Thiết kế máy nghiền bi hai ngăn sử dụng để nghiền xi măng năng suất, thuyết minh THIẾT KẾ máy nghiền bi hai ngăn, động học máy nghiền bi hai ngăn, kết cấu máy nghiền bi hai ngăn, nguyên lý máy nghiền bi hai ngăn máy nghiền bi, cấu tạo máy nghiền bi , quy trình sản xuất máy nghiền bi,

Đại Học Đà Nẵng Trường Đại Học Kỷ Thuật	CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập-Tự do-Hạnh phúc
Khoa: Cơ Khí Bộ môn :Chế tạo máy
HƯỚNG DẨN NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế : Sinh viên
Lớp :
Ngành :Cơ Khí Chế Tạo Máy
Hướng dẫn: Giảng viên chính,Thạc sỉ

1.Tên đề tài :

Thiết kế máy nghiền bi hai ngăn sử dụng để nghiền xi măng năng suất N=13[T/h].

2.Các số liệu ban đầu :

Các thông số kỷ thuật ban đầu dựa theo máy chuẩn có tại nhà máy xi măng COSEVCO -Khu công nghiệp Hòa Khánh -Liên Chiểu- Thành Phố :Đà Nẵng.

3.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

+Lời nói đầu.

+ Phần I

Tóm lược dây chuyền sản xuất xi măng và các tính chất của vật liệu nghiền

+Phần II

Giới thiệu các lý thuyết đập nghiền

+Phần III

Phân tích các phương án nghiền và chọn phương án tối ưu

+Phần IV

Tính toán và chọn các thông số cơ bản của máy

+Phần V

Thiết kế động học của máy

+Phần VI

Thiết kế kết cấu máy và tính toán các chi tiết chủ yếu

+Phần VII

Các vấn đề về lắp đặt và vận hành

+Phần VIII

Bôi trơn bảo dưởng và sửa chửa

+Phần IX

Những sự cố thường gặp và biện pháp khắc phục

+Phần X

Giới thiệu các chi tiết hỏng hóc dự phòng

Và một số vấn đề khác có liên quan.

4. Các bản vẽ và đồ thị

+Bản vẽ sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng :1 Bản A_o

+Bản vẽ các phương án : 1 Bản A_o

+Các bản vẽ kết cấu ,bản vẽ lắp : >= 5 Bản A_o

+Một số bản vẽ khác có liên quan.

5.Thời gian thiết kế:

Ngày giao nhiệm vụ :

Ngày hoàn thành :

Sinh viên hoàn thành và nộp toàn bộ thiết kế tốt nghiệp cho bộ môn vào ngày:

Thông qua bộ môn: Cán bộ hướng dẩn:

Ngày tháng 02 năm 2013 (ký và ghi rõ họ tên)

Tổ trưởng bộ môn

(ký và ghi rõ họ tên)

Trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước ,ngành xây dựng đóng vai trò hết sức quan trọng .Nếu muốn có được những sản phẩm xây dựng đạt hiệu quả kimh tế cao ,chất lượng tốt thì vật liệu xây dựng đóng vai trò tất yếu .

Ngày nay ngành sản xuất ximăng ở nước ta đã có nhiều tiến bộ rõ rệt ,với sự góp mặt của nhiều nhà máy xi măng lớn khắp cả nước : Xi măng Hoàng Thạch, xi măng Bỉm Sơn ,xi măng Hoàng Mai ,xi măng Hải Vân,xi măng COSVCO,xi măng Hà Tiên...Vì vậy công việc vận hành ,sửa chửa ,phục hồi và bảo dưỡng các máy ,các bộ phận ,các chi tiết trong dây chuyền sản xuất xi măng là hết sức quan trọng và cần thiết. Trong thời gian về thực tập tại nhà máy xi măng COSVCO em đã rất quan tâm tới những vấn đề này và đặc biệt là máy nghiền bi sữ dụng để nghiền xi măng là một bộ phận có tính quyết định đối với toàn bộ dây chuyền sản xuất .

Trong khoảng thời gian em được học tại trường Đại Học Kỷ Thuật Đà Nẵng được sự nâng đỡ và chỉ bão tận tình của các thầy cô giáo ,em đã tiếp thu được những kiến thức mà thầy cô truyền thụ .Trước khi ra trường cần phải qua một đợt tìm hiểu thực tế và kiểm tra khả năng nắm bắt ,sáng tạo của sinh viên .Do đó thực tập tốt nghiệp và làm đồ án tốt nghiệp là một công viẹc rất cần thiết .Nhiệm vụ của em là thiết kế máy nghiền bi sử dụng để nghiền xi măng em xin hứa làm tốt nhiệm vụ của mình ,chỉ tham khảo độc lập giải quyết vấn đề đựơc giao dưới sự chỉ dẩn của thầy cô.

Tuy nhiên với kiến thức và khả năng có hạn nên em không thể tránh khỏi những thiếu sót em kính mong thầy cô thông cảm và chỉ bảo cho em nhiều hơn .Em xin gửi chân thành cảm ơn tới các thầy cô ,đặc biệt là thầy giáo Châu Mạnh Lực đã hết sức tận tình chỉ bảo cho em để em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này.

TÓM LƯỢC DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NGHIỀN.

I >. Tóm lược dây chuyền sản xuất xi măng.

I.1 > Quy trình sản xuất xi:

Quy trình sản xuất xi măng qua tham khảo ở nhà máy xi măng COSEVCO cũng như nhà máy của công ty xi măng Hải Vân. Tùy thuộc vào từng điều kiện sản xuất của mỗi nhà máy khác nhau, nên có dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng khác nhau. Nhưng ở các nhà máy sản xuất xi măng khác nhau vẫn phải đảm bảo quy trình sản xuất:

Silô Clinker

Silô Phụ gia

Silô Thạch cao

Phối liệu

Nghiền

Bộ phận phân ly

Silô chứa xi măng

Máy đóng bao và thiết bị xuất xi măng rời (nếu có)

Kho chứa và xe tải, xe tec (nếu có)

I.2 > Giới thiệu chung về xi măng:

Xi măng là một chất kết dính thủy lực.

