CHƯƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN, XÁC ðỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ CHÍNH CỦA MÁY NGHIỀN RƠM, RẠ
3.2. TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN MỘT SỐ THÔNG SỐ CHÍNH CHO MÁY NGHIỀN
Tại mục 2.2, chương II ủó chọn nguyờn lý, cấu tạo mẫu mỏy nghiền rơm, rạ nghiờn cứu là nguyờn lý nghiền kết hợp băm nhỏ nguyờn liệu, ủồng thời chuyển tải sản phẩm nghiền ra ngoài bằng quạt hút. Thu sản phẩm nghiền bằng cyclon.
Như vậy ủối với mỏy nghiền rơm, rạ nghiờn cứu, ảnh hưởng ủến chất lượng làm việc của mỏy nghiền cú rất nhiều yếu tố như vận tốc ủầu bỳa, kớch thước lỗ sàng, lưu lượng giú qua buồng nghiền, khe hở giữa ủầu bỳa và sàng nghiền, số lượng búa, kiểu búa, kiểu tấm kê v.v.... Chất lượng và khả năng làm việc của mỏy nghiền thường ủược ủỏnh giỏ thụng qua năng suất hoặc khả năng thụng qua, cụng suất tiờu thụ và chi phớ năng lượng riờng. Do ủó cú nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu liờn quan ủến mỏy nghiền, do vậy trong khuụn khổ ủề tài này nghiờn cứu thực nghiệm chỉ ủề cập ủến một số thụng số chớnh như lượng cấp liệu, kích thước lỗ sàng nghiền, lưu lượng không khí qua buồng nghiền, cũn cỏc thụng số khỏc ủược lựa chọn trờn cơ sở tớnh toỏn, tham khảo cỏc kết quả nghiờn cứu ủó cú.
a/. Vận tốc ủầu bỳa
Trờn cơ sở lý thuyết tớnh toỏn quỏ trỡnh nghiền, ủối với mẫu mỏy nghiền nghiờn cứu, ta chọn tốc ủầu bỳa v = 65 m/s ủể tớnh toỏn, thiết kế.
b/. Kích thước roto nghiền
- ðường kớnh Roto nghiền xỏc ủịnh theo cụng thức [1; 10]
n D v
. 230
= π (3.1) Trong ủú: D là ủường kớnh Roto, m;
v - Vận tốc ủầu bỳa, m/s;
n - Tốc ủộ quay của roto, v/ph.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 43
Vỡ vận tốc ủầu bỳa chọn là 65 m/s và cần buồng nghiền cú kớch thước lớn ủể dễ cấp liệu vào mỏy, theo một số kết quả nghiờn cứu khuyến cỏo nờn chọn tốc ủộ quay của roto nghiền trong khoảng 2.200 – 2.500 v/ph. Thay các giá trị vào (3.1) tớnh ủược D = 0,5285m. Chọn D = 550mm.
- Bề rộng roto nghiền.
Do tớnh chất cơ lý ủặc thự của rơm, rạ, thõn cõy ngụ khụ như khối lượng riờng nhỏ, kích thước lớn và hay bị rối v.v..., do vậy khó có thể áp dụng các tính toán của mỏy nghiền hạt ủể tớnh toỏn, lựa chọn cỏc thụng số chớnh cho mỏy nghiền rơm rạ. Do vậy ủể tớnh toỏn, lựa chọn bề rộng roto nghiền cho mẫu mỏy nghiờn cứu, ủề tài lựa chọn phương phỏp ủồng dạng.
đã thiết kế, chế tạo mẫu máy nghiền thắ nghiệm theo nguyên lý nêu tại mục 2.2, chương II và gọi là máy mẫu với các thông số chính sau: ðường kính roto DM = 260mm; Bề rộng roto BM = 120mm. Cụng suất lắp ủặt (cả quạt hỳt) 4 kW.
Kết quả thử nghiệm cho thấy mỏy ủạt năng suất QM = 160 – 200 kg/h tựy thuộc cách cấp liệu. Công suất tiêu thụ cho máy nghiền NM = 2,4 – 2,6 kW, cho quạt hút ≈ 1,5 kW.
Theo [1] năng suất của mỏy nghiền rơm rạ ủược xỏc ủịnh bằng cụng thức sau:
0 0
0
B D
Q B
D Q
м м
м = từ ủú ta cú
0 0
0 Q D
B D B Q
M M
= M (3.2) Trong ủú: QM và Q0 là năng suất mỏy mẫu và mẫu mỏy nghiền nghiờn cứu, kg/h;
DM và D0 - ðường kính roto của máy mẫu và mẫu máy nghiền nghiên cứu, mm;
BM và B0 - Bề rộng roto của máy mẫu và mẫu máy nghiền nghiên cứu, mm.
