Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng

BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ






BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

CẤP BỘ NĂM 2012




Tên đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”

Ký hiệu: 42.12.RD/HĐ - KHCN

VIỆN TRƯỞNG CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI
(Ký, ghi rõ họ tên)




Mai Quý Sáng



Hà Nội - 2012

Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
1
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 3
LỜI NÓI ĐẦU 4
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VÀNH LĂN VÀ MÁY RỬA QUẶNG 5
1.1 Cơ sở pháp lý của đề tài: 5
1.2 Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của đề tài 5
1.2.1 Tính cấp thiết của đề tài: 5
1.2.2 Mục tiêu của đề tài: 5
1.3 Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu 5
1.3.1 Đối tượng nghiên cứu. 5
1.3.2 Phạm vi và phương pháp nghiên cứu. 5
1.3.3 Nội dung nghiên cứu 5

1.4 Tổng quan về máy rửa quặng 6
1.5 Các loại máy rửa quặng 8
1.5.1 Máy sàng – đánh tơi 8
1.5.2 Máy rửa cánh vuông 9
1.5.3 Máy rửa sàng quay 10
1.5.4 Máy rửa kiểu máng 13
1.5.5 Máy rửa quặng kiểu tang trống truyền động ma sát 15
1.6 Máy rửa quặng Apatit và các thông số chính 18
1.6.1 Máy rửa quặng Apatit 18
1.6.2 Các thông số chính 23
1.7 Vành lăn và các dạng hỏng của vành lăn 25
1.7.1 Ứng dụng của vành lăn trong các thiết bị 25
1.7.2 Các dạng hỏng của vành lăn máy rửa quặng 28
1.8 Kết luận 33
CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CHẾ TẠO VÀNH
LĂN MÁY RỬA QUẶNG 34

2.1 Tính toán các thông số của vành lăn 34
2.2 Bản vẽ thiết kế vành lăn 36
2.3 Nghiên cứu phương pháp chế tạo phôi 38
2.3.1Các phương pháp chế tạo phôi 38
2.3.2 Chọn phương pháp chế tạo phôi 39
2.3.3 Tổng quan chung về phương pháp đúc 41
2.3.4 Quy trình công nghệ chế tạo phôi vành lăn 50
2.4 Kết luận 59
CHƯƠNG III: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀNH LĂN
MÁY RỬA QUẶNG 61

3.1 Các bước nguyên công chế tạo vành lăn 61
3.2 Tính các thông số cho các nguyên công 61

3.2.1 Nguyên công 1: 61
3.2.2 Nguyên công 2: 68
3.2.3 Nguyên công 3: Tổng kiểm tra 74
3.2.4 Phiếu nguyên công chế tạo vành lăn máy rửa quặng 75
3.3 Kết luận 76
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
2
CHƯƠNG IV: CHẾ TẠO VÀNH LĂN MÁY RỬA QUẶNG, LẮP ĐẶT
CHẠY THỬ KHẢO NGHIỆM 77

4.1 Các bước chế tạo vành lăn máy rửa quặng 77
4.2 Lắp đặt, chạy thử khảo nghiệm vành lăn trên máy rửa quặng 81
4.3 Kết luận 82
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83
LỜI CẢM ƠN 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO 86
CÁC VĂN BẢN KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM
CỦA ĐỀ TÀI Error! Bookmark not defined.

PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined.
Phụ lục 1: Các biên bản Error! Bookmark not defined.
Phụ lục 2: Hợp đồng và phụ lục hợp đồng nghiên cứu khoa học Error!
Bookmark not defined.


Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
3

DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

STT Họ và tên
Học hàm, học vị
chuyên môn
Cơ quan công tác
1 Mai Quý Sáng Thạc sỹ kỹ thuật Viện NCCK
2 Nguyễn Văn Bình Kỹ sư cơ khí Viện NCCK
3 Bùi Anh Tuấn Kỹ sư cơ khí Viện NCCK
4 Đỗ Thái Cường Kỹ sư cơ khí Viện NCCK
5 Bùi Khắc Dũng Kỹ sư cơ khí Viện NCCK

6 Vũ Quang Huy Thạc sỹ kỹ thuật Viện NCCK
7 Lê Đình Lâm Kỹ sư cơ khí Viện NCCK
8 Nguyễn Thị Sinh Kỹ sư cơ khí Viện NCCK



















Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
4

LỜI NÓI ĐẦU
Máy rửa quặng là một thiết bị chuyên dùng được sử dụng trong ngành
công nghiệp khai khoáng, xây dựng, công nghiệp vật liệu và hoá chất… Đã
được nhiều nước trên thế giới nghiên cứu chế tạo và ứng dụng rộng rãi. Ở các

