TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ sản XUÂT CLANHKE BẰNG PHƯƠNG PHÁP lò ĐỨNG máy nghiền má lắc phức tạp

Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp
Nghiền nhỏ

5 -ỉ- 40 mm

Bột thô

LỜICHƯƠNG
NÓI ĐẦU I
5 H- 0,1 mm

Hiện nay ở trên toàn khu vực phía Bắc có khoảng 48 nhà máy sản xuất xi
HIỂU
XUÂT
CLANHKE
măng bằngTÌM
phuơng
phápCÔNG
lò đứng.NGHỆ
Thực tế,SẢN
các máy
nghiền
sơ bộ clanhke ở trong
các nhà máy này thường
có
năng
suất
lớn
không

phù
hợp
với
BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÒ ĐỨNG năng suất của dây
chuyền do phải dùng những máy nghiền theo tiêu chuẩn của Liên Xô, gây ra sự
không đồng bộ trong dây chuyền dẫn đến lãng phí không cần thiết. Vì vậy yêu cầu
đặt ra
phải nghiên
cứu, chếVỀtạo
máyLIỆU
nghiền
sơ bộ- có
những
ưu NGHIÊN:
điểm của máy đã
I. làKHÁI
NIỆM CHUNG
VẬT
NGHIẾN
QUÁ
TRÌNH
có và phải có năng suất phù họp với dây chuyền của nhà máy.
1.1. Quá trình nghiền:
Bằng chương trình ALASKA dùng để mô phỏng động học, động lực
học hệ nhiều vật. Đề tài đã nghiên cứu, khảo sát quy luật chuyển động, động
Nghiền là quá trình làm giảm kích thước của hạt vật liệu từ kích thước
học và động lực học của máy nghiền má có má lắc phức tạp. Từ đó có thể áp
ban đầu
thướcnghiền
sử dụng.

măng
liệu phải
qua
dụng
để đến
thiếtkích
kế máy
má Trong
có másản
lắc xuất
phứcxitạp
phi thì
tiêuvậtchuẩn
đáp ứng
được
mọi
nhu
cầu
về
năng
suất
trong
dây
chuyền
đã
có
của
các
nhà
máy

sản
các công đoạn nghiền khác nhau. Từ nghiền thô tức là từ đá sản phẩm qua
xuất xi măng trên cả nước.
công đoạn nghiền ban đầu —» đạt được 1 kích thước ban đầu xác định. Sau đó
là qúa trình nghiền clanhke —» nghiền tinh để tạo ra xi măng.
Mong muốn của em là đề tài nghiên cứu này sẽ thực hiện được để góp một
phần nhỏ trong việc nâng cao năng suất và chất lượng của các nhà máy xi măng.

Trong thời gian làm đề tài tốt nghiệp, em đã nhận được sự hướng dẫn và
giúp đỡ nhiệt tình của PGS.TS Trần Văn Tuấn và TH.S Lưu Đức Thạch cùng
các thầy khác trong bộ môn máy Xây Dựng. Đến nay đồ án tốt nghiệp của em
đã hoàn thành, tuy nhiên do thời gian và khả năng có hạn, việc tìm hiểu kết
cấu máy thực còn ít cho nên không thể tránh khỏi những sai sót nhất định. Em
rất mong được sự
Quá trình nghiền clanhke trong sản xuất xi măng là công đoạn cuối cùng
của xi măng.
góp ý của các thầy trong bộ môn máy XD để em có điều kiện nâng cao kiến thức.
1.2. em
Tính
cơthành
bản của
Cuối cùng
xinchất
chân
cảmvật
ơnliệu
các nghiền:
Thầy, Cô trong bộ môn máy XD đã tận
tình giúp đỡ và tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Khi sử dụng máy nghiền ta cần phải quan tâm đến các tính chất sau đây

Hà nội, ngày 05 tháng 6 năm 2004.
của vật liệu nghiền:
Sinh viên
Vũ Thanh Tú
* 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 và giới hạn bền kéo.
Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp

dạng

tinh

thể

và

một

số

khoáng

ở

dạng

vô

định

hình).

Chất

lượng

của

clanhke

phụ thuộc vào thành phần khoáng vật, hoá học và công nghệ sản xuất. Chất
lượng của xi măng do chất lượng của clanhke cùng với công đoạn nghiền cuối
quyết định.
Thành phần hoá hoc:

Thành phần hoá học của clanhke, biểu thị bằng hàm lượng (%) các oxit
có trong clanhke, dao động trong giới hạn sau:

CaO : 63 -H 66%

SiO : 21 -r 24%

AL2Ơ3 : 4-5-8%

Fe003

: 2 -r 8%

Tổng số các ôxít chủ yếu này khoảng 95

97%.

Các ôxít khác (MgO, so,, KoO ,TĨ0 2 , PoOs) chiếm một tỉ lệ không lớn
và ít nhiều đều có hại đến chất lượng của xi măng .

Thành phần hoá học của clanhke thay đổi thì tính chất của xi măng cũng
thay đổi:

Ví dụ: Tăng CaO thì xi măng thường rắn nhanh, kém bền nước.

