Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

Tải bản đầy đủ - 0trang

CBHD: Hồ Quốc Phong

• bi thép hình trụ: ϕ = 0,25 – 0,33

• bi sứ: ϕ = 0,3 – 0,4

q – phụ thuộc vào tính chất vật liệu nghiền và điêu kiện được chọn theo bảng

Bảng 3-5: Sự phụ thuộc của q và các loại vật liệu



Vật liệu đem nghiền



Trị số q, tấn/KWh

Nghiền ướt



Nghiền khô



Độ bền cao



0,04 - 0,06



0,04 – 0,05



Độ bền trung bình



0,07 – 0,09



0,06 – 0,07



Độ bền thấp



0,10 – 0,12



0,08 – 0,11



-



0,036 – 0,040



Xỉ lò cao



-



0,035 – 0,040



Cát thạch anh



-



0,03



0,07 – 0,10



0.06 – 0,08



Đá vơi



Clinker xi măng lò

quay



Hỗn hợp vơi, đất sét



Nhìn chung, giá trị q được cho trong bảng trên hầu như được dùng trong lĩnh

vực xây dựng, vì vậy dựa vào việc xem xét đặc tính của hạt đậu nành ta nhận

thấy hạt đậu nành có đặc tính khá giống với đá vơi có độ bền trung bình, vì đá

vơi có độ cứng theo thang đo Mohs là 2,5 – 3, trong khi đó hạt đậu nành có kết

cấu là các protein dạng sừng liên kết với nhau, có cùng kết cấu với móng tay, và

móng tay có độ cứng theo thang Mohs là 2,5. Cùng với việc tiến hành nghiền khô

hạt đậu nành, ta sẽ chọn thơng số q có giá trị là 0,06.

Giá trị hiệu chỉnh độ mịn K’ được cho ở bảng dưới, dựa vào % khối lượng

tích lũy trên rây 0,085, ta chọn mức tích lũy là 6% suy ra b = 0,82



19



CBHD: Hồ Quốc Phong

Bảng 3-6: Giá trị hiệu chỉnh độ mịn K’



Phần trăm khối lượng



K’



tích lũy trên rây 0,085mm



Phần trăm khối lượng



K’



tích lũy trên rây 0,085mm



2



0,59



11



1,04



3



0,65



12



1,04



4



0,71



13



1,13



5



0,77



14



1,17



6



0,82



15



1,21



7



0,86



16



1,25



8



0,91



18



1,34



9



0,95



20



1,42



10



1,00



Ta có V = . L

Trong đó

Dt: đường kính trong của máy nghiền, m

L: chiều dài của máy nghiền, m



Ta có:

Để chọn kích thước tối ưu của máy nghiền thì tỉ số L/D phải phù hợp với

các yêu cầu kỹ thuật đối với sản phẩm nghiền. Có hai khả năng lựa chọn:

 Nếu tăng đường kính máy nghiền khi chiều dài khơng đổi, thì tăng được

hiệu suất giảm điện năng cho một đơn vị công suất, rút bớt được cỡ hạt bé

trong vật nghiền thì sẽ tăng được số hạt cỡ lớn và sẽ giảm được mức độ

mòn của các tấm lót trong thùng nghiền.

 Ngược lại nếu tăng chiều dài của máy nghiền khi đường kính khơng đổi

thì sẽ giảm được vốn đầu tư về thiết bị, giảm được lượng dư thừa cát hạt

cỡ lớn dẫn tới tăng được lượng hạt nhỏ mịn trong thành phần nghiền.

20



CBHD: Hồ Quốc Phong

Theo lý thuyết về máy nghiền bi và thực nghiệm, tỷ lệ giữa chiều dài và



đường kính vỏ máy nghiền



là tối ưu nhất đối với máy nghiền bi hai



ngăn. Do đó L = 3D

Các thơng số đã có và chọn được là:

Q = 0,5 (tấn/giờ)

ρb = 4 (tấn/m3);



;



q = 0,06 (tấn/kW.h);



K’ = 0,82;



µ = 0,85;



ϕ = 0,4;



L = 3.Dt

Ta thay các thông số trên vào cơng thức

.0,06.0,82

Ta tính được, Dt = 0,86 (m) và L = 2,58 (m)

Máy nghiền có hai buồng nghiền, theo lý thuyết về máy nghiền bi và kinh

nghiệm thực tế tỷ lệ của chiều dài làm việc giữa buồng nghiền 1 (L 1) và buồn



nghiền 2 (L2) là:



. Vì thế ta tính được:



Chiều dài làm việc của buồng nghiền 1: L1 = 0,86 (m)

Chiều dài làm việc của buồng nghiền 2: L2 = 1,72 (m)

3.1.2. Bề dày thùng nghiền

Theo thực nghiện bề dày của thùng nghiền sẽ



= (0,01 0,013).D. Bề dày



của vỏ phụ thuộc vào đường kính và chiều dài của thùng nghiền.



