II.2.2. Máy đập hàm chuyển động phức tạpvinhbd/Documents/GAMVKXD-ch2-1.pdf · Máy đập hàm dùng để đập thô vật liệu rắn, vì vậy công tiêu hao

Chương II: Các loại máy đập nghiền Máy nón

Trang II-

12

II.2.2. Máy đập hàm chuyển động phức tạp

1

2

3

4

5 6

7

a b

c

d

Hình 2.4a Sơ đồ nguyên lý máy đập hàm phức tạp

Hình 2.4a Sơ đồ cấu tạo máy đập hàm phức tạp


Trang II-

13

Sơ đồ cấu tạo: Máy gồm giá máy (1) có gắn má tĩnh (2). Má động (3) được treo trực tiếp vào trục lệch tâm (4) mà không liên hệ qua biên, chỉ có 1 tấm chống (5). Các chi tiết khác của máy giống cấu tạo của máy đập hàm chuyển động đơn giản.

Nguyên lý làm việc Khi máy làm việc, trục lệch tâm quay, do má động được gắn trực tiếp vào trục lệch tâm, nên các điểm của má động chuyển động theo quỹ đạo ellip, vì vậy vật liệu chịu tác dụng của lực ép và lực mài. Khi trục lệch tâm quay 1 vòng qua các vị trí a-b-c má động chuyển tiến gần đến má tĩnh, vật liệu bị ép vở nhỏ ra. Khi trục lệch tâm quay qua các vị trí c-d-a má động chuyển dời ra xa má tĩnh, vật liệu đã được đập nhỏ rơi xuống khe hở giữa 2 má máy.

II.3. Tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản của máy đập hàm II.3.1 Tính góc kẹp α Góc kẹp α là góc tạo bởi giữa 2 mặt phẳng chứa 2 má máy. Nếu góc α to quá, cục vật liệu sẽ bị đẩy ra ngoài, máy không đập được; nhưng nếu góc kẹp α nhỏ quá, mức độ đập nghiền i sẽ bé. Vì vậy, phải xác định góc kẹp α hợp lý để máy làm việc có hiệu quả nhất. Khi máy làm việc cục vật liệu sẽ bị ép vỡ bởi 2 lực: - Lực P do má động ép vào vật liệu. - Phản lực P1 từ má tĩnh ép vào vật liệu Muốn vật liệu không bị bắn ra khỏi máy phải có sự cân bằng lực sau: α ≤ α + 1Psin Pf cos P f (2.14a)

= α + α1P P cos Pf sin (2.14b)

trong đó: f - hệ số ma sát giữa vật liệu và má máy và

α - góc kẹp Giải hệ phương trình (2.14) ta được:

α =− 2

2ftg

1 f (2.15)

Mặt khác: f tg= ϕ với ϕ : góc ma sát của vật liệu

Ta được:

ϕ

α ≤ = ϕ− ϕ22tg

tg 2tg1 tg

α = ϕ2 (2.16)

Muốn vậy máy hoạt động ổn định bình thường thì: 2α ≤ ϕ , theo nghiên cứu của Leven

son, hệ số ma sát giữa vật liệu và má máy: = ϕ ≈f tg 0,3 ϕ = 16o40’


Trang II-

14

Thực tế góc kẹp α có lợi nhất khi:

α = ÷ αtt lt(0, 45 0,07) với α = ÷ olt 15 24 (2.17)

II.3.2. Tính số vòng quay hợp lý của trục lệch tâm Muốn vật liệu sau khi đã bị ép vỡ giữa 2 má máy có đủ thời gian rơi tự do ra khỏi máy, phải tính số vòng quay hợp lý của trục lệch tâm. Vật liệu chỉ rơi ra khỏi máy khi 2 má máy rời xa nhau,có nghĩa là ½ vòng quay của trục lệch tâm. Khi má động rời xa khỏi vị trí ép vật liệu một khoảng cực đại là S, khối vật liệu với chiều cao h sẽ rơi tự do xuống (H 2.6). Như vậy:

=α

sh

tg (2.18a)

=2gt

h2

=α

2st

gtg (2.18a)

Trong đó: s: độ dời điểm cuối của má động [cm], theo định luật rơi tự do: g: gia tốc trọng trường [cm/ sec2] t: thời gian vật liệu rơi [sec]

Khi trục lệch tâm quay n [v/phút], gọi t1 là thời gian để má động dời xa khỏi vị trí ép vật liệu ( thời gian trục lệch tâm quay 1/2 vòng). Ta có:

= =11 60 30

t2 n n

(2.19)

Để vật liệu có đủ thời gian rơi xuống giữa 2 má máy, thì thời gian vật liệu rơi tự do với

chiều cao h phải bằng thời gian 2 má máy dời xa nhau thì 1t t= :

=α

2s 30g.t.g n

α

=tg

n 665s

(2.20)

Trong thực tế vật liệu rơi còn bị cản bởi lực ma sát giữa vật liệu và má máy, nên thời gian vật liệu rơi tự do ra khỏi máy lớn hơn so với tính toán lý thuyết. Qua thực nghiệm trị số n phải giảm 5-10%.