Tăng Si02 thì ngược lại.

Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


Lực nén PnDiện
,(MN)
tích tính
Đồ án
án tốt

tốt nghiệp
nghiệp
tìồ

Độ bền nén
Máy nghiền má lấc phức tạp

Kiểm
tra 2CaO.SiQ,
độ cứng của, clanhke
chọn
bị nghiền
bộ. trọng
Hiện nay
+ Belit:
viết tắt để
là C
nó làthiết
khoáng
siliát sơ
quan
thứ
2S , được
chưa
tài liệu
thứctrong
nào đề
cập vấnNó
đề rắn
này.chắc

Trong
thực nhưng
tế người
có thể độ
sử
hai , có
chiếm
20 chính
H- 30%
clanhke.
chậm
đạtta cường

dụng
pháp Trong
kiểm tra
giống nhiệt
với kiểm
tranhiệt
bê tông
các đến
bước1500°c,
sau:
cao ởphương
tuổi muộn.
khoảng
độ từ
độ gồm
thường
belit

có năm dạng tinh thể.
+ Mẫu đã qua kho ủ đế’ vôi hoá, dạng tồn tại là các tảng lớn và không
được có
vết nứt.
Tổng
số hàm lượng silicát trong clanhke khoảng 75% , số còn lại (25%)
là các khoáng nằm trong khoảng giữa alit và belit.
+ Tiến hành tạo mẫu hình lập phương có kích thước (70*70*70)mm sau
3Ca.AL
tắt làđểC3tránh
A, chiếm
khoảng
3, viết
khi đã+Aluminat
làm nhẵntricanxi:
mặt mẫu.
Mặt 20mẫu
nhẵn
ảnhvào
hưởng
của4^-12%.
các yếu tố
Ớ nhiệt độ nung thích hợp tinh thể có dạng hình lập phương kích thước
10-^15pm, khối lượng riêng 3,04 (g/cm3) tốc độ thuỷ hoá và rắn chắc rất
nhanh, nhưng cường độ không lớn. Nó rất dễ bị ăn mòn sunfát, nên trong xi
măng bền suníát phải khống chế lượng C3A < 5%.

+Feroaluminat tetra canxi: viết là 4Ca0.AL 203.Fe^03 , viết tắt là C4AF,
chiếm 10 -í- 12% có khối lượng riêng lớn nhất trong tất cả các khoáng của
clanhke (3,77g/cm3). Nó là dung dịch rắn, C4AF có tốc độ rắn chắc trung gian

giữa alit và belit, vì vậy không có ảnh hưởng lớn đến tốc độ rắn chắc và sự toả
nhiệt của xi măng poóclăng.
* Đô siòn :

Đặc trưng cho khả năng bị phá huỷ của vật liệu dưới tác động của lực va
đập. Vật liệu giòn có sự sai khác rất lớn giữa giới hạn bền nén và bền kéo. Xác
định độ giòn bằng thiết bị thí nghiệm va đập. Dựa vào số lần va đập cần thiết
để làm vỡ vật liệu người ta phân thành các loại sau:

Rất giòn : dưới 2 lần va đập
Giòn :

Vũ Thanh Tú

2 -ỉ- 5 va đập

Lớp 44M - Khoa co khí XD


Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp

+ Chiều dài lò nung dài hơn, lò nung theo phương pháp khô trong đó 1/2
chiều dài lò dùng để làm khô nhiên liệu .

+ Tiêu tốn nhiên liệu lớn: Nung clanke mất 1800 -ỉ- 2000 cal/kg, gấp đôi
phương pháp khô.

+ Tốn nhiều thiết bị, hiệu quả thấp.

II. 2. Phương pháp khô:

So với phương pháp ướt, phương phá khô có nhiều ưu điểm :

+ Năng suất công nghệ của phương pháp khô cao hơn.

+ Thiết bị gọn nhẹ hơn.

Độ+ bền
nén
trung
sáu lần
nghiệm
Công
nghệ
sảnbình
xuấtqua
xi măng
lòthí
đứng
tốn ítlà:
diện tích hơn.
X o’b
Tuy nhiên chất lượng của xi măng sản xuất theo phương pháp khô thường
a\=i— => ơb„ = 245,5 (MN/rrr)
không bằng phương pháp ướt.
6
II. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MẢNG VÀ NGHlỂN CLANHKE XI MẢNG:

Mặc dù có sự phân biệt như vậy nhưng ta có thể chia ra làm 4 công đoạn

II. 1. Sản xuất xi măng theo phương pháp ướt:
chính sau:
Hiện nay đang có 2 phương pháp cơ bản để sản xuất xi măng Poóclăng.
1- Đá được đập từ lớn khoảng 5 inch xuống 3/4 inch (linch = 2,54cm) và
Một số nhà máy áp dụng như nhà máy Ching Fong - Hải Phòng , Bỉm Sơn, Hà
dự trữ trong kho chứa.
Tiên 1. Đây là phương pháp sản xuất cho xi măng có chất lượng cao tuy nhiên
thêm một công đoạn là nhào trộn sét đến một độ kết dính nhất định sau đó
Đâyvào
là nung.
giai đoạn đầu vào trong sản xuất xi măng. Thông thường mỗi nhà
mới đem
máy sản xuất đều có địa điểm khai thác đá nhất định sau đó dùng các thiết bị
vận chuyển liên tục đưa về vị trí kho chứa trong nhà máy. Như ta đã biết nhà
Phương pháp này không phải sấy đất và than, năng suất nghiền cao hơn
Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp

gia

nhiệt

hệ

thống

lò

quay,

với

phương

pháp

này

thì

lò

thường

có

chiều

dài

rất

lớn khoảng từ 170 -ỉ- 200 m, trong đó 1/2 chiều dài là để dùng làm khô nhiên liệu.

+Trong khi phương pháp khô, ở giai đoạn này hỗn hợp được đưa qua các
xilô trao đổi nhiệt trước khi đến lò quay. Năng lượng nghiền ở phương pháp
pháp này tốn ít hơn hẳn so với phương pháp pháp ướt, tuy nhiên trang bị về hệ
thống lọc bụi là rất phức tạp đế đảm bảo lọc hết bụi bảo vệ môi trường.
* Nghiền

Clanhke với thạch cao:

Nhìn chung đây là giai đoạn giống nhau của 2 phương pháp. Sau khi qua
lò quay, clanhke được đưa đến các xilô chứa. Thạch cao cùng clanhke và phụ
gia khác được định lượng theo một tỷ lệ nhất định nào đó sau đó được đưa vào
máy nghiền bi. Sau khi nghiền xong xi măng được vận chuyển đến các xilô
chứa xi măng, sau đó đóng bao, xuất rời tuỳ theo yêu cầu và đưa ra tiêu thụ
trên thị trường.
III. CÔNG NGHỆ SẢN XUÂT CLANHKE BANG PHƯƠNG PHÁP LÒ ĐÚNG:

*Tìm hiểu công nghệ:
Việc tìm hiểu công nghệ nhằm thấy được nhiệm vụ việc thiết kế sử dụng
máy nghiền má để nghiền thô clanhke. Ở nước ta hiện có hơn 48 nhà máy sản
xuất xi măng bằng công nghệ lò đứng như Thanh Ba - Vĩnh Phúc, Sông Đà Hoà Bình, Hệ Dưỡng - Ninh Bình...Với công nghệ lò đứng thì quá trình sản
xuất được thực hiện theo các công đoạn sau.

+ Đá vôi và đá được vận chuyển đến bãi đá của nhà máy bằng các
phương tiện như băng tải, ôtô, tàu với đất sét đã được định lượng theo một tỷ
lệ nhất định. Máy nghiền má thực hiện quá trình nghiền thô cuối cùng. Sản
phẩm nghiền có kích thước lớn nhất là 30 mm. Tiếp đó sản phẩm nghiền được
gầu tải xích vận chuyển lên cao và đổ vào băng tải, băng tải dẫn liệu vào cung
cấp cho máy nghiền bi. Bột đất sét, đá vôi và quặng sắt được nghiền mịn (độ
Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp

+ Máy rải liệu đưa nguyên liệu vào không gian của lò nung. Sau một thời
gian nung, clanhke được đưa ra lò bằng hệ thống ghi quay và sau đó được
chuyển vào kho chứa bằng băng tải xích. Sau thời gian ủ, clanhke được gầu tải
xích chuyển vào băng tải cung cấp cho máy nghiền má (do clanhke sau khi ra
lò còn có nhiều viên có kích thước không phù hợp cho máy nghiền bi).
Clanhke được nghiền mịn cùng với phụ gia được hỗn hợp gọi là xi măng. Xi
măng được đóng bao hoặc đẩy lên xi lô chứa chờ vận chuyển bằng xe téc đến
nơi sử dụng.

Lò đứng có công nghệ nung clanhke giống với kiểu lò nung vôi liên tục,
giữa khu nung và khu làm nguội đường kính lò thường thắt lại.

Lúc bắt đầu nung, người ta phải đổ xí to hoặc quặng nửa sống nửa chín
hoặc clanhke đến độ cao đáy khi nung, thực hiện nhóm lửa bằng củi. Khi
nhiệt độ tăng dần (khoảng hơn 1 giờ) thì nhóm lửa bằng than đá. Sau đó cho
quặng vào lò, cứ một lóp quặng lại có một lóp than. Lượng ngậm nước của
quặng khoảng 10% -ỉ- 20%. Than có kích thước từ (3 -ỉ- 5)mm, độ ẩm khoảng
6%

các

viên

quặng

có

7%. Cứ sau 40 -T- 60 phút thì đánh tụt lò một lần để lấy clanhke ra. Vì

đường

kính

nhỏ

dễ

bịt

các

kẽ

thông

hơi

trong

lò

và

vì

yêu

cầu nung clanhke phải đạt nhiệt độ cao hơn nung vôi nên lò đứng loại này có
hệ thống quạt gió từ đáy lò lên để bảo đảm đủ oxi cho than cháy hết.

