Thiết kế máy nghiễn gỗ vụn

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.19 MB, 76 trang )

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
LỜI NÓI ĐẦU
NHẬN XÉT
MỤC ĐÍCH LUẬN VĂN
Chương 1 CHỌN PHƯƠNG ÁN
1.1 Khái quát về quá trình sản xuất ván dăm
1.2 Đặc điểm sản xuất ván dăm
1.2.1 Những tính chất cơ bản của ván dăm
1.2.2 Ảnh hưởng của yếu tố công nghệ đến tính chất ván dăm
1.3 Điều chế dăm tinh
1.4 Các phương án nghiền
1.4.1 Khái niệm nghiền
1.4.2 Tính chất không đồng nhất của gỗ
1.4.3 Tính chất cơ học của gỗ
1.4.4 Lực cắt gỗ
1.4.5 Các phương án nghiền
1.5 Các máy nghiền búa va đập tự do
1.6 Chọn lựa nguyên lý nghiền làm cơ sở tính máy nghiền
Chương 2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY NGHIỀN GỖ
2.1 Cấu tạo máy nghiền
2.1.1 Nguyên lý làm việc
2.1.3 Động lực học quá trình nghiền
2.2 Sự tuần hoàn của nguyên liệu trong buồng nghiền
2.3 Khí động lực học máy nghiền búa
2.4 Các yếu tố cơ học của quá trình làm việc ở máy nghiền búa
2.5 Vận tốc phá vỡ hạt
2.6 Động lực học máy nghiền búa kiểu va đập
2.6.1 Các phương trình cơ bản
2.6.2 Hệ số động học trống máy nghiền
2.6.3 Các kiểu trống

2.7 Tính toán máy nghiền kiểu búa va đập
2.7.1 Các kích thước cơ bản
2.7.2 Năng suất máy nghiền
Chương 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
3.1 Cơ sở thiết kế máy nghiền
i

iii
iv
v
vii
1
1
1
1
1
3
3
3
4
4
4
10
15
19
20
21
21
23
24

25
25
26
29
29
31
32
32
32
34
36
36

3.1.1 Số liệu thiết kế ban đầu
3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật của máy thiết kế
3.2 Tính toán bộ phận nghiền
3.2.1 Tính vận tốc búa nghiền
3.2.2 Lựa chọn dạng buồng nghiền
3.2.3 Tính toán kích thước cơ bản của buồng nghiền
3.2.4 Xác đònh số vòng quay của trống
3.2.5 Tính chọn kích thước của búa nghiền
3.2.6 Tính chọn kích thước đóa lắp búa, vòng đỡ
3.2.7 Tính số lượng búa
3.3 Tính máng cấp liệu
3.4 Chọn sàng và tấm nhám
3.5 Tính công suất cần thiết
3.5.1 Tính công suất máy nghiền
3.5.2 Công suất quạt hút
3.6 Tính cơ cấu truyền động đai

3.7 Tính bền trục rôto
3.7.1 Tính sơ bộ khối lượng cụm rôto
3.7.2 Tính bền trục rôto nghiền
3.8 Chọn ổ cho trục rôto
3.9 Tính bền chốt lắp búa
3.10 Chọn then theo đường kính trục
3.11 Tính chọn quạt ly tâm
Chương 4 VẬN HÀNH - BẢO TRÌ – KẾT LUẬN
4.1 Hệ thống bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa
4.1.1 Các khái niệm chung
4.1.2 Bảo dưỡng kỹ thuật
4.1.3 Sửa chữa kỹ thuật
4.2 Những điểm lưu ý trong thiết kế – chế tạo, lắp ráp và vận hành
ở máy nghiền
4.2.1 Những điểm lưu ý trong thiết kế – chế tạo máy nghiền búa
4.2.2 Những điểm lưu ý trong lắp ráp vận hành máy nghiền búa
4.2.3 Những điểm lưu ý trong công tác vận hành và bảo trì máy nghiền
4.3 Kết luận
TÀI LIỆU THAM KHẢO

ii

36
36
37
37
39
39
39
40

41
42
43
44
44
44
44
48
52
53
54
58
60
61
62
65
65
65
65
65
66
66
66
67
68
69

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến thầy Nguyễn Tuấn Kiệt, giáo viên
trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Sự tận tình hướng
dẫn, giúp đỡ và động viên của thầy đã giúp em rất nhiều trong việc hoàn thành luận
văn đầu tiên này.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô đã dạy dỗ chúng em trong suốt thời
gian qua.
Cuối cùng là lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân cùng toàn thể bạn
bè, những người luôn động viên tinh thần giúp em hoàn thành nhiệm vụ được giao.