Khi đó: α

= ÷lttg

n (600 630)S

(2.21)

II.3.3. Tính năng suất của máy đập hàm

a s

h α

Hình 2.6


Trang II-

15

Từ hình (H.2.7) ta thấy: Sau một vòng quay của trục lệch tâm vật liệu rơi ra khỏi máy với thể tích :

( ) ( )+ += =

α2a s .l.h 2a s .l s

V2 2 tg

(2.22)

Khi trục lệch tâm quay n v/ph, năng suất máy đập hàm là:

( )+= ϕ

α2a s s

v 60. .l.n.2 tg

[m3/h] (2.23)

( )+= ϕ γ

α2a s s

Q .l.n. . .602 tg

[T/h] (2.24)

trong đó: a, s, l, h - kích thước khối vật liệu [m] ϕ - hệ số tơi của vật liệu, ϕ = 0,3÷0,7

γ - trọng lượng thể tích của vật liệu [T/m3] Kích thước trung bình của vật liệu rơi ra khỏi máy:

+ +

=max mintb

d d 2a sd =

2 2 (2.25)

Thay vào công thức trên ta có:

= ϕα tb

60V s.d .l.n.

tg [m3/h] (2.26)

= γ ϕα tb

60Q s.d .l.n. .

tg [T/h] (2.27a)

thông thường α = 20÷ 22o, do đó:

= ÷ ϕ γtbQ (137 150) d .s.l.n. . [T/h] (2.27b)

a+s

a

h

l

Hình 2.7


Trang II-

16

II.3.4. Tính công suất máy đập hàm Máy đập hàm dùng để đập thô vật liệu rắn, vì vậy công tiêu hao để đập vật liệu được xác định theo thuyết thể tích, ứng với công thức:

σ

=2V

A2E

(2.28)

trong đó: σ - ứng suất biến dạng đàn hồi của vật liệu [KG/cm2] E - Môđun đàn hồi của vật liệu [KG/cm2] V -Thể tích vật liệu biến dạng [cm3]

Ta biết thể tích vật liệu biến dạng bằng hiệu giữa thể tích cục vật liệu nạp có đường kính lớn nhất D và thể tích cục vật liệu tháo ra khỏi máy có đường kính d

π π π

= − = = −

3 32 2

D dD l d l l

V V V - (D d )6 D 6 d 6

[cm3] (2.29)

l: chiều dài khe tháo liệu [cm] l D và l d : số cục vật liệu nằm theo chiều dài khe nạp và tháo liệu.

Sau một vòng quay của trục lệch tâm, công tiêu hao đập vật liệu

πσ −

=2 2 2l(D d )

A12E

[KG.cm] (2.30)

Khi trục lệch tâm quay n v/ph, công suất của máy đập hàm:

σ − σ −= = =

× × × × ×

2 2 2 2 2 2A n l(D d ) n l(D d )N

100 60 75 100 60 75 3,82E 1719000E [ml] (2.31)

Công suất của động cơ điện : =ηdcN

N (2.32)

η: Hệ số chuyển động hữu ích của máy đập hàm, thường η = 0,6÷0,7. III. MÁY ĐẬP NÓN III.1. Đại cương và phân loại

Máy đập nón được dùng rộng rãi để đập thô, đập trung bình và đập nhỏ những vật liệu rắn.

Nguyên lý làm việc: Vật liệu bị ép và uốn giữa bề mặt trong của nón ngoài cố định và bề mặt ngoài của nón

trong xoay liên tục, vật liệu vở nhỏ ra chuyển dần xuống đáy dưới và rơi ra ngoài. Quá trình làm việc của máy đập nón gần giống quá trình làm việc của máy đập hàm. Sau nửa dao động đầu của nón trong, bề mặt của nón trong gần bề mặt của nón ngoài, vật liệu bị ép đập nhỏ ra. Sau ½ dao động sau bề mặt của nón trong chuyển xa bề mặt của nón


Trang II-

17

ngoài vật liệu đã được đập nhỏ rơi ra khỏi máy, chỉ khác là cũng trong thời gian ấy, vật liệu nằm phía bên kia bị ép đập. Vì vậy, nguyên tắc làm việc của máy đập nón ưu việc hơn nguyên tắc làm việc của máy đập hàm. Vì máy đập hàm sau mỗi vòng quay của trục lệch tâm chỉ làm việc ½ chu kỳ, còn máy đập nón làm việc liên tục theo vòng quanh mặt nón.