Chất kết dính là những loại khoáng khi nghiền mịn, đem trộn với nước, trở nên dẻo và sau một thời gian thì kết lại thành một khối rắn chắc. Chất kết dính đầu tiên được dùng : vôi, thạch cao, đất sét. Nhưng các chất này chỉ có thể dùng được trên cạn, không thể dùng được cho các công trình ở dưới nước.

Mãi đến thế kỷ 18, người ta mới tìm được vôi thủy và sản xuất ra xi măng La Mã. Đến năm 1824 ở nước Anh, nước Nga, người ta nghiên cứu ra một loại chất kết dính mới gọi là Portland Cement (xi măng pooclăng), nó có khả năng chịu nước tốt và có tính chất giống loại đá ở vùng Portland thuộc đảo Ai Nhĩ Lan (Anh).

Dựa trên cơ sở xi măng pooclăng, người ta đã nghiên cứu và tìm thêm nhiều loại xi măng có tính chất khác nhau: Cement Portland Pouseland, xi măng xỉ, xi măng chịu axit...

Xi măng pooclăng là chất kết dính thủy lực thông dụng nhất nhờ các đặc tính kỹ thuật ưu việt của nó. Chất kết dính này được sản xuất bằng cách nghiền mịn clinker có cho thêm một lượng thạch cao, phụ gia theo một tỷ lệ nhất định. Khi được nhào trộn với nước, xi măng pooclăng cho ta một loại hồ (vữa) dẻo có khả năng liên kết các vật liệu khác thành một kết cấu rắn chăc hay để chế tạo các cấu kiện đúc sẵn. Loại vật liệu này bắt đầu đông kết (thủy hóa) sau một vài giờ và rắn chăc theo thời gian, đạt được cường độ chịu nén rất cao, có thể trên 1000 [daN/cm2] đối với những loại xi măng đặc biệt.

R Clinker: là nguyên liệu chính để sản xuất xi măng. Nhìn từ bên ngoài clinker có màu đen xám không lẫn màu vàng, thành phần hạt chiếm tỷ lệ lớn, cỡ hạt từ 0¸30[mm] trong đó cỡ hạt từ 5 ¸20[mm] chiếm hơn 80%, lượng bột chiếm 15%. Clinker không bị mốc, không nhiễm mặn, nhiễm kiềm do nườc mang vào. Clinker chúa đựng trong kho phải khô ráo, để đúng nơi qui định, không để lẫn với các vật liệu khác.

Tài liệu tham khảo:

-Vật liệu và sản phẩm trong xây dựng .Tác giả:GS.TS Phùng Văn Lợi .Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội

-Giáo trình thiết bị silicat ,Nhà xuất bản Khoa Học và Kỷ Thuật.

-Xi măng(Cement),Nhà xuất bản BANPHERLAG-VISBADEN -Cộng hòa Liên bang Đức.

Thành phần hóa học của xi măng pooclăng hiển thị qua hàm lượng các ôxyt có trong clinker (theo % khối lượng) ghi ở bảng sau:

Tên ôxyt	%	Tên ôxyt	%
CaO	60-67	MgO	4-5
SiO₂	19-24	SO₃	0,3-1,0
Al₂O₃	4-7	Na₂O+K₂O	0,4-1,0
Fe₂O₃	2-6	P₂O₅	0,1-0,3

Để thu đươc clinker có thành phần hóa học trên, hỗn hợp vật liệu cần: 75-80%CaCO₃, 20-25% SiO₂ và một lượng Al₂O₃, Fe₂O₃, ... và nung luyện ở nhiệt độ 1400-1600^°C (rồi vê viên).

Thành phần khoáng của xi măng pooclăng ,các khoáng chất của klinke không phải là các hợp chất nguyên chất mà là hỗn hợp có chứa một phần nhỏ các cấu tử của các khoáng khác ỡ dạng hợp chất tinh thể hổn hợp .Điều này liên quan đến tạp chất hóa học còn lại của clinke là các chất không thể tạo ra được các pha độc lập .Bởi vậy để phân biệt rõ các hợp chất nguyên chất với các khoáng chất của klinke ,năm1897 Tiornhebom đã đặt cho các khoáng chất chính của clinke bao gồm: Alit(C₃S); Belit(C₂S); Aluminat(C₃A); Alumoferit(C₄AF).

Khoáng	Công thức	Ký hiệu rút gọn
Silicát 3 canxi(alit)	3CaOSiO₂	C₃S
Siliccát 2 canxi(belit)	CaOSiO₂	C₂S
Aluminát 3 canxi	CaO.Al₂O₃	C₃A
Nhômferit 1 canxi	4CaO.Al₂O₃.Fe₂O₃	C₁AF
Nhôm feritcanxi(pha tinh thể hổn hợp)	2CaO.Al₂O₃.Fe₂O₂	C₂(A,F)
Vôi tự do	CaO	-
Ôxit Manhê tự do(periclazơ)	MgO	-
Aluminát chứa kiềm	(K,Na)₂O8CaOx3Al₃O₃	(K,Na) C₂A₂
Sunphát của kim loại kiềm	(K,Na)₂ SO₄	-
Sunphát canxi	CaSO₄	-

Khi làm nguội clinker đột ngột, một phần Celit tồn tạo ở trạng thái thủy tinh. Khoảng trống giữa các khoáng Alit và Belit, bên cạnh Celit chứa các phần còn lại của pha lỏng không thể kết tinh. Lượng các khoáng tồn tại dưới dạng thủy tinh tùy thuộc vào thành phần của hỗn hợp, nhiệt độ tạo vùng clinker và tốc độ làm nguội. Hàm lượng các khoáng xi măng pooclăng thông thường (theo % khối lượng):

Tên khoáng	%	Tên khoáng	%
C₃S	37,5- 60	C₃A	7-5
C₂S	15-37,5	Thể thuỷ tinh	4-15
C₄AF	10-18	CaO tự do	1-2

R Thạch cao: có độ ẩm W < 5%. Để điều chỉnh thời gian đông kết của xi măng.