Sinh viên thực hiện
Vương Bá Hoàng Ân.

iii

LỜI NÓI ĐẦU
Trong công nghiệp gồ, công nghiệp sản xuất ván dăm là một loại mới
phát triển về sau, nhưng tốc độ nó phát triển rất nhanh, như trong giai đoạn 1952 –
1957 sản lượng ván dăm trên thế giới tăng gấp 19 lần trong vòng 5 năm 1950 – 1970.
Ở Liên Xô ( cũ ) tốc độ phát triển của công nghiệp ván dăm cũng rất nhanh và
cũng là nước có một sản lượng rất lớn.
Trong giai đoạn phát triển ban đầu của nền công nghiệp sản xuất ván dăm,
thường ván dăm là một sản phẩm tận dụng gỗ, chủ yếu là tận dụng phế liệu mùn cưa
phoi bào, sau đó tiến tới tận dụng gỗ cành, ngọn, tỉa thưa và đầu mẩu. Nhưng hiện
nay do trình độ phát triển và nâng cao, nên phạm vi sử dụng ván dăm được mở rộng
và đã trở thành một loại sản phẩm chính của nền công nghiệp gỗ nói chung và ván
dăm nói riêng đã có.
Ở Việt Nam công nghiệp sản xuất ván dăm cũng được hình thành rất sớm. Tuy
nhiên mãi đến năm 1993 thò trường tiêu thụ ván Okal bắt đầu hấp dẫn và sang năm
1994 ván Okal ở xí nghiệp Tân Mai đã trở thành một mặt hàng có giá trò và hấp dẫn

trong trang trí nội thất ở thành phố Hồ Chí Minh và khu vực lân cận cùng với tốc độ
phát triển các khu dân cư mới, các khu khách sạn phục vụ phát triển du lòch, các công
trình văn hóa mới…
Chính vì vậy, trước yêu cầu phát triển của ngành công nghiệp sản xuất ván
dăm, được sự chấp thuận của của Bộ môn Thiết Kế Máy _ Khoa Cơ Khí và sự hướng
dẫn của Thầy Nguyễn Tuấn Kiệt, em Vương Bá Hoàng Ân sinh viên thực hiện đề tài:
“ Thiết kế máy nghiền gỗ “.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Tuấn Kiệt đã hướng dẫn em rất tận
tình trong thời gian làm luận văn. Tuy nhiên do thời gian và trình độ có hạn, luận văn
này không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong Thầy ( Cô ) và các bạn góp ý để
luận văn này tốt hơn.

Sinh viên thực hiện:
Vương Bá Hoàng Ân

iv

NHẬN XÉT CỦA THẦY HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

v

NHẬN XÉT CỦA THẦY CHẤM BẢO VỆ
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

CHỌN PHƯƠNG ÁN
1.1 Khái quát về quá trình sản xuất ván dăm
Ván dăm là một loại ván được chế tạo từ dăm gỗ, qua tác dụng liên kết của chất
kết dính ( keo ) dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất tạo nên.
Quá trình sản xuất ván dăm có thể khái quát như sau:
Từ nguyên liệu ( cành, ngọn, bìa bắp … ) qua khâu băm dăm để tạo nên những
mẫu gỗ vụn có kích thước nhất đònh, sau đó chuyển qua khâu nghiền dăm để điều
chế ra loại dăm có kích thước cuối cùng phù hợp với công nghệ, tiếp tục chuyển qua
sấy để có độ ẩm của dăm gần bằng 10%, đảm bảo chất lượng dán dính phục vụ cho
quá trình trộn keo kế tiếp, loại keo phổ biến sử dụng trong công nghệ sản xuất ván
dăm là keo Phenol-Formaldehyde và keo Ure-Formaldehyde.
Dăm sau khi đã trộn keo được chuyển qua bộ phận rải dăm để tạo ván. Qua khâu
ép ở áp lực gần bằng 15 kG/cm 2 với nhiệt độ đóng ván phù hợp với từng loại keo
gần bằng 100 - 150 0 C ta sẽ có được sản phẩm ván dăm.
1.2 Đặc điểm tính chất của sản phẩm ván dăm
1.2.1 Những tính chất cơ bản của ván dăm
Tính chất vật lý
Màu sắc, chất lượng bề mặt của ván, độ đồng đều của bề dày ván, độ mo, khối
lượng riêng, độ ẩm, độ hút nước, hút ẩm, dãn nở, cũng như tính dẫn nhiệt và cách âm
của ván.
Tính chất cơ học
Ứng suất uốn tónh, ứng suất kéo ( vuông góc và song song với bề mặt ván ),
ứng suất nén. Modul đàn hồi, độ cứng bề mặt, độ bám dính và bám đinh ốc của ván.
Khả năng bền vững của ván
Khả năng chống tác dụng của nấm và côn trùng phá hoại gỗ( mối, mọt ), khả
năng cản lửa.