Khi làm việc tùy theo từng loại máy và trục của nón trong quay quanh một điểm cố định A vạch ra mặt nón (a,c) hoặc quay song song với trục thẳng đứng của máy vạch ra một mặt trụ (b). Máy đập nón có nhiều kiểu, mỗi kiểu có 1 tác dụng.

Các máy đập nón được phân loại như sau:

Phân loại theo đặc trưng kỹ thuật của máy:

Bảng 2.5 Phân loại máy đập theo đặc trưng kỹ thuật

Loại máy Năng suất [T/h]

Kích thước vật liệu vào [mm]

K.thước vật liệu ra [mm]

Máy đập lớn Máy đập trung bình Máy đập nhỏ

450-1500 50-800 13-300

300-1500 75-350 30-75

75-220 15-50 3-15

Phân loại theo hình thức kết cấu máy • Máy đập nón dốc: - Máy có ổ đỡ trục thẳng đứng ở phía trên (trục treo) (a) - Máy có trục thẳng đứng không chuyển động (nón lệch tâm,b) • Máy đập nón thoải - Máy có ổ đỡ trục thẳng đứng ở phía dưới (trục consol)(c)

a Hình 2.8. Các dạng máy đập nón

b c


Trang II-

18

III.2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc làm việc của máy đập nón III.2.1. máy đập nón có ổ đỡ trục thẳng đứng phía trên ( trục treo)

Trên thân máy (1) lắp chặt nón ngoài (2). Trên nón ngoài (2) có nắp (3), mũ (4) chứa ổ

trục treo (5). Trục nón (6) lắp chặt với nón trong (7). Trên bề mặt nón ngoài và nón trong có lắp tấm lót thép Mn 8. Cuối trục (6) được cắm chặt vào ống lót lệch tâm (9) gắn chặt với bánh răn hình nón (10) và khớp với bánh răng nón (11). Bánh răng này được gắn với trục (12) chuyền chuyển động từ dộng cơ. Vật liệu được nạp vào lỗ nạp liệu (13), vật liệu đã được đập nhỏ tháo ra qua cửa tháo (14). Ngoài ra còn hệ thống bôi trơn, làm lạnh... III.2.2. Máy đập nón trục thẳng đứng cố định (nón lệch tâm)

Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động Trục (1) được gắn chặt cả trên và dưới bằng ổ đỡ hình côn (2). Trục nón trong (3) đặt

lệch tâm và song song với trục (1). Ống lót lệch tâm (4) gắn chặt với nón trong và liên kết với bánh răng hình côn (5). Vì vậy, khi ống lệch tâm quay thì nón trong quay quanh trục (1). Ống lệch tâm quay nhờ động cơ truyền chuyển động qua trục quay (6) gắn với bánh răng (7) khớp với bánh răng (5). Vật liệu được nạp vào qua cửa nạp vào qua cửa nạp lệch (8), vật liệu được đập nhỏ tháo ra qua cửa tháo liệu (9).

Hình 2.9b Sơ đồ cấu tạo máy đập nón

Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý làm việc máy đập nón

1

2

3

4

5 1

8 7

4 9 11

10

6

12


Trang II-

19

• Ưu điểm máy đập nón lệch tâm: - Chiều cao máy giảm 40% so với loại máy đập nón trục treo, vì ống lệch tâm đặt vào nón trong. - Máy có năng suất cao hơn vì toàn bộ chiều cao nón trong đều cùng 1 lúc đập vào vật liệu. - Ống lót lệch tâm chế tạo lớn được nên áp lực riêng tác dụng lên bề mặt ống lệch tâm nhỏ, ống lệch tâm ít bị hư hỏng. III.2.3. Máy đập nón có ổ đỡ trục thẳng đứng phía dưới (trục consol)

Đặc điểm kỹ thuật Khác với các loại máy đập nón dốc nêu trên, máy đập nón trục consol có đặc tính riêng: - Cấu tạo nón trong có dạng dốc thoải. - Vật liệu tháo ra khỏi máy nhờ lực ly tâm quán tính (các máy đập nón dốc nhờ trọng

lực) - Máy dùng đập nhỏ và đập trung bình vật liệu rắn Dvl = 30÷75mm.