R Phụ gia: đá Bazan, không nhiễm kiềm do nước biển, có màu xám đen, xanh đen, xám xanh, không lẫn màu vàng, giòn, dễ đập vỡ, độ ẩm < 6%. Phụ gia giúp cải thiện tính chất của xi măng: màu sắc, tính chông giãn nỡ, chống co ngót v.v...

Mác xi măng được biểu thị bằng cường độ uốn gãy mẫu có kích thước (40 x40 x160 mm) được đúc bằng vữa xi măng - cát tỷ lệ 1:3 (theo khối lượng) và được bảo dưỡng 28 ngày đêm trong nước ở nhiệt độ 27 ±2^°C. Mẫu thử uốn xong thì đem nén hai nửa mẫu vừa thử (TCVN 4032:1985 - ISO 6016 : 1995) [1].

Hiện nay ở nước ta, xi măng pooclăng thường chia làm 3 mác : PC30, PC40, PC50. Xi măng pooclăng hỗn hợp (PCB) được chia làm 2 mác: PCB30 và PCB40. Đơn vị đo cường độ là [N/mm²] (trước đây là [daN/cmm²]). Yêu cầu chất lượng của được ghi ở bảng(1.3) :

TT	Tên chỉ tiêu	PCB (TCVN6260-1997)		PC (TCVN 2682-1999)
TT	Tên chỉ tiêu	PCB30	PCB40	PC30	PC40	PC50
1	Cường độ nén, N/mm², ³ 3 ngày + 45ph 28 ngày ±8^h(nếu PCB ±2^h)	14 30	18 40	16 30	21 40	31 50
2	Thời gian ninh kết, ph : Bắt đầu không sớm hơn Kết thúc không muộn hơn	45 600	45 600	45 375	45 375	45 375
3	Độ nghiền mịn: Phần trên sàng, 8 mm, %, không lớn hơn Bề mặt riêng (phương pháp Blaine), cm²/g, không nhỏ hơn	12 2700	12 2700	15 2700	15 2700	12 2800
4	Độ ổn định thể tích theo phương pháp Lơ Statơlie, mm, không nhỏ hơn	10	10	10	10	10
5	Hàm lượng SO₃, %, không lớn hơn	3,5	3,5	3,5	3,5	3,5
6	Hàm lượng MgO, %, không lớn hơn	-	-	5	5	5
7	Hàm lượng cặn không tan, %, không lớn hơn	-	-	1,5	1,5	1,5
8	Hàm lượng mất khi nung, %, không lớn hơn	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5

Yêu cầu chất lượng của xi măng pooclăng Việt Nam :

II>.Phân loại xi măng : người ta có thể phân loại xi măng theo nhiều tiêu chí khác nhau. Phân loại theo thành phần khoáng, có :

II.1.Xi măng thông thường :

- Xi măng pooclăng thường.

- Xi măng pooclăng đặc biệt :

+ Xi măng có cường độ ban đầu cao (C₃S : 50÷60%, C₃A : 8÷14%).

+ Xi măng cho bê tông mặt đường (C₃A<8%).

+ Xi măng chịu băng giá.

+ Xi măng cho bê tông khối lớn (C₃A<8%, C₄A F>15%).

+ Xi măng bền sunfat.

+ Xi măng trắng, Xi măng màu (Fe₂O₃ <1%).

+ Xi măng cho bê tông bơm.

+ Xi măng giếng dầu (% C₂S, C₃A cao).

+ Xi măng kỵ nước(có phụ gia hoạt tính bề mặt).

- Xi măng Aluminat.

II.2.Xi măng hỗn hợp:

- Xi măng xỉ lò cao (30-70% xỉ lò cao).

- Xi măng tro bay.

- Xi măng nở,...

- Xi măng puzolan (20-45% puzolan).

- Xi măng hóa dẻo và kỵ nước.

Cỡ hạt của nguyên liệu đầu vào và đầu ra của máy nghiền

Đầu vào	Cở hạt	Đầu ra	Cở hạt
Clinker	0 ÷30mm	Xi măng	0÷0.08mm
Phụ gia	40÷60mm
Thạch cao	0.15÷2mm

III > Các tính chất của vật liệu nghiền:

Nghiền là quá trình phá hủy vật thể rắn bằng lực cơ học thành các phần tử, nghĩa là bằng cách đặt vào vật thể rắn các ngoại lực mà các lực này lớn hơn lực hút phân tử của vật thể rắn đó. Kết quả của quá trình nghiền là tạo nên nhiều phần tử cũng như hình thành nhiều bề mặt mới.

Hay nghiền là quá trình làm giảm kích thước của hạt từ kích thước ban đầu đến kích thước sử dụng.

Tùy theo độ lớn của sản phẩm nghiền, người ta phân biệt: nghiền hạt và nghiền bột.

Nghiền hạt

Nghiền bột

Nghiền thô

Nghiền vừa

Nghiền nhỏ

100÷350mm

40÷100mm

54÷40mm

Bột thô

Bột mịn

Siêu mịn

5÷0,1mm

0,1÷0,05mm

< 0,05mm

Khi sử dụng máy nghiền cần quan tâm đến các tính chất của vật liệu đem nghiền đó là: độ bền,độ giòn, tính mài và độ lớn của hạt vật liệu nghiền.

- Độ bền: độ bền của vật liệu đặc trưng cho khả năng chống phá hủy của chúng dưới tác dụng của ngoại lực. Độ bền được đặc trưng bằng giới hạn bền nén(d_n) và giới hạn bền kéo(d_k). tùy thuộc độ bền d_n, người ta phân thành các loại(đá)

Loại	d_n [MN/mm² ]
Siêu bền	> 250
Bền	150-250
Bền trung bình	80-150
Kém bền	< 80

- Độ giòn: đặc trưng cho khả năng bị phá hủy của vật liệu dưới tác động của lực va đập. Vật liệu giòn có sự sai khác rất lớn giữa (độ bền kéo) giới hạn bền nén và bền kéo. Dựa vào số lần va đập cần thiết để làm vỡ vật liệu, người ta phân thành các loại sau:

Loại	Số lần va đập
Rất giòn	< 2
Giòn	2-5
Dai	5-10
Rất dai	> 10

- Tình mài: đặc trưng cho khả năng của vật liệu làm mòn bộ phận công tác khi làm việc.

