Thiết kế máy nghiền má nghiền đá (thuyết minh+bản vẽ)

I. thuyết minh chung
1. Công dụng và phân loại:
Máy nghiền đá kiểu má nghiền làm việc có tính chất chu kỳ, đợc dùng
để nghiền hạt thô (nghiền sơ bộ) và hạt trung bình. Ưu điểm chính của nó là
lực đập; ép rất lớn nên có thể phá vỡ các loại đá cứng và đá dai; kết cấu của
máy đơn giản; chăm sóc bảo dỡng kỹ thuật và sử dụng dễ dàng; cửa nạp đá
lớn; năng suất tơng đối cao.
Bộ phận cơ bản của máy là hai má nghiền, trong đó có một má cố định
và một má di động. Hai má đó tạo thành buồng nghiền có dạng hình nêm,
phía trên buồng nghiền rộng, phía dới hẹp dần. Đá đợc nạp vào buồng nghiền.
Một chu kỳ chuyển động của má di động gồm hai hành trình: hành trình
nghiền và hành trình xả. ở hành trình nghiền, má di động tiến sát gần má cố
định để nghiền vỡ đá có trong buồng nghiền. ở hành trình xả, má di động tách
xa má cố định để các viên đá đợc tự do, không bị chèn ép và do trọng lực, đá
rơi từ chỗ cao để chỗ thấp, từ chỗ rộng đến chỗ hẹp trong buồng nghiền, hoặc
rơi ra khỏi buồng nghiền. Quá trình làm việc đợc lặp lại nh trên làm cho đá
trong buồng nghiền liên tục đợc nghiền nhỏ, di chuyển từ cửa nạp đến cửa xả
và ra khỏi cửa xả khi kích thớc của đá nhỏ hơn cửa xả.
Sơ đồ của các máy này đợc mô tả trên hình vẽ.


Hình1. sơ đồ cấu tạo máy nghiền má lắc đơn giản
1. Tấm nghiền cố định; 2. tấm nghiền di động; 3. trục lệch tâm; 4. thanh đẩy
trớc; 5. thanh truyền; 6. thanh đẩy sau; 7. bánh đà; 8. trục treo tấm nghiền di
động; 9. thanh giữ; 10. lò xo; 11. nêm ; 12. trục vít;
Căn cứ vào quỹ đạo chuyển động của tấm nghiền di động, chia máy
nghiền má loại hai loại chính:
- Máy nghiền má có chuyển động lắc đơn giản
- Máy nghiền má có chuyển động lắc phức tạp
2. Cấu tạo máy nghiền má có chuyển động lắc đơn giản:
Cấu tạo điển hình của máy nghiền đá có tấm nghiền di động chuyển

động lắc đơn giản đợc trình bày ở hình trên. Các loại máy nghiền má đơn giản
dùng nghiền thô đều có cấu tạo giống nhau, mặc dù các thông số kỹ thuật của
chúng khác nhau.
Thân máy là bộ phận quan trọng. Nó tiếp nhận toàn bộ lực nghiền đá và
đảm bảo cứng vững toàn bộ máy. Thân máy đợc cấu tạo gồm thân trớc, thân
sau và hai thành bên thuận tiện cho việc gá lắp các cụm chi tiết của máy
nghiền. Thân máy đợc đúc liền thành khối hay đợc ghép nối từ hai hoặc ba
phần rời bằng bu lông. ở các loại máy có công suất lớn thờng chế tạo thân
máy ghép để thuận tiện việc chuyên chở và lắp ráp. Trục lệch tâm (3) đợc lắp
vào hai thành bên của thân máy.
2


