Chương 3: MÁY NGHIỀN DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SƠN
3.2. Cấu tạo chi tiết từng bộ phận
Trục là chi tiết đỡ các chi tiết quay, truyền mômen xoắn hoặc thực hiện cả hai nhiệm vụ đó. Trục được phân loại theo đặc điểm tải trọng, theo hình dạng đường tâm trục và theo cấu tạo trục.
Hình 2: Cấu tạo của trục
Trong quá trình vận hành máy có thể gặp một số dạng hư hỏng như: gãy trục, mòn trục, trục bị võng,… Khi trục quay chịu tác dụng mômen uốn hoặc xoắn thay đổi thì các vết nứt có thể được hình thành tại vị trí bất kỳ trên chu vi trục.
- Gãy trục: do quá tải hoặc do những nguyên nhân như:
• Thường xuyên làm việc quá tải do không đánh giá đúng đặc điểm và trị số của tải trọng trong quá trình tính toán.
• Không đánh giá đúng ảnh hưởng của sự tập trung ứng suất do kết cấu trục gây nên.
• Có sự tập trung ứng suất lớn do chất lượng chế tạo xấu.
• Sử dụng và lắp ráp không đúng kỹ thuật.
- Mòn trục: trong quá trình làm việc, do sử dụng sai yêu cầu kỹ thuật, màng bôi trơn không hình thành được sinh ra ma sát trên bề mặt làm việc. Dẫn đến việc trục bị nóng và mòn rất nhanh, trục có thể bị xước, bị dính và mất khả năng làm việc.
- Trục không đủ độ cứng: do lực tác dụng lên trục làm trục bị biến dạng, ảnh hưởng đến khả năng làm việc của ổ trục, phá hỏng sự tiếp xúc làm việc của các chi tiết truyền động…
3.2.2. Ổ trục
Ổ trục có công dụng đỡ trục tâm và trục truyền, đảm bảo chuyển động quay và đỡ tải trọng tác dụng lên các chi tiết trên. Ngoài ra, ổ trục có thể đỡ các chi tiết
--24--
quay để thực hiện chuyển động quay quanh trục như bánh đai, bánh răng,… Tùy vào dạng ma sát sinh ra trong ổ mà ta phân ra ổ lăn và ổ trượt.
Hình 3: Cấu tạo ổ trục Ưu, nhược điểm của ổ trục:
- Ưu điểm:
• Giá thành thấp do sản xuất hàng loạt.
• Ma sát sinh ra là ma sát lăn nên tổn thất công suất do ma sát thấp.
• Thay thế thuận tiện khi sửa chữa và bảo dưỡng máy.
• Chăm sóc và bôi trơn đơn giản.
- Nhược điểm:
• Khả năng quay nhanh, chịu va đập và chấn động kém do độ cứng (độ biến dạng) của kết cấu ổ lăn thấp.
• Kích thước hướng kính tương đối lớn.
• Khi làm việc với vận tốc cao thì độ tin cậy thấp và vỡ vòng cách do lực ly tâm của con lăn.
• Gây tiếng ồn khi làm việc với tốc độ cao
Hình 4: Một số loại ổ trục phổ biến
Ổ thường được tính toán theo lý thuyết bôi trơn thủy tĩnh hay thủy động, hoặc kết hợp giữa thủy tĩnh và thủy động. Trong quá trình khởi động hoặc tắt máy, phải dùng dầu có áp lực cao để nâng ngõng trục khỏi bề mặt làm việc của ổ, nhờ đó mà giảm ma sát của chúng đến mức đáng kể. Khi tính toán, người thiết kế phải chọn kích thước ổ cũng như cấu tạo của ổ sao cho bề mặt làm việc của nó chịu được một áp lực nhất định.
3.2.3. Vỏ
Vỏ máy nghiền gồm thân và mặt bích ở hai đầu. Thân được cấu tạo từ thép tấm có độ bền cao, tính hàn tốt. Chiều dày δ của thép chế tạo thân phụ thuộc đường kính, chiều dài cũng như điều kiện làm việc của nó. Giá trị δ thường được chọn từ (1/100÷ 1/75 ) đường kính thân. Với máy nghiền có chiều dài lớn, chiều dày có thể giảm dần từ giữa về hai phía. Ta có thể chọn sơ bộ chiều dày thành theo đường kính như sau:
Đường kính (mm ) Chiều dày thành (mm )
Dưới 1600 18.0
1600 ÷ 2000 20.0
2000 ÷ 2200 25.5
2200 ÷ 2400 28.0
2500 ÷ 3500 38.0
3500 ÷ 4250 52.0
4250 ÷ 4500 58.0
5000 63.5
6400 85/75
Mặt bích là chỗ để nối với hai ngõng trục đỡ.Có nhiều loại kết cấu khác nhau tùy theo kích thước.
3.2.4. Vật nghiền
--26--
Kích thước của vật nghiền (bi) được chọn phụ thuộc vào kích thước lớn nhất của vật liệu trước khi nghiền, vào đường kính, chiều dài tang nghiền vào hệ thống nghiền và nhất là vào độ mịn yêu cầu.