...................................

PHẦN II:

GIỚI THIỆU CÁC LÝ THUYẾT ĐẬP NGHIỀN.

I > Cơ sở vật lý của quá trình nghiền vỡ vật thể rắn :

Xuất phát từ các công trình nghiên cứu của các Viện sĩ A.Ph.Iophphe, P.A.Rebinder và I.A.Phrenkel, xác nhận : đặc điểm cấu trúc của bất kỳ vật thể rắn nào cũng đều tồn tại các khuyết tật nhỏ. Các khuyết tật này có phân bố thống kê theo chiều dày của vật thể. Đồng thời chúng thể hiện cục bộ ra bề mặt ngoài. Chính vì có đặc điểm như vậy mà độ bền (khả năng chống lại sự phá vỡ ) bị giảm từ 100¸1000 lần so với độ bền của vật rắn thực có cấu trúc bị phá hủy. Do đó có hai khái niệm độ bền cùng tồn tại: độ bền phân hủy và độ bên kỹ thuật. Trong kỹ thuật, người thiết kế đặt ra yêu cầu đầu tiên cho các nhà luyện kim là chế tạo kim loại thuần khiết. Quá trình biến dạng của vật rắn được xảy ra với sự gia tăng các phần tử hiện có và số lượng các khuyết tật. Khi qui mô các khuyết tật được gia tăng vượt quá giới hạn, cùng với điều đó, là sự phát triển nhanh theo chiều dài vết nứt làm vật thể bị phá vỡ. Rõ ràng là có hai dạng năng lượng đóng vai trò trong quá trình phá hủy vật thể rắn : năng lượng tích tụ của các biến dạng đàn hồi và năng lượng tự do. Tuy nhiên có nhiều công trình nghiên cứu đã chứng tỏ vai trò của năng lượng bề mặt trong quá trình nghiền thực ra không đáng kể, điều đó có nghĩa là phương pháp xác định giá trị năng lượng cho vật thể cứng đến bây giờ chưa tìm ra được.

Khi có tải trọng tuần hoàn với mỗi chu kỳ tiếp theo thì số lượng các vết nứt trong vật thể gia tăng và độ bền của vật thể giảm xuống. Sự xuất hiện các vết nứt tế vi trong cấu trúc vật thể sẽ làm giảm lực liên kết phân tử, làm giảm độ bền một cách đột ngột. Hiện tượng này đã được Viện sĩ P.A.Rebider phát hiện và đặt tên là “ hiệu ứng Rebider”, hiệu ứng này được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật.

Khái niệm chung về cơ học phá hủy nguyên liệu hạt được gọi là cơ sở quá trình động lực học nghiền. Cơ chế phá vỡ hạt có dạng cơ chế phá hủy bằng nén ép và quá trình diễn ra theo sơ đồ phá hủy giòn, nghĩa là không có quá trình biến dạng dẻo rõ rệt . Cùng với quy luật phân bố các phần tử sản phẩm nghiền theo các kích thước của chúng thì lý thuyết nghiền còn nghiên cứu sự phụ thuộc hàm số giữa chi phí năng lượng đến quá trình nghiền vỡ vật liệu và mức độ nghiền.

Năng lượng cần để nghiền vỡ đá phụ thuộc vào nhiều yếu tố : kích thước, hình dạng hạt, sự phân xếp đặt của hạt, độ bền ,độ giòn, sự đồng nhất của đá, độ ẩm hình dạng và trạng thái bề mặt làm việc của máy nghiền v.v... Do vậy việc xác lập quan hệ giữa năng lượng để nghiền và các tích chất cơ lý của vật nghiền rất khó khăn. Hiện nay tồn tại các giả thuyết nghiền sau (được coi là các định luật nghiền)

II> Các định luật nghiền.

II.1.Thuyết bề mặt: Thuyết này do giáo sư P.Ritinger người Đức nêu ra năm 1867 được phát triển như sau: “ công tiêu hao để nghiền vật liệu tỷ lệ với diện tích bề mặt mới tạo ra trong quá trình nghiền “.

A_s = f(DS) = K.DS [J].

Trong đó : A_s :công chi phí để nghiền vỡ vật thể, tạo thành bề mặt mới [J].

K : Hệ số tỉ lê.

DS : diện tích bề mặt mới được tạo thành(sự gia tăng diện tích riêng bề mặt).

II.2.Thuyết thể tích:

Thuyết thể tích được nhà cơ học người Nga V.L.Kirpitrev đề xuất năm 1874 và được giáo sư người Đức Ph.Kik kiểm tra bằng thực nghiệm trên máy nghiền kiểu búa vào năm 1885. Nội dung cơ bản của thuyết thể tích :”công cần thiết đê nghiền vật liệu tỷ lệ thụân với mức độ biến thiên thể tích của vật liệu .

A_v=f(DV)==K₂.V [J]

Trong đó :

A_v : công gây biến dạng

K₂= :Hệ số tỷ lệ

V : thể tích vật biến dạng

DV: phần thể tích vật thể bị biến dạng

s: ứng suất lúc biến dạng

E : mođun đàn hồi

II.3.Thuyết dung hòa:

Ở thuyết bề mặt, khó xác định được hệ số k nên ý nghĩa thực tế của công thức bị giảm thấp.Ở thuyết thể tích, do thiếu hệ số tỷ lệ cho các trường hợp cụ thể nên công thứ trên không được sử dụng rộng rãi .

Thuyết dung hòa này được Ph.C .Bon đề xuất để dung hòa hai thuyết trên vào năm 1952. Nội dung của thuyết dung hòa: ” công nghiền tỷ lệ với trung bình nhân giữa thể tích (V) và bề mặt (S) của vật liệu đem nghiền “.