nước phát triển với trình độ khoa học kỹ thuật cao đã chế tạo được những máy
rửa quặng cỡ lớn đa dạng về ch
ủng loại. Các chi tiết được chế tạo mới theo
dạng sản xuất hàng loạt lớn.
Ở trong nước, máy rửa quặng đang sử dụng tại các nhà máy khai thác
quặng chủ yếu là máy ngoại nhập. Một số chi tiết cỡ lớn mau mòn, chóng
hỏng khi thay thế cần phải nhập khẩu từ nước ngoài về gây tốn kém về kinh tế
và mất nhiều thời gian chờ đợi, ảnh h
ưởng đến sản xuất.
Máy rửa quặng kiểu trụ quay có hai vành lăn hai đầu dùng để đỡ hệ
thống tang rửa, truyền động quay được truyền qua cặp bánh răng ăn khớp
ngoài. Mỗi vành lăn được đỡ bởi hai con lăn. Vành lăn máy rửa quặng làm
việc trong xưởng tuyển quặng với chế độ làm việc nặng, thời gian làm việc
liên tục. Trong quá trình làm việc, tải trọng tác dụng lên vành l
ăn chủ yếu là
chịu nén. Các dạng hỏng của vành lăn thường là mòn và tróc rỗ bề mặt do
chịu ứng suất nén theo chu kỳ tại vị trí tiếp xúc giữa bề mặt vành lăn và con
lăn.
Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng” đưa vào
ứng dụng nhằm đáp ứng yêu cầu sản xuất, góp phần phát triển năng lực ngành
cơ khí chế
tạo trong nước đồng thời chủ động nội địa hoá thiết bị trong các
nhà máy, xí nghiệp và các địa phương trong nước.


NHÓM TÁC GIẢ

Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
5

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VÀNH LĂN VÀ MÁY RỬA QUẶNG.
1.1 Cơ sở pháp lý của đề tài:
- Quyết định số 6968 /QĐ – BCT, ngày 29 tháng 12 năm 2011 về việc đặt
hàng thực hiện các nhiệm vụ KHCN năm 2012 của Bộ Trưởng Bộ Công
Thương.
- Hợp đồng đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ sự nghiệp công nghiên cứu
khoa học và phát triển công nghệ số 42.12 RD/HĐ-KHCN ngày 15 tháng 3
năm 2012.
1.2 Tính cấ
p thiết và mục tiêu nghiên cứu của đề tài
1.2.1 Tính cấp thiết của đề tài:
Ở trong nước, máy rửa quặng chủ yếu là máy ngoại nhập. Trong đó,
một số chi tiết mau mòn chóng hỏng chưa chế tạo được với điều kiện trong
nước. Khi thay thế các chi tiết này cần phải nhập khẩu từ nước ngoài về, điều
đó gây ra tốn kém về kinh tế và mất nhiều th
ời gian chờ đợi. Việc nghiên cứu,
thiết kế, chế tạo vành lăn nói riêng và các phụ tùng máy cỡ lớn nói chung là
rất cấp thiết. Đề tài nhằm đáp ứng yêu cầu trên và đóng góp một phần nhỏ cho
sự phát triển của ngành cơ khí chế tạo trong nước.

1.2.2 Mục tiêu của đề tài:
- Nghiên cứu làm chủ công nghệ chế tạo vành lăn máy rửa quặng apatit.
- Chế tạo 01 vành lăn máy rửa quặng đưa vào ứng dụng tại Công ty
TNHH một thành viên Apatit Việt Nam
1.3 Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu.
1.3.1 Đối tượng nghiên cứu.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là Vành lăn máy rửa quặng.
1.3.2 Phạm vi và phương pháp nghiên cứu.
- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với th
ực tế sử dụng thiết bị tại cơ sở.
- Tìm hiểu năng lực chế tạo trong nước, kết hợp với kinh nghiệm nước
ngoài để chế tạo phôi và gia công cơ khí.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
6
- Sử dụng các thiết bị đo kiểm tiên tiến đánh giá chất lượng sản phẩm.
1.3.3 Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu, khảo sát chung về máy rửa quặng và vành lăn.
- Nghiên cứu, Tính toán, thiết kế chế tạo vành lăn máy rửa quặng.
- Lập quy trình công nghệ chế tạo vành lăn máy rửa quặng.
- Chế tạo 01 vành lăn, lắp đặt chạy thử, khảo nghiệm.
1.4 Tổng quan về máy rửa qu
ặng
* Tình hình ứng dụng và phát triển trên thế giới: máy rửa quặng được
nghiên cứu và chế tạo ở các nước công nghiệp phát triển, các nước có nên
công nghiệp khai khoáng quặng phát triển và các nước có nhiều tài nguyên
khoáng sản. Máy rửa quặng nói chung và máy rửa quặng apatit nói riêng đa
dạng về chủng loại, được chế tạo phù hợp với các loại quặng khác nhau.
Quặng phốt phát được chia thành hai loại: quặng phốt phát trầm tích và
qu
ặng phốt phát mắc ma. Quặng Apatit là một loại quặng phốt phát có nguồn
gốc trầm tích biển, thành hệ tiền Cambri chịu các tác dụng biến chất và phong
hoá. Sản xuất phân lân hiện nay trên thế giới chủ yếu dựa trên các nguồn
quặng phốt phát trầm tích. Phần lớn các mỏ quặng phốt phát trầm tích nằm ở
Bắc Phi (Marốc, Angiêri, Xênêgan, vùng tiểu Shahara và Togo), Trung Đông
(Ai - Cập, Ixraen, Gioocđani), ôxtrâylia và Mỹ, Kola (Nga), mỏ Phalaborwa