ưu điểm: Lò đứng được xây dựng đơn giản, thích hợp cho sản xuất xi
măng địa phương với trang thiết bị ít và không phức tạp.

Nhươc điếm: Tốc độ nung clanhke chậm, chất lượng xi măng không
đồng đều. Để khắc phục nhược điểm này người ta dùng bộ ghi quay ở đáy lò.
Ghi quay có nhiệm vụ phá vỡ các tảng clanhke lớn bám ở thành và thân đáy
lò. Clanhke bị đập thành những viên nhỏ cho nên thuận lợi cho ra lò hơn. Mặt
khác bộ ghi quay có tác dụng đảo đều clanhke làm cho chất lượng clanhke
Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp

Trong thực tế, người ta còn trộn thêm vào xi măng Poóclăng dưới 15%
chất phụ gia hoạt tính hoặc dưới 10% chất phụ gia trơ vừa để cải thiện tính
chất của xi măng Poóclăng vừa để tăng sản lượng và hạ giá thành sản phẩm.
Thiết bị thường dùng để nghiền nhỏ clanhke hiện này là máy nghiền bi. Máy
loại này có cấu tạo là ống thép hình trụ dài, trong có bi, chia thành nhiều
ngăn, quay quanh một trục nằm ngang, ống chia làm ba ngăn, các vách ngăn

được đục lỗ để bột có thể chuyển qua từ ngăn nọ sang ngăn kia, đường kính bi
trong mỗi ngăn là khác nhau. Khi máy nghiền bi quay, bi thép tạo được động
năng va đập làm vỡ clanhke.

Sau khi nghiền clanhke thành bột, clanhke ra khỏi máy có nhiệt độ tới
120° -ỉ- 150°c vì vậy phải dùng vít tải vận chuyển xi măng vào kho. Tại đây xi
măng nguội dần và CaO tự do dần dần hết do vậy ít ảnh hưởng tới chất lượng
xi măng.

Để tăng hiệu quả của máy nghiền bi, ngoài việc tính toán tốc độ quay sao
cho bi thép có động năng va đập lớn nhất, đồng thời đê ý đến sự đồng đều của
clanhke vào máy nghiền bi.

Dbi= (100 -ỉ- 150) mm.
Như vậy, để máy nghiền bi làm việc có hiệu quả, sản phẩm clanhke đạt
độ mịn ổn định thì kích thước của viên clanhke đem nghiền nằm trong khoảng
(30 -r 35) mm.
max

D.max
d.

35

Trong thực tế sản xuất, để nghiền sơ bộ clanhke có thể sử dụng 4 loại
máy nghiền chủ yếu sau:

+
Vũ Thanh Tú

Máy

nghiền

búa.
Lớp 44M - Khoa co khí XD


tìồ án tốt nghiệp

Máy nghiền má lấc phức tạp

Việc chọn loại máy nào cho phù hợp cần có sự phân tích kỹ.
IV. CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NGHIỀN VÀ CÁC THIẾT BỊ KÈM THEO:

IV.l. Phương án nghiền:

Để thực hiện nghiền clanhke có thể thực hiện nghiền một giai đoạn, hoặc
có thể nghiền hai giai đoạn. Với phương án nghiền một giai đoạn clanhke
được đưa vào nghiền trực tiếp để ở đầu ra có được sản phẩm, với phương án
này thì nguyên liệu vào chí qua một chu trình nghiền rồi chuyển thành sản
phẩm, có thể thấy máy không nghiền hiệu quả do không có quá trình nghiền
sơ bộ - quá trình nghiền xảy ra khốc liệt dẫn tới máy hoạt động mòn nhanh và
chất lượng không ổn định.

Phương án nghiền hai giai đoạn sử dụng hai quá trình nghiền là quá trình
nghiền sơ bộ, sau đó là quá trình nghiền tinh. Clanhke được làm nhỏ dần qua
máy nghiền thô, sản phẩm của quá trình này được chuyển đến máy nghiền
tinh, như vậy qua hai quá trình nghiền kích thước clanhke được giảm đi để
phù hợp với kích thước nạp clanhke của mỗi loại máy nghiền. Phương án này

sử dụng máy nghiền với khả năng của nó, máy nghiền sẽ hoạt động có hiệu
quả trong thời gian dài, tuy nhiên cần có thêm bộ phận chuyển liệu giữa các
bộ phận như vậy kết cấu có thể cồng kềnh hơn. Kết quả của phương án này là
sản phẩm đầu ra đạt được yêu cầu.
IV.2. Phương án chọn máy:

Thực tế hiện nay đế nghiền sơ bộ clanhke người ta có thể sử dụng 4 loại
máy: Máy nghiền búa, máy nghiền trục lăn, máy nghiền má, và máy nghiền
nón. Đế chọn loại máy nghiền thì người ta có thể dựa vào trước hết yêu cầu
công nghệ của quy trình như: xem xét độ cứng của vật liệu, tỷ số nghiền i, đặc
điểm kết cấu máy và năng suất cho dây chuyền nghiền cùng với khả năng chế
tạo trong nước các thiết bị thay thế, hiệu quả kinh tế. Vấn đề quan trọng trong
việc chọn thiết bị phục vụ là có nhiều phương án với các loại máy khác nhau
Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


tìồ án tốt nghiệp

Máy nghiền má lấc phức tạp

+ Với máy nghiên nón:

Để nghiền sơ bộ clanhke có thể dùng loại nghiền nón thô và trung bình.
Khi máy nghiền làm việc do quá trình nghiền và xả là đồng thời, vùng nghiền
và vùng xả thay đổi nên loại máy này hiệu quả khi năng suất yêu cầu khá lón.
Tỷ số nghiền đạt được theo yêu cầu, kích thước sản phẩm đồng đều, sản phẩm
ít bụi. Máy làm việc êm dịu, không yêu cầu đặt bánh đà. Nhược điểm là kết
cấu của máy phức tạp, giá cao, thiết bị thay thế khó tìm và đắt.

+ Máy nghiền hứa:

Để nghiền sơ bộ clanhke yêu cầu tỉ số nghiền i = 4, trong khi đó để
nghiền có hiệu quả máy nghiền búa yêu cầu tỉ số nghiền i > 15. Loại máy này
thường được dùng để nghiền lần thứ 2 các loại vật liệu có độ bền nén giới hạn
* 100 MN/m2 (đá vôi, thạch cao). Do đó loại máy này không phù hợp cho việc
nghiền clanhke.
+ Máy nghiền truc lăn:

Khi dùng đế nghiền sơ bộ clanhke loại máy này đảm bảo mức độ nghiền
yêu cầu i = 4 H- 6 nhưng máy lại có nhược điểm là làm việc có hiệu quả với
những vật liệu dẻo, yêu cầu phải đảm bảo được tỷ số giữa đá nạp và đường
kính của trục. Cấu tạo của máy tương đối đơn giản nhưng thường dùng các bộ
truyền lớn nên khả năng chế tạo và thay thế khó khăn trong điều kiện của
nước ta hiện nay.
+ Máy nghiền má lắc đơn siản:

Kết cấu của loại máy này tương đối phức tạp, chế tạo khó khăn. Máy này
có có ưu điểm là nghiền được tất cả các loại đá khác nhau. Tỉ số nghiền và
năng suất đạt được yêu cầu đề ra. Máy nghiền loại này phát huy được lực
nghiền tại vùng nghiền đá do hành trình nhỏ. Do đó thường thích họp cho các
loại đá có kích thước lớn và bền. Viên đá sản phẩm không được đồng đều do
Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


tìồ án tốt nghiệp

Máy nghiền má lấc phức tạp

Nhược điểm lớn của loại này là quá trình làm việc có sự mài mòn khốc
liệt do sự trượt tương đối giữa vật liệu và má nghiền, sản phẩm có nhiều hạt
nhỏ, bụi và bột.

Qua việc phân tích các ưu điểm, nhược điểm chủ yếu các loại máy nghiền
trên đây, ta có thế chọn loại máy nghiền má chuyển động lắc phức tạp dùng để

Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG II
THIẾT KÊ MÁY NGHIỂN MÁ CÓ CHUYỂN ĐỘNG LẮC

I.

GIỚI THIỆU MÁY THIẾT KÊ

So đồ cáu tạo máy nghiên má

ỉ. Má nghiền cố định
2. Má nghiền di động
3. Bánh đà
4. Trục lệch tâm

Hình 1

Trên hình ỉ, má di động làm bằng thép đúc và được lắp với đoạn trục lệch
tâm của trục dẫn. Phía đuôi của má di động có đặt rãnh để đặt thanh chống
thông qua các tấm đệm. Đầu kia của thanh chống tỳ vào cơ cấu điều chỉnh
hình nêm. Ở hành trình làm việc lò xo bị nén lại và nó sẽ dãn ra ở hành trình
xả để kéo má di động hồi vị, bảo đảm sự tiếp xúc thường xuyên của thanh
chống với má di động và cơ cấu điều chỉnh. Trên bề mặt của má di động có
các tấm lát nghiền, để các tấm lát không dịch chuyên dọc và ngang thì bề mặt
trên má nghiền có các vấu chặn và phía dưới có gờ đỡ. Tấm lát được kẹp chặt
nhờ có nêm giữ và bu lông đầu chìm. Với tấm lát trên má cố định thì được gắn
bu lông với thân trước. Do các tấm lát mòn nhanh trong quá trình làm việc nên

Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


tìồ án tốt nghiệp

Máy nghiền má lấc phức tạp

khi chế tạo người ta thường chế tạo đối xứng để có thể xoay ngược lên tiếp tục
sử dụng.

