Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống máy nghiền bột bán hóa công suất 10 tấn / ngày

0

Bộ công thơng
Tổng công ty giấy việt nam
Viện công nghiệp giấy và xenluylô








Báo cáo tổng kết
đề tài cấp bộ năm 2008


nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống
máy nghiền bột bán hóa công suất 10 tấn / ngày



Cơ quan chủ quản: bộ công thơng
Cơ quan chủ trì:
viện công nghiệp giấy và xenluylô
Chủ nhiệm đề tài:
Khổng Quế
Kỹ s cơ khí

7124
17/02/2009


Hà nội - 12/2008

1
Mục lục

Nội dung Trang
Mở đầu 3
Phần I : Tổng quan về sản xuất bột bán hóa
và thiết bị nghiền bột bán hóa 5
1.1. Công nghệ sản xuất bột bán hóa và các thiết bị
nghiền bột bán hóa
5
1.1.1. Phơng pháp sản xuất bột bán hóa
5
1.1.2. Thiết bị nghiền bột bán hóa đợc sử dụng ở Việt Nam
6

1.2. Lựa chọn của đề tài
6
1.2.1. Sơ đồ sản xuất bột bán hóa
6
1.2.2. Nhiệm vụ và mục tiêu của đề tài
7
Phần II : Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu 8
2.1. Đối tợng nghiên cứu 8
2.2. Phơng pháp nghiên cứu
8
Phần III : Kết quả nghiên cứu 9
3.1. Kết cấu, vật liệu chế tạo, nguyên lý hoạt động
của các thiết bị nghiền bột bán hóa
9
3.1.1. Máy nghiền vít
9
3.1.2. Máy nghiền đĩa
10
3.2. Lựa chọn phơng án kỹ thuật để thiết kế
11
3.3. Tính toán thiết kế máy
12
3.3.1. Máy nghiền vít
12
3.3.2. Máy nghiền đĩa
17
3.4. Công nghệ chế tạo và lắp ráp các thiết bị
20
3.4.1. Máy nghiền vít
20

3.4.2. Máy nghiền đĩa
22
3.5. Chạy thử thiết bị
24

2
3.5.1. Quy tr×nh, chÕ ®é c«ng nghÖ ch¹y thö 24
3.5.2. Thùc hiÖn ch¹y thö
26
3.5.3. KÕt qu¶ ch¹y thö
27
KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 28
Tµi liÖu tham kh¶o 29
Phô lôc 30

3
Mở đầu
Hiện nay Đảng ta đang chủ trơng thực hiện một nền kinh tế nhiều thành
phần, với chính sách đúng đắn của Đảng và Nhà nớc, nền kinh tế của nớc ta
đang có nhiều thay đổi cùng với sự xuất hiện ngày càng nhiều các cơ sở sản xuất
kinh doanh trong nhiều lĩnh vực, ngành nghề. Đầu t ban đầu cho một ngành
nghề sản xuất, với một công nghệ hiện đại đóng góp một phần to lớn vào hiệu
quả của doanh nghiệp. Việc sử dụng các thiết bị đợc chế tạo trong nớc với giá
thành thấp hơn nhập ngoại nhng vẫn đảm bảo chất lợng, đảm bảo yêu cầu của
công nghệ là một trong những yếu tố tích cực giúp cho các doanh nghiệp giảm
bớt chi phí đầu t ban đầu, góp phần làm giảm chi phí sản xuất cũng nh hạ giá
thành sản phẩm, nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh của doanh nghiệp khi đi
vào hoạt động.
Cùng với nhiều ngành nghề khác nhau, ngành sản xuất giấy và bột giấy
cũng góp phần vào việc phát triển kinh tế của đất nớc. Cũng nh các ngành

nghề khác, trong công nghiệp sản xuất giấy, mỗi một sản phẩm làm ra phải có
một dây chuyền thiết bị phù hợp. Công đoạn nghiền trong cả quy trình công
nghệ sản xuất giấy là công đoạn không thể thiếu, nó quyết định tới chất lợng
sản phẩm.
Quá trình nghiền đợc thực hiện với nguyên liệu có thể là bột giấy, giấy
loại hoặc là mảnh nguyên liệu đã qua xử lý. Với mỗi loại nguyên liệu đa vào
nghiền ta phải có các thiết bị cho phù hợp.
Hiện nay Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô đang thực hiện một số đề
tài về công nghệ liên quan đến bột bán hóa. Việc đầu t thiết bị nghiền bột bán
hóa phù hợp với quy mô thử nghiệm là một vấn đề cần thiết. Các thiết bị nghiền
đang đợc sử dụng ở các đơn vị sản xuất giấy và bột giấy trong nớc hiện nay
đều đợc nhập từ nớc ngoài mà chủ yếu từ Đài Loan và Trung Quốc đồng bộ
theo dây chuyền sản xuất giấy, nên nếu nhập riêng lẻ sẽ có giá thành rất cao.