1.2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến tính chất của ván dăm
Các tính chất cơ lý của ván dăm được quyết đònh bởi quá trình công nghệ sản xuất
ván dăm, tức là quá trình công nghệ quyết đònh tính chất của ván. Muốn tổ chức quá
trình sản xuất ván dăm một cách hợp lý, ta phải hiểu và nắm vững ảnh hưởng của các
yếu tố công nghệ cơ bản đến các chỉ tiêu cơ lý của ván. Đấy là những yếu tố: khối
lượng riêng của ván, loại keo và liều lượng keo sử dụng, hình dạng và kích thước của
dăm gỗ, loại gỗ, tỷ lệ hỗn hợp của vỏ cây, hàm lượng bụi và độ ẩm trong dăm đã trộn
keo trước khi ép ván, nhiệt độ ép, thời gian ép và cấu trúc của ván …

1

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

Khối lượng riêng của ván dăm:
Khối lượng riêng của ván có tác dụng ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất của
ván dăm. Với sự tăng lên của khối lượng riêng, độ bền ( ứng suất ) của ván tăng lên
rất mạnh và độ hút nước thì giảm đi, trong lúc đấy tỷ lệ giãn nở tăng lên. Tốc độ hút
nước và giãn nở tiến triển trong hai giờ đầu ngâm trong nước đặc biệt rất mãnh liệt,
sau đó cường độ hút nước sẽ giảm dần. Khi khối lượng riêng của ván lớn lên thì độ
bám đinh và đinh ốc của tăng lên rất mạnh, đặc biệt đối với ván dăm có khối lượng
riêng trên 600 kg/m 3 .
Tuy vậy, việc tăng tính chất cơ lý của ván qua việc tăng khối lượng riêng không
phải bao giờ cũng có thể thực hiện được và cũng không phải là biện pháp hữu hiệu
nhất, bởi vì khi ấy một mặt chi phí của nguyên liệu gỗ sẽ tăng lên và mặt khác trọng
lượng của ván dăm sẽ tăng lên, như vậy sẽ không kinh tế và tiện lợi trong sử dụng.
Điều tốt hơn hết là sản xuất ra ván dăm có khối lượng riêng tương đối thấp mà có
được các chỉ tiêu cơ học và vật lý tốt. Những yêu cầu ấy tương ứng với loại ván có
khối lượng riêng từ 600 – 650 kg/m 3 . Do vậy phần lớn xưởng ván dăm của các xưởng
sản xuất ra thường có khối lượng riêng ở khoảng như vậy.

Loại keo và hàm lượng keo:
Loại keo sử dụng trong sản xuất ván dăm chủ yếu là keo Ure-Formaldehyde
và thỉnh thoảng cũng sử dụng keo Phenol-Formaldehyde.
Khi sử dụng một liều lượng keo như nhau đối với các loại keo đó ta đều có
những chỉ tiêu cơ học như nhau.
Nếu sử dụng càng nhiều keo trộn với dăm ( trong thời hạn nhất đònh ) thì tính
chất cơ lý của ván sẽ càng lớn. Giá keo ( chi phí keo ) chiếm từ 25 – 30% giá thành
sản phẩm, do vậy khi tăng chi phí keo, sẽ dẫn đến việc làm tăng giá thành sản phẩm.
Hình dạng và kích thước dăm:
Để sản xuất ván dăm người ta có thể sử dụng dăm có hình dạng và kích thước
khác nhau. Muốn có được ván dăm chất lượng tốt thì nên sử dụng loại dăm băm đặc
biệt. Chiều dài dăm tăng đến 50 mm, ứng suất của ván tăng lên nếu tiếp tục tăng
chiều dày dăm thì mức độ ứng suất sẽ giảm đi rất mạnh. Tuy vậy, nhưng khi sử dụng
dăm dài sẽ dẫn đến một loạt hó khăn trong vận chuyển, trong khâu trộn keo cũng như
trong khâu đònh hình ván ( rải dăm lên khuôn bánh dăm ), do vậy trong thực tế sản
xuất không nên sử dụng dăm có chiều dài hơn 20 – 40 mm. Bề rộng của dăm tăng sẽ
làm giảm ứng suất của ván, do vậy cho nên người ta quy đònh bề rộng của dăm tối đa
chỉ đến 12 mm.
nh hưởng lớn nhất đến tính chất cơ học của ván dăm phải nói là bề dày của
dăm, nó quyết đònh tỷ lệ diện tích giữa bề mặt dăm và khối lượng dăm. Do chi phí
keo quy đònh theo khối lượng dăm cho nên lượng keo bám trên đơn vò bề mặt dăm,
cũng sẽ phụ thuộc vào bề dài dăm.
Khi giảm bề dày dăm thì diện tích riêng của mỗi đơn vò khối lượng dăm sẽ lớn
lên và khi đấy lượng keo tráng trên mỗi đơn vò bề mặt dăm sẽ giảm và tuy vậy ứng
suất uốn tónh của ván cũng vẫn tăng. Khi giảm bề dày dăm từ 1 mm xuống 0,1 mm thì
2