A_dh = [J]

=K.D^2,5

Sau khi biến đổi: A_dh=K_dh.()

Trong đó:

A_dh: Công dùng để nghiền

K_dh: Hệ số tỷ lệ

d: đường kính của sản phẩm.

D: Đường kính của vật liệu nghiền.

II.4.Thuyết tổng hợp :

Do có chổ thiếu sót của cả hai thuyết bề mặt và thể tích .Khi dựa vào các thể tích,các tính chất cơ lý của vật liệu nghiền trong biến dạng, viện sĩ người Nga P.A.Rebinder lần đầu tiên vào năm1928 đã đưa ra thuyết nghiền tổng hợp còn gọi là thuyết nghiền cơ bản với nội dung :” công nghiền vật liệu bao gồm công tiêu hao để tạo ra bề mặt mới và công để làm biến dạng vật liệu ”, và được thể hiện:

A_th= f(DV) + f(DS) = A_v + A_S = K.DV + a.DS

Trong đó:

A_th : Công để nghiền vật liệu

A_v : Công chi phí cho sự biến dạng của vật liệu.

A_s : Công chi phí cho sự tạo thành các bề mặt mới.

K : Hệ số tỷ lệ.

a : Hệ số có tính đến năng lượng sức căng bề mặt của vật thể cứng.

Quá trình nghiền là quá trình phức tạp bao gồm nhiều biến đổi cơ lý của vật liệu khi nghiền. Hai định luật bề mặt và thể tích chỉ mới quan tâm đơn thuần đến từng giai đoạn riêng rẽ của quá trình phức tạp đó. Định luật thể tích chỉ xác định năng lượng cho quá trình biến dạng đàn hồi của vật liệu mà không kể tới số bề mặt mới được tạo thành do miết vỡ gây ra. Định luật mặt phẳng không tính đến năng lượng biến dạng mà chỉ kể đến năng lượng cần tạo ra các bề mặt mới do miết vỡ. Nhiều nghiên cứu chứng tỏ rằng: khi nghiền với mức độ nghiền lớn (nghiền bột) , định luật mặt phẳng cho kết quả gần sát với thực tế; còn ở mức độ nghiền nhỏ(nghiền hạt) thì định luật thể tích đúng hơn.

Các thuyết nghiền nêu trên chỉ là gần đúng để nghiên cứu và đuợc hiệu chỉnh về mặt thực nghiệm.

III.Các phương pháp nghiền cơ bản:

Phương pháp tác dụng lực cơ bản trong các máy đập nghiền là:Ép vỡ(nén), Tách vỡ, Uốn vỡ, Miết vỡ, Đập vỡ,Nổ vỡ.

III.1.Ép vỡ :

Vật liệu bị phá vỡ khi hai bề mặt nghiền tiến sát vào nhau do ứng suất vượt quá giới hạn bền nén.

III.2.Tách vỡ :

Xảy ra khi trên mặt nghiền có các gân nhọn , vật liệu bị tách ra do ứng suất tiếp quá giới hạn bền.

III.3.Uốn vỡ :

Vật liệu làm việc như một dầm kê trên hai gối đỡ và bị uốn bởi lực tập trung ở giữa.

III.4.Miết vỡ :

Xảy ra khi hai mặt nghiền trượt tương đối với nhau, lớp mặt ngoài của (đá) vật liệu bị biến dạng và bị tách ra do ứng suất tiếp vượt quá giới hạn bền.

III.5.Đập vỡ:

Vật liệu bị tải trọng va đập tác động .Trong vật liệu đồng thời xuất hiện các biến dạng khác nhau nhưng ở trong trạng thái động

Có nhiều phương pháp để tạo nên quá trình đập vỡ :

-Bởi vật đập ,khi vật liệu nằm trên một mặt phẵng nào đó

-Do chi tiết đập chuyển động nhanh (búa đập ,thanh đập)đập vào cục vật liệu chuyển động tự do

-Do cục vật liệu rơi nhanh vào tấm kim loại đứng yên

-Do các cục vật liệu tự va đập vào nhau

III.6.Nổ vỡ:

Do ứng lực xuất hiện bên trong cục vật liệu vượt quá giới hạn bền của nó khi có sự giảm áp đột ngột trong buồng làm việc(từ 15-40Kg/cm²Xuống áp suất khí quyển)

Thông thường trong máy nghiền người ta sử dụng tổ hợp các phương pháp trên tùy thuộc tính chất cơ lý và độ lớn của vật liệu. Đối với vật liệu (đá) siêu bền, sử dụng phương pháp ép vỡ và đập vỡ ;vật liệu giòn: dùng phương pháp tách vỡ hay đập vỡ ;vât liệu dẻo: dùng các dạng nghiền trên kết hợp với miết; với vật liệu ẩm cần có miết vỡ để tránh làm bịt tắc buồng nghiền .

PHẦN III:

PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN NGHIỀN

VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU.

I > Các loại máy nghiền. Theo kích thước sản phẩm, máy nghiền phân thành máy nghiền vỡ ( nghiền hạt ) và máy nghiền bột.

I.1.Máy nghiền hạt:

- Máy nghiền má

- Máy nghiền nón

- Máy nghiền trục

- Máy nghiền va đập:

+ Máy nghiền búa

+ Máy nghiền rôto

I.1.1.Máy nghiền má (máy đập hàm):

Phân loại theo chuyển động có hai loại :

+ Máy nghiền má chuyển động đơn giản.

+ Máy nghiền má chuyển động phức tạp.

- Công dụng: chủ yếu dùng để đập thô và đập trung bình các loại vật liệu có độ bền nén trên 2000 KG/cm².

- Ưu điểm: Năng suất cao, kết cấu đơn giản, giá thành hạ và không yêu cầu công nhân phục vụ có tay nghề cao, kích thước máy gọn. Có thể đập nghiền được các vật liệu có độ cứng cao.

- Nhược điểm: Máy chỉ làm việc nửa chu kỳ, rung và lắc do vật liệu di chuyển không cân bằng, vì thế móng máy cần phải xây chắc chắn. Tiêu hao năng lượng lớn.- Nguyên lý làm việc:

Phương pháp tác dụng lực của máy nghiền má là: vật liệu bị ép giữa hai má máy ( thường thì một má cố định và một má di động). Ngoài ra, tùy theo kết cấu từng loại máy mà có kết hợp thêm lực uốn và mài.