4
Chính vì vậy, năm 2008 Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô đợc Bộ
Công Thơng giao cho chủ trì thực hiện đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ
thống máy nghiền bột bán hóa công suất 10 tấn/ngày.
Mục tiêu của đề tài: Chế tạo, lắp đặt và đa vào vận hành hệ thống máy
nghiền bột bán hóa có công suất 10 tấn/ngày, gồm: 01 máy nghiền vít xoắn và
01 máy nghiền đĩa.
Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu các thiết bị nghiền bột bán hóa đợc chế tạo tại nớc ngoài
về cấu tạo, kết cấu, vật liệu chế tạo.
- Lập phơng án kỹ thuật, tính toán, chọn vật liệu, thiết kế, chế tạo máy
nghiền bột bán hóa đạt công suất đề ra.
- Lắp đặt, chạy thử, đánh giá về công suất, chất lợng của thiết bị
Phơng pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu các thiết bị nghiền bột bán hóa qua các tài liệu của nớc
ngoài để tìm hiểu: cấu tạo, nguyên lý hoạt động, vật liệu chế tạo các thiết bị

nghiền bột bán hóa.
- Tham quan khảo sát các thiết bị nghiền bột bán hóa của nớc ngoài hiện
đang đợc sử dụng tại các doanh nghiệp trong nớc.
- Lựa chọn phơng án kỹ thuật, tính toán, thiết kế, chế tạo, lắp đặt và vận
hành hệ thống nghiền bột bán hóa đạt công suất 10 tấn/ngày.

5
Phần I:
Tổng quan về sản xuất bột bán hóa
và thiết bị nghiền bột bán hóa

1.1. Công nghệ sản xuất bột bán hóa và các thiết bị nghiền bột bán
hóa
1.1.1. Phơng pháp sản xuất bột bán hóa
Trong ngành giấy hiện đang áp dụng các phơng pháp để sản xuất bột sau:
phơng pháp hóa học (bột hóa), phơng pháp cơ học (bột cơ) và phơng pháp
bán hóa (bột bán hóa).
Phơng pháp hóa học:
Phơng pháp này sử dụng các loại hóa chất làm tác nhân để tách loại các
tạp chất ra khỏi xơ sợi xenluylo bằng các phản ứng hóa học xảy ra trong quá
trình nấu bột. Các phản ứng hóa học đợc thực hiện trong môi trờng có nhiệt độ
và áp suất cao giúp cho các phản ứng hóa học đợc thực hiện một cách dễ dàng.
Sản phẩm nhận đợc sau khi nấu là các xơ sợi bột giấy. Đây là phơng pháp sản
xuất ra các loại giấy có chất lợng cao, cơ tính tốt nhng hiệu suất bột thu đợc
thấp và đầu t ban đầu tốn kém. Bột giấy sau khi nấu bằng phơng pháp hóa học
đợc sử dụng để sản xuất giấy in, giấy viết (bột đã qua tẩy trắng), giấy bao
gói(bột không tẩy trắng).
Phơng pháp cơ học:
Đây là phơng pháp nấu bột giấy ít sử dụng đến hóa chất, mà chủ yếu là
dùng, các thiết bị nghiền để thu đợc xơ sợi bột giấy. Đây là phơng pháp sản

xuất bột đơn giản nhất, nhng giấy đợc sản xuất từ loại bột này có cơ tính thấp,
độ trắng không cao nên thờng đợc sử dụng để sản xuất giấy in báo.
- Phơng pháp bán hóa:
Phơng pháp bán hóa có thể đợc coi nh là một ph
ơng pháp trung gian
giữa hai phơng pháp trên, phơng pháp này cũng sử dụng tác nhân là chất hóa
học nhng ở nồng độ thấp hơn nhiều so với phơng pháp hóa học. Hóa chất đợc

6
thẩm thấu vào nguyên liệu thông qua việc ngâm tẩm trong môi trờng có nhiệt
độ thấp. Việc sử dụng hóa chất ở phơng pháp này chỉ nằm mục đích làm mềm
nguyên liệu. Nguyên liệu sau khi đợc làm mềm bởi quá trình thẩm thấu hóa
chất (mảnh nguyên liệu) đợc đa sang nghiền để thu đợc các xơ sợi bột giấy.
Phơng pháp bán hóa có hiệu suất cao (70-90%) trong sản xuất bột. Bột bán hóa
đợc sử dụng để sản xuất giấy bao bì, các tông (bột không tẩy); sản xuất giấy in
báo (bột tẩy trắng nhẹ); giấy in, giấy viết (bột đã qua tẩy trắng).
1.1.2. Thiết bị nghiền bột bán hóa đợc sử dụng ở Việt Nam
Các loại máy nghiền đang đợc sử dụng trong ngành giấy hiện nay là:
nghiền Hà Lan, nghiền đĩa, nghiền côn, nghiền vít.
Nh phần trên đã trình bày, bột bán hóa đợc sản xuất bằng phơng pháp
thẩm thấu hóa chất các mảnh nguyên liệu sau đó đa chúng vào nghiền để thu
hồi các xơ sợi bột giấy. Các thiết bị nghiền mảnh đợc sử dụng để nghiền bột
bán hóa gồm chủ yếu là hệ thống máy nghiền đĩa 2 cấp hoặc 3 cấp. Hiện nay tại
Việt Nam có Công ty Giấy Tân Mai là doanh nghiệp sản xuất bột hóa nhiệt cơ
tẩy trắng (bột BCTMP) sử dụng thiết bị nghiền mảnh là nghiền đĩa. Tại đây,
công đoạn nghiền đợc chia làm 2 giai đoạn: nghiền sơ cấp và nghiền thứ cấp.
Ngoài hệ thống máy nghiền đĩa nh trên, tại các các cơ sở sản xuất bột
theo phơng pháp kiềm lạnh (sản xuất giấy vàng mã), ngời ta còn sử dụng thiết
bị nghiền là hệ thống nghiền bao gồm: máy nghiền vít, máy nghiền Hà Lan, máy
nghiền đĩa.