(Nam Phi), các mỏ Braxin, mỏ
Kapuskassing (Canađa), mỏ ở khu vực
Karatau và khu vực Aktyubinsk- Cadắcxtan. Quặng phốt phát macma được
khai thác chủ yếu ở Nga, Phần Lan, Nam Phi và Braxin.
Các nhà cung ứng công nghệ hàng đầu đối với hoạt động chế biến
quặng phốt phat đã phát triển các thiết bị chuyên dụng, có thể xử lý cả hai loại
quặng. Công ty KEM Works (Mỹ) đã kết hợp với công ty JSA phát triển các
thiết bị có thể áp dụng cả đối với qu
ặng macma và quặng trầm tích. Ngoài ra
một số các công ty lớn khác chế biến, khai thác quặng phốt phát như: công ty
Kazphosphat - Cadắcxtan, công ty Agrium – Braxin, công ty Bunge
Fertilizantes - nhà sản xuất phân bón lớn nhất Braxin, công ty Fosfertil –
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
7
Braxin, công ty Galvani – Braxin, công ty PhosCan Chemical tại Canađa,
công ty ACR (Anh), công ty JSC Acron – Nga,Công ty JSC Apatit… Ngay
tại châu Á, Nhật Bản và Trung Quốc là hai quốc gia đi đầu trong lĩnh vực
khai thác và chế biến quặng.
* Tình hình ứng dụng và phát triển tại Việt Nam: Quặng Apatit được
phát hiện từ năm 1924 tại Lào Cai. Mỏ apatit Lào Cai có chiều dày 200m,
rộng từ 1-4km chạy dài 100 km nằm trong địa phận Việt Nam, từ Bảo Hà ở
phía Đông Nam đến Bát Xát ở phía Bắc, giáp biên giới Trung Quốc.
Nhà máy Apatit được xây d
ựng trong thập niên 90 với sự giúp đỡ của
Liên Xô. Các thiết bị của nhà máy trong đó có máy rửa quặng được chế tạo ở
Liên Xô. Chi tiết vành lăn của máy rửa quặng là chi tiết mau mòn chóng
hỏng, cần được chế tạo mới để thay thế.
* Một số đơn vị chế tạo, gia công vành lăn máy rửa quặng: Đơn vị có
khả năng đúc mới vành lăn như: công ty Comael – Gia Lâm, công ty c

ơ khí
Việt Toàn – Thái Bình… Các đơn vị có khả năng hàn phục hồi vành lăn như:
Viện Nghiên cứu Cơ khí, công ty Welding Alloys & WA Việt Nam…Đơn vị
có khả năng gia công chi tiết vành lăn: công ty cơ khí đúc Ngọc Hà, công ty
cơ khí Quảng Ninh, Nhà máy cơ khí Hà Nội …
* Phân loại máy rửa quặng apatit: Có thể phân loại theo loại quặng và
theo kích thước hạt quặng.
+ Quặng apatit có hai loại: trầm tích và mắc ma. Đối với quặng apatit
trầm tích sử
dụng các loại máy rửa dạng thùng, dạng sàng, dạng cánh. Đối với
quặng apatit dạng mắc ma được nghiền trước khi rửa, nên máy rửa dạng
xyclon.
+ Máy rửa quặng phân loại theo kích thước hạt quặng: đối với quặng
trầm tích, với các kích thước hạt quặng khác nhau sử dụng các máy rửa quặng
khác nhau. Các loại máy rửa quặng như: máy sàng –đánh tơi, máy rửa cánh
vuông, máy rửa sàng quay, máy rửa kiểu máng, máy rửa kiểu tang trố
ng…
* Khái niệm về rửa quặng:
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
8
+ Thông thường trong sa khoáng và quặng trầm tích có chứa một số
lượng sét nhất định, sét gắn kết giữa các hạt khoáng vật có ích và khoáng vật
không có ích cản trở quá trình tuyển, đồng thời sét làm giảm chất lượng sản
phẩm sạch. Quá trình rửa được dùng rộng rãi đối với quặng apatit, quặng sắt,
quặng măng gan, sa khoáng của kim loại mầu, quý, hiếm, vật liệu phi kim, cát
thạch anh và các loại vật liệu có chứa sét khác.
+ R
ửa quặng là quá trình làm tơi rữa vật liệu sét và tách nó ra khỏi
quặng hạt nhỏ nhờ tác dụng của dòng nước có áp lực và các lực cơ học khác.

+ Quá trình rửa hỗn hợp vật liệu tiến hành đồng thời với phân chia vật
liệu theo cỡ hạt. Khi chọn lựa sơ đồ công nghệ rửa phải căn cứ vào tính chất
lý – hoá của sét trong vật liệu đầu.
+ Mức độ khó rửa hay d
ễ rửa của vật liệu (gọi là tính chịu rửa), có thể
đánh giá theo chỉ tiêu: năng lượng điện rửa hoặc chỉ số độ quánh.
Chi phí năng lượng điện riêng khi rửa: khi chi phí năng lượng điện nhỏ
hơn 0,25 kW/T.h quặng dễ rửa, chi phí từ 0,25 – 0,75 kW/T.h quặng trung
bình rửa và chi phí từ 0,75 – 2,0 kW/T.h quặng khó rửa.
Cũng có thể đánh giá theo chỉ số độ quánh N (TL1):
N = W
t
- W
đ
(1.1)
Trong đó:
- W
t
- độ ẩm của sét ứng với giới hạn chảy trên (khi sét ẩm bắt
đầu chảy loang trên mặt phẳng).
- W
đ
- độ ẩm của sét ứng với giới hạn chảy dưới (độ ẩm của sét
bắt đầu bị rạn nứt khi có lực tác dụng).
N càng lớn quặng càng khó rửa, khi N > 15 quặng khó rửa, khi N = 7 –
15 quặng trung bình rửa, và N = 1 – 7 quặng dễ rửa.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất rửa gồm phương pháp chuẩn bị
quặng ( phun nước vào quặng trước khi rửa hoặc sấ
y khô quặng trước khi
rửa), chi phí nước rửa và nhiệt độ nước rửa.