Tay biên (5) lắp vào trục lệch tâm (3). Đầu dới của tay biên (5) có hai
hốc để đặt thanh chống phía trớc (4) và thanh chống sau (6). ổ đỡ trục lệch
tâm và ổ lắp tay biên là các ổ bi chịu tải trọng lớn. Tại hai đầu trục lệch tâm đợc lắp hai khối bánh đà: puli-bánh đà (15) và bánh đà (15). Các khối bánh đà
này làm điều hoà chuyển động của máy: tích trữ năng lợng ở hành trình không
tải và giải phóng năng lợng khi ép đá. Puli-bánh đà (15) lắp vào trục lệch tâm
thông qua khớp nối ma sát. Khớp nối ma sát là một cơ cấu an toàn, khi bị quá
tải, puli-bánh đà (15) có thể quay trợt trên trục do vậy tránh đợc gãy trục đột
ngột.
Má di động (2) đợc chế tạo bằng thép đúc toàn khối, tiết diện dạng hộp,
đợc treo vào trục (8). Phía dới má di động có rãnh để ghép nối với thanh
chống trớc (4). Thanh chống sau (6) tì vào cơ cấu điều chỉnh (11). Mặt tựa của
các thanh chống (6) và (4) bị mòn rất nhanh khi làm việc nên đợc làm rời để
tiện thay thế. Nhờ có cơ cấu ghì (thanh kéo (9) và lò xo (10) nên thờng xuyên
duy trì sự tiếp xúc của các mặt tì tại các đầu thanh chống.
Các tấm mặt nghiền đợc chế tạo bằng thép hợp kim mangan có độ cứng
và khả năng chống mài mòn cao, trên bề mặt có răng để tăng lực nghiền tập
trung khi phá vỡ đá, chúng đợc kẹp chặt trên mặt của các má nghiền tạo thành

bộ phận làm việc chủ yếu của máy, nó chịu tác động trực tiếp của đá nghiền.
Các bề mặt làm việc của các tấm mặt nghiền và của hai thành bên tạo thành
buồng nghiền. Các tấm lót bên đợc ghép thành bulông với thành bên của thân
máy. ở những máy lớn, các tấm lót trên đợc tạo thành từ nhiều mảnh và đợc
kẹp vào các má nghiền và thân máy bằng các bulông đầu chìm.
Chiều rộng cửa xả của buồng nghiền quyết định kích thớc đá sản phẩm
và cả năng suất máy. Vì chiều rộng cửa xả tăng dần theo quá trình mài mòn
của các tấm mặt nghiền nên cần định kỳ điều chỉnh lại chiều rộng cửa xả. ở
những máy nghiền má nghiền thô, việc điều chỉnh cửa xả đợc thực hiện bằng
cách thay thế những tấm đệm có chiều dày khác nhau đặt giữa miếng chặn và
thân sau hoặc điều chỉnh bằng nêm vít.

3


II. tính toán các thông số làm việc cơ bản của máy
1. Kích thớc của nạp
a. Chiều rộng của nạp:
D
700
B = max =
= 823,5
0,85 0,85
=> Chọn cửa nạp B = 900 mm
b. Chọn cửa xả
b=

d max 150
=
= 130

1,2
1,2

=> b = 130 mm
c. Xác định góc ngoạm đá
=

Chiếu lên phơng OA:
4


2fPcos(α/2) ≥ 2Psin(α/2)
f ≥ tg(α/2)
tg(ϕ) = f = 0,175 =>

ϕ=100 => α/2 = ϕ =100 => α = 200

2. Hµnh tr×nh nghiÒn:
K=

S ≥ K.D

σn
120
=
= 0.00233
E
5,15.10 4

S ≥ 0,00233.900 = 2,1 (mm)

Sn = (0,01 ÷ 0,03)B = 9 ÷ 27 (mm)
Sx = 8 + 0,26b = 8 + 0,26.130 = 40 (mm).
3. Tèc ®é hîp lý cña trôc lÖch t©m
a = b – Sx = 130 – 40 = 90 mm
tg(α) =

Sx
h

h=

Sx
40
=
= 110
tg(α) tg20 0

h = 110 mm
- Thêi gian cho ®¸ rêi khái khoang nghiÒn:

- Thêi gian ®Ó ®¸ r¬i tù do hÕt ®é cao h:

- §Ó x¶ ®îc hÕt ®¸:

tm = tc

0

=Π

tm =
tc =

t 1 2π
π
= .
=
2 2 ω0 ω0
2h
g

Π
2h
=
ω0
g
g
9,81
= 3,14
= 21(rad / s)
2h
2.0,110

ω0
21
=
= 3,34( v / s)
2 Π 2.3,14
n 0 = 200( vßng/ph)
n0 =

KÓ ®Õn ma s¸t: n = 0,9n0 = 180 vßng/phót
4. TÝnh chiÒu dµi m¸y:
5


Q = à. Vn
V=

(à = 0,7: hệ số kể đến độ rỗng của đá nạp)

a+b
.h.L
2

L=

2Q
(a + b ) h.n.