21



CBHD: Hồ Quốc Phong

- Vậy bề dày của thùng nghiền ta chọn là



= 8 (mm).



- Đường kính ngồi của vỏ ống nghiền: Dn = 0,876 (m).

Và cũng thấy rằng L1 và L2 là chiều dài làm việc của thiết bị. Chiều dài

thường bị nhầm lẫn với chiều dài thực tế. Chiều dài thực tế của L = L 1 + L2 + bề

dày của tấm ngăn = 2,596 (m). Phần bề dày tấm ngăn sẽ trình bày trong phần tấm

ngăn.

3.1.3. Tốc độ quay

a. Số vòng quay tới hạn

Về mặt lý thuyết, người ta tính số vòng quay của máy nghiền bi với điều

kiện sao cho lớp bi đạn sát thành máy làm việc có hiệu quả nhất lúc đó máy sẽ có

năng suất cao nhất.

Máy nghiền bi làm việc chủ yếu dùng động năng của bi đạn để đập

nghiền. Vì vậy ta cần xét sự vận chuyển của bi đạn sao cho đạt được năng suất

cao nhất, độ mịn tốt nhất với năng lượng tiêu hao ít nhất.

Khi thùng nghiền quay chậm, bi thép và vật liệu được nâng lên tới độ cao

nào đó rồi trượt lên nhau và hiện tượng va đập không xuất hiện, làm giảm đáng

kể hiệu quả nghiền. Ngược lại nếu thùng nghiền quay với tốc độ quá lớn, bi đạn

và vật liệu bám chặt vào vỏ máy nghiền và quay cùng tốc độ của thùng nghiền do

lực ly tâm. Vì vậy ta phải tính số vòng quay của máy nghiền sao cho bi đạn có

động năng rơi là lớn nhất (lực đập mạnh nhất).

Để tính tốn được đơn giản ta coi:

• Thành máy bên trong là tròn nhẵn.

• Tính tốn cho 1 bi đạn, sau đó suy ra cho cả tập hợp bi đạn.



22



CBHD: Hồ Quốc Phong

• Coi viên bi có kích thước khơng đáng kể so với đường kính của vỏ máy

nghiền.



Hình 3-3: Phân tích lực của bi nghiền trong thùng nghiền



Khi máy quay, bi đạn chịu tác động của lực ly tâm Plt nâng lên đến điểm A

rồi bị rơi xuống do tác dụng của trọng lượng G.

Phân tích lực G thành hai thành phần:

-



Thành phần hướng tâm G.cos



-



Thành phần tiếp tuyến G.sin



Với góc



: là góc được tạo bởi bán kính R qua A (của thùng nghiền)



và đường thẳng đứng đi qua A;



được gọi là góc rơi.



Điểm A nằm trên quỹ đạo chuyển động của bi đạn, tại đó bi đạn rơi khỏi

thành máy nên được gọi là điểm rơi.

Bi đạn chỉ rời khỏi thành máy nếu lực thành phần G.cos



vượt quá giá trị



lực li tâm.

Tại điểm C cao nhất, khi tốc đọ quay của ống nghiền tạo được lực ly tâm

cân bằng với trọng lượng G của bi thì tốc độ quay đó gọi là tốc độ quay tới hạn:

nth

23



CBHD: Hồ Quốc Phong



G = Plt



m.g = m.R.



(*)



Trong đó:

m: Khối lượng của viên bi thép (Kg)

g: gia tốc trọng trường (m/s2)

R: bán kính thành trong máy nghiền (m)

: tốc độ góc tới hạn (rad)

nth: số vòng quay tới hạn (vòng/phút)

nth = (vòng/phút)

b. Số vòng quay hợp lí

Sau khi rời thành máy tại điểm A, viên bi đạn tách khỏi thành trong của

ống nghiền, rơi theo quỹ đạo parabol gặp điểm B của ống nghiền. Khi đó thành

phần lực G hướng tâm (G cosα) phải vượt quá giá trị của lực ly tâm, tức là :

G.cosα ≥ Plt



(1)



⇔ m.g.cosα ≥ m. R. ωth2



⇒ ωhl =



g cos α

R



(2)



Khi quỹ đạo chuyển động của viên bi thép theo đường parabol, thì có

thể biểu diễn tọa độ của viên bi theo tọa độ (xAy) như sau:

x = v.t.cosα (3)



y = v.t.sinα -



g.t 2

2



Trong đó :

v: vận tốc của viên bi [m/s]

t: thời gian chuyển động của viên bi [s]

24



(4)



CBHD: Hồ Quốc Phong

x

Từ (4.1.2) ⇒ t = v. cos α



(5)