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

diện tích riêng của mỗi đơn vò khối lượng dăm tăng từ 0,47 m 2 lên đến 4,7 m 2 tính
cho 100 g, qua đó chi phí keo riêng sẽ giảm đi từ 17,2 g/ m 2 xuống còn 1,17 g/ m 2 (
khi sử dụng tỷ lệ keo trộn là 8% ).
Từ những cơ sở của các kết luận có tính chất quy luật trên ta có thể sử dụng
các chỉ tiêu về kích thước dăm sau đây trong sản xuất ván dăm.
Bảng 1: Kích thước dăm dùng trong sản xuất ván dăm
Loại ván dăm
Ván dăm 3 lớp :
Lớp mặt
Lớp giữa
Ván dăm 1 lớp
Ván dăm nhiều lớp
Ván dăm ép dảy

Dài

Kích thước dăm (mm )
Rộng

Dày

20
40
20
30
20

Đến 3
Đến 12
2–6

2–6
1–3

0,15 – 0,25
0,35 – 0,45
0,25 – 0,35
0,25 – 0,35
0,6 – 0,7

Để sản xuất ván dăm ta nên sử dụng dăm có tỷ lệ kích thước sau : dày:
rộng:dài = 1:10:100, tức là ví dụ nếu chọn bề dày dăm cho lớp mặt là 0,2 mm thì bề
rộng của dăm là 2 mm và bề dài dăm là 20 mm.
1.3 Điều chế dăm tinh
Dăm băm thu được từ các máy băm thường có kích thước lớn phụ thuộc vào
nguyên liệu khi băm, do vậy cần phải bổ xẻ nhỏ bề rộng của dăm ra. Để làm được
việc đó trong sản xuất thường phải tiến hành thêm vào khâu nghiền dăm. Các máy
nghiền dăm thường được bố trí trực tiếp ngay sau máy băm dăm.
Hiện nay để nghiền dăm người ta thường sử dụng các loại máy nghiền kiểu
búa và kiểu cánh quạt để xé nhỏ dăm theo bề rộng của dăm. Còn đối với dăm thô thì
người ta sử dụng loại máy nghiền kiểu trống để nghiền thành dăm mòn
1.4 Các phương án nghiền
1.4.1 Khái niệm nghiền
Nghiền là quá trình phá huỷ vật thể rắn bằng lực cơ học thành các phần tử, nghóa
là bằng cách đặt vào vật thể rắn các ngoại lực mà các lực này lớn hơn lực hút phân tử
của vật thể rắn đó.
Kết quả của quá trình nghiền là tạo nên nhiều phần tử cũng như hình thành nên
nhiều bề mặt mới.
Trước khi đưa ra các phương án nghiền ta tìm hiểu sơ lược về các tính chất của gỗ.

3

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

1.4.2 Tính chất không đồng nhất của gỗ
Tính chất cơ học của gỗ biến động rất nhiều. Tuỳ theo khối lượng thể tích khác
nhau mà cường độ khác nhau. Gỗ nặng có khả năng chòu tải lớn hơn gỗ nhẹ. Gỗ lim
xanh có  18  0,93 g/cm 3 , sức chòu ép dọc thớ là 763.10 5 N/m 2. Gỗ sung có