Hình 2.10a Sơ đồ nguyên lý máy đập nón lệch tâm

12

3

4

5

6

7

29

8


Trang II-

20

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Cấu tạo máy gồm trục (1) mang nón trong (2) được cắm vào ống lệch tâm (3). Trục (1)

quay quanh điểm cố định A (trục (1) và trục máy cắt nhau ở A). ống lót lệch tâm (3) được đặt trong ở đỡ (4). Ổ đỡ (4) chỉ đỡ trọng lượng của ống lót lệch tâm (3) và bánh răng (5).

Còn toàn bộ trọng lực của trục, nón trong và lực đập thẳng đứng được đỡ bằng vòng đỡ hình cầu (6). Nón ngoài (7) được vặn vào vành ngoài của thân máy qua ren (8). Vành ngoài thân máy tì lên giá máy (9) và liên kết với giá máy bằng lò xo (10). Tác dụng của lò xo (10) là khi gặp vật rắn (sắt thép) lò xo bị nén lại, vật lạ được tháo ra ngoài, sau đó vành ngoài mang nón ngoài dưới tác dụng của lò xo lại bị trở về vị trí ban đầu; nhờ vậy máy làm việc được an toàn.

Vật liệu được nạp qua cửa nạp liệu (11), xuống đĩa phân phối (12), đĩa sẽ phân phối đều

vật liệu vào trong khu vực đập. Ưu điểm: - Mức độ đập nghiền cao i >20 -Kích thước sản phẩm đồng đều -Năng suất cao -Máy làm việc an toàn Khuyết: -Cấu tạo máy phức tạp. -Giá thành cao.

Hình 2.11. Sơ đồ cấu tạo Máy đập nón trục

7

8

11

9

4

2

3

56

12

1

A


Trang II-

21

III.3. Tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản của máy đập nón III.2.1. Máy đập nón dốc

Tính góc kẹp của máy Góc kẹp α của máy được xác định như

góc kẹp của máy đập hàm; ở đây α = α + α1 2

α1 : độ dốc của nón trong α2: độ dốc của nón ngoài

α = α + α < ϕ1 2 2

thông thường α = ÷0 021 23

Tính số vòng quay hợp lý của nón trong Tương tự như xác định số vòng quay hợp lý của trục lệch tâm của máy đập hàm, số vòng quay hợp lý của nón trong được xác định :

α

=tg

n 665s

[v/ph] (2.33)

với : α = α + α1 2 và =s 2r

Trong đó: s - độ dời cực đại của nón trong [cm]

r - độ lệch tâm cực đại của nón trong [cm] Như vậy:

α + α α + α

= =1 2 1 2tg tg tg tgn 665 471

2r 2r [v/ph] (2.34)

Vì có sự ma sát giữa vật liệu và các mặt nón, nên số vòng quay thực tế giảm 5-10%. = ÷tt ltn (0,9 0,95) n (2.35)

α + α

= ÷ 1 2tt

tg tgn (424 447)

r [v/ph] (2.36)

Tính năng suất của máy đập nón

Để dễ tính toán, trường hợp máy đập nón trục treo nón trong cắt trục máy một góc 2-3o ta xem như trục nón song song trục máy. Sau mỗi vòng quay của nón trong vật liệu được tháo ra khỏi máy một khối vành khăn có tiết diện:

+ + +

= =(a s) a 2a s

F h h2 2

(2.37)

Gọi đường kính trung bình của khối vật liệu hình vành khăn: Dtb và xem ≠tb nD D

(đường kính đáy dưới nón ngoài).

α2 α1

α


Trang II-

22

Sau mỗi vòng quay của nón trong khối vật liệu được tháo ra khỏi máy có thể tích:

+

π n(2a S)

V= .h. .D2

(2.38)

Xác định chiều cao h của khối vật liệu. Xét tam giác ABC: = α1BH htg và = α2HC htg

+ = α + α = =1 2BH HC h (tg tg ) S 2r

=α + α1 2

2rh

tg tg với r - độ lệch tâm [m]

+

πα + α n

1 2

2a s 2rV= . D

2 tg tg

+

= πα + αn

1 2

2r(a r)V D

tg tg (2.39)

Nếu nón trong quay n v/ph, năng suất máy đập nón dốc:

+

= ϕ γ = π ϕ γα + αn

1 2

2r(a r)Q V.n. . .60 60. .D .n. . .

tg tg

ϕ γ +

=α + α

n

1 2

D .n. . .r(a r)Q 377.