Trong các nhiệm vụ nghiên cứu khoa học công nghệ của Viện Công
nghiệp Giấy và Xenluylo năm 2008, có đề tài cấp nhà nớc Nghiên cứu công
nghệ và dây chuyền thiết bíanr xuất bột giấy hiệu suất cao từ nguồn nguyên liệu
trong nớc đạt tiêu chuẩn xuất khẩu mà trong đó đề tài đã lựa chọn phơng án
công nghệ là sử dụng máy nghiền vít và máy nghiền đĩa.
1.2. Lựa chọn của đề tài
1.2.1. Sơ đồ sản xuất bột bán hóa
D
ới đây là sơ đồ sản xuất bột bán hóa làm căn cứ để thực hiện nhiệm vụ
của đề tài

7

NaOH, T=90
0
C, = 2h


Hình 1
1.2.2. Nhiệm vụ và mục tiêu của đề tài:
Nhiệm vụ của đề tài là: nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống máy nghiền
bột bán hóa công suất 10 tấn/ngày
Căn cứ vào nhiệm vụ đặt ra của đề tài và sơ đồ công nghệ nêu trên có thể
nhận thấy nhiệm vụ và mục tiêu chính của đề tài này là: nghiên cứu, thiết kế và
chế tạo 2 máy nghiền có công suất 10 tấn/ngày, bao gồm: 01 máy nghiền vít, 01
máy nghiền đĩa.
Xử lý mảnh với xút
Nghiền đĩaNghiền tinhSàng bộ
t
Sử dụng lại hay thu hồi hóa chấ

t
Nghiền vít
Mảnh gỗ đã qua tuyển chọn
Xeo bột

8
Phần II
đối tợng và Phơng pháp nghiên cứu
2.1. Đối tợng nghiên cứu :
Trong đề tài này đối tợng đợc nghiên cứu là hệ thống máy nghiền bột
bán hóa có công suất 10 tấn/ngày, bao gồm: 1 máy nghiền vít và 1 máy nghiền
đĩa
2.2. Phơng pháp nghiên cứu:
- Căn cứ vào các tài liệu của nớc ngoài mà chủ yếu là của Liên Xô cũ để
tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, vật liệu chế tạo các thiết bị nghiền bột
bán hóa.
- Tham quan khảo sát các thiết bị nghiền bột cơ, bột hóa, bán hóa, kiềm
lạnh hiện đang đợc sử dụng tại các doanh nghiệp sản xuất bột giấy và giấy ở
Việt Nam
- Lựa chọn phơng án kỹ thuật, tính toán , thiết kế chế tạo, lắp đặt và vận
hành hệ thống máy nghiền bột bán hóa có công suất 10 tấn/ngày.

9
Phần III
Kết quả nghiên cứu
3.1. Kết cấu, vật liệu chế tạo, nguyên lý hoạt động của các thiết bị
nghiền bột bán hóa.
3.1.1. Máy nghiền vít:
- Kết cấu và vật liệu chế tạo máy nghiền vít: Trong các tài liệu của nớc
ngoài nh Liên Xô cũ, Trung Quốc không có đề cập đến máy nghiền vít, việc

tìm hiểu cấu tạo của chúng chỉ có thể tìm hiểu qua thực tế từ các máy nghiền
đợc chế tạo tại Đài Loan có trong các dây chuyền sản xuất giấy vàng mã xuất
khẩu sang Đài Loan. Từ quan sát thực tế chúng tôi thấy máy nghiền vít có các bộ
phận chính sau:
+ Thân máy: đợc chế tạo bằng thép CT5, thân máy nghiền vít đợc chế
tạo theo dạng hình ống, có 01 cửa nạp liệu, 01 cửa xả nguyên liệu ra, 02 cửa
thăm để căn chỉnh khi lắp máy. Phía trong ống, ở dới có gắn các thanh dao đế
chạy suốt theo chiều dài thân bằng phơng pháp hàn điện cố định vào thân máy,
có tất cả 11 thanh dao đế bằng thép 45, các dao đế có kích thớc 20x20mm.
Toàn bộ thân máy đợc gắn cố định trên chân máy bằng thép U140
+ Trục máy (trục nghiền) : phần giữa trục đợc chế tạo bằng thép ống
nhằm giảm trọng lợng của trục. Trên trục có gắn các vòng cánh xoắn bằng
phơng pháp hàn với mục đích đẩy nguyên liệu di chuyển liên tục trong thân
máy. Các thanh dao bay bằng thép 45 có kích thớc 20x40mm, dài 1000mm
đợc hàn vào các tấm dao và các tấm dao lại đợc hàn cố định trên trục, số lợng
dao bay cũng nh các tấm dao là 04, chúng đợc đặt nghiêng một góc 5
0
so với
đờng tâm của trục. Trục nghiền đợc truyền chuyển động từ động cơ điện thông
qua 01 cặp bánh đai thang.
- Nguyên lý hoạt động của máy nghiền vít:
Nguyên liệu đợc nạp vào thân máy qua cửa nạp liệu, nhờ các vòng vít
xoắn đợc gắn trên trục nghiền, nguyên liệu đợc đẩy di chuyển dọc theo thân