 18  0,35 g/cm 3 , sức chòu ép dọc thớ là 156.10 5 N/m 2. Khối lượng thể tích chênh
nhau 3 lần thì cường độ chênh nhau gần 3 lần.
Cùng một loại cây, tuỳ điều kiện sinh trưởng mà cường độ gỗ khác nhau. Ngay
trong một cây ở các vò trí khác nhau cũng làm cho cường độ chênh lệch. Ví dụ: gỗ
xoan đào lấy ở 3 đòa phương : Hoà Bình, Yên Bái, Lạng Sơn.
+ Phần gốc có ứng suất ép dọc là 542.10 5 N/m 2.
+ Phần ngọn có ứng suất ép dọc là 468.10 5 N/m 2 chênh lệch nhau 74.10 5 N/m 2,
gần 16%.
Trong thân cây: đại bộ phận tế bào xếp dọc thân cây. Trong mỗi tế bào đại bộ
phận mixen xếp song song với trục dọc tế bào. Do đó trong thân cây hầu hết các
mixen xenlulô xếp song song với trục trục dọc thân cây Vì vậy cường độ theo chiều
dọc thớ lớn hơn rất nhiều so với chiều ngang thớ.
Loại gỗ có thớ càng thẳng thì chênh lệch cường độ giữa 2 chiều càng rõ. Theo
chiều ngang thớ do sự tồn tại của tia go, gỗ sớm và gỗ muộn làm cho cường độ chiều
xuyên tâm và tiếp tuyến chênh lệch nhau…
1.4.3 Tính chất cơ học của gỗ
Tùy theo phương thức tác dụng của ngoại lực, chiều thớ của gỗ và nội lực sản sinh
trong gỗ, người ta chia ứng lực của gỗ làm ba nhóm chính sau:
1.4.3.1 Các ứng lực đơn giản
Trong gỗ chỉ sản sinh một ứng lực duy nhất chống lại. Loại ứng lực này gồm có:
ứng lực ép dọc và ngang thớ, ứng lực kéo dọc thớ và ngang thớ, ứng lực trượt dọc thớ,

ngang thớ, cắt đứt thớ vuông góc.
1.4.3.2 Các ứng lực phức tạp
Thuộc ứng lực này khi lực bên ngoài tác dụng lên gỗ, trong gỗ sản sinh ít nhất hai
loại ứng lực tác dụng chống lại. Loại lực này có ứng lực uốn tónh, uốn va đập ( xung
kích ), uốn dọc, sức chòu xoắn ( vặn ).
1.4.3.3 Các ứng lực có tính chất công nghệ
Thuộc loại này gồm có độ cứng tónh, độ cứng va đập, sức chòu tách và lực bám
đinh. Trong đó hai yếu tố quan trọng nhất là độ cứng va đập và sức bám đinh.
1.4.4 Lực cắt gỗ

4

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

Người ta phân biệt 3 trường hợp di chuyển lưỡi cắt đối với chiều thớ gỗ : dọc thớ,
ngang thớ và thẳng góc thớ.

Hình 1.1 Phân tích lực cắt gỗ
Gia công gỗ khác hẳn gia công kim loại vì cấu tạo của gỗ không đồng nhất. Sức
bền của gỗ kém xa kim loại dùng làm kim loại cắt, do đó có thể tăng tốc độ cắt mà
không sợ dao cắt bò nóng quá, nhờ vậy năng suất cao hơn khi gia công kim loại.
Ở đây ta chỉ phân tích lực cắt gỗ ở trường hợp gỗ bò cắt ngang thớ ( trường hợp
này cho lực cắt lớn nhất ).
Góc mài  bằng góc cắt  ( vì   0 ) phoi có bề rộng b và bề dày h. Giả thiết
rằng không có ma sát giữa mặt trước và mặt sau của lưỡi cắt với phôi gỗ. Tốc độ cắt
v, lực ấn vào phôi P 0 thẳng góc với cạnh trước của lưỡi cắt. Phân lực P 0 ra làm hai
phân lực, ta có lực nằm ngang P ép gỗ thẳng góc với thớ và lực thẳng đứng P , đẩy
phoi chạy theo chiều dọc của thớ gỗ.

Hình 1.2 Lực cắt ngang thớ
5

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

Ta cho rằng lực P 0 tỷ lệ thẳng với chiều sâu l của lưỡi cắt ăn vào gỗ. Lưỡi cắt
càng ăn sâu vào gỗ thì lực P 0 càng lớn, lực P và P , cũng càng lớn. Chúng lớn đến khi
nào gỗ bò phá vỡ về hướng này hay hướng khác.
Vì kháng tính của gỗ đối với sức nén thẳng góc với thớ gỗ bò tách dọc trước khi
xảy ra sự phá vỡ vì sức nén. Lực P , tách gỗ thành các phoi ( phần gạch chéo ). Sau đó
lực P 0 sụt tới 0, rồi lại bắt đầu tăng lên khi lưỡi cắt lại ăn sâu vào gỗ cho đến khi
tách được một mảnh phoi thứ hai và cứ thế mãi.
Lực P , đạt tới trò số cực đại P ,max ở thời điểm phoi tách ra khỏi gỗ, trò số đó phụ
thuộc vào kích thước phoi tách ra và đặc tính kỹ thuật của gỗ
,
Pmax
  B .b.h

Trong đó:

 B (kg/mm 2 ) : giới hạn bền của gỗ khi tách song song với thớ gỗ
b ( mm ) : bề rộng phoi.
h ( mm ) : bề dày phoi.
Lực P là lực cắt cũng đạt tới trò số cực đại P max ở thời điểm phoi tách ra khỏi gỗ.
Theo hình