Má cố định và má di động tạo thành buồng nghiền có dạng hình nêm,
phía trên rộng, phía dưới hẹp dần. Các viên đá được nạp vào buồng nghiền.
Trong một chu kỳ chuyển động của má di động có hai hành trình là hành trình
nghiền và hành trình xả. Ớ hành trình nghiền má di động tiến sát gần má cố

định để nghiền vỡ đá trong buồng nghiền. Ớ hành trình xả, má di động tách xa
má cố định để các viên đá được rơi tự do từ cao xuống thấp, từ chỗ rộng trong
buồng nghiền đến chỗ hẹp trong buồng nghiền, hoặc rơi ra khỏi buồng nghiền
do trọng lượng. Quá trình lặp lại như trên làm cho đá trong buồng nghiền tiếp
tục được nghiền nhỏ, tiếp tục di chuyển từ của nạp đến cửa xả.

Chuyển động của má di động là điểm khác biệt cơ bản so với các máy
nghiền khác, đó là một chuyển động phức tạp mà ở đây ngưởi ta chú ý đến
mỗi điểm trên mặt tấm lát của má nghiền di động có chuyển động khác nhau
nhưng đều là những đường cong khép kín. Máy nghiền má lắc phức tạp sẽ phá
vỡ vật liệu nghiền bởi các tác dụng ép vỡ, chà vỡ, chẻ vỡ.

Máy nghiền má lắc phức tạp thường được ký hiệu theo hai thông số là
chiều rộng và chiều dài của cửa nạp của máy. Các thông số vận hành của máy

Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp

II. KHẢO SÁT TÍNH CHỌN CÁC THÔNG số BUÔNG NGHIÊN:

Để mô hình hoá các thông số buồng nghiền có thể dựa vào mô hình của

Hình 2

Trên hình vẽ các thông số hình học:

+ Hị là chiều cao từ điểm cao nhất của má tĩnh đến cửa xả.

+ H2 là chiều cao của má tĩnh.

+ H là chiều cao tính từ cửa nạp đến cửa xả.

Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp

+ L6 chiều cao tính từ điểm treo thanh chống đến tâm trục lệch tâm.

Về nguyên lý, máy nghiền má có chuyển động lắc phức tạp là một cơ cấu

Hình 3

Khâu 1 quay được toàn vòng phải thoả mãn điều kiện sau :
r + Lo < L3 + L4

Trong đó r, L2, L3, L4 lần lượt là chiều dài của các khâu 1, 2, 3, 4.

+ Điều kiện trên mới chỉ thoả mãn được bài toán về nguyên lý máy. Để
áp dụng nguyên lý cơ cấu 4 khâu trong thiết kế máy nghiền má có chuyển

động lắc phức tạp cần phải thoả mãn một số điều kiện làm việc khác như vật
liệu không bị bật ngược lên phía trên khi nghiền, trục lệch tâm có số vòng
quay hợp lý để năng suất và hiệu quả nghiền cao nhất, kết cấu máy gọn, nhẹ
để tiết kiệm vật liệu chế tạo và dễ khai thác sử dụng.

Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp

Điểm Slịcửa nạp)

Điểm S2(cửa xả)

X

m

s
1.5

a,

Hình 4

X

X

b,

c,

- Hình (a) chỉ ra vị trí của điểm S| và S 2, hình b, c chỉ ra quĩ đạo chuyển
động của điểm Sj, S2 và X là hành trình chuyển động ngang của cửa xả tại
điểm S2. Ta thấy hành trình ngang ở điểm S| lớn hơn ở điểm S 2, do vậy nguyên
lý của cơ cấu đã chọn đảm bảo điều kiện công suất nghiền ở cửa nạp phải lớn
hơn cửa xả.
II. 1. Xác định góc kẹp đá.

Xét viên clanhke tại vùng làm việc của buồng nghiền, ta có sơ đồ tác
dụng lực lên viên clanhke như hình 5.
Góc

kẹp

đá

a

được xác định để đảm bảo viên đá nằm giữa hai má nghiền mà
không bị bật ngược trở lên. Khi má di động chuyển động từ phải sang trái,
viên clanhke ngoài chịu tác dụng của trọng lực G, nó còn chịu thêm các lực là
lực ép p của má di động, lực ma sát T giữa tấm lát má di động với viên
clanhke, lực ma sát Tị giữa viên clanhke với má nghiền cố định và phản lực p,
của má cố định lên viên clanhke. Để đơn giản ta có thể giả sử viên

nghiền có dạng hình cầu với đường kính D, bỏ qua trọng lượng của nó.

