Thiết kế máy nghiền đông đá

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.55 MB, 100 trang )

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN ĐÔNG ĐÁ

Người hướng dẫn: PGS.TS LÊ CUNG
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THÀNH ĐẠT

Đà Nẵng, 2017

Đờ án tớt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

MỤC LỤC

Tóm tắt
Nhiệm vụ đờ án
Lời nói đầu và cảm ơn

i

Lời cam đoan liêm chính học thuật

ii

Mục lục

iii

Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đờ

iv

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU ĐÁ VÀ QUÁ TRÌNH KHAI THÁC
ĐÁ ...................................................................................................................................1

C
C

R
L
T.

1.1. Giới thiệu về vật liệu đá và đá dăm dùng trong sản xuất các cấu kiện bê tông
và làm đường sá. ..........................................................................................................1

DU

1.2. Giới thiệu về quá trình và thiết bị khai thác, gia công vật liệu đá và đá dăm .......3
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH ĐẬP
NGHIỀN .........................................................................................................................6
2.1. Mục đích và ý nghĩa của đập nghiền.....................................................................6
2.2. Các tính chất cơ bản của vật liệu nghiền ..............................................................6
2.3. Đặc tính của quá trình nghiền ...............................................................................7
2.3.1 Độ lớn của hạt .................................................................................................7
2.3.2 Thành phần hạt của sản phẩm .........................................................................8

2.3.3. Mức độ nghiền ................................................................................................8
2.4. Năng lượng nghiền ..............................................................................................10
2.4.1. Định luật nghiền thứ nhất ...........Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
2.4.2. Định luật nghiền thứ hai ...............................................................................11
2.4.3. Định luật nghiền thứ ba ..............Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
2.5 Các phương pháp đập nghiền ...............................................................................13
SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

2.5.1 Ép vỡ .............................................................................................................13
2.5.2 Tách vỡ .........................................................................................................13
2.5.3 Uốn vỡ .........................................................................................................14
2.5.4 Miết vỡ ..........................................................................................................14
2.5.5 Đập vỡ ...........................................................................................................14
CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐẬP NGHIỀN VÀ LỰA
CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ .................................................................................15
3.1. Phân loại chung ...................................................................................................15
3.2 Phân loại máy nghiền đá trong công nghiệp vật liệu xây dựng ..........................15
3.2.1.Máy nghiền hạt ..............................................................................................15

C
C

3.3. Giới thiệu một số máy cỡ thô ..............................................................................16

R

L
T.

3.3.1. Máy nghiền má ............................................................................................16
3.3.2. Máy nghiền nón ...........................................................................................18

DU

3.3.3. Máy nghiền trục (máy cán đá) .....................................................................20
3.3.4. Máy nghiền va đập........................................................................................21
3.4. Chọn phương án thiết kế .....................................................................................22
3.4.1. Những u cầu chung đới với quá trình đập nghiền .....................................22
3.4.2. Yêu cầu máy thiết kế ....................................................................................23
3.4.3. Chọn phương án thiết kế ...............................................................................23
3.5. Sơ đồ động học của máy nghiền má, ưu khuyết điểm ........................................24
3.5.1. Máy nghiền má lắc đơn giản.........................................................................24
3.5.2. Máy nghiền má lắc phức tạp .........................................................................25
3.5.3. Nhận xét ........................................................................................................25
3.6. Sơ đồ nguyên lý máy thiết kế ..............................................................................26
CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY ............27
4.1. Xác định kích thước b̀ng nghiền .....................................................................27
SVTH: Ngũn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

4.1.1 Chiều rộng cửa nạp B ....................................................................................27
4.1.2. Chiều rộng cửa xả b. .....................................................................................27

4.1.3. Chiều dài và chiều cao buồng nghiền ...........................................................27
4.2. Xác định góc kẹp đá ............................................................................................27
4.3. Hành trình của má nghiền ...................................................................................30
4.4. Sớ vịng quay của trục lệch tâm. .........................................................................30
4.5. Xác định năng suất máy ......................................................................................32
4.5.1.Tính năng suất máy theo lý thút. ................................................................32
4.5.2. Các cơng thức thực nghiệm để tính năng suất ..............................................34
4.6. Tính cơng suất động cơ điện . .............................................................................34

C
C

4.7. Chọn động cơ điện ..............................................................................................36

R
L
T.