,
Pmax  Pmax
tg   B ..b.h

Hình 1.3 Sự liên hệ giữa lực cắt và chiều sâu cắt

6

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

Đó là đồ thò biểu diễn liên hệ giữa lực cắt và chiều sâu cắt. Đáy của hình tam giác
là chiều ăn sâu l của lưỡi cắt, đến đó phoi bò tách ra, còn chiều cao của các tam giác
là lực cắt tối đa.
Ta thấy lực cắt trung bình là:

Ptb 

P  B .tg

b.h
2
2

Đối với một loại gỗ nhất đònh và một góc  nhất đònh thì

 B .tg
là một trò số cố
2

đònh.
Do đó thay bằng k ( xác đònh bằng thực nghiệm ) :

Ptb  k.b.h
Như vậy lực cắt tỉ lệ thuận với diện tích ngang của phôi cắt:

SABC  A ( công dùng cắt một mảnh phoi )
A

P max .l
 Ptb  k.b.h.l
2

Công suất dùng để cắt là công dùng trong một đơn vò thời gian

N

A k.b.h.l

t
t

Lưỡi cắt di chuyển với tốc độ v vậy t = l/v. Do đó:
N  k.b.h.l

Như vậy công suất dùng để cắt tỉ lệ thẳng với thể tích gỗ biến thành phoi trong
một đơn vò thời gian.
Công dùng để cắt phoi bằng bất kỳ công cụ nào đều tỉ lệ thẳng với thể tích phoi
cắt

A  K.Q
Trong đó:
A ( KGm ) : công dùng để cắt

K ( KGm/cm 3 ) : công cắt một đơn vò thể tích gỗ
Q ( cm 3 ) : thể tích phoi cắt hay gỗ biến thành mùn cưa
Công suất dùng để cắt bằng công dùng trong một đơn vò thời gian:

N

A
K.Q

102t 102t

Trong đó:
7

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

N ( kW ) : công suất
t ( s ) : thời gian dùng để cắt một thể tích phoi
Q/t = q :thể tích phôi bằng cm 3 cắt trong 1 giây

N

K.q
102

N

P.v
102

P

K.q
v

Theo cơ học:


Trong đó

q

b.h.v.100
 b.h.v
10.10

Như vậy

kbhv
102
P  k.b.h
N

Hệ số k ( KG/mm 2 ) gọi là sức cản riêng khi cắt

* Một số yếu tố ảnh hưởng đến sức cản riêng khi cắt:
Trò số sức cản riêng khi cắt chòu ảnh hưởng của nhiều yếu tố: chiều cắt đối với
chiều của thớ gỗ, độ ẩm, góc cắt  và góc nghiêng  , độ sắc của lưỡi cắt, bề dày
của phoi…

1. nh hưởng của chiều cắt:
Trò số sức cản riêng khi cắt k 0 phụ thuộc chiều cắt đối với chiều thớ gỗ trong
trường hợp cắt bằng lưỡi cắt đơn giản.

8

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

Bảng 2: Ảnh hưởng của chiều sâu cắt

Sức cản riêng khi cắt k 0
Chiều cắt

Cắt ngang thớ
Cắt dọc thớ
Cắt thẳng góc thớ

KG/mm 2

%

2 – 2,5

400 - 500

1

200

0,5

100

Khi cắt nghiêng, tức là cắt dọc – thẳng góc thớ, dọc – ngang thớ và thẳng góc –
ngang thớ, sức cản riêng khi cắt sẽ có những trò số trung gian giữa các trò số kể trên.
Qua bảng này ta thấy khi cắt ngang thớ và bé nhất khi cắt thẳng góc thớ.
Loại gỗ gia công có ảnh hưởng rất lớn đến trò số sức cản riêng khi cắt của gỗ
thông làm đơn vò thì các loại gỗ khác sẽ có sức cản riêng k, theo bảng 3:

Bảng 3: Sức cản riêng khi cắt của các loại gỗ so với gỗ thông

LOẠI GỖ

Sức cản riêng tương đối khi cắt k

BỒ ĐỀ

0,8

ÔXINA

0,85

TÙNG

0,9 - 1

THÔNG

1

TRÂM

1 – 1,05

CÂY LÁ RỘNG

1,1

BẠCH DƯƠNG

1,2 – 1,3

DẺ

1,3 – 1,5
9

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

SỒI

1,5 – 1,6

I-A-XIÊN

1,5 - 2

2. nh hưởng của độ ẩm:
Sự thay đổi độ ẩm của gỗ ảnh hưởng ít đến sức cản riêng khi cắt. Nếu lấy sức cản
riêng của gỗ phơi khô ( độ ẩm tuyệt đối 15 – 20% ) làm đơn vò thì sức cản riêng khi
cắt của gỗ đối với các độ ẩm khác theo bảng 4.
Khi cắt đơn giản độ ẩm tăng sẽ làm giảm sức cản riêng khi cắt. Nguyên nhân của
điều đó là gỗ ẩm kém chắc hơn gỗ khô. Tuy nhiên khi độ ẩm của gỗ tăng, lực ma sát
của gỗ và dao cắt cũng tăng. Vì vậy trong trường hợp ma sát của lưỡi cắt và gỗ nhiều
thì hệ số k tăng theo độ ẩm.

Bảng 4: nh hưởng của độ ẩm của gỗ tới sức cản riêng khi cắt

SỨC CẢN RIÊNG KHI CẮT k
ĐỘ ẨM TUYỆT ĐỐI CỦA GỖ
Khi cắt đơn giản và
bào

Khi cưa

W > 150% ( gỗ thả bè)

0,85

1,15

W = 100 – 150% ( gỗ mới chặt hạ )

0,9

1,1

W = 35 – 50%

0,95

1,05

W = 15 – 20% (gỗ phơi khô ngoài trời )

1

1

W = 8 – 10% ( gỗ phơi khô trong nhà )

1,1

0,9

3. nh hưởng của góc cắt:
Góc cắt  ảnh hưởng rất nhiều đến sức cản riêng khi cắt. Mặt trước hợp với mặt
phẳng cắt thành góc  , cạnh này đẩy dòch các thớ gỗ tạo thành và tách ra các mảnh
phoi. Góc  càng bé thì lực cắt càng bé nếu những điều kiện khác không thay đổi và
do đó sức cản riêng khi cắt cũng càng bé. Theo các công thức chứng minh trên ta
10

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

thấy sức cản riêng khi cắt tỉ lệ thẳng với tg  . Điều đó đúng khi  < 60 0 . Nhưng nếu
tiếp tục như vậy thì khi  = 90 0 lực cắt phải bằng vô cực. Trái lại trong thực tế có rất

nhiều dụng cụ cắt có góc cắt bằng 90 0 và lớn hơn nữa
Ngoài ra, độ cùn của dao cũng ảnh hûng rõ rệt đến sức cản riêng khi cắt. Nếu cắt
bàng dao cùn các thớ gỗ không bò cắt đứt mà bò bẻ gãy rồi đứt ra.
Sức cản riêng khi cắt không phụ thuộc vào kích thước của phôi. Tuy nhiên trong
thực tế, khi phân một thể tích gỗ nào đó thành các mảnh nhỏ sẽ tốn nhiều công hơn là
khi phân ra thành các mảnh lớn. Vì vậy sức cản riêng khi cắt sẽ tăng khi bề dày phôi
giảm. Sự liên quan đó biến đổi trong bảng 5

Bảng 5:

Trò số tương đối
Bề dày phôi h ( mm )

sức cản riêng
khi cắt k

1

1

0,7

1,1

0,5

1,2

0,4

1,3

0,3

1,4

0,2

1,7

0,1

2,2

0,05

2,9

0,02

3,6

0,01

4,2

Theo bảng trên, ta thấy sức cản riêng khi cắt tăng lên khi bề dày phôi giảm , đặc
biệt tăng lên rất nhiều khi phôi mỏng dưới 0,2 mm.
11

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

1.4.5 Các phương án nghiền
1.4.5.1 Phương án nghiền kiểu chà xát
Bộ phận xay gồm 2 thớt, một cố đònh, một quay, 2 thớt úp mặt xay vào nhau. Vật liệu
được cung cấp vào thùng cấp liệu qua lỗ trống giữa hai thớt xay, lọt vào khe giữa hai mặt
xay, được các mép rãnh chà xát, tạo ra nhiều phần tử nhỏ hơn và được đưa dần ra ngoài.

-

Ưu điểm :
+ Kết cấu đơn giản.
+ Năng suất cao
+Thích hợp cho xay nguyên liệu có độ phá vỡ bé

-

Nhược điểm :
+ Dễ gây nhiều bụi bột.
+ Không thích hợp cho nghiền gỗ

Hình 1.4 Nghiền theo nguyên lý chà xát

12

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

1.4.5.2 Phương án nghiền kiểu cắt - nghiền:

Bộ phận nghiền gồm hai trục cuốn có những mấu hay rãnh khía (múi khía, dọc
đường sinh của mặt trục) quay với tốc độ dài khác nhau (v1  v2), để các rãnh khía
kẹp vật liệu và nghiền vỡ, cũng có ít nhiều tác động chà xát.