Hình :1 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền má chuyển động đơn giản.

Máy gồm giá (1) lắp mã tĩnh (2). Trục treo (4) treo má động (3). Trên má động và má tĩnh đều bắt các tấm lót . Khi trục lệch tâm (5) quay, nó sẽ làm cho tay biên (6) chuyển động lên trên, các cánh tay đòn (7) và (8) sẽ đẩy má động quanh trục (4) ép vật liệu vào má tĩnh, lúc này vật liệu bị đập. Khi tay biên (6) chuyển động xuống, tâm chống không tác dụng vào má động.Trục căng (10) nhờ lò xo (11) kéo má động (3) về vị trí cũ. Khi đó vật liệu đã bị đập rơi khỏi hai má của máy.

Phía sau máy còn có bộ phận chêm (9) để điều chỉnh góc kẹp (khe hở giữa hai má của máy).

Trong quá trình làm việc như vậy, vật liệu bị ép theo chu kỳ (1/2 vòng của trục lệch tâm. Vì vậy có sự quá tải tức thời của động cơ ép vật Liệu. Sự quá tải này được triệt tiêu trước bởi vô lăng vượt tải bắt vào trục (5). Vô lăng tích luỹ năng lượng khi má động chuyển động không tải và trả lại năng lượng đó khi má động ép vật liệu, nhờ đó máy làm việc cân bằng.

Quỹ đạo chuyển động của từng điểm trên má động là một cung tròn. Tập hợp lại cả máy sẽ chuyển động tịnh tiến đơn giản

I.1.1.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc máy nghiền má chuyển động phức tạp:

........................................

Máy gồm má tỉnh 2 gắn vào đế máy 1 và má động 3 treo trực tiếp vào trục lệch tâm 4,nên chỉ có một tấm chống 7 . Tác dụng của bộ chêm 8,thanh căng 5 và lò xo 6 giống loại đơn giản .Do đó các điểm phần trên má động chuyển động theo quỷ đạo tròn , các điểm giữa chuyển động theo quỷ đạo êlip và phần dưới hình cung . Cả má động chuyển động theo một quỷ đạo song phẵng loại máy này có năng suất 18-20[T/h].

I.1.2.Máy nghiền nón:

Theo độ dốc của nón ta phân loại:

*Nón dốc

+ Máy nghiền nón trục treo.

+ Máy nghiền nón lệch tâm.

*Nón thoải

+ Máy nghiền nón trục console.

- Công dụng: được sử dụng để đập thô, đập trung bình và đập nhỏ, các loại vật liệu rắn.

- Ưu điểm: Năng lượng tiêu hao riêng cho một tấn sản phẩm nhỏ hơn máy nghiền má, vì trong máy này vật liệu không chỉ bị ép mà còn bị uốn. Năng suất cao, chuyển động êm vì không có tải trọng động và quá trình làm việc liên tục trong cả vòng quay nên không cần sử dụng tới vô lăng vượt tải. Kích thước sản phẩm đồng đều hơn. Có thể quá tải 15-20 %, vì thế vật liệu nạp vào máy có thể qua tiếp liệu hoặc không.

- Nhược điểm: Kết cấu máy phức tạp, nặng nề, giá thành cao và sữa chữa máy phức tạp. Chiều cao của máy lớn. Không đập được vật liệu quánh vì có thể bị nghẽn khoảng không gian làm việc giữa hai nón. Với cùng năng suất, máy đập hàm có thể đập được vật liệu to hơn.

- Nguyên lý làm việc : vật liệu bị ép kết hợp với uốn và mài giữa mặt trong của nón ngoài cố định và mặt ngoài của nón trong quay liên tục. Vật liệu vỡ đi dần xuống dưới và ra ngoài. Khi nón trong chuyển động, tùy theo từng loại máy mà trục của nón trong sẽ quay quanh một điểm cố định vạch ra mặt nón; hoặc quay quanh trục nón ngoài ( trục máy), vạch ra một mặt trụ.

Quá trình làm việc của máy đập nón gần giống máy đập hàm. Sau nửa dao động đầu của nón trong, bề mặt của nón trong gần bề mặt của nón ngoài và vật liệu bị đập vỡ. Sang nửa dao động sau, bề mặt nón trong chuyển ra xa bề mặt nón ngoài, khi này vật liệu đã đập xong rơi xuống, cùng lúc, vật liệu nằm ở phía bên kia khoảng không giữa hai mặt nón sẽ bị đập.

I.1.2.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc Máy nghiền nón trục treo:

Cấu tạo máy đập nón trục treo: giá máy 5 lắp chặt nón ngoài 4 bằng bu lông. Nón trong 3 bắt với trục chính 2, trục này treo vào ổ hình cầu hoặc hình côn 1. Cuối trục bắt vào ống lệch tâm 6. Ống này gắn chặt vào cặp bánh răng hình nón 8 quay bởi trục 9 từ động cơ qua hộp giảm tốc.

Ống lệch tâm quay làm trục chính 2 mang nón trong 3 quay quanh 1 điểm cố định và mặt ngoài nón trong khi gần khi xa mặt trong của nón ngoài. Khi bề mặt hai nón gần nhau, vật liệu bị đập; khi xa nhau, vật liệu đã được đập tháo ra khỏi máy theo

...................................