1.5 Các loại máy rửa quặng
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
9
1.5.1 Máy sàng – đánh tơi
* Cấu tạo máy rửa quặng: Cấu tạo máy sàng đánh tơi thể hiện trên (h
1.1).








Hình 1.1 Máy đánh tơi
1. Thùng máy 5. Hộp giảm tốc
2. Vấu 6. động cơ
3. Phần trụ 7. Pu li đỡ
4. Cặp bánh răng trụ 8. Vành lăn
* Nguyên lý hoạt động: Vật liệu được cấp cùng với nước có áp lực
phun vào bên trong thùng máy hình trụ 1, thùng máy 1 được đỡ trên hai puli 7
và c
ặp bánh răng trụ 4. Động cơ 6 truyền chuyển động cho thùng 1, làm cho
thùng máy quay tròn nhờ hộp giảm tốc 5 và cặp bánh răng trụ 4. Dưới tác
dụng của các vấu 2 gắn bên trong thùng máy 1 và vòi nước phun có áp lực
làm vật liệu trong thùng máy được xáo trộn mạnh và tách rời ra khỏi nhau, do
máy nghiêng 7 độ nên toàn bộ vật liệu vừa bị đánh tơi vừa chuyển động về
cuối thùng máy, sau đó qua phần hình trụ 3, để chuyển sang sàng quay tách

thành hai sả
n phẩm là sét (sản phẩm hạt nhỏ) lọt qua lưới, hạt lớn (đã được
rửa) trên lưới.
* Ứng dụng: Máy sàng đánh tơi có thể sử dụng đối với quặng apatit và
nhiều loại quặng khác nhau. Hạt quặng trung bình và dễ rửa có độ hạt đến
200mm.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
10
1.5.2 Máy rửa cánh vuông
* Cấu tạo máy rửa cánh vuông: Có cấu tạo như hình 1.2.












Hình 1.2 Máy rửa cánh vuông
1. Thân thùng 3. Cánh rửa
2. Trục cánh rửa 4. Bộ phận truyền động
* Nguyên lý hoạt động: Vật liệu đầu được cấp qua cửa cấp liệu nằm ở
một bên thân máng 1 gần đầu dưới, thân máy có hình máng đặt nghiêng 6 –
12 độ. Nước được cấp qua vòi phun ở đầu trên vào phầ
n trên máng 1. Bộ

phận truyền động 4 làm trục 2 và các cánh rửa 3 quay, cánh 3 có hình vuông
đặt lệch nhau, cánh nọ đặt nghiêng so với cánh kia một góc 45 độ. Khi cánh
rửa 3 quay ngoài tác dụng cắt, chà sát vật liệu để làm tơi rữa sét bám dính trên
hạt lớn đồng thời đẩy hạt lớn đã được rửa lên phía trên đi vào sản phẩm sạch
sét còn hạt nhỏ từ 1 – 2 mm cùng nước tràn qua ngưỡng ở đầu dưới máng vào
sản phẩm bùn mịn.
* Ứng d
ụng: Máy rửa cánh vuông được ứng dụng để rửa quặng apatit
và nhiều loại quặng khác khó rửa có độ hạt 75 ÷ 100mm.
1.5.3 Máy rửa sàng quay
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
11
* Cấu tạo máy rửa sàng quay:
+ Máy rửa quặng kiểu sàng quay là dạng máy rửa mà ở chỗ đầu dỡ liệu
có lắp sàng. Sàng được khoan lỗ hình côn. Phần cuối của tang rửa thấp hơn
đầu nạp liệu (các thông số kỹ thuật theo bảng 1.1). Ở máy rửa sàng quay thì
tang được tạo nên bởi sàng lỗ chiếm 60% chiều dài tang và 40% đặc kín. Ở
chỗ nạp liệu là bộ phận nghiền, ở chỗ x
ả là máng rửa.
Bảng 1.1 Các thông số của máy rửa quặng (Theo TL10 - tr161)
Kiểu máy
Tham số
C – 12 C – 3.6 Cb - 12
Đường kính trong của tang (mm) 1200 3600 1200
Chiều dài tang (mm) 3000 7800 3000
Kích thước lớn nhất của cục quặng (mm) 150 100 150
Góc nghiêng của tang (độ) 0 - 6 3 – 6 0 - 6
Năng suất ứng với góc nghiêng 3,5
0

(m
3
/h) Trên 60 Đến 500 40
Tiêu hao nước (m
3
/T) 1 - 3 - 2 - 4
Số vòng quay của tang (vg/phút) 19,2 13 – 19 Đến 30
Công suất động cơ điện (kW) 13 - 15 50 15
Khối lượng máy rửa (T) 6 17,3 6,5
+ Sàng quay có sự phân biệt với sàng bởi tỷ lệ chiều dài tang đối với
đường kính. Tỷ lệ chiều dài tang với đường kính lớn thì gọi là sàng quay. Tỷ
lệ chiều dài tang với đường kính nhỏ gọi là sàng.
Sàng quay được lắp theo phương nghiêng 8
0
. Đặc tính kỹ thuật của
sàng quay và máy rửa kiểu sàng theo bảng 1.2.






Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
12


Hình 1.3 Máy rửa kiểu sàng và hệ thống truyền động
Hệ thống truyền động bao gồm động cơ, hộp giảm tốc và các khớp nối
truyền chuyển động đến sàng quay. Sàng quay được đỡ bởi hai gối tang và đặt

trong thùng rửa.
Bảng 1.2 Đặc tính kỹ thuật của máy rửa kiểu sàng (Theo TL 10 - tr162)
Kiểu sàng
Tham số
ГБ-1,5 0-82 1200x
x3000
Kiểu
sàng 0-
-89A
Kích thước tang (mm)
Đường kính trong 1500 1500 1200 1330
Chiều dài tang 2500 2500 3000 5300
Chiều dài tổng thể của máy 4200 4250 5200 8300
Kích thước lớn nhất của hạt quặng 350 350 _ 200
Góc nghiêng của tang 8 8 2 8
Năng suất ứng với góc nghiêng 8
0
(T/h) 90 150 75 75
Số vòng quay (vg/ph) 10,7 10 15 16
Đường kính lỗ sàng liệu ra
Tầng 1 50 50 25 20
Tầng 2 10 10 50 20
Tầng 3 _ _ 75 _
Công suất (kW) 5,5 7,45 5,46 14,2
Khối lượng máy (T) 5,3 7,45 5,46 14,2

+ Tấm bịt đầu tang cao hơn được sử dụng cho dạng quặng dễ rửa và dễ
rửa vừa. Đối với quặng khó rửa người ta lắp đặt thêm cánh rửa.
* Nguyên lý hoạt động:
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”

Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
13
+ Hệ thống truyền động được bố trí ở phía chất tải (chứ không ở giữa
vành tang như là ở các máy rửa quặng tang trống trên). Động cơ truyền
chuyển động tới hộp giảm tốc thông qua bộ truyền đai hoặc khớp nối. Hộp
giảm tốc truyền chuyển động tới sàng quay thông qua khớp nối răng hoặc
khớp nối đàn hồi. Nước
được đưa vào đầu vào với áp lực 0,15 ÷ 0,4 Mpa.
Lượng nước tiêu hao trong sàng quay dài 4 ÷ 8 m
3
/Tấn. Đối với sàng ngắn,
lượng nước tiêu hao 3 ÷ 6 m
3
/Tấn. Mức tiêu hao điện năng 0,15 ÷ 0,8
kW.h/Tấn quặng.
+ Người ta tách sản phẩm ở đầu ra của máy rửa ra: quặng đã rửa và bùn
đất (cặn thường được xả xuống sàng). Để có được kết quả rửa đạt yêu cầu thì
số vòng quay đạt 70% ÷ 80% số vòng quay tới hạn.
Số vòng quay của tang sàng được xác định theo công thức thực nghiệm
(TL10):

(
)
Dn 1814 ÷= (1.2)
Trong đó:
- D là đường kính trong của tang (m).
- n là số vòng quay của tang (vòng).
Vận tốc di chuyển quặng dọc theo tang rửa được xác định theo công
thức:
v = 5,2.D.n.tg2α (1.3)

Trong đó:
- D là đường kính trong của tang (m).
- n là số vòng quay của tang (vòng).
- α là góc nghiêng của tang tính bằng độ.
* Ứng dụng:
Máy rửa quặng dạng sàng được ứng dụng để rửa các loại quặng dễ rửa.
Máy rửa quặng loại này có th
ể rửa được nhiều loại quặng có kích thước khác
nhau nằm trong khoảng 75 ÷ 150 mm.
1.5.4 Máy rửa kiểu máng
* Cấu tạo của máy rửa kiểu máng:
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
14
Máy rửa kiểu máng đơn giản hơn về kết cấu so với các loại máy rửa
trên (theo hình 1.4). Để bổ sung thêm việc không có ngăn để rửa quặng đã
nghiền, người ta trang bị thêm gầu múc cho máy rửa quặng kiểu máng. Trên
trục nghiền được lắp cánh (dao) rửa quặng. Cơ cấu dẫn động ở máy rửa quặng
kiểu lòng máng giống như máy phân cấp xoắn. Ở máy có cánh rửa quặng kiểu
dao dùng truyền động dây đai, cặp bánh răng và hộp số hình trụ dùng cho
máy một lòng máng. Truyền động xích dùng cho máy nhiều lòng máng, hoặc
truyền động đơn lẻ cho từng trục.

