi hình cầu có đường kính rất bé so với đường kính của thùng. Như vậy có thể xem bán kính quay của viên bi bằng bán kính trong của thùng nghiền.
Hình 2.1 - Sơ đồ chuyển động của một viên bi theo thùng nghiền.
Theo công thức (7 – 4) [1 – 141], số vòng quay của thùng nghiền:
= 30√
Trong đó:
α: góc nâng của viên bi.
f:hệ số ma sát giữa viên bi với mặt trong thùng nghiền. R: bán kính trong thùng nghiền, m.
Từ cơng thức ta thấy nếu viên bi được nâng lên điểm A2 nghĩa là ở góc = 90° thì số vịng quay của thùng sẽ là:
=
2
Khi viên bi được nâng lên vị trí cao nhất điểm A3 tức là = 180° thì số vòng quay của thùng nghiền là:
=
3
Khi viên bi được nâng lên đến vị trí A3 thì trọng lượng G của nó bằng với lực ly tâm C tác dụng lên nó, viên bi khơng rời khỏi mặt thùng rơi xuống để đập vật liệu, do đó khơng xảy ra q trình nghiền.
Do đó tốc độ quay nA3 gọi là tốc độ quay tới hạn của thùng nghiền, vậy theo công thức (7-7) [1 - 141]:
Số vòng quay tới hạn của máy nghiền:
ℎ = 3
Thực tế trong thùng nghiền chứa nhiều viên bi (gọi là tải trọng bi), khi thùng quay với tốc độ tới hạn theo công thức (3-5) thì chỉ có lớp bi nằm sát thùng bắt đầu chuyển động ly tâm, còn những lớp bi nằm bên trong chưa ly tâm, do đó q trình nghiền vẫn cịn tiếp tục xảy ra.
Nếu ta tiếp tục tăng số vòng quay của thùng lớn hơn nhiều lần số vịng quay tới hạn thì lúc này tất cả các viên bi trong thùng chuyển động ly tâm theo các lớp hình thành các đường trịn đồng tâm.
Ta có tốc độ quay tới hạn cần thiết để cho tất cả các lớp bi trong thùng đều ly tâm hồn tồn là:
√1−
2.5 Tính tốn số vịng quay thích hợp của thùng nghiền
Khi thùng quay, để xảy ra quá trình nghiền vật liệu thì số vòng quay của thùng phải nhỏ hơn số vòng quay tới hạn. Tùy thuộc vào số vịng quay của thùng mà có thể tạo ra hai chế độ chuyển động của tải trọng bi như sau:
Khi góc nâng 90o, các viên bi sau khi rời khỏi bề mặt thùng nghiền thì chúng trượt lên nhau thành các lớp, gọi là các viên bi làm việc ở chế độ tầng lớp. Khi đó tốc độ quay của thùng nghiền nhỏ hơn hoặc bằng nA2.
Khi góc nâng 90o < < 180o, các viên bi sau khi rời khỏi bề mặt thùng nghiền, chúng còn chuyển động lên cao một đoạn rồi mới rơi xuống đập vật liệu, gọi là các viên bi làm việc ở chế độ thác nước. Tốc độ quay n của thùng nghiền ở chế độ thác nước nằm trong khoảng: nA2 < n < nA3. Ở chế độ thác nước thì sự nghiền chủ yếu do va đập của các viên bi vào vật liệu, cịn ở chế độ tầng lớp thì sự nghiền chủ yếu là do chà xát. Trong máy nghiền bi thùng dài nhiều ngăn, ở ngăn đầu bi làm việc ở chế độ thác nước, cịn ở ngăn cuối thì ở chế độ tầng lớp. Chế độ làm việc của tải trọng bi được đặc trưng bằng góc phụ thuộc khơng những vào số vịng quay của thùng mà cịn phụ thuộc vào hình dạng bề mặt tấm lót. Ta chọn góc rời thích hợp nhất α = 54o40’ [1-148]
Từ đó ta có số vịng quay thích hợp nhất chính là số vịng quay làm việc của thùng nghiền là:
n =
Mà xét ngăn thứ 2 của thùng nghiền: Tại đây thùng nghiền làm việc ở chế độ tầng lớp, tại thời điểm bi được nâng lên góc = 90° thì số vịng quay của thùng sẽ là:
nA =
30
với f là hệ số ma sát giữa bi và thùng nghiền, lấy f = 1.1
fR
2
n =25.08 (vòng/phút)
Ta thấy số vịng quay thích hợp của thùng nghiền nhỏ hơn số vòng quay khi thùng làm việc ở chế độ tầng lớp. Vậy thỏa mãn điều kiện làm việc cho thùng 2.