L=

2.110
= 1,200( m )
( 0,09 + 0,13).0,11.180.60.0,7

5. Công suất động cơ:
Công suất nghiền:
Nn =

k 1 k 2 . 2n ..L.n 2
(D tb - d 2tb )
12E

Dmax = 700 => Dtb = 1/2Dmax = 350
dmax = 150 => dtb = 1/2dmax = 75
Tìm k1 và k2 :
Dmax

340

510

700

1000

1300

k1

1

0,92

0,398

0,625

0,555

Vậy k1 = 0,698
Với
m0 =

L 1200
=
= 3,43
D tb 350
k2 =

K2 =

m1
m0

=> m1 = 3 (nguyên dơng)

3
= 0,875
3,43

Máy thiết kế với loại đá cứng trung bình n = 150MN/m2

0,698.0,875.(150.10 3 ) 2 .3,14.1,2.3
2
2
Nn =
(
0

,
35
0
,
075
)
4
3
12.(5,15.10 .10 ).0,8
Nn = 36,72 (KW)
6


Trên thực tế, để khắc phục quán tính của các khối lợng chuyển động:
Nn = (0,4 ữ 0,5)Nđc . Vậy chọn công suất động cơ:

N dc =

Nn
= 73,44 KW
0,5

Chọn động cơ công suất: 90KW.
6. Xác định các kích thớc cơ bản khác:
= 200 , b = 130 mm
s = 40 mm, e = 25
l3 = 0,5B = 450 mm
Chiều cao: H = (2 ữ 2,4)B = 1.800 ữ 2160 mm
H=

B b 900 130
=
= 2115
tg
tg20 0

mm

Chiều dài má nghiền:
- Tấm lát:

L0 =

L0
= 2814
0,8

mm

L = Lo + L3 = 2251 + 450 = 2801 mm
=> L = 2800 mm
x = 0,25L = 0,25.2800 = 700 mm
3
3
=> S ( x ) = S xả = .40 = 30 mm
4
4
* Chiều dài tay biên: (đo theo bản vẽ mẫu)
Lb 0,6H = 0,6 . 2115 = 1270 mm
* Chiều dài các thanh đẩy

Chọn trớc l1 = 950 và 1 = 150 (l1 B)
Ta có: AE = lws1 = 950cos150 = 917,63
EF = lsin1 = 950sin150 = 245,878
7


ED = EF – DF = 245,878 – 50 = 195,878
- Hµnh tr×nh ngang t¹i A:

SA = S(x) = x1 + x2 = 30

ED 195,878
=
= 0,21346 δ1 ' = 12 0
EA 917,63
AE
917,63
AD =
=
= 938
cos δ1 ' cos12 0
tgδ1' =

Trong ®ã:

x1 = (AF – AD) cosδ1’ = (950 – 938)cos120 = 11,74
x2 = (FC – DC)cosδ’2 = 30 – 11,74 = 18,56 = SA – x1

§Ó t×m ®îc chiÒu dµi l2 vµ gãc ®Æt δ2 cÇn gi¶i hÖ:
sin δ 2 =

EF 245,878
=
(1)
l2
l2

sin δ' 2 =

ED 195,878
=
(2 )
l2
l2

(FC – DC)cosδ’2 = x2 = 18,56 (3)
DC =

l cos δ 2
EC
= 2
cos δ' 2
cos δ' 2

(3) suy ra l 2 ( 1

cos δ' 2 - cos δ 2 =

cos δ 2
) cos δ' 2 = 18,56

cos δ' 2

18,56
l2

(3' )