Hình 5: Vật nghiền
Thông thường khi nghiền thô người ta hay sử dụng bi có đường kính từ 50 ÷ 100 mm, còn khi nghiền tinh thì sử dụng bi có đường kính từ 15÷ 50 mm. Yêu cầu chung đặt ra khi chế tạo bi nghiền là vừa phải chịu được tác động va đập với vật liệu nghiền và thành tang nghiền vừa phải chịu ma sát xuất hiện khi nó chuyển động tương đối trong buồng nghiền.
Hình 6: Một số dạng bi nghiền
Vì lý do này mà vật liệu được chọn để chế tạo bi nghiền phải có độ cứng cao, độ mòn thấp.
3.2.5. Hệ thống truyền động
Có nhiều phương pháp truyền động khác nhau cho máy nghiền, có thể phân chúng thành các nhóm sau:
- Truyền động theo mặt bên nhờ truyền động bánh răng.
1. Động cơ chính
2. Hộp giảm tốc
3. Động cơ phụ
4. Bánh răng nhỏ
5. Vành răng
6. Tang nghiền
- Truyền động trung tâm nhờ truyền động bánh răng.
--28--
- Truyền động điện trực tiếp (không bánh răng).
- Truyền động bằng bánh ma sát hoặc đai truyền
Đặc điểm chung của truyền động theo mặt bên là chuyển động quay được truyền từ động cơ đến tang nghiền nhờ hộp giảm tốc đến một hoặc nhiều bánh răng nhỏ ăn khớp trực tiếp với một bánh răng lớn lắp trên tang nghiền. Truyền động mặt bên được sử dụng khi kích thước D nhỏ hoặc được sử dụng trong nghiền ướt hoặc nghiền vật liệu có độ ẩm cao do tiết diện cần xả liệu ở đầu trục lớn không cho phép thực hiện truyền động trung tâm.
Khác với truyền động mặt bên, truyền động trung tâm có cấu trúc khá gọn theo phương hướng kính và không phải gia công bánh răng lớn lắp trên vành tang.
Tuy nhiên kết cấu cổ trục tang phức tạp nên giá thành đầu tư thường lớn hơn truyền động mặt bên, nhất là với kiểu truyền động với hộp giảm tốc hành tinh.
Ưu điểm cơ bản của truyền động không bánh răng là nó cho phép ta thay đổi tang nghiền một cách dễ dàng, do đó đáp ứng được với nhiều loại thông số hình học và động học của tang, chi phí bảo dưỡng cơ khí cũng như bôi trơn hệ truyền động không cao. Tuy nhiên,loại truyền động rất nhạy cảm với các sự cố về lưới điện. Đồng thời việc chế tạo cụm stato và roto rất phức tạp nên giá thành đầu tư khá cao.
Để đáp ứng được với sự thay đổi cơ lý tính của vật liệu nghiền cũng như chất lượng sản phẩm sau nghiền, công suất truyền động cho máy nghiền thường được chọn cao hơn công suất tính toán từ 5÷ 10%. Ở các máy nghiền có công suất truyền động lớn và có hệ thống truyền động bánh răng thì ngoài động cơ chính ta thường chọn thêm một động cơ phụ.
Việc lựa chọn hệ truyền động cho máy nghiền là một trong những công đoạn liên quan đến cả khâu thiết kế lẫn khâu sử dụng.
3.2.6. Hệ thống nước giải nhiệt, làm mát
Một số máy móc có thể có các bộ phận có nhiệt độ lên đến rất cao, điều này có thể làm giảm thời gian làm việc của máy hoặc khiến máy bị cháy, hỏng, kẹt, khiến máy không thể làm việc được. Để đảm bảo cho máy làm việc bình thường, cần phải tản nhiệt bớt đối với những chỗ nóng nhiều. Điều này do hệ thống làm mát đảm nhận. Tùy vào các chi tiết máy cụ thể mà hệ thống làm mát có nhiệm vụ riêng:
- Đối với các chi tiết động cơ
• Giữ cho các chi tiết không bị cháy hỏng nhờ đó tuổi thọ các chi tiết được tăng lên.
• Tránh hiện tượng kẹt dính của động cơ
- Đối với các máy nhiệt: hệ thống làm mát có thể làm tăng tuổi thọ của máy.
- Đối với các máy cắt kim loại
• Làm tăng tuổi thọ dao cắt.
• Tăng chất lượng bề mặt gia công.
• Tạo điều kiện tối ưu hóa chế độ cắt gọt từ đó tăng năng suất và giá thành sản phẩm
Vật liệu làm mát có thể là không khí (dùng quạt gió tăng quá trình trao đổi nhiệt với không khí), chất lỏng như nước hoặc dầu hay dung dịch hóa học hoặc chất rắn.
Các hệ thống làm mát: tùy trường hợp cụ thể ta có các hệ thống làm mát sau:
- Làm mát tự nhiên bằng gió: đối tượng làm mát được chế tạo có nhiều cách tỏa nhiệt và việc thoát nhiệt được thực hiện bằng gió tự nhiên. Hình thức này được thấy ở động cơ xe máy,ô tô, động cơ điện…
- Làm mát cưỡng bức bằng gió: dùng quạt gió quạt vào đối tượng làm mát.
- Làm mát bằng nước: xung quanh đối tượng làm mát ta chế tạo các khoảng trống và đưa nước tuần hoàn vào đó làm mát.
- Dùng hệ thống bơm: để bơm dầu bôi trơn đã làm lạnh vào các chi tiết cần làm mát.
--30--