Trục consonle 10 mang nón trong 2 lắp vào ống lệch tâm 11 .Ống này khớp với cặp bánh răng trên trục 7 được truyền chuyển động từ động qua hộp giảm tốc .Khi trục 7 quay ống lệch tâm sẻ quay cùng với trục 10 và nón 2 .Nón quay quanh một điểm 0 cố định .Ống lệch tâm được đặt trên một ổ chặn ,ổ này chỉ đỡ ống lệch tâm và b ánh răng , còn toàn bộ trọng lượng của nón trong và lực đập theo phương thẵng đứng được đỡ bằng vòng đỡ hình chỏm cầu lõm đồng 5 .Nón ngoài 1 vặn chặt vào vòng ngoài của thân máy 3 nhờ các ren , do đó có thể nâng hạ nón ngoàidể điều chỉnh khe hõ của lổ tháo sản phẩm (điều chỉnh mức độ đập nghiền )

Vòng ngoài liên kết với thân máy 3 nhờ hệ thống lò xo đệm cho bu lông 4 .Khi gặp dị vật cứng ,lò xo bị ép lại ,vòng cung nón ngoài nâng lên bảo đảm an toàn cho máy ,vật liệu được nạp vào đĩa quay 6 để phân phối đều vào khu vực đập ,sau đó sản phẩm tháo qua cửa 9.

I.1.3.Máy nghiền trục:

- Công dụng: Máy đập trục cơ bản dùng để đập lần 2 (đập trung bình và đập nhỏ) các loại vật liệu như: đá vôi, đá vôi sét ( Mác nơ), đá phấn, than, diệp thạch sét, xỉ, samốt, manhê zít và đôlômít đã nung (kích thước < 20 mm), quắc zít và crômít sau máy nghiền bánh xe ( kích thước < 15 - 20 mm). Máy này cũng được sử dụng rộng rãi để nghiền (và ép đồng thời) các vật liệu mềm hoặc dẻo nhớt như đất sét, cao lanh.

- Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, ổn định, tiêu hao năng lượng ít so với máy nghiền nón.

- Nhược điểm: Nghiền đập vật liệu kém hiệu quả. Khi đập trục nhẵn, sản phẩm có khi ra ở dạng tấm phẳng không mong muốn. Năng suất thấp, mức độ nghiền và chất lượng sản phẩm không cao, do chứa nhiều hạt dẹt và hạt thanh, nhất là khi nạp liệu không đều; độ bền của đá đem nghiền bị hạn chế.

+Phân loại theo cách bố trí trục :

-Máy đập một trục di động

-Máy đập hai trục di động

-Máy đạp hai trục cố định.

I.1.3.1 Máy đập một trục di động và nguyên lý làm việc máy đập một trục di động : vật liệu bị ép ( có thể kết hợp với mài, uốn, bổ tùy cấu tạo từng máy) giữa hai trục song song quay ngược chiều; hoặc giữa 1 trục và tấm lót.

..............................

Trục cố định 1 được truyền chuyển động từ động cơ nhờ cặp bánh răng. Trục 2 là trục bị động quay ngược chiều với trục 1 và chuyển động nhờ trục 1 qua bánh răng. Cặp bánh răng này phải chế tạo sâu và răng lớn để khi lò xo nén lại, hai trục đập tách xa nhau thì cặp bánh răng không bị rời mà vẫn ăn khớp vào nhau. Vật liệu nghiền đi vào phễu nạp 4 sẽ bị hai trục 1, 2 cuốn vào và đập, chà miết rồi rơi ra ngoài.

I.1.3.2 Máy đập trục 1 trục và nguyên lý làm việc máy đập một trục :Chủ yếu sử dụng trong các nhà máy xi măng đập vật liệu nhớt và quánh có độ rắn trung bình và nhỏ như đá vôi đất sét .Máy gồm trục 2 trên bề mặt làm việc có các tấm lót 3 có răng bắt chặt vào trục nhờ các bu lông.Má đập 4 treo vào trục 6 ,phía trong có tấm lót 5 ,hai trục căng 7 và lò xo 8 ỡ hai bên giữ cho má ỡ vị trí thích hợp và bảo đảm an toàn cho máy.Mức độ nghiền đập của máy nghiền một trục khá cao(i>=15)....

.Máy nghiền va đập:

- Công dụng: chủ yếu dùng để nghiền vật liệu có độ bền vừa, ít mài mòn ( như đá vôi, than đá, muối mỏ ...). Trong thực tế sản xuất do yêu cầu của công nghệ, máy còn có thể dùng để nghiền vật liệu có độ bền cao và sắc như amiăng, xỉ lò ...

- Ưu điểm : Có độ nghiền lớn (tới 50). Có tỷ trọng năng suất riêng cao (là tỷ số năng suất với trọng lượng máy). Kết cấu đơn giản, thuận tiện trong khai thác, làm việc chắc chắn, tin cậy và liên tục. Năng suất cao.

- Nhược điểm: Mòn búa và đầu búa nhanh, khi độ ẩm vật liệu > 15 % thì búa bị dính, khi nghiền vật liệu quá cứng sẽ không mang lại hiệu quả. Máy không sử dụng để đập vật liệu dẻo và mài mòn mạnh.

- Nguyên lý làm việc: Khi máy nghiền làm việc, vật liệu được nghiền bị tác động cơ học bằng va đập của đầu búa. Lúc va đập, một phần hoặc toàn bộ cơ năng của búa chuyển thành năng lượng làm biến dạng và phá hủy vật liệu.

................................................

1: Thân máy. 2: Khoang máy

3: Tấm lót 4: Quả búa

5: Đĩa treo búa 6: Lò xo giảm chấn

7: Ghi 8: Lưới ghi

9:Trục máy 10: Trục treo dầm ghi

Vật liệu rơi vào khoang máy 2 được búa đập nhỏ văng vào tấm lót với tốc độ lớn. Khi va đập vào đó, vật liệu sẽ bị đập nhỏ hơn, sau đó còn bị đập giữa búa và tấm lót rồi mới rơi xuống lưới ghi. Vật liệu nằm trên lưới ghi được búa chà sát cho tới khi đạt kích thước nhỏ hơn khe ghi thì lọt ra khỏi máy.

I.1.5. Máy nghiền va đập phản hồi rôto:

+Phân loại theo cấu tạo và nguyên lý tác dụng của Rôto gồm có:

* Máy nghiền va đập phản hồi 1 rôto.

* Máy nghiền va đập phản hồi 2 rôto.

1) Máy nghiền va đập phản hồi 1 rôto.