- 2 sin

δ' 2 +δ 2
δ' δ
18,56
sin 2 2 =
2
2
l2

(1)

(2) cos

(1) + (2) sin
(*)
(**)

tg

(*)
(* * *)

δ 2 + δ' 2
δ
δ' 2 50
sin 2
=
2
2
l2

(**)

δ 2 + δ' 2
δ
δ' 2 441,756
cos 2
=
2
2
l2

δ 2 + δ' 2
= 0,3712
2
tg

(*)

δ2

δ' 2

2

= 0,042

(* * *)

δ 2 + δ' 2
= 20,365( I)
2
δ2

δ' 2
2

= 2,4 0

( II)

8


(I) và (II) suy ra:

2 = 22,7650 = 22046
2 = 180

Vậy suy ra:

l2 =

195,878
= 635
sin 180

III. Tính lực tác dụng lên các chi tiết chính
1. Tay biên.
- Lực nghiền lý thuyết trung bình:
Ftb =
Trong đó:

N n .T A
=
S0
S0

Nn = 42.36 KW: công suất nghiền
T: thời gian chu kỳ
A: công nghiền trong 1 chu kỳ
So: khoảng dịch chuyển điểm đặt lực nghiền

Với L = 2800;

L0= 2250 mm; x = 0,25L = 700 mm

S0 = 0,765 = 0,76 . 40 = 30,4 (mm) = 0,0304(m)
2
2.3,14
=
= 0,33
3.2.3,14

36,72.0,33
Ftb =
= 398,6 (KN )
0,0304
T=

- Lực nghiền tính toán:
Ft = c. Ftb với c = 1,5 ữ 2,5 (chọn c = 2)
=> Ft = 598KN
- Lực nghiền cực đại:
9


(n = 2: hệ số an toàn)

Fmax = n.Ft

Fmax = 2.589 = 1196 (KN)
- Sơ đồ lực tác dụng:

- Lực tác dụng trung bình dùng để tính tuổi thọ các chi tiết:
Ft = 598 KN
Chọn à = 12,2 KN/mm, tìm đợc:
F2 = 622,4 KN, F1 = 61 KN
Fb = 366,12 KN, Fcs = 6,1 KN
- Lực tác dụng cực đại, dùng để tính bền các chi tiết:
Ftmax = 1196 (KN), à = 14,4 KN/mm, Tìm đợc:
F2 = 1244,8 KN, F1 = 1220,4 KN
Fb = 732,24 KN, FCS = 12,2 KN
* Tính theo công suất động cơ:

Tay biên chủ yếu chịu kéo và có thể chịu uốn do lực quán tính. Công
của lực kéo biên P trong một vòng quay tơng đơng với công của động cơ dẫn
động:
A=

N
n

= Pb .2r

Với:
N: Công suất động cơ,

N =90KW

: Hiệu suất truyền động,

= 0,7

n: Tốc độ quay trục lệch tâm, n = 3(vòng/s)
Pb: Lực kéo biên trung bình
r: Bán kính lệch tâm,

r = 25mm
10


Ptb =

N

2.nr

r=

90.0,7
2.3.25.10

3

= 420(KN )

Lực kéo biên cực đại:
Pbmax = 2Pmax = 2.420 = 840(KN)
Lực kéo tính toán, kể đến trờng hợp có vật không nghiền rơi vào buồng
nghiền:
Ptt = 1,5Pmax = 1,5.840 = 1260 (KN)
* Tính theo 2 phơng pháp đến cho kết quả tơng tự nhau, a chọn trị số
lớn để tính toán:
Fb = Ptt = 1260 (KN).