Vũ Thanh Tú

c

Lớp 44M - Khoa co khí XD

đem


Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp

Hình 5
Các lực ma sát được tính như sau:
T = f.p

Tj = f.p,

Trong đó f là hệ số ma sát giữa viên clanhke và các má nghiền.
f= (0,2-ỉ-0,22)

Chiếu các lực tác dụng lên viên clanhke theo phương X và y ta có:

£X = p.cosa + p.f.sina - Pị = 0

(1)

ZY = Pị.f + p.í.cosa - Psina = 0

(2)

Từ (1) Pị = p.cosa + PY.sina thay vào (2) ta được:

Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp

Thông thường a = 15° -ỉ- 22° vì nếu a quá nhỏ thì mức độ nghiền sẽ bị
giảm nhỏ và làm tăng kích thước máy. Còn nếu a > 2cp thì sẽ không đảm bảo
điều kiện vật liệu đem nghiền không bị bật ngược trở lên, nên a < 2cp = 22,6°.
II.2. Tính chọn và khảo sát các thông sô buồng nghiền:

Để thiết kế máy nghiền má (150 X 750)mm cần thực hiện các bước sau:

Bị: Chọn sơ bộ các thông số kết cấu và động học dựa vào các loại máy có
kích thước và nguyên lý làm việc đang sử dụng trong thực tế gần với máy cần
thiết kế.

B?: Sử dụng chương trình ALASKA để khảo sát nhằm:

+ Kiểm tra và chuẩn hoá các thông số đã chọn.

+ Tìm ra được phương án thiết kế hợp lý, đáp ứng các yêu cầu làm việc
và mục đích thiết kế đề ra.

B3: Từ phương án có các thông số sơ bộ hợp lý tiến hành thiết kế máy cụ
thể, tính toán bền chi tiết và thiết kế chính xác các chi tiết quan trọng, tính lại
khối lượng và kiểm tra bằng chương trình ALASKA (nếu qui trình này lặp lại
nhiều lần) và cuối cùng là chế tạo máy đã thiết kế.

- Để tìm ra được phương án tốt nhất thì chỉ tiêu đầu tiên được chọn là
năng suất máy. Năng suất lý thuyết của máy nghiền má được tính theo [13]
công thức do giáo sư B.B.KnyniaHLỊeb đề xuất :
c.3Q.Slh .Lh.nÌB + b)

3

Dtb.tga

Trong đó :
Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp

Theo nhiều tác giả năng suất còn phụ thuộc vào các thông số kết cấu L 2,
L3, L6, r, a và thông số động học như tốc độ quay của trục lệch tâm.

Q = f(L2, L3, L6, r, L, b, n, a)

Ngoài ra cũng cần phải lưu ý đến điều kiện:

[a,] < a < [a2]

+ [aj < a là đảm bảo cho máy gọn nhẹ và tiết kiệm năng lượng.

+ a < [a^] là đảm bảo điều kiện vật liệu không bị bật ngược trở lên.

Thường chọn or, - ot| = 5°.

• Xác định hàm mục tiêu:

+ Từ điều kiện thực tế là một số loại máy nghiền má được sản xuất ở
nước ta hiện nay được mô phỏng theo máy của Liên Xô cũ thường gặp phải
một số khuyết tật sau:

- Máy hoạt động rất rung.
- Khi nghiền có hiện tượng vật liệu bị bật ngược lên.

- Năng suất thực tế chỉ đạt (1/2 -ỉ- 1/3) năng suất thực tế tính toán.

Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


tìồ án tốt nghiệp

Máy nghiền má lấc phức tạp

Hình 6: Khao sát sự làm việc của má nghiền di động.

- Xét nửa chu kỳ sau:

+Tại điểm Sp ở vị trí số 3 quá trình nghiền clanhke bắt đầu, cửa nạp liệu
thu hẹp dần, lực nghiền cũng tăng dần. Đến vị trí số 4 cửa nạp thu lại nhỏ
nhất. Đến vị trí số 1 thì quá trình nghiền clanhke bắt đầu ngừng lại.

- Tại điểm S2: Từ vị trí số 3 cửa xả được mở rộng dần ra, những viên
clanhke ở vùng lân cận phía trên điểm I có kích thước nhỏ hơn độ mở cửa xả
thì sẽ rơi xuống. Đến vị trí số 1 thì độ mở cửa xả là lớn nhất.

• Để thiết kế máy nghiền má lắc phức tạp B X L = (150 X 750)mm ta sẽ

Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp

• Trước hết ta xét phương án thứ nhất: Khảo sát máy (250 X 900)mm
{Xem hình 2). Kích thước chọn theo thống kê như sau:

- Khoảng cách từ tâm trục lệch tâm đến má nghiền cố định :

B, = (1,7 -ỉ- 2,1)B ; 1,7.250 » 406,5 mm = 0,4065 m

- Chiều dầy của má nghiền di động :
B3 = (0,6 -r- 0,9)B ; 0,72.250 = 180 mm = 0,18 m.

- Các khoảng cách từ thân sau của máy đến má nghiền cố định

B5 = (2.5 -H 5)B ; 2,5.250 = 625 mm = 0,625 m.

B6 = (2 -ỉ- 3)B ; 2.250 = 500mm = 0,5 m.

- Chiều cao tính từ cửa nạp đến cửa xả:

H = (2,1 - 2,6)B ; 2,1 . 250 = 525 mm = 0,525 m.

- Chiều cao của má tĩnh : H2 = 670 mm = 0,67 m.

Thông số này được chọn tự do nhưng phải hợp lý. Ớ phần dưới cũng sẽ
có một số thông số có cách chọn tương tự như vậy.

