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 tồn bộ chiều dài phải đồng tâm và trịn đều, nếu không 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 =(0.01 0.015) D
[1 – 134]
Tra bảng 4.4 – Chiều dày thùng nghiền phụ thuộc vào đường kính D [3 – 70] ta có: đối với đường kính thùng nghiền D = 2.6 m thì tương ứng với chiều dày =38(mm). Quy chuẩn ta có =40(mm)
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 không 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
vật liệu cần nghiền là Clinker có độ cứng khơng 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 q trình nghiền nên dùng tấm lót mặt hình sóng hoặc bậc. Chọn tấm lót hình sóng dạng lót giày.
Ta có:
Kích thước cơ bản của tấm lót: {
dài 250 ÷ 500 [mm] 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.
Số tấm lót theo chiều dài thùng là: 1 3.9 12.66 0.3 0.008 0.308
L
a = = =
+ (tấm)
Chọn a1 = 13 tấm
Số tấm lót theo chu vi thùng là: 1 8.17 17.84 0.45 0.008 0.458 C b = = = + (tấm) Chọn b1 = 18 tấm Tổng số tấm lót ở trong thùng là: n= =18 13 234(tấm) Vậy khối lượng tấm lót trong ngăn 1 là:
1 234 (0.45 0.3 0.04) 7850 9.81 97308( )
lót
G =nV g = = N
Đường kính gót giày d =(0.8 1.0) dv [1 – 135]. Chọn d =0.9dv=0.9 40 36( = mm)
Khoảng cách giữa các gót giày t =(1.5 2.0) dv [1 – 135]. Chọn t=1.8dv =1.8 40 72( = mm)
• Tấm lót dùng cho ngăn 2
Ở ngăn 2 của ống nghiền dùng để nghiền mịn, q trình ở ngăn 2 có tác dụng chà xát của bi đạn lên tấm lót là chính nên 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.
Số tấm lót theo chiều dài thùng là: 2 3.9 12.66 0.3 0.008 0.308
L
a = = =
+ (tấm)
Chọn a2 = 13 tấm
Theo chu vi của thùng nghiền: C=2R=D= 2.6=8.17( )m
Số tấm lót theo chu vi thùng là: 2 8.17 17.84 0.45 0.008 0.458
C
b = = =
Chọn b2 = 18 tấm
Tổng số tấm lót ở trong thùng là: n= =18 13 234(tấm) Vậy khối lượng tấm lót trong ngăn 2 là:
2 234 (0.45 0.3 0.04) 7850 9.81 97308( )
lót
G =nV g = = 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 2 có 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.
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=Gt
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)
Dt Dn D' l
Vậy đường kính ngồi của thùng nghiền D'= +D 2 =2.6 2 0.04 2.68( )+ = m
Chọn chiều dày cổ trục bằng 2 lần chiều dày đáy hình cơn: 2 =21= =2 40 80(mm)
Ta có đường kính ngồi của cổ trục: Dn =2Rc
Với Rc là bán kính ngồi cổ trục máy nghiền bi, thường lấy
2Rc =(0.25 0.33) D=(0.25 0.33) 2.6 (0.65 0.858)( ) = m
Chọn Dn =2Rc =0.8( )m
Do đó đường kính trong của cổ trục: Dt =Dn−22 =0.8 2 0.08 0.64( )− = m
Chọn chiều dài cổ trục thùng nghiền và góc đáy cơn: l = 0.6 (m) và α = 120°. Ta có: '2 2 2 2 ' 2 2 2 2 2 2 2 2 1 [ ( ) ( )] 3 4 4 2 tan( ) 2 1 2.6 0.64 7850 9.81 [ (2.68 2.6 0.8 0.64 2.68 2.6 0.8 0.64) 3 4 2 tan(60) 0.6 (0.8 0.64 )] 4 90.5( ) t n t n t n t n t D D G G g D D D D D D D D l D D kN − = = − + − + − + − − = − + − + − + − =