10
máy. Nhờ chuyển động quay của trục nghiền, các thanh dao bay gạt nguyên liệu
đi qua khe hở giữa dao bay và dao đế, tại đây, dới tác động của lực ma sát, áp
lực giữa dao bay và dao đế nguyên liệu đợc nghiền theo yêu cầu công nghệ và
đợc lấy ra tại cửa ra.
Để điều chỉnh chất lợng nghiền, ta điều chỉnh khe hở giữa dao bay và

dao đế bằng cách nâng hoặc hạ chiều cao tâm của trục nghiền thông qua các tấm
đệm dày 1mm bên dới các gối đỡ của trục nghiền.
3.1.2. Máy nghiền đĩa:
- Kết cấu và vật liệu chế tạo của máy nghiền đĩa: máy nghiền đĩa bao
gồm các bộ phận chính nh sau:
+ Thân máy: đợc đúc bằng gang xám, là bộ phận chính để đỡ các bộ
phận khác của máy.
+ Hộp nghiền: cũng đợc đúc bằng gang xám, đây là nơi xảy ra hoạt động
chính của máy, đó là quá trình nghiền.
+ Đĩa nghiền (dao nghiền): nằm trong hộp nghiền, gồm có 01 đĩa đợc
lắp cố định trên thân hộp nghiền, 01 đĩa đợc lắp trên trục nghiền. Trên bề mặt
các đĩa nghiền có các rãnh tạo thành các lỡi dao để nghiền, các đĩa nghiền đợc
lắp đồng tâm với nhau. Đĩa nghiền đợc làm bằng thép 40X17H2M hoặc thép
95X18 là các kim loại có độ chịu nhiệt và chịu mài mòn cao.
+ Trục nghiền: là bộ phận truyền chuyển động trực tiếp từ động cơ điện
sang cho đĩa nghiền.
- Nguyên lý hoạt động của máy nghiền đĩa:
Nguyên liệu đợc đa vào hộp nghiền qua tâm đĩa nghiền cố định, dới
tác động của chuyển động quay tròn của đĩa nghiền, nguyên liệu chịu sự tác
động của lực ly tâm di chuyển từ tâm đĩa ra vành đĩa trong các rãnh đợc tạo ra
bởi các lỡi dao nghiền, trong quá trình di chuyển chịu sự tác động của lực ma
sát tạo ra giữa 2 đĩa chuyển động và cố định, nguyên liệu đợc nghiền theo yêu
cầu công nghệ.

11
Để thay đổi chất lợng nghiền ngời ta điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt
đĩa nghiền bằng cách đẩy đĩa nghiền di chuyển theo phơng dọc trục nhờ hệ một
bộ truyền trục vít bánh vít.
3.2. Lựa chọn phơng án kỹ thuật để thiết kế.
Để thực hiện việc thiết kế một thiết bị mới, ta có 2 cách thực hiện

Cách thứ nhất: căn cứ vào yêu cầu đầu ra của thiết bị nh: năng suất của
thiết bị, chất lợng của sản phẩm đợc tạo ra bởi thiết bị, ta tiến hành tính toán
các thông số kỹ thuật của các chi tiết của thiết bị để đảm bảo đúng yêu cầu đặt
ra.
Cách thứ hai: căn cứ vào các dạng thiết bị đã có đang đợc sử dụng, ta
chọn sẵn kết cấu, thông số kỹ thuật của các chi tiết của thiết bị sau đó căn cứ vào
các thông số đó tính ngợc lại để kiểm nghiệm xem với các thông số đó thì thiết
bị của ta có đạt đợc yêu cầu theo nh ban đầu đặt ra hay không.
Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi dùng cách thứ hai để thực hiện công
việc thiết kế 02 máy nghiền theo yêu cầu của đề tài.
Hiện nay các máy nghiền vít đợc sử dụng tại các cơ sở sản xuất bột giấy
trong nớc đều có xuất xứ từ Đài Loan nhng không có các số liệu tính toán cụ
thể kèm theo. Trong các tài liệu của nớc ngoài hiện có tại Việt Nam cũng
không đề cập tới máy nghiền vít, mà chỉ đề cập tới các loại máy nghiền khác :
máy nghiền Hà Lan, máy nghiền đĩa, máy nghiền côn
Căn cứ vào máy nghiền vít của Đài Loan hiện đang đợc các doanh
nghiệp sản xuất giấy và bột giấy của Việt Nam hiện đang sử dụng và qua các tài
liệu của Liên Xô cũ, chúng tôi nhận thấy máy nghiền vít của Đài Loan có cấu
tạo và hoạt động tơng đồng nh máy nghiền Hà Lan khi nghiền nguyên liệu ở
dạng mảnh:
Máy nghiền vít và máy nghiền Hà Lan đều có dao bay đợc gắn trên trục
quay tuy số lợng dao khác nhau; để điều chỉnh khe hở giữa dao bay và dao đế
ngời ta đều dùng biện pháp nâng hoặc hạ bộ phận chuyển động quay có gắn
dao bay vì vậy phần tham gia vào hoạt động nghiền cùng nằm ở phía dới nên
dao đế chỉ đợc lắp đặt ở phía dới.