Hình 1.5 Nghiền kiểu cắt nghiền
- Ưu điểm :
+ Kết cấu đơn giản.
+ Năng suất cao, ít tốn năng lượng riêng và ít sinh bụi bột.
+Thích hợp để nghiền khô dầu và bánh cám . . .
- Nhược điểm : Nguyên lý này nghiền kém nhỏ và khó nghiền nguyên liệu gỗ

13

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

1.4.5.3 Phương án nghiền kiểu va đập:
- Nguyên lý :
Vật liệu nghiền được đưa qua phễu nạp liệu đến bộ phận nghiền. Bộ phận
nghiền gồm có các búa nghiền lắp vào rôto, tức là đóa nghiền hay trống, lắp lỏng
xoay được theo khớp bản lề, xung quanh có các tấm sàng, còn lại là các tấm nhám (
tấm đập ). Sau khi vật liệu được nghiền đủ nhỏ, chúng sẽ lọt qua lỗ lưới đi ra khỏi
máy, những cục to hơn sẽ bò đập tiếp đến khi đủ nhỏ chui qua lọt lưới.
- Cấu tạo :
Nhìn chung tất cả các loại máy nghiền búa đều có những bộ phận chính sau:
1_Búa nghiền
2_Đóa nghiền (trống )
3_Lưới tháo sản phẩm
4-Tấm đập
5_Phễu nạp liệu

- Ưu điểm :
+ Năng suất cao, ít tốn năng lượng riêng và ít sinh bụi bột.
+ Thích hợp để nghiền gỗ.
- Nhược điểm :
+ Kết cấu hơi phức tạp.
+ Khó chế tạo.
+ Giá thành tương đối cao.
+ Không phù hợp lắm đối với vật liệu có độ ẩm cao.

14

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

Hình 1.6 Nghiền kiểu va đập

1.5 Các máy nghiền búa va đập tự do:
Theo nguyên tắc này bộ phận nghiền thường có búa lắp trên các chốt búa. Chốt
búa được lắp trên các đóa lắp chặt trên trục tạo thành rôto nghiền. Sàng (lưới nghiền)
được lắp một phần hoặc xung quanh rôto nghiền tạo thành buồng nghiền. Ngoài ra
còn có máng cấp liệu và thoát tải. Bột nghiền lọt qua lỗ sàng, được trục vít và quạt
vận chuyển, đẩy bột tới xyclon (bộ phận tách gió thu bột). Để máy làm việc tốt, phải
đảm bảo tốc độ làm việc, nghóa là vận tốc của búa va đập phải đạt được vận tốc phá
vỡ vật thể 30 – 100 m/s, khe hở giữa sàng và đầu búa nghiền, đường kính lỗ sàng
phải thích hợp …Qua nghiên cứu người ta rút ra một số đặc điểm riêng của máy:

15

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

+ Khe hở giữa đầu búa khi quay và lưới sàng càng hẹp thì độ nhỏ của bột sản
phẩm càng nhỏ. Khoảng cách khe hở này phụ thuộc vào yêu cầu về mức độ nghiền
của mỗi loại búa và trình độ kỹ thuật chế tạo máy và lưới sàng.
+ Chi phí năng lượng riêng (KWh/t) sẽ tăng khi khe hở giữa lưới sàng và đầu búa
càng lớn.
+ Năng suất của máy Q (T/h) giảm khi khe hở tăng lên vì khả năng chà sát kém đi
Lưới sàng của máy nghiền búa thường làm bằng thép tấm dày được dập thành
lưới sàng lỗ tròn hay dạng rãnh, có kích thước phù hợp với mức độ nghiền yêu cầu và
loại máy nghiền
Búa nghiền gồm nhiều kiểu có hình dạng khác nhau. Các loại máy nghiền nhỏ và
mòn thì búa phải được dập từ thép tấm có chất lượng cao, độ cứng lớn, chòu mài mòn.
Ở các máy nghiền thường dùng búa có khối lượng lớn. Trường hợp này búa thường
được đúc tạo nên các đầu đập có góc cạnh để tăng hiệu quả phá vỡ các vật liệu to.
+ Các loại máy nghiền kiểu búa:
_ Máy nghiền kiểu búa tháo liệu trực tiếp.
_ Máy nghiền kiểu búa tháo liệu bằng quạt hút.
_ Máy nghiền tháo liệu bằng vis tải và quạt hút.

16

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

Hình 1.7 Máy nghiền tháo liệu trực tiếp

17

CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN

Hình 1.8 Máy nghiền tháo liệu bằng vis tải và quạt hút

18

Thiết kế máy nghiễn gỗ vụn

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về