4.7.1. Chọn loại và kiểu động cơ . ..........................................................................36

DU

4.7.2. Chọn công suất, điện áp và số vịng quay động cơ .......................................37
4.8. Tính lực nghiền tác dụng lên má. ........................................................................38
CHƯƠNG V: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC
CHO TOÀN MÁY SỬ DỤNG PHẦN MỀM PRO –ENGINEERING...................40
5.1. Xác định kích thước động học. ...........................................................................40
5.1.1. Đặt vấn đề. ....................................................................................................40
5.1.2. Xác định các kích thước động học................................................................40
5.2. Vẽ các khâu của cơ cấu 4 khâu bản lề ................................................................41

5.3. Lắp ráp các khâu thành cơ cấu 4 khâu bản lề. ....................................................42
5.4. Kiểm tra các điều kiện ban đầu ...........................................................................43
5.4.1. Kiểm tra thanh AB quay toàn vòng trên pro/engineer..................................43
5.4.2. Thanh CD tránh hiện tượng tự hãm. .............................................................44
5.4.3. Các điều kiện khác ........................................................................................44
5.5. Phân tích động học cơ cấu ..................................................................................44
SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

5.5.1. Thiết lập động cơ điều khiển cơ cấu .............................................................44
5.5.2.Thiết lập vị trí ban đầu của động cơ ..............................................................45
5.5.3.Tạo và chạy phân tích động học ....................................................................45
5.5.4. Vẽ đờ thị chuyển vị, vận tớc và gia tớc góc của thanh lắc CD .....................45
5.5.5. Vẽ quỹ đạo các điểm trên thanh truyền BC ..................................................47
5.6. Phân tích động lực học cơ cấu ............................................................................47
CHƯƠNG VI: TÍNH TỐN THIẾT KẾ KẾT CẤU VÀ SỨC BỀN TỒN MÁY
.......................................................................................................................................49
6.1. Thiết kế bộ truyền đai .........................................................................................49
6.1.1. Chọn loại đai .................................................................................................49

C
C

6.1.2. Định đường kính bánh đai nhỏ .....................................................................50

R

L
T.

6.1.3. Tính đường kính D2 của bánh lớn . .............................................................50
6.1.4. Chọn sơ bộ khoảng cách trục A . ..................................................................51

DU

6.1.5. Tính chiều dài đai L theo khoảng cách trục A sơ bộ và quy tròn theo tiêu
chuẩn .......................................................................................................................51
6.1.6. Xác định chính xác khoảng cách trục A theo chiều dài đai đã lấy theo tiêu
chuẩn .......................................................................................................................52
6.1.7. Tính góc ơm 1 ............................................................................................52
6.1.8. Xác định sớ dây đai cần thiết ........................................................................52
6.1.9. Định các kích thước chủ yếu của bánh đai ...................................................53
6.2. Tính toán bánh đà. ..............................................................................................55
6.2.1. Mục đích .......................................................................................................55
6.2.2. Tính toán các thơng sớ của bánh đà ..............................................................55
6.3. Tính toán thiết kế trục lệch tâm ..........................................................................58
6.3.1. Tính toán thiết kế trục ...................................................................................58
6.3.2. Tính chọn then ..............................................................................................67
6.4. Thiết kế gối đỡ trục .............................................................................................68
SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đờ án tớt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

6.4.1. Tính chọn ổ ...................................................................................................68

6.4.2. Cường độ tải trọng. ......................................................................................70
6.4.3. Chọn kiểu lắp ổ lăn .......................................................................................71
6.4.4. Cố định trục theo phương dọc trục ...............................................................71
6.4.5. Bơi trơn bộ phận ổ ........................................................................................72
6.5. Tính sức bền má động .........................................................................................73
6.6. Tính tấm đẩy .......................................................................................................75
6.6.1. Kết cấu tấm đẩy ............................................................................................75
6.6.2. Tính sức bền tấm đẩy ....................................................................................76
6.7. Lựa chọn thân máy ..............................................................................................77

C
C

6.8. Lựa chọn các tấm lót ...........................................................................................77

R
L
T.