12
ở máy nghiền Hà Lan dao đế đợc đặt nghiêng một góc 7
0
, dao bay đặt

song song với đờng tâm trục của lô dao bay để tạo thành một góc nghiêng giữa
dao bay và dao đế thì ở máy nghiền vít cũng tơng tự nh vậy do dao đế song
song còn dao bay thì nghiêng một góc 5
0
so với đờng tâm trục dao bay.
Nếu không kể đến bộ phận tiếp liệu của máy nghiền vít là các cánh xoắn
có nhiệm vụ đẩy nguyên liệu vào buồng nghiền, thì nguyên liệu đợc dịch
chuyển trong thân của máy nghiền vít cũng tơng tự nh trong máy nghiền Hà
Lan.
Qua các điểm tơng đồng nh đã nêu ở trên giữa máy nghiền Hà Lan và
máy nghiền vít, chúng tôi quyết định chọn phơng án áp dụng các công thức tính
toán cho máy nghiền Hà Lan trong các tài liệu của Liên Xô cũ vào việc tính toán
cho máy nghiền vít.
3.3. Tính toán thiết kế máy
3.3.1. Máy nghiền vít:
a - Các bộ phận chính của máy và các thông số kỹ thuật
- Thân máy: thân máy làm bằng kim loại có dạng hình ống, thân có chiều
dài 1.5m và có độ dày 20mm. Trên thân máy tại một đầu có 01 cửa nạp liệu có
khích thớc 350x260mm nằm phía trên và 01 cửa ra liệu có kích thớc
300x180mm nằm bên cạnh thân và ở đầu còn lại. Các thanh dao đế đợc hàn
phía dới, bên trong lòng của thân máy.
- Trục máy: đợc làm bằng thép ống có đờng kính 140mm, dày 10mm. ở
hai đầu trục có cốt trục bằng thép đặc bằng phơng pháp đóng chốt 25 xuyên
qua và hàn chắc là nơi lắp vòng bi, bánh đai nhằm truyền chuyển động quay cho
trục từ động cơ điện. Trên trục có gắn 04 tấm thép mà trên đó có các thanh dao
bay và 02 vòng cánh xoắn theo hớng xoắn phải để đẩy mảnh nguyên liệu vào
khoang nghiền.
- Dao bay: đợc làm bằng thép chịu mài mòn, với kích thớc chiều dày
(rộng) s
1

=40mm, chiều cao h
1
=118mm, chiều dài l
1
=1000mm. Số lợng dao bay

13
là z
1
=04 dao đợc hàn chia đều xung quanh trục máy và có hớng nghiêng với
đờng tâm trục một góc 5
0
.
- Dao đế: cũng đợc làm bằng thép chịu mài mòn. Số dao đế trên thân
máy là z
2
=11, dao có kích thớc chiều dày (rộng) s
2
=20mm, chiều cao
h
2
=20mm, chiều dài l
2
=1500 mm đợc hàn vào thân máy theo suốt chiều dài
thân máy, khoảng cách giữa các dao đế là 20mm.
Các kích thớc chiều dày và chiều cao của dao bay và dao đế đợc chọn
nh trên nhằm phù hợp với việc nghiền mảnh nguyên liệu thờng có kích thớc
chiều dài hợp cách là 20-25mm.
Cánh xoắn đợc làm bằng thép dày 14mm với đờng kính là D = 376mm,
bớc xoắn là s = 220mm.

Cặp bánh đai của máy đợc đúc bằng gang với 03 rãnh đai chạy đai C và
có kích thớc nh sau: bánh đai chủ động d
cd
= 200mm; bánh đai bị động
d
bd
=550mm vì vậy tỷ số truyền của cặp bánh đai này là
550
2.75
200
bd
cd
d
i
d
== =
Động cơ điện dùng cho máy là động cơ có công suất 37KW và số vòng
quay n
dc
= 1450 v/ph. Số vòng quay của trục máy sẽ là
1450
527 /
2,75
dc
n
nvph
i
== =

Kết cấu cụ thể của máy nghiền vít đợc thể hiện trên bản vẽ lắp ở phần

phụ lục của bản báo cáo này.
b- Tính kiểm nghiệm các đặc tính kỹ thuật của máy nghiền vít
Theo [1] trang 245 và 246 các đại lợng quan trọng của máy nghiền Hà
Lan mà sau đây đợc áp dụng cho máy nghiền vít đợc kể đến và xác định nh
sau :
Vận tốc dài của dao bay đợc xác định theo công thức :
60
nd
v

= m/s (1)
trong đó: n số vòng quay của trục nghiền (rô to) trong 1 phút
d - đờng kính trục nghiền tính từ các đỉnh của dao bay (m)
từ (1)
3,14.527.0,376
10.37m/s
60
v ==


14
cũng theo [1] vận tốc dài của dao của các loại máy nghiền có công suất từ
20 tấn/ngày trở xuống đều nằm trong khoảng 9 15 m/s
Chiều dài nghiền của máy đợc xác định theo công thức:
12
60
n
nm m l
L =
m/s (2)

trong đó: n số vòng quay của trục nghiền (rô to) trong 1 phút
m
1
số lợng dao bay máy
m
2
số lợng dao đế của máy
l chiều dài tiếp xúc giữa dao bay và dao đế, m
từ (2)
527.4.11.1
386,5 /
60
n
L
ms==

Diện tích bề mặt nghiền của máy đợc xác định theo
1122
cos
zszsl
F
d


= cm
2
(3)

trong đó : z
1

số dao lắp trên trục nghiền (rôto)
z
2
số dao trên bề mặt cố định (stato)
s
1
chiều dày của dao trên rôto (dao bay), cm
s
2
chiều dày của dao trên stato (dao đế), cm
l chiều dài tiếp xúc giữa dao bay và dao đế, cm
d - đờng kính tại mặt ngoài cùng của dao bay, cm


- góc giữa trục rôto và hớng của dao bay:

= 5
0


2
4.4.11.2.100
299
3,14.37,6.0,997
Fcm==

Hệ số đặc trng nghiền E của máy biểu thị sự liên quan giữa chiều dài
nghiền và diện tích nghiền đợc xác định theo công thức sau:
n
L

E
F
=
m/s.cm
2
(4)

2
386,5
1,293
299 .
m
E
s
cm
==

Hệ số đặc trng nghiền của máy thể hiện mức độ cắt ngắn và làm mịn xơ
sợi của các loại máy nghiền khác nhau. Hệ số này càng lớn thì máy càng có khả
năng cao hơn trong việc làm giảm kích thớc theo chiều dài của xơ sợi (cắt), nếu