Hình 1.4 Máy rửa kiểu máng
1. Trục dẫn động 2. Cơ cấu nâng trục công tác 3. Cánh rửa
4. Van 5. Dàn đỡ 6. Rô to (bánh công tác)
7. Trục 8. Búa rửa dạng va đập 9. Cánh
Các cánh được bố trí trên trục theo đường xoắn với 4 đầu mối. Để
tạo
ra được hiệu quả rửa cao và giảm tiêu hao nước thì mỗi cánh thứ 5 trong dãy
người ta đặt với góc nghiêng ngược lại. Vị trí nghiêng của lòng máng tạo ra
trong phần dưới của thể tích làm việc của nó, vật liệu được rửa chủ yếu trong
đó.
Chiều dài lòng máng được chế tạo bởi thép tấm ghép lại. Trục cánh chế
tạo từ thép ống với chiều dày δ = 25 ÷ 30 mm. Cánh rửa được làm bằ
ng thép
man gan.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
15
* Nguyên lý hoạt động: Ở máy rửa quặng kiểu lòng máng, trục quay
ngược nhau (hai trục song song trong một lòng máng). Những máy này được
tạo nên từ 3 bể lắp ghép song song với nhau. Trong đó có hai cái kiểu trục có
cánh kiểu dao và một cái có gầu múc. Có cơ cấu nâng hạ và truyền động cho
từng trục. Ba bể nối thông với nhau bằng những cửa sổ và tường ngăn, để cho
quặng đi được qua suốt chiều dài của ba buồng. Quá trình r
ửa chủ yếu xảy ra
ở thùng có cánh kiểu dao, còn trong thùng kiểu gầu làm sạch và làm khô
quặng đã rửa.
Trong thời gian làm việc, trục cánh quay ngược nhau quấy vật liệu lên
và vận chuyển nó dọc bể đến miệng xả. Những thành phần sét do sự đảo lộn
mạnh chuyển sang trạng thái lơ lửng và trong dạng xỉ được đẩy thải ra qua

ngưỡng xả đi vào ống xả.
Quặng trong lòng máng đượ
c tưới nước từ trên xuống từ những ống có
khoan lỗ (kiểu như ô doa). Mức tiêu hao nước trong những máy rửa kiểu lòng
máng: 2 ÷ 4 m
3
/T, trong máy kiểu trục có cánh rửa kiểu dao là 10 ÷ 12 m
3
/T.
Mức tiêu hao năng lượng cho máy rửa kiểu lòng máng 0,3 ÷ 0,8
kWh/T. Máy kiểu trục có cánh rửa kiểu dao là 4 ÷ 5 kWh/T.
Năng suất máy rửa kiểu lòng máng tăng lên khi tăng vòng quay của
trục nghiền. Nhưng khi đó giảm thời gian phục vụ của lòng máng và cánh.
* Ứng dụng: Máy rửa quặng kiểu máng được ứng dụng với nhiều loại
quặng khác nhau. Trong tuyển quặng apatit, máy rửa kiểu máng như máy rửa
cánh xoắn được sử d
ụng ở công đoạn sau khi nghiền. Dùng đối với quặng có
độ hạt nhỏ, mịn.
1.5.5 Máy rửa quặng kiểu tang trống truyền động ma sát
Máy rửa quặng kiểu tang trống có nhiều loại phân biệt chủ yếu dựa vào
kết cấu của tang trống. Kết cấu của tang trống cũng xác định công dụng của
nó. Ngoài chức năng rửa quặng có loại máy rửa tang trống còn có chức nă
ng
phân ly hạt. Tuỳ theo đặc tính của hạt mà máy có số cánh rửa, mức tiêu hao
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
16
nước, công suất tiêu hao và thời gian rửa khác nhau. Thông thường mức tiêu
hao nước nằm trong khoảng từ 1 ÷ 6 m
3

/Tấn quặng.
* Cấu tạo máy rửa tang trống:














Hình 1.5 Máy rửa quặng kiểu tang trống truyền động ma sát
1. Thùng quay 5. Con lăn nằm ngang
2. Vành lăn 6. Động cơ điện
3. Cánh dẫn 7. Hộp giảm tốc
4. Con lăn đứng 8. Trục trung gian
Máy rửa quặng gồm: tang, cánh dẫn, ống tiếp nước, hệ thống định vị và
hệ thống truyền động như hình vẽ (hình 1.5). Nước chảy theo đường ống vào
thùng tại v
ị trí phía đầu cấp quặng. Nước đi dọc trục tang trống.
Máy rửa tang trống một đầu bịt kín bằng nắp đậy. Trong tang trống có
lớp lót, các cánh rửa (tấm nghiền) được gắn trên lớp lót. Các cánh rửa được
xắp xếp bởi hướng quay của tang trống. Khi máy được lắp đặt trên mặt phẳng
nằm ngang, cánh rửa được sắp xếp theo hướng vít.
Vỏ tang của máy rửa được ch

ế tạo từ thép tấm mác CT3 có độ dày δ =
10 ÷25 mm. Nắp vỏ tang trống ở hai đầu, đầu ra của liệu được lót bằng tấm
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
17
lót có thể thay thế được bằng thép CT3 có độ dày δ = 8 ÷10 mm. Vành lăn
tròn tang trống, vỏ con lăn và tấm lót được chế tạo từ thép đúc 45. Các tang
của máy rửa quặng được làm tương tự.
Cấu tạo của con lăn nằm ngang và con lăn đứng: Bánh con lăn được
làm từ cao su cứng (hoặc thép đúc).