Mô men:
M max

l2
= 0,128p = 0,064pl 2
2

l = 1200mm = 1,2m
p=

.V 2
.F.l 2
.r =
.r
gl
gl
11


=> Mmax = 0,006F..l2..r

(Thép đúc, cán p = 7850kg/m3)

F = 4 (300 x 40) = 48.10-3 (mm2)
F = 48.10-3 (m2)
W=4

.h 2
6

=4

4,0.30,0 2
6

= 4.(600)cm 3 = 2400cm 3

Mmax = 0,006 . 48 . 10-3 . 7850 . 1,22 . (3.2.3,14)2 . 0,025 . 9,81
Mmax = 300 Nm. << P => bỏ qua
ứng suất trong thanh biên:

max =

P tt

=

Fb

=

126

F
3
480
max < [] = 21KN/cm2

= 2,625KN / cm 2

=> Thoả mãn điều kiện bền
2.Tính bánh đà:
Năng lợng bánh đà tích luỹ đợc khi thay đổi tốc độ góc:
E = I.

2max

2min
2

(J)

Coi rằng năng lợng bánh đà tích luỹ đợc giải phóng bằng 1/2 năng lợng
nghiền đá trong 1 vòng quay.
2max + 2min N
1
N.
E= A=
= I.
=
2
2.n
2
2n
Gọi max + min = : tốc độ góc trung bình (n = 180vòng/ph)
2
: hệ số đồng đều về tốc độ
đặt max - min =
2
+ min max - min
N
I max
x
=
2

2
N
I 2 =
; = 2 n
2

D2
I = mR 2 = m
4

12


mD 2 =

N
90.1000.0,7
=
2 2 n 3 2.3,14 2.33.0,05

mD2 = 2365kgm2
Chia bánh đà làm 2 khối mỗi khối có:
mD2 = 1182,5kgm2
Chọn bánh đà có kích thớc tơng đơng với bánh đai (tính sau):
Dn = 1600; B = 310,5 (mm)
Ta tìm chiều dày k của bánh đà:
D = Dn k
M = f . V = f. D. B.k
=> mD2 = f. . B.k . (Dn - k)3 = 1182,5

Đ ặt

X = K(1,6 k )3

1182,5
= 0,155

7850.3,14.0,31

K = 0,042 => X = 1,59
K = 0,041 => X = 1,553
Vậy chọn chiều dày bánh đà là 42mm => X= 1,558
Khối lợng bánh đà: m = 487kg
3. Thiết kế bộ truyền đai:
Nđc = 90KW;

n = 975vòng/ph

a. Chọn đại r với các thông số:
a0 = 27; a = 32; h = 19; h0 = 6,9 (mm)
F = 476mm2
b. Chọn đờng kính bánh đai nhỏ:
13


D1 = 320 (mm)
Tỉ số truyền:

i=

n dc 975
=
= 5,417
n
180

D2 = iD1 (1 - ) = 5,417 . 320 (1-0,02)

D2 = 1699 (mm)
Chọn D2 = 1600 (mm)
Tỷ số truyền thực tế: i =
Sai số: =
Vận tốc đại:

D2
1600
=
= 5,1 D 2 = 190 v / ph
D1 (1 ) 320(1 0,02)

5,417 5,1
= 4%
5,417

v=

D1 n1 3,14.320.975
=
= 16,328( m / s)
60.1000
60.1000

Thoả mãn v < vmax = 30m/s

c. Sơ bộ chọn khoảng cách trục A:
i = 5,1 => chọn A = 0,9D2 = 0,9 . 1600 = 1440 (mm)
Để tiện bố trí => chọn A = 2000 (mm)
Kiểm nghiệm điều kiện: 0,55 (D1+ D2) + h 2 (D1 + D2)

0,55 (320 + 1600) + 19 A 2(320+1600)
Thoả mãn 1075 A 3840
d. Xác định chiều dài đai L và khoảng cách trục chính xác A:


( D 2 D1 ) 2
L = LA + (D 2 + D1 ) +
2
4A
3.14
(1600 320)2
L = 2.2000 +
(1600 + 320) +
= 7219,2(mm)
2
4.2000
Chọn L = 7500 (mm)
Khoảng cách trục chính xác:

2 L (D1 + D 2 ) + [2L (D1 + D 2 )]2
A=
8

8(D 2 + D1 )2
14


A = 2147,4(mm)
Số vòng quay của đai:

u=

v 16,328
=
= 2 v / s < v max = 10
L
7,5

vg / s

e. Kiểm nghiệm góc ổm trên bánh đai nhỏ:

1 = 180 0

D2

D1
A

.57 0 = 1800 0

1600 320 0
.57
2147,4

1 = 1460 > 1200
g. Xác định số đai cần thiết:

z

1000 N dc
v[ po ]c t .c .c v .F

Nđc = 90 KW
v = 16,328 m/s
[po] = 2,15 N/mm2 : ứng suất cho phép
ct = 0,7: hệ số kể đến ảnh hởng của tải trọng
c = 0,9: hệ số kể đến ảnh hởng của gốc ân
cv = 0,94: hệ số kể đến ảnh hởng của vận tốc đai
F = 476 mm2
h. Các kích thớc của bánh đai:
Tra bảng: h0 = 8,5; e = 28,5; t = 37,5
s = 24; k = 12; = 360
Chiều rộng bánh đai:
B = (z 1) t x 2s = 310,5 (mm)
15


Đờng kính ngoài: Dn1 = D1 + 2h0 = 337 (mm)
Dn2 = D2 + 2h0 = 1617 (mm)
i. Tính lực căng ban đầu:
Lực căng ban đầu với mỗi đai:
S0 = 0 . F
F0 = 1,2 N/mm2 => S0 = 1,2.476 = 57,2 (N)
Lực căng lực tác dụng lên trục:

1
146 0
R = 3S 0 zsin
= 3.571,2.8. sin

= 13109,79( N )
2
2
R = 13(KN )
j. Kết cấu bánh đai lớn:
Bánh đai lớn đồng thời là một bánh đà có:
m.D2 = 1182,5 kg/m2
Coi toàn bộ mô men quán tính chỉ nằm ở vùng không cắt rãnh đai có
chiều dày là k, ta đi tìm k.
Dt = Dn 2e = 1617 2.28,5 = 1560 (mm)
D = Dt k
m = f.v = f.D.B.k
ta có: f.D.B.k (Dt k)2 = 1182,5 (kgm2)

k.(D t

k )3 =

1182,5
f .B

X = K(1,56 K )3 =

1182,5
= 0,155
7850.3.14.0,31

Lấy K = 0,043 => X = 0,15
Vậy bánh đai cần chiều dày k = 43mm
Chiều dày phôi k + e = 43 + 28,5 = 71,5 (mm)

16


Tài liệu tham khảo

1.Lê Phớc Ninh
Nguyên lý máy
Nhà xuất bản giao thông vận tải , Hà Nội 2000

2.Nguyễn Trọng Hiệp , Nguyễn Văn Lẫm
Thiết kế chi tiết máy
Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp
Nhà xuất bản Giao thông vận tải , Hà Nội 1991
3. Trờng đại học xây dựng
Bản Atlas Máy xây dựng
4. Vũ Liêm Chính, Đỗ Xuân Đinh, Nguyễn Văn Hùng, Hoa Văn Ngũ,
Trơng Quốc Thành, Trần Văn Tuấn
Sổ tay Máy xây dựng
Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật , Hà Nội 2002
5.Trần Quang Quý, Nguyễn Văn vịnh, Nguyễn Bính

Máy và thiết bị sản xuất Vật liệu xây dựng

17


mục lục

Đề mục

trang

I. thuyết minh chung

1

1. Công dụng và phân loại:

1

2. Cấu tạo máy nghiền má có chuyển động lắc đơn giản:

2

II. tính toán các thông số làm việc cơ bản của máy

3

1. Kích thớc của nạp

3

2. Hành trình nghiền

4

3. Tốc độ hợp lý của trục lệch tâm

4

4. Tính chiều dài máy

5

5. Công suất động cơ

5

6. Xác định các kích thớc cơ bản khác

6

III. Tính lực tác dụng lên các chi tiết chính

8

1. Tay biên.

8

2.Tính bánh đà:

11

3. Thiết kế bộ truyền đai

12

18

19