15
hệ số E nhỏ thì máy có khả năng cao hơn trong việc làm giảm kích thớc theo bề
ngang của xơ sợi (nghiền). Với hệ số
2
1,293
.
m
E
s

cm
=
thì máy nghiền vít đợc thiết
kế có khả năng nghiền vỡ các mảnh nguyên liệu cao hơn việc cắt ngắn chúng,
điều này phù hợp với mục tiêu của đề tài đa ra.
Tính kiểm nghiệm năng lực của hệ thống vít tải đợc gắn trên trục nghiền
Năng suất của máy phụ thuộc vào việc vận chuyển nguyên liệu của bộ
phận vít xoắn lắp trên trục chính vì chúng có nhiệm vụ đẩy các mảnh nguyên
liệu di chuyển vào khoang nghiền để nghiền.
Theo [5] trang 128 thì lu lợng vận chuyển lý thuyết Q
LT
của vít tải đợc
xác định bởi công thức:
22
60 ( )
4
LT
QDdSn


=

(5)
Trong đó Q
LT
: lu lợng mảnh (m
3
/h)
D: đờng kính ngoài cùng của vít xoắn (m), D = 0,376m
d: đờng kính của trục vít xoắn (m), d = 0,14m

S: bớc xoắn (m), S = 0,22m
n: số vòng quay của vít xoắn (vòng/phút), n = 527 v/ph


: hệ số điền đầy của mảnh,

=0,12 0,36

22 3
3,14
60 (0,376 0,14 ).0,22.527.0,16 106 /
4
LT
Qmh=
Thông thờng khi nghiền bột ta thờng nghiền ở nồng độ 3-5%, tơng tự
nh vậy ở máy nghiền vít dùng để nghiền mảnh ta cùng chỉ nghiền với mức độ
chiếm chỗ của mảnh là 3-5% thể tích khoang nghiền, tránh hiện tợng tắc nghẽn
của máy. Vì vậy lu lợng thực tế của mảnh mà máy có thể nghiền đợc là Q
TT

đợc xác định theo công thức Q
TT
= 0,05Q
LT
= 0,05.106 = 5,3 m
3
/h
Khối lợng bột khô tuyệt đối g mà máy nghiền đợc trong một giờ đợc
xác định theo công thức
TT

g
Q


=
T/h (6)
trong đó:

- khối lợng riêng của mảnh = 0.5 T/m
3


16

- độ khô tuyệt đối của mảnh = 0,18

0,5.0.18.5,3 0.5 /
g
Th
=

Vậy trong một ngày khối lợng bột khô tuyệt đối mà máy nghiền đợc G
đợc xác định bởi G = 24g = 24.0,5 = 12 T/ngày. điều này phù hợp với mục tiêu
của đề tài đặt ra.
c- Tính và chọn công suất động cơ điện:
Theo [3] trang 115, công suất tiêu hao tổng cộng trong quá trình hoạt
động của máy đợc xác định bởi:
N = N
u
+ N

z
(7)
Trong đó: N
u
công suất tiêu hao trong quá trình nghiền
N
z
công suất tiêu hao còn lại
N
z
= N
a
+ N
h
+ N
t
+ N
v
+ N
b
(8)
Trong đó: N
a
công suất tiêu hao dùng cho việc di chuyển nguyên liệu
trong mắt nghiền
N
h
công suất tiêu hao cho việc nâng khối lợng nguyên liệu
trong mắt nghiền
N

t
công suất tiêu hao để thắng đợc lực ma sát giữa dao và
nguyên liệu
N
v
công suất tiêu hao cho việc chống lại lực cản của không
khí
N
b
công suất tiêu hao để chống lại lực ma sát giữa trục và
các gối đỡ
N = N
u
+ N
a
+ N
h
+ N
t
+ N
v
+ N
b
(9)
Theo bảng 36 nếu công suất tiêu hao tổng cộng của máy là 100% thì các
công suất tiêu hao chiếm tỷ lệ nh sau:
N
u
= 39%N
N

a
= 45,6%N
N
h
= 4,5%N
N
t
= 2,2%N

17
N
v
= 5,2%N
N
b
= 3,5%N
Ta thấy rằng công suất N
a
chiếm tỷ lệ lớn nhất vì vậy chỉ cần tính công
suất này sau đó sẽ suy ra các công suất khác và công suất tiêu hao tổng cộng

100
45,6
a
N
NKW=
(10)
mà
()
102

mk
a
qvvv
NKW

=

(11)
trong đó: q
m
khối lợng của nguyên liệu di chuyển đợc trong 1 giây
1000 1000.0,5.106
14,7
3600 3600
LT
m
Q
qkg

==

v vận tốc dài của dao bay = 10,37 m/s
v
k
vận tốc của nguyên liệu di chuyển từ cửa nạp liệu đến
cửa ra liệu
527.0,22
1, 9 /
60 60
k

nS
vms== =


14,7(10,37 1,9)10,37
12.7
102
a
NKW

=

theo
(10)
100.12,7
27,85
45,6
NKW==

Công suất của động cơ điện N
đc
đợc xác định bằng N
đc
= 1,2N vì vậy
N
đc
= 1,2.27.85 = 33.42KW
Vậy việc chọn động cơ có công suất 37KW và số vòng quay n = 1450 v/ph
cho máy ngay từ đầu là phù hợp.
3.1.2. Máy nghiền đĩa

a - Các bộ phận chính của máy và thông số kỹ thuật
Căn cứ vào các tài liệu tham khảo và các máy nghiền đĩa hiện đang đợc
sử dụng tại Việt Nam, ta chọn các thông số của các bộ phận chính ảnh hởng
trực tiếp đến năng suất và chất lợng nghiền của máy nghiền nh sau :
Động cơ điện có công suất 37 KW, số vòng quay n = 980 v/ph
Đĩa nghiền có đờng kính ngoài cùng của dao là D = 380mm, đờng kính
trong cùng của dao là d = 180mm.