Hình 1.6 Con lăn nằm ngang Hình 1.7 Con lăn đứng
1. Cao su cứng 2. Vành nối 1. Cao su cứng 3. Vành nối
3. May ơ 4. Vòng bi đỡ 5. Trục quay 6. May ơ 7. Phớt
* Nguyên lý hoạt động:
Bộ dẫn động của máy rửa quặng thường giống nhau như hình vẽ (hình
1.5). Tang tựa trên những trục đỡ ở hai đầu tang bởi vành lăn 2. Hai
con lăn 5 (trên một phía của tang) qua trục trung gian 8 nối với hộp
giảm tốc 7 và động cơ
6. Bộ truyền động ở kiểu máy này là bộ truyền động

ma sát. Để hạn chế dịch chuyển dọc trục của tang trống, người ta đặt con lăn
tựa 4. Cánh rửa 3 được bố trí trong tang trống 2.
Quá trình di chuyển và làm sạch vật liệu nhờ vào tang rửa quay. Quặng
tự động được đưa vào phiễu đầu vào của máy rửa quặng, quặng được làm
sạch tự động cuốn theo cử
a ra ở phía trên đầu ra, nước và chất cặn được đưa
ra ngoài theo đường phía dưới đầu ra của tang trống.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
18
Chất lượng quặng được rửa phụ thuộc vào thời gian vật liệu ở trong
tang. Thời gian vật liệu chuyển động trong tang được xác định theo công thức
(TL10):
T = 60.V.φ/Q (1.4)
Trong đó:
- V là thể tích tang trống (m
3
).
- φ là hệ số đầy tang của vật liệu (0,15 ÷ 0,25).
- Q là năng suất của máy rửa quặng (m
3
/h).
- t là thời gian rửa (h).
Lượng tiêu hao nước công nghệ từ 2 ÷ 6 (m
3
/T). Áp lực nước phun vào
tang trống từ 0,15 ÷ 0,4 Mpa. Mức tiêu hao năng lượng điện riêng khi rửa
lớn nằm trong khoảng 0,25 ÷ 0,5 kW.h/T.
* Ứng dụng:
Máy rửa quặng kiểu tang trống có thể rửa được nhiều loại quặng từ khó

rửa đến dễ rửa, độ quặng khác nhau có kích thước từ 75 – 200 mm.
Bảng 1.3 (Theo [10] tr159)
Đặc tính làm việc máy rửa Số cánh
rửa
Mức tiêu hao năng
lượng (kW.h/T)
Thời gian rửa
(phút)
Quặng dễ rửa, dạng hạt nhỏ 1-7 Dưới 0,25 5-6
Độ dễ rửa quặng trung bình 7-15 0,25-0,5 6-12
Quặng khó rửa và khó di
chuyển trong tang
15 0,5-1 Hơn 12
1.6 Máy rửa quặng Apatit và các thông số chính
1.6.1 Máy rửa quặng Apatit
* Cấu tạo:
Máy rửa quặng Apatit là máy rửa quặng kiểu tang trống truyền động
bánh răng được mô tả như hình 1.8. Đề tài đã nghiên cứu, khảo sát máy rửa
quặng và vành lăn này tại xưởng tuyển quặng apatit – Lào Cai.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
19







Hình 1.8 Máy rửa quặng kiểu tang trống truyền động bánh răng

1. Phiễu cấp liệu 2. Vành lăn 3. Bánh răng lớn
4. Tang rửa 5. Cánh rửa 6. Sàng rửa đầu ra
7. Ống cấp nước 8. Phiễu cửa ra 9. Cụm con lăn đỡ
10. Hộp giảm tốc 11. Khớp nối đàn hồi 12. Khớp nối răng
13. Động cơ 14. Cụm chủ động 15. Con lăn đứng 16. Khung bệ máy
+ Tang trống rửa quặng (4):
Trong tang rửa có các cánh rửa dạng thanh dọc theo tang, tác dụng lên
quặng, tách sét và chất bẩn ra khỏi quặng.







Hình 1.9 Tang trống máy rửa quặng
+ Sàng rửa đầu ra (6):
Sàng rửa đẩu ra có lỗ tròn, bên trong có cánh xoắn hướng quặng đi dọc
trục tang ra phễu đầu ra. Sàng rửa có đường kính D = 1340; Chiều dài L =
1230; và bước cánh xoắn λ = 280.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
20

Hình 1.10 Sàng rửa đầu ra


+ Cụm con lăn đỡ (9):








Hình 1.11 Con lăn đỡ
Con lăn đỡ được lắp trên trục quay, trục được đỡ bởi hai gối có vòng bi
đỡ lòng cầu hai dãy.
+ Cụm trục chủ động (14):
Cụm trục chủ động gồm bánh răng chủ động được lắp trên trục chủ
động. Trục chủ động được đỡ
bởi hai gối, trong có vòng bi đỡ. Trục chủ động
ăn khớp với đầu ra của hộp giảm tốc qua khớp nối răng.




Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
21

Hình 1.12 Cụm trục chủ động




+ Con lăn đứng (15):







Hình 1.13 Con lăn đứng
Con lăn đứng chặn phương di chuyển dọc trục của tang trống, tỳ vào
thành vành lăn. Con lăn được lắp với trục qua vòng bi, ca ngoài bi quay cùng
với con lăn, ca trong đứng yên với trục.
+ Hệ truyền chuyển động:






Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
22

Hình 1.14 Hệ truyền chuyển động
* Nguyên lý hoạt động:
Quặng Apatit được cấp vào phễu cấp liệu (1) thông qua hệ thống băng
tải cấp liệu vào và nước được tưới vào phễu cùng với liệu để dễ dàng đi
xuống tang của máy rửa. Quặng vào trong tang, dưới tác dụng của cánh rửa
trong tang và các lực cơ học tách sét và thành phần bẩn ra khỏi quặng. Quặng
được đưa tới sàng r
ửa đầu ra (6). Sàng rửa có lỗ và hệ thống cánh xoắn dẫn
liệu. Tại đây có hai sản phẩm: Một là các sản phẩm cỡ nhỏ lọt qua sàng cùng
với sét và nước được thu xuống phễu qua đường ống đưa xuống máy phân
cấp. Hai là sản phẩm không lọt qua sàng được đưa xuống băng tải để đưa
sang máy đập búa. Trong quá trình rửa, nước được cấp vào qua ống cấp nước
(7) với áp su
ất phun 8 – 10 kG/cm
2
.
Hệ thống truyền động gồm động cơ (13) truyền chuyển động tới hộp
giảm tốc (10) qua khớp nối đàn hồi (11). Đầu ra của hộp giảm tốc nối với cụm
trục chủ động (14) qua khớp nối răng (12). Cụm trục chủ động truyền chuyển
động tới tang rửa qua cặp bánh răng ăn khớp hở. Bánh răng lớn đượ
c cố định
trên tang. Toàn bộ hệ thống tang rửa, vành lăn và bánh răng lớn được đỡ trên
bốn con lăn đỡ phía dưới. Để chống di chuyển tang dọc theo máy, người ta bố
trí con lăn đứng chặn tại mặt bên của vành lăn.
* Điều kiện làm việc tại xưởng tuyển quặng apatit:
Chế độ làm việc của máy rửa quặng là chế độ làm việc nặng, thời gian
ch
ạy máy 3 ca/ngày, mỗi ca làm việc 8 giờ. Máy rửa quặng làm việc trong
xưởng tuyển khoáng cùng với các thiết bị khác của hệ thống tuyển khoáng

trong điều kiện ẩm và bụi. Vật liệu được đưa vào máy rửa qua phễu cấp liệu
của máy rửa, phễu được cấp nước vào để chống dính cho vật liệu. Lượng
nước tổn hao trong quá trình rửa tạo ra môi trường làm việc có độ ẩm cao.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
23
Hơn nữa đất, bụi, hạt quặng nhỏ ở trong quặng làm ảnh hưởng không
tốt đến các thiết bị như gối đỡ, ổ bi, trục, cặp bánh răng hở ăn khớp ngoài,
hộp giảm tốc, động cơ…



















a, b,
Hình 1.15 a. Hình ảnh cỡ hạt của máy rửa quặng sau khi rửa

b. Hình ả
nh điều kiện làm việc của máy rửa quặng
1.6.2 Các thông số chính
Ứng với mỗi loại máy rửa quặng khác nhau, công suất, năng suất, vận
tốc quay của sàng và vận tốc hạt quặng di chuyển dọc trục tang cũng như
lượng tiêu hao nước cũng khác nhau. Các thông số chính của máy rửa quặng
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vành lăn máy rửa quặng”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 Mai Quý Sáng
24
kiểu tang trống:
Bảng 1.4 Các thông số chính của máy rửa tang trống.
TT Tên gọi – Ý nghĩa K.hiệu Công thức Giá trị Đơn vị TL
1 Động cơ điện của
máy rửa quặng:

1.1 Công suất P 75 kW
1.2 Số vòng quay n 1470 Vg/ph
1.3 Tần số f 50 Hz
1.4 Hệ số cosφ 0,8
2 Hộp giảm tốc Ц2у – 400 H
2.1 Tỷ số truyền i
1
16
2.2 Truyền được mô
men
M 15.900 N.m
3 Cặp bánh răng ăn
khớp hở

3.1 Mô đun m 24

3.2 Số răng chủ động z
1
24 Răng
3.3 Số răng bị động z
2
138 Răng
3.4 Tỷ số truyền i
2
i
2
= z
2
/z
1
5,75
4 Vận tốc quay của
tang trống
n
t

12
*
dc
t
n
n
ii
=

16 Vg/ph

5 Vận tốc quặng tịnh
tiến theo chiều dọc
sàng rửa máy rửa
quặng
v
)cos(***
α
π
nDv
=

4.480 mm/ph (1.6)
5.1 Đường kính tang D 1.340 mm
5.2 Số vòng quay của
tang
n 16 Vg/ph
5.3 Góc xoắn của cánh α Cosα = λ/(л*D) (1.7)