tg tg [T/h] (2.40)

trong đó: ϕ - hệ số tơi của vật liệu, ϕ = 0,3÷0,6

γ - trọng lượng thể tích của vật liệu [T/m3] n - số vòng quay của nón trong [v/ph]

Tính công suất của máy đập nón

Căn cứ theo thuyết thể tích Levenson đã thiết lập công thức tính công suất của máy đập nón dốc:

( )σ = + α − + 2

2 2n 2 n

nN D 2Htg D D D d

550.000E [ml] (2.41)

trong đó: n - [v/ph] σ, E - [kG/cm2] Dn - đường kính đáy dưới nón ngoài [cm] H - chiều cao nón ngoài [cm] D - đường kính cục vật liệu nạp [cm] d a S= + - chiều rộng khe tháo liệu khi 2 nón xa nhau [cm]

dcN N= η


Trang II-

23

III.3.2. Máy đập nón thoải Xác định số vòng quay của nón trong

Số vòng quay của nón trong có thể xác định theo các công thức sau:

α + α

=T

sin f cosn 470

D [v/ph] (2.42a)

hay α − α

=sin f cos

n 133l

[v/ph] (2.42b)

trong đó:

α - góc tạo bởi đường sinh và đáy dưới nón trong, 039 40α = ÷

f - hệ số ma sát giữa vật liệu và bề mặt nón, f = 0,35 l - chiều dài khu vực 2 mặt nón song song [m]

Tính năng suất của máy đập nón thoải

Sau 1 vòng quay của máy, thể tích khối vật liệu rơi ra khỏi máy: = π tbV a.l. .D (2.43a)

trong đó: a- khoảng cách giữa 2 mặt nón song song [m] l - chiều dài khu vực giữa 2 mặt nón song song [m], thường = ÷ Tl (0,07 0,08) D

DT - đường kính đáy dưới nón trong [m] Dtb - đường kính trung bình của khu vực giữa 2 mặt nón song song [m], thường

lấy ≠Tb TD D

do đó: = π TV a.l. .D (2.43b)

Dtb

DT

l

d

Hình 2.13. Sơ đồ tính năng suất máy đập nón


Trang II-

24

Khi nón trong quay n v/ph, năng suất của máy đập nón thoải: = ϕ γ = π ϕ γQ v.n. . .60 .a.l. . .60 [T/h]

= ϕ γTQ 188.a.l.D .n. . [T/h] (2.44)

trong đó: ϕ - hệ số tơi của vật liệu, ϕ = 0,25 - 0,6

γ - trọng lượng thể tích của vật liệu [T/m3] n - số vòng quay của nón trong [v/ph]

Xác định công suất của máy đập nón thoải Công suất yêu cầu của máy được xác định theo công thức:

( )σ= + − × ×

22 3 2

Tb Tn

N D .D 0,388D 0,052 a D357.000E

[ml] (2.45)

ml : mã lực hay CV trong đó:

D - chiều rộng của khe nạp liệu [cm] a - chiều rộng của khe tháo liệu [cm] n - số vòng quay của nón trong [ v/ph] σ - giới hạn bền chịu nén của vật liệu [KG/cm2] E - môđun đàn hồi của vật liệu [KG/cm2]

Trong công thức tính công suất của máy đập nón dốc và nón thoải là chỉ gần đúng, vì không tính đến mức độ đập nghiền i. Tuy nhiên, đối với đập trung bình và đập thô kết quả cũng gần đúng thực tế. III.4. So sánh giữa máy đập nón và máy đập hàm

Ưu điểm: - Năng lượng tiêu tốn riêng cho 1 tấn sản phẩm ít hơn, vì máy đập nón làm việc liên tục, đồng thời phương thức tác dụng lực ngoài lực ép còn lực uốn, mà ta biết các loại vật liệu silicát chịu lực uốn kém hơn lực nén 10-15 lần. - Máy có năng suất lớn, làm việc liên tục, máy làm việc không ồn ào vì không có va đập.

- Sản phẩm có kích thước đồng nhất hơn.

Khuyết điểm: - Máy có cấu tạo phức tạp, sửa chữa khó khăn. - Điều khiển máy phức tạp, khó điều chỉnh khe hở của đáy nón. - Khả năng kéo vật liệu vào máy kém. - Không đập được các vật liệu dẻo, vì nó có thể làm nghẽn khoảng không gian làm việc của máy. - Từ những ưu và nhược điểm nêu trên ta nhận thấy hiện nay nếu có điều kiện nên sử dụng máy đập nón có nhiều ưu việt hơn, nhất là sử dụng đập thô trong các nhà máy sản xuất xi măng.