2.6 Kích thước, khối lượng bi nghiền và khối lượng vật liệu đem nghiền 2.6.1 Kích thước bi nghiền
Khi lựa chọn vật nghiền cần căn cứ vào độ cứng và kích thước của vật đem nghiền. Kích thước vật liệu đem nghiền càng lớn thì kích thước vật nghiền càng lớn và ngược lại. Chọn vật nghiền là bi thép, khối lượng riêng là 4650 kg/m3
Theo Levenxon nêu ra công thức thực nghiệm để xác định đường kính vật nghiền như cơng thức (7-44) [1- 153].
dv = 28.
Trong đó: d là đường kính vật liệu vào máy (mm)
Trong đó D là đường kính trong của thùng nghiền.
(2–7)
33 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat
Theo Olepxki [1-153]:
d
Trong đó:
d(mm): kích thước vật liệu vào máy. dc (µm): kích thước sản phẩm.
Chọn quặng sau nghiền có dc = 75 µm => 6lgdc = 11.25 Thay vào (3-9) ta được dv = 25.16 (mm)
• Xét ngăn 1:
(2–8)
Kích thước của Clinke trước khi nghiền là 5mm. Trong ngăn nghiền 1 xảy ra va đập là chính, vì vậy sử dụng loại bi có đường kính lớn. Theo thực nghiệm bi được chọn có đường kính từ 20 – 40 mm. Dựa vào đồ thị 14.2a – Lựa chọn kích thước bi cầu [3 – 74] ta chọn bi vào ngăn 1 có đường kính 40 mm.
Vậy vật liệu sau khi ra khỏi buồng 1 có kích thước là :
dv 40
d c = 10 6 d = 10 6 5 = 958( m)
• Xét ngăn 2:
34
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
Lấy kích thước Clinker sau khi ra khỏi buồng 1 là 0.958 mm; kích thước Clinker sau khi ra khỏi thiết bị nghiền là 0.075 mm. Vậy kích thươc bi nghiền trong ngăn 2 là :
d
v
= 6lg d
Vậy chọn kích thước bi nghiền ở ngăn 2 là 20 mm.
2.6.2 Khối lượng bi nghiền
Từ mục 2.2 Tính và chọn kích thước thùng ta có :
= 1.15 =
Đối với ngăn 1: Với D = 2.6 m, L = 3.9 m. Ta có: 1 = 1.15 × 2.
462 × 3.9 = 23.81 (tấn)
Đối với ngăn 2: Với D = 2.6 m, L = 3.9 m. Ta có: 2 = 1.15 × 2.
462 × 3.9 = 23.81 (tấn)
Vậy khối lượng bi đem vào thùng là:
G = G
v (tấn)
Sau một thời gian làm việc, bi bị mòn nên phải bổ sung bi cho đủ lượng bi ban đầu. Bằng nghiên cứu thực nghiệm, bi nghiền Clinke có độ mịn (0.3 – 0.9) kg/tấn sản phẩm. Theo đầu bài, sau một giờ thu được 14 tấn sản phẩm, ta phải bổ sung một lượng bi nghiền là:
= 14 ì (0.3 ữ 0.9) = (4.2 ÷ 12.6) / ờ
2.6.3 Khối lượng vật liệu đem nghiền
Lượng vật liệu đem nghiền cho vào máy có quan hệ với trọng lượng vật nghiền và vật liệu làm vật nghiền, ta dùng vật nghiền bằng kim loại nên lấy trọng lượng vật liệu cho
35
vào máy theo công thức (7 – 47) [1-154]:
= 0.14
Thay số vào (2 – 9), ta có: = 0.14 = 0.14 × 47.62 = 6.67 (Tấn)
Ta có:
Bảng 2.1 – Thơng số cho máy nghiền bi Thơng số
Đường kính trong (D) Chiều dài (L)
Số ngăn
Khối lượng vật nghiền (Gvn) Khối lượng vật nghiền ngăn 1 Khối lượng vật nghiền ngăn 2
36 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
CHƯƠNG 3: 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. Ngoài 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.
1
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:
23
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
d
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 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.
2
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 ngoài.
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.