18
Để máy có kích thớc không lớn quá mà vẫn đảm bảo công suất, nhóm đề
tài chọn thiết kế loại máy nghiền đĩa 02 cặp đĩa nghiền : hai đĩa ngoài cùng đứng
yên còn hai đĩa bên trong đợc truyền chuyển động quay bởi trục chính nối với
động cơ điện bởi khớp nối.
Kết cấu cụ thể của máy nghiền đĩa đợc thể hiện trong bản vẽ lắp trong
phần phụ lục kèm theo của báo cáo này.
b - Tính kiểm nghiệm các đặc tính của máy nghiền đĩa
Theo [4] trang 54, các đặc tính kỹ thuật của máy nghiền đĩa đợc xác định
nh sau :
vận tốc dài của đĩa nghiền trên vành tròn ngoài cùng của đĩa v đợc xác
định bởi:
/
60
Dn
vms

= (12)
trong đó: D - đờng kính ngoài cùng của đĩa, D = 0,38 m
n số vòng quay của đĩa cũng là số vòng quay của động cơ
điện, n = 980 v/ph

3,14.0,38.980
19,5 /
60
vms=

chiều dài nghiền của 01 cặp đĩa của máy đợc xác định bởi
112
1
60
i
n
Lmml=

m/s (13)
trong đó: n số vòng quay của đĩa trong 1 phút
m
1
số răng của đĩa nghiền thứ nhất
m
2
số răng của đĩa nghiền thứ hai
l chiều dài của răng dao nghiền,
0,38 0,18
0,1
22
Dd
lm


== =

i số kiểu răng của dao trên 1 đĩa nghiền, i = 1
Đối với máy nghiền đĩa, có rất nhiều dạng răng dao đợc sử dụng nhng
theo [2] trang177, để sử dụng cho nghiền bột bán hóa có kích thớc xơ sợi thô
hơn kích thớc xơ sợi của bột hóa thì răng dao của đĩa nghiền nên có dạng hình
tia theo hớng kính và có kích thớc: rộng b = 5mm , cao h = 5mm, chiều rộng

19
rãnh dao là b
r
= 5mm. Với số răng đợc phân bố đều trên bề mặt đĩa có đờng
kính D = 380mm là
3,14.380
120
55
r
D
m
bb

==
++

răng. Trên đĩa chỉ có một loại răng
dao nên i =
1, hai đĩa có dạng răng nh nhau nên m
1
= m
2
= m =120

1
2
392 /
60
nml
Lms==

Chiều dài nghiền của cả máy sẽ là
1
2 2.392 784 /
n
LL ms
=
==
Diện tích bề mặt nghiền F của máy đợc xác định bởi
2
2
22
2
()
bl n
Fcm
Dd

=

(14)
trong đó: b chiều rộng răng dao, b = 0,5 cm
l chiều dài răng dao, l = 10 cm

n số vòng quay của đĩa nghiền, n = 980 v/ph
D - đờng kính ngoài cùng của răng dao, D = 38 cm
d - đờng kính trong cùng của răng dao, d = 18 cm

2
2
22
2.0,5.10 .980
28
3,14(38 18 )
Fcm=


Hệ số đặc trng nghiền E của máy đợc xác định bởi
2
784
28
28 .
n
Lm
E
Fscm
== = (15)

c - Tính và chọn công suất động cơ điện
theo [2] trang 156, 157, công suất hữu ích của máy đợc xác định bởi:
1000
h
BL
N = KW (16)

trong đó: B tải trọng riêng của dao J/Km,
theo [6], B = 1000 1250 J/Km
L chiều dài nghiền của đĩa trong 1 giây
3
0,35LDn= Km/s (17)
trong đó: D - đờng kính ngoài cùng của đĩa, D = 0,38 m
n số vòng quay của đĩa, n = 980 v/ph

3
0,35.0,38 .980 18,82 /LKms=

20

1100.18,82
20,7
1000
h
NKW==

Công suất tổn hao không tải đợc xác định theo:
35
k
NCnD=
KW (18)
trong đó: C hệ số tổn hao vô ích, C = 1,3.10
-6
1,7.10
-6

chọn C = 1,4.10
-6


63 5
1,4.10 .980 .0,38 10,44
k
NKW

==

Công suất động cơ điện N
dc
đợc xác định theo công thức :
1
()
dc h k
NNN
K
=+ KW (19)
trong đó: K hệ số tải của động cơ điện, thông thờng K = 0,9

1
(20,7 10,44) 34.6
0,9
dc
NKW=+=
vậy ta chọn động cơ điện có công suất 37 KW, số vòng quay n = 980v/ph
nh ban đầu là hợp lý.
3.4. Công nghệ chế tạo và lắp ráp các thiết bị

Trong phần này chỉ nêu ra công nghệ chế tạo các bộ phận chính của máy
3.4.1. Máy nghiền vít
a - Chế tạo các chi tiết
+ Thân máy:
Kích thớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết
Hàn hơi: khoét cửa nạp liệu và ra liệu, cửa thăm, cắt các mặt bích ở
hai đầu, gân tăng cứng
Khoan lỗ 18 trên mặt bích
Tiện bản lề của thăm
Lấy dấu, gá hàn dao đế, mặt bích hai đầu, phễu tiếp liệu, ra liệu,
gân tăng cứng, mặt bích cửa thăm.
Trang thiết bị: đầu cắt hơi, hàn điện, máy khoan, máy tiện, thớc lá,
thớc cặp