Thay t tìm được vào (5.1.2):

g .x 2

2

2

⇒ y = x.tgα - 2.v . cos α



(6)



g. cos α

R



(7)



v = ω.R = R.



mà :



x

3

⇒ y = x.tgα - 2.R. cos α



nên :



(8)



Quỹ đạo chuyển động tròn của viên bi thép trong hệ tọa độ (XOY) được

biểu diễn như sau:

• Xét tại điểm B :

X2 + Y2 = R2

⇒XBO2 + YBO2 = R2



(9)



Mặt khác : XBO = xBA - Rsinα



(10)



YBO = yBA - Rcosα



(11)



Thay (10), (11) vào (9), được:

xBA2 + yBA2 - 2.R.xBA sinα-2R.yBA cosα = 0

x BA

3

Từ (9.1.2): yBA = xBA.tgα - 2.R. cos α



(12)



(13)



Thay vào (13.1.2)

3



x BA

R cos 4 α







x BA







sin

α

2

 4 R cos α





= 0



(14)



Vì quỹ đạo parabol cắt quỹ đạo tròn tại điểm A (gốc tọa độ) nên (14) có 3

nghiệm : x1= x2= x3 = 0

Vậy ta có biểu thức sau:





x BA







sin

α

 4 R cos 2 α



= 0

⇒



25



CBHD: Hồ Quốc Phong

⇒ xBA = 4.Rcos2α.sinα



(15)



Thay (16.1.2) vào (14.1.2) được:

yBA = - 4.R.sinα2 cosα



(16)



yBA: được gọi là chiều cao rơi của viên bi từ điểm rơi A

xuống điểm B (gọi là điểm chạm).

Như vậy, số vòng quay hợp lý nhất (tối ưu nhất) ứng với góc rơi α tối ưu

nhất phải ứng với chiều cao rơi cực đại để cho lực va đập của viên bi vào vật

liệu là lớn nhất (khi yBA đạt giá trị lớn nhất).

⇒ Lấy đạo hàm của (16) theo α :



(



y BA = 8 R sinα cos 2 α − 4 R sin3 α = 4 R sinα 2 cos 2 α − sin 2 α



)



yBA lớn nhất khi yBA = 0

2

2

⇒ ( 2 cos α − sin α ) = 0 (vì R và α đều khác 0).



⇒ 2 - tg2α = 0 ⇒ tg2α = 2

⇒ α = 54o 40’

Thay α = 54o 40’ vào (3.1.2) được:

ωhl = = = = 3,63

Thay ωhl vào (3) ta được số vòng quay hợp lý:

30

nhl = π . ωhl = 34,7 [v/ph]



Công thức trên cho thấy số vòng của máy nghiền chỉ phụ thuộc vào một

thơng số duy nhất là đường kính của vỏ máy nghiền. Các cơng thức trên chỉ tính

cho lớp bi đạn sát thành trong của vỏ máy nghiền mà khơng tính tới sự trồi trượt

của bi đạn theo thành máy, quá đề cao vai trò của lực đập mà chưa đánh giá hết

vai trò của lực mài. Trong thực tế, cần chú ý tới các tính chất và kích thườc của

26



CBHD: Hồ Quốc Phong

vật liệu đưa vào máy nghiền, độ mịn yêu cầu, trạng thái bề mặt tấm lót, hệ số đổ

đầy bi đạn...mà đưa vào cơng thức tính toán trên hệ số k tương ứng. Điều này chỉ

tiến hành được qua kinh nghiệm thực tế của thực nghiệm.

3.1.4. Tấm lót

Tấm lót được dùng để bảo vệ vỏ ống nghiền chịu sự va đập và chà miết của

vật nghiền và vật liệu để nghiền. Ngồi ra tấm lót còn có tác dụng tăng khả năng

đập nghiền, chà miết vật liệu nghiền.

Hình dáng bề mặt làm việc của tấm lót, đường kính có ích của máy nghiền

và đặc tính chuyển động của cật đập ảnh hưởng lớn đến độ mòn của nó, đến năng

suất của máy nghiền, đến lượng tiêu hao cơng suất và hao mòn vật đập.

Vật liệu tấm lót có thể làm bằng nhiều vật liệu khác nhau như: thép mangan,

gang, gốm sứ…tùy theo tính chất và yêu cầu kỹ thuật đối với vật liệu nghiền mà

chọn. Do yêu cầu làm việc của máy nghiền đậu nành nên ta chọn vật liệu là Inox

316L (ρinox = 7,98 tấn/m3).

a. Tấm lót ngăn 1

Ở ngăn 1 dùng để nghiền thơ, tác dụng đập nhiều hơn tác dụng chà miết của

vật nghiền trong q trình nghiền đập nên dùng tấm lót mặt hình sóng hoặc bậc,

ta chọn tấm lót hình sóng đế giày.