Thay các giá trị Q0 = 1.200 kg/h, QM = 180 kg/h và D0 = 550mm vào (3.2) ta có:
B 378,2mm 550
. 180
120 . 260 . 1200
0 = =
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 44
Chọn bề rộng roto nghiền cho mẫu máy nghiên cứu B = 400mm.
c/. Chọn kích thước búa nghiền và bán kính chốt treo búa
Bỳa nghiền ủược treo vào ủĩa roto thụng qua khớp bản lề. Trong quỏ trỡnh làm việc, dưới tỏc dụng của lực ly tõm, lực va ủập, bỳa luụn cú xu thế lệch ủi và quay trở lại vị trớ cõn bằng. Hỡnh 3.2 là sơ ủồ làm việc và cỏc sung lực tỏc ủộng lờn búa trong quá trình nghiền.
Nếu thoả món ủiều kiện [10; 27]:
ρ2 = c .l (3.3)
Trong ủú: ρ là bỏn kớnh quỏn tớnh của bỳa ủối với chốt treo;
c - Khoảng cỏch từ chốt treo ủến trọng tõm bỳa;
l - Khoảng cỏch từ chốt treo ủến ủầu va ủập của bỳa;
Hỡnh 3.2. Sơ ủồ làm việc của bỳa trong buồng nghiền
Thỡ bỳa ủược coi là cõn bằng trong quỏ trỡnh ủập. Tức sung lực từ bỳa khụng chuyền vào ủến trục và ổ bi.
Bỏ qua diện tích lỗ, với búa hình chữ nhật chiều dài là a, chiều rộng là b, ta có:
12
2 2
2 a b
o
= +
ρ (3.4)
b α
P S ω R
J
l a
a/2 c
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 45
Trong ủú ρo là bỏn kớnh quỏn tớnh với trọng tõm bỳa Mặt khác ta có [10; 27]:
2 2 2 2 2 0 2
12b c
c a + +
= +
=ρ
ρ (3.5)
Nếu va ủập xảy ra ở ủầu bỳa
2 c a
l = + (3.6) Thay (3.5), (3.6) vào (3.3) ta có:
+
= + +
2 12
2 2
2 a
c c b c
a
Sau khi rút gọn có:
a b c a
6
2 2 +
= (3.7)
Như vậy ủể bảo ủảm cõn bằng trong quỏ trỡnh làm việc, cỏc kớch thước của bỳa phải thoả món ủiều kiện (3.7). Thực tế ủể bảo ủảm chế ủộ làm việc ổn ủịnh cho mỏy nghiền, kớch thước của bỳa cần ủược chọn phự hợp với ủường kính roto nghiền.
Ngoài ủiều kiện (3.7) roto và bỳa nghiền ủược coi là cõn bằng ủộng lực học nếu thoả món ủiều kiện [10; 27]:
−
= D l l 9 2
4 (3.8) Hay l = 0,154 D (3.9)
Vỡ ủó chọn D = 550mm, vậy kớch thước của bỳa (hỡnh 2) là:
l = 0,154 x 550 = 84,7mm Chọn a = 120, b = 50
Vậy c 23,47mm
120 . 6
50 1202 2
+ =
=
Làm tròn số, kích thước của búa là: a = 120mm
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 46
b = 50mm l = 85mm c = 25mm
Bán kính chốt treo búa: Từ (9) sau khi thay D = 2(Rt + l) và rút gọn ta có:
RT = 2,25l = 2,25 x 85 = 191,25mm Làm tròn số: Rt = 190mm
d/. Công suất tiêu thụ
Theo lý thuyết ủồng ủạng và theo [2] cụng suất tiờu thụ của mỏy nghiền ủược tớnh theo cụng thức:
0 Q0
Q N N
м
= м (3.10)
Trong ủú: NM và N0 là cụng suất mỏy mẫu và mẫu mỏy nghiền nghiờn cứu, W;
Thay các giá trị vào ta có:
0
0 Q
Q N N
м
= м = .1200 16,67kW 180
2500 =
Chọn ủộng cơ ủiện 3 pha cú cụng suất N = 22 kW, số vũng quay n = 1450 v/p.