- Công dụng: dùng để đập các khoáng ít mài mòn có độ bền tới 1500 KG/cm² và kích thước có thể lớn trên 1 m³.

- Ưu điểm: Có thể đập được những cục vật liệu rất to trong khi kích thước rôto lại tương đối nhỏ. Máy có kết cấu đơn giản, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tương đối cao. Năng suất máy cao.

- Nhược điểm: các mấu đập rất mau mòn, bụi nhiều và cần phải cân chỉnh chính xác rôto để tránh mất cân bằng động.

I.1.5.1 Máy nghiền va đập phản hồi 1 rôto.

- Nguyên lý làm việc: Bộ phận làm việc cơ bản của máy là rôto có các mấu đập quay với tốc độ 12 - 70 m/s. Vật liệu nghiền vào khoang làm việc sẽ bị các mấu đập đánh lên đập vào các tấm lót vỡ ra cho đến khi nào rơi xuống được cửa ra.

- Sơ đồ nguyên lý làm việc:

Vật liệu cần đập rơi vào khoang làm việc từ lưới ghi 7. Khi rôto quay nhanh với vận tốc biên 12 - 70 m/s (tuỳ kích thước cục vật liệu nạp vào máy và độ mịn của sản phẩm yêu cầu) cục vật liệu bị các mấu đập đánh văng theo chiều quay của rôto, đập vào tấm phản hồi 2 trước và bị vỡ ra. Các hạt vỡ lại rơi xuống và lại bị mấu đập đánh văng lên cả hai tấm phản hồi 1, 2. Đồng thời các cục vật liệu văng ngược từ các tấm phản hồi đó với tốc độ cao lại va đập với các cục vật liệu đi từ dưới lên tự vỡ vụn ra. Ngoài ra, vật liệu còn bị vỡ bởi lực va đập với các tấm lót 3 trong khoang máy. Sản phẩm đập rơi xuống cửa tháo 6.

PHỤ LỤC:

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

1)Cơ sở dung sai và đo lường trong chế tạo máy ,Nhà xuất bản Đại học và trung học chuyên nghiệp .Tác giả: Hồ Đắc Thọ -Ninh Đức Tốn .Hà Nội năm 1978.

2)Chi tiết máy tập 1, Nhà xuất bản giáo dục ,Hà Nội 1997.

Tác giả :guyễn Trọng Hiệp

3) Chi tiết máy tập 2,Nhà xuất bản giáo dục ,Hà Nội 1997.

Tác giả:Nguyễn Trọng Hiệp

4)Thiết kế chi tiết máy, Nhà xuất bản giáo dục ,Hà Nội 1998

Tác giả:Nguyễn Trọng Hiệp.

5)Sức bền vật liệu (tập 1 ,2) ,Tác giả: Lê Viết Giảng -Thái Thế Hùng :xuất bản năm 1990.

6)Nguyên Lý Máy ,Tác giả :Bùi Xuân Liên.

7)Công nghệ chế tạo phôi ,Tác giả :Hoàng Tùng -Phạm Bá Nông, xuất bản năm 1993

8)Cơ sỡ thiết kế sản xuất máy thực phẩm ,Nhà xuất bản Khoa Học và Kỷ Thuật, Hà Nội 1976.

Tác giả :A.IA. XOKOLOV

9)Giáo trình thiết bị silicat ,Nhà xuất bản Khoa Học và Kỷ Thuật.

10)Xi măng(Cement),Nhà xuất bản BANPHERLAG-VISBADEN -Cộng hòa Liên bang Đức.

11)Vật liệu và sản phẩm trong xây dựng .Tác giả:GS.TS Phùng Văn Lợi .Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội 2002

12)Tập bản vẽ chi tiết máy máy ,Nhà xuất bản Đại học và trung học chuyên nghiệp Tác giả:Nguyễn Đắc Dương -Nguyễn Văn Lẫm.

13)Truyền động điện, Nhà xuất bản Khoa Học và Kỷ Thuật.

Tác giả :Bùi Quốc Khánh -Nguyễn Văn Liễn ,năm 1996

14)Tính và lựa chọn thiết bị Silicát ,Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Mi

MỤC LỤC	Trang
Lời nói đầu	1
Phần I
Tóm lược dây chuyền sản xuất xi măng và các tính chất của vật liệu nghiền	2
I> Tóm lược dây chuyền sản xuất xi măng	3
II>Phân loại xi măng	8
III>Các tính chất của vật liệu nghiền	9
Phần II
Giới thiệu các lý thuyết đập nghiền	11
I>Cơ sở vật lý của quá trình nghiền	12
II>Các định luật nghiền	12
III>Các phương pháp nghiền cơ bản	15
Phần III
Phân tích các phương án nghiền và chọn phương án tối ưu	17
I>Các loại máy nghiền	18
II>Lựa chọn phương án nghiền	34
Phần IV
Tính toán và chọn các thông số cơ bản của máy	37
Phần V
Thiết kế động học của máy	41
Chương 1: Tính tốc độ quay của máy nghiền	42
Chương 2: Tính và chọn động cơ	47
Phần VI
Thiết kế kết cấu máy và tính toán các chi tiết chủ yếu	52
Chương 1: Thiết kế kết cấu máy	53
Chương 2: Tính toán các chi tiết chủ yếu	61
Phần VII
Các vấn đề về lắp đặt và vận hành	73
7.1 Lắp đặt	74
7.2 Vận hành	74
Phần VIII
Bôi trơn bảo dưởng và sửa chửa	77
Phần IX
Những sự cố thường gặp và biện pháp khắc phục	81
Phần X
Giới thiệu các chi tiết hỏng hóc dự phòng	84
Kết luận	86
Phụ lục	87

Đại Học Đà Nẵng Trường Đại Học Kỷ Thuật	CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập-Tự do-Hạnh phúc
Khoa: Cơ Khí Bộ môn :Chế tạo máy
HƯỚNG DẨN NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế : Sinh viên Nguyễn Đức Ngọc
Lớp :
Ngành :Cơ Khí Chế Tạo Máy
Hướng dẫn: Giảng viên chính,Thạc sỉ :Châu Mạnh Lực