Tấm lót được lắp theo chu vi và chiều dài:

Theo chu vi của thùng nghiền, dùng tấm lót có kích thước đáy lắp với chu vi

của buồng nghiền chiếm 1/40 của kích thước chu vi (chắn 1 cung có góc 90).

Chu vi của thùng nghiền: C = 2πR = 2π.430 = 860π (mm)

Khe hở giữa hai tấm lót theo chu vi: 3 mm

Kích thước đáy của tấm lót:

Theo chiều dài L1=860 mm của ngăn 1 thùng nghiền: chọn kích thước của

tấm lót l1=172 (mm). Vì thế ta cần 5 tấm lót với kích thước đã chọn.

Theo chu vi ta sẽ có tất cả 200 tấm với l1= 140 (mm).

27



CBHD: Hồ Quốc Phong

Kích thước gờ cao chọn theo kinh nghiệm thực tế:

Gờ cao nhất có chiều cao: hc = 26 (mm)

Gờ thấp nhất có chiều cao: ht = 8 (mm)

Tấm lót được lắp vào thân thiết bị bằng bu lơng M9x1

Thể tích tấm lót ở ngăn 1, có hai lỗ bulong d = 30 mm.

= 0,0003 m3

Trọng lượng tấm lót ở ngăn 1:

0,58 (tấn) với inox = 7,98 T/m3

b. Tấm lót ngăn 2

Ở ngăn 2 của thùng nghiền dùng để nghiền tinh, q trình dùng ở ngăn 2 có

tác dụng chà xiết của vật nghiền (bi đạn) lên tấm lót là chính nên dùng tấm lót có

gờ thấp hoặc trơn.

Theo chu vi của thùng nghiền: dùng tấm lót có kích thước đáy bằng 1/40

của kích thước chu vi thùng nghiền (chắn 1 cung có góc 90)

Kích thước đáy của tấm lót: b2 = 64,5 mm.

Chọn kích thước dài của tấm lót theo phương chiều dài L 2 = 1720 mm của

thùng nghiền. Vậy ta có 8 tấm với l1 = 212 mm.

Tổng cộng có 320 tấm với l1 = 212 mm

Lỗ để lắp bulơng M6x1.

Kích thước chiều cao tấm lót: h = 8 mm

Thể tích tấm lót ở ngăn thứ 2:

= 0,00058 m3

Trọng lượng của các tấm lót ở ngăn 2:

1,12 (tấn) với inox = 7,98 T/m3

28



CBHD: Hồ Quốc Phong

3.1.5. Tấm ngăn

Tấm ngăn dùng để chia thùng nghiền thành nhiều ngăn riêng biệt, nó cản trở

sự dịch chuyển của vật nghiền từ ngăn này đến ngăn khác. Máy nghiền bi liên tục

được thiết kế sẽ có 2 tấm ngăn.

-



Tấm ngăn 1 đặt ở giữa, cách cổ thùng đầu nạp liệu 0,86 m.

Tấm ngăn 2 đặt sát cổ thùng nghiền đầu tháo liệu.



Các tấm ngăn được chế tạo từ Inox 316L, bề dày là 8 mm, ở giữa sẽ là lưới

có kích thước hạt như mong muốn. Tấm ngăn được ghép từ 18 tấm ghép hình

quạt với góc mở là 200.

a. Tấm ngăn 1

Chọn số khe trên một tấm quạt là 16, vậy tổng số khe trên tấm ngăn 1 là 288.

Khoảng cách giữa các khe là 19 mm. Lỗ khe đầu vào 0,6 mm, đầu ra là 1 mm loe

dần phía đầu tháo liệu.

Bán kính lưới trung tâm là: R=0,16.Rtrong= 0,16.0,43 = 0,069 (m).

Tiết diện tấm quạt không che (trừ đi lưới trung tâm) là:

= 0,026 m3

Vậy thể tích là V = 0,026.0,018.18 = 0,0084 m3.

Thể tích lỗ bulong trên tấm ngăn là (có 3 lỗ với d = mm):

m3

Vậy thể tích thực của 1 tấm ngăn là: V = 0,0084-1,73.10 -3-7,48.10-4.18 =

5,95.10-3 m3.

 Khối lượng tấm ngăn là: Gtấm ngăn 1= 0,047 tấn.

b. Tấm ngăn 2

Chọn số khe trên một tấm quạt là 16, vậy tổng số khe trên tấm ngăn 1 là 288.

Khoảng cách giữa các khe là 19 mm. Lỗ khe đầu vào 5µm, đầu ra là 10 µm loe

dần phía đầu tháo liệu.

Tương tự với cách tính tấm ngăn 1. Ta có:

29



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×