6.9. Chọn bộ phận điều chỉnh ....................................................................................78

DU

CHƯƠNG VII: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ BẢO DƯỠNG ..............................79
7.1. Các thông số kỹ thuật của máy ...........................................................................79
7.2. Lắp ráp và vận hành máy ....................................................................................79
7.2.1. Lắp ráp máy ..................................................................................................79
7.2.2. Vận hành máy ...............................................................................................80
7.3 .Sửa chữa máy ......................................................................................................81
7.3.1.Khái niệm chung ............................................................................................81

7.3.2. Sửa chữa không định kỳ ...............................................................................82
7.3.3. Sửa chữa định kỳ ..........................................................................................84
7.4. An toàn lao động trong phân xưởng đập nghiền .................................................85
KẾT LUẬN ...................................................................................................................87
Tài liệu tham khảo

SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
Bảng 1.1: Bảng độ bền nén của các loại đá macma, kG/cm2
Bảng 2.1 Các giai đoạn đập nghiền
Bảng 2.2 Bảng xác định hệ số KM
Bảng 4.1 Bảng lựa chọn hệ số k theo chiều dài miệng nạp liệu
Bảng 5.1 Kích thước động học một sớ máy nghiền má
Bảng 6.1 Bảng số liệu tiết diện đai
Bảng 6.2 Bảng tra các thông số bánh đai
Bảng 7.1 Bảng thống kê các hỏng hóc thường gặp
Hình 1.1 Sơ đờ cơng nghệ khai thác và gia cơng đá

C
C

Hình 2.1 Đờ thị đặc tính độ hạt
Hình 2.2 Sơ đờ minh hoạ quá trình nghiền theo định luật mặt phẳng

R
L
T.

DU

Hình 2.3 Sơ đờ minh hoạ quá trình nghiền theo định luật thể tích
Hình 2.4 Các phương pháp nghiền đá.
Hình 3.1.Các loại máy nghiền hạt.
Hình 3.2 Sơ đờ phân loại các máy nghiền má.
Hình 3.3 Sơ đờ các kiểu máy nghiền nón.
Hình 3.4 Các loại máy cán đá.
Hình 3.5 Sơ đờ cấu tạo máy nghiền roto
Hình 3.6 Sơ đờ cấu tạo máy nghiền búa
Hình 3.7 Sơ đờ động học máy nghiền má
Hình 3.8 Sơ đờ ngun lý máy nghiền má lắc phức tạp
Hình 4.1. Góc ngoạm của máy nghiền má
Hình .4.2 Các lực tác dụng lên cục vật liệu trong máy nghiền má
Hình 4.3 Sơ đờ tính sớ vịng quay
SVTH: Ngũn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đờ án tớt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

Hình 4.4 Sơ đờ tính cơng suất và lực nghiền cần thiết
Hình 4.5 Sơ đờ lực ở máy đập có má chuyển động phức tạp.
Hình 5.1. Lược đờ cơ cấu
Hình 5.2 Tay quay AB.

Hình 5.3 Thanh truyền BC
Hình 5.4 Thanh lắc CD
Hình 5.5 Gía AD
Hình 6.1 Sơ đờ tiết diện đai
Hình 6.2. Kích thước bánh đai thang
Hình 6.3. Kết cấu bánh đai

C
C

R
L
T.

Hình 6.4. Biểu đờ mơmen của trục chính

DU

Hình 6.5. Các phương án cớ định trục
Hình 6.6. Sơ đờ tính má động
Hình.6.7 Dạng tấm đẩy

Hình 6.9. Kết cấu bộ phận điều chỉnh.

SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU ĐÁ VÀ QUÁ TRÌNH
KHAI THÁC ĐÁ

1.1.

Giới thiệu về vật liệu đá và đá dăm dùng trong sản xuất các cấu kiện bê

tông và làm đường sá [1].
Đá là loại vật liệu rất quan trọng trong ngành xây dựng, chúng được dùng
làm chất độn trong bê tông (xây dựng mố cầu, đập nước, rải mặt đường, làm đường
ôtô, đường sắt). Đá cũng là nguyên liệu cơ bản để sản xuất xi măng, vôi và các chất
kết dính khác. Trong xây dựng đá cịn là loại vật liệu trang trí rất quan trọng.

C
C

Thành phần chủ yếu nhất trong đá là thạch anh, các khoáng vật quặng,
cácbonnat, các khoáng vật sét, các haloit, fenspat, pirôxen và ôlivin. Thành phần hoá
học, thành phần khoáng vật và cấu tạo quyết định tính chất vật lý của đá, được dùng
làm cơ sở cho việc ứng dụng vào thực tế. Các tính chất của đá còn phụ thuộc vào trạng
thái cơ học của chúng như mức độ phong hoá, độ nứt nẻ, độ tách chẻ, tính cát khai.

R
L
T.