- Khoảng cách từ điểm tì thanh chống lên má di động đến điểm dưới

Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp

- Khoảng cách từ tâm trục lệch tâm đến tâm quay của thanh chống đo

L6 = 545 mm = 0,545 m.

- Bán kính lệch tâm của trục lệch tâm:

r = (0,03 4- 0,05)B ; 0,05.250 = 12,5 mm = 0,0125 m.

- Khối lượng chung của toàn máy : Sm =(7000 4- 8000) kg

=> chọn Im = 8000 kg.

- Khối lượng của trục lệch tâm : m, = (0,035 4- 0,06). Em
=> m, = 0,035. 8000 = 280 kg.

-Khối lượng của má di động :

rnm= (0,13 4- 0,2). Em = 0,13. 000 = 1040 kg.

Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


44M
1>ỚP

nH

T ÍI


Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp

* Xác định toạ độ trọng tâm của các khâu: (Xem hình 7)
Trụcl <=> trục X ; trục 2 <=> trục y ; trục 3 <=> trục z
_ /2 +/21 _ 0,695 + 0,048
x„ =

Ym = K, = 0-

12 - /23 + /21

12 + /23 + /
21
x„ = - - - -—-----+ /23= - - - - -—-----

_

_n

-B3_ -0,18 nnn

y,i= ~Y= -y-= - 0,09 m ; z„ = 0.

=> Toạ độ trọng tâm của má nghiền di động (má di động + tấm lát
nghiền) trong hệ BFR2:

x2= —(xm.mm+x„.mll) = —-—(0,3715.1040 + 0,437.280) * 0,385 m.
m2
1320
y2 = —
(y,„ mm + y, ,m„ ) =
(0.1040+ (-0,09).280) = -0,019
m,
Toạ

độ

-2-

1320

trọng

tâm
của
r 00125

Xj= - =

trục

lệch

trong

hệ

BFR1:

— = 0,00625 m, y, = Zj = 0.

Toạ độ trọng tâm của thanh chống trong hệ BFR3:
x3= 2

=

2

=0

’

6w

’

y3

=z

3=°-

- Mô men quán tính của trục lệch tâm đối vói các trục của hệ toạ độ BFR1:
Vì phần lệch tâm của trục là khá nhỏ so với kích thước của trục nên ta coi

Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD


Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp

-Mômen quán tính của thanh chống đối với các trục toạ độ của hệ BFR3:
Do y3 = z3 = 0 nên tương tự như trên ta chọn: m 3l =0,1.10~5 kg.m2
m32

=

m33

=

x32

m3.

=

80.

0,162

»

2,05

kg.m2

Nạp các dữ liệu cần thiết vào chương trình ALASKA để khảo sát chuyển
động và xác định các thông số cần thiết:

Title May nghiên ma (may tieu chuan 250 X

900)- Phuong an 1

! Khai bao thong so dua vao

# Parameter R=0.0125 L2=0.695 13= 32 16=0.545 15=0.1

# Parameter L23=0.13 L21=0.048 L22=0.17 h2=0.67 bl=.42

# Parameter ml=280. ml 1=.0000001 ml2=.00547 ml3=.00547

# Parameter m2=1320. m21=.477 m22= 195.66 m23= 195.66

# Parameter m3=80. m31=.0000001 m32=2.05 m33=2.05

# Parameter n=222. ome=2*PI*n/60 phi=-PI/2

! Khai bao vat nen (vat 0)

Point 1 on 0 0 0 0

! Tam quay truc lech tam

Point 2 on 0 15 -16

! Tam quay cua thanh chong

Point 3 on 0 -bl 0

! Diem tren cung cua ma nghiên

Vũ Thanh Tú

codinh

Lớp 44M - Khoa co khí XD


Máy nghiền má lấc phức tạp

tìồ án tốt nghiệp

Point 28 on 2 L2+L21 ! Diem duoi cung cua ma nghiên di dong
Point 29 on 2 0.403 -L22 ! Diem dat luc

! Khai bao thanh chong (vat 3)

Point 30 on 3

! Diem lien ket voi ma nghiên di dong

Point 31 on 3 13 ! Diem lien ket voi vat nen

Point 35 on 3 13/2 ! Toa do trong tam
! Khai bao vat the

Body 1 15 rnl mll ml2 ml3
Body 2 25 m2 m21 m22 m23
Body 3 35 m3 m31 m32 m33

! Khai bao cac he toa do lien ket
Frame

1

on

1

11

Frame

2

on

2

21

Frame

3

on

3

31

Frame 4 on 0 2
! Khai bao lien ket cac vat the

Joint 1 jvar 1 Revolute Bfr 0 Bfr 1
Joint 2 jvar 2 Revolute Jfr 1 Bfr 2
Joint 1 jvar 3 Revolute Jfr 2 Bfr 3 Cut
Joint 1 jvar 4 Revolute Jfr 3 Jfr 4

! Khai bao chieu cua he toa do tong the
Gravity 0 - 1 0
Vũ Thanh Tú

Lớp 44M - Khoa co khí XD