21
+ Trục máy (trục nghiền):
Kích thớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết
Hàn hơi : cắt ống 140, cắt 04 tấm dao bay
Tiện các kích thớc để lắp ghép phần ống và trục đặc
Khoan lỗ, đóng chốt 25, hàn chắc các mối ghép
Lấy dấu, hàn dao bay, cánh vít xoắn vào trục
Tiện chính xác các kích thớc
Phay rãnh then, ta rô lỗ ren M16
Trang thiết bị: đầu cắt hơi, máy hàn điện, tiện, phay, ta rô, thớc
cặp, thớc lá, pan me
+ Bánh đai chủ động, bị động, gối đỡ, nắp gối đỡ:
Kích thớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết
Đúc phôi
Tiện đạt kích thớc theo bản vẽ

Khoan lỗ 13, 10,5 và ta rô rem M12 trên gối và nắp gối
Phay rãnh 22x35 trên gối
Xọc rãnh then trên bánh đai
Trang thiết bị: lò đúc gang, máy tiện, phay, xọc, ta rô, thớc cặp
+ Các bộ phận còn lại:
Kích thớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết
Hàn hơi: cắt theo kích thớc lắp ghép
Hàn điện: hàn tạo thành các chi tiết
Phay rãnh, khoan lỗ, ta rô
Trang thiết bị: máy hàn hơi, hàn điện, khoan, phay, ta rô, th
ớc lá
b - Lắp ráp máy
Yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ
Kiểm tra lại các chi tiết
Luồn trục qua thân

22
Lắp gối đỡ vào trục
Lắp giá gối đỡ lên thân máy, lắp gối đơc lên giá
Lắp bánh đai bị động lên trục, căn chỉnh vị trí của trục so với thân
Lắp các mặt bích bịt hai đầu
Sơn chống rỉ, sơn mầu máy theo yêu cầu
Lắp bánh đai chủ động vào động cơ
Căn chỉnh và lắp dây đai
Trang thiết bị: máy mài tay, cờ lê, mỏ lết, búa, đục các loại, pa
lăng
3.4.2. Máy nghiền đĩa
a - Chế tạo các chi tiết
+ Đĩa nghiền:
Kích thớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết

Đúc
Tiện các kích thớc lắp ghép
Khoan các lỗ 15
Trang thiết bị: lò đúc, máy tiện, khoan, thớc cặp
+ Thân máy, hộp và nắp hộp nghiền, thớt di động:
Kích thớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết
Đúc
Tiện các kích thớc lắp ghép
Lấy dấu và khoan các lỗ 18, phay các rãnh 18, các bề mặt lắp
ghép
Trang thiết bị: lò đúc, máy tiện, phay, khoan, ta rô, thớc cặp
+ Trục máy:
Kích thớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết
Tiện các kích thớc lắp ghép
Phay rãnh then hoa, rãnh then

23
Trang thiết bị: máy tiện, phay, thớc cặp, pan me
+ Đĩa di động:
Kích thớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết
Đúc
Tiện các kích thớc lắp ghép
Khoan, ta rô các lỗ lắp đĩa nghiền
Xọc rãnh then hoa
Trang thiết bị: lò đúc, máy tiện, xọc, ta rô, thớc cặp, pan me
+ Bánh vít:
Kích thớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết
Đúc
Tiện các kích thớc theo yêu cầu
Phay răng bánh vít

Trang thiết bị: lò đúc, máy tiện, phay, thớc cặp, pan me
+ Trục vít:
Kích thớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết
Tiện các kích thớc theo yêu cầu, tiện ren trục vít
Phay rãnh then
Trang thiết bị: máy tiện, phay, thớc cặp, pan me
+ Khớp nối:
Kích thớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết
Đúc
Tiện các kích thớc lắp ghép
Khoan các lỗ lắp chốt khớp nối
Xọc rãnh then
Trang thiết bị: máy tiện, xọc, thớc cặp, pan me



24
+ Các chi tiết còn lại:
Kích thớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết
Tiện các kích thớc lắp ghép
Khoan, ta rô,
Trang thiết bị: máy tiện, khoan, thớc cặp, pan me
b Lắp ráp máy
Yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ
Kiểm tra lại các chi tiết
Luồn hộp nghiền vào thân máy
Lắp thớt di động vào nắp hộp nghiền, lắp nắp vào hộp nghiền
Lắp vòng bi vào trục, lắp trục vào thân máy
Lắp bộ truyền trục vít bánh vít, lắp vít me, lắp vào nắp hộp nghiền
Lắp 1 đĩa nghiền cố định vào hộp nghiền, 1 đĩa vào thớt di động

Lắp 2 đĩa nghiền lên đĩa di động
Lắp đĩa di động có đĩa nghiền lên trục nghiền
Đóng nắp hộp nghiền, lắp các đai ốc bắt chặt
Lắp khớp nối và động cơ
Sơn chống rỉ, sơn mầu máy theo yêu cầu
Trang thiết bị: máy mài tay, cờ lê, mỏ lết, búa, đục các loại, pa
lăng
3.5. Chạy thử thiết bị
3.5.1. Quy trình, chế độ công nghệ chạy thử
a - Mục đích:
Kiểm tra công suất vận hành thực tế của hệ thống máy nghiền đợc chế
tạo theo yêu cầu của đề tài.
Đánh giá chất lợng bột đã qua hệ thống máy nghiền.
Sản xuất đợc 200kg bột bán hóa theo yêu cầu của đề tài