DU

Trong sớ các khoáng vật tạo đá thì thạch anh có độ bền cao nhất. Giới hạn bền

nén của thạch anh vượt quá 5000kG/cm2, của fenspat, pirôxen, ogit, đá sừng, olivin và
các khoáng vật manhe sắt khác là 2000 ÷ 5000kG/cm2, canxit khoảng 100kG/cm2, giới
hạn bền nén của quazit và nêfrit hạt nhỏ đạt giá trị cao nhất đến 5000 ÷ 6000kG/cm2,
granit hạt nhỏ cũng có độ bền khá lớn 3500kG/cm2 và nhỏ hơn một ít là đá gabrô,
điabazơ và granit hạt thô. Đá thuộc poocfia thạch anh và poocfiarit có độ bền nén cao
(500 ÷ 2400kG/cm2). Nhưng có nhược điểm là bề mặt vỡ rất trơn, khơng đảm bảo độ
dính kết cao giữa đá dăm và vữa ximăng.
Hiện nay, trong các loại đá thì đá trầm tích, đá vơi và đá đơlơmit được sử dụng
phổ biến trong xây dựng. Các khoáng vật chủ yếu để tạo thành các loại đá trầm tích là
canxit và đôlômit. Canxit thuộc loại khoáng vật phổ biến nhất.
Các loại đá cacbonat có đặc tính là khơng đờng nhất về tính cơ lý. Độ bền nén ở
trạng thái khơ là 550 ÷ 2800 kG/cm2, ở trạng thái no nước là 500 ÷ 1700 kG/cm2.

SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

Bảng 1.1: Bảng độ bền nén của các loại đá macma, kG/cm2
Loại đá

Trạng thái khô

Trạng thái ướt

Granit

12701859

11951788

Sienit

6791055

575896

Gabrô

10292942

8012836

Foofia quazit

9242400

Bazan

6121940

6171558

11191271

11181271

Diabazơ

Diorit

C
C

10402300

9001700

R
L
T.

Đối với các loại đá xây dựng có hai yêu cầu cơ bản là cỡ hạt và chất lượng.
Về cỡ hạt - Trong ngành xây dựng đá được chia ra hai loại chủ yếu là đá hộc và
đá dăm (kể cả cát nhân tạo).

DU

+ Đá hộc, theo quy phạm kỹ thuật đó là loại đá cục lớn có kích thước lớn hơn
150mm dùng để xây trụ cầu, mớ cầu, tường chắn, xếp cớng vịm, lát đường ngầm, xây
đê đập.
Trong giao thơng cịn sử dụng đá có kích thước trung gian giữa đá hộc và đá dăm
cỡ lớn, gọi là đá ba. Đá ba có ba cỡ hạt 10 ÷ 15; 15 ÷ 18 và 16 ÷ 20mm. Nó dùng làm
móng mặt đường, xếp rãnh, lát mặt trên đường ngầm ...
+ Đá dăm gồm 4 loại chính có kích thước 5 ÷ 150mm như sau:
Loại nhỏ có kích thước:

5 ÷ 10 và 10 ÷ 20mm.

Loại vừa:

20 ÷ 40mm

Loại lớn:

40 ÷ 70mm

Loại đặc biệt có kích thước: 70 ÷ 150mm
Đới với bê tơng cho các cơng trình lớn đôi khi dùng đá cấp phối đến 250mm.

SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

Trong xây dựng đường ơtơ cịn có quy định riêng về đá dăm rải mặt đường. Loại
mặt đường đá dăm thông thường gờm các cỡ đá: 40 ÷ 70, 50 ÷ 80, 60 ÷ 90mm. Đá
dăm có kích thước mở rộng gờm 2 loại: 25 ÷ 60mm và 40 ÷ 80mm.
1.2. Giới thiệu về quá trình và thiết bị khai thác, gia công vật liệu đá và đá dăm
[2].
Đá là một trong những loại vật liệu cơ bản được sử dụng nhiều trong các cơng
trình giao thơng như: đường sá, sân bay, bến cảng ...
Trung bình mỗi kilơmét đường ơtơ cần từ 1500 đến 3000 m3 đá các loại. Tính ra
vật liệu đá chiếm tới 50 ÷ 60% tổng giá thành xây dựng đường.
Tớc độ thi cơng và chất lượng cơng trình phụ thuộc nhiều vào khả năng cung cấp
vật liệu và chất lượng vật liệu. Vì vậy, tổ chức sản xuất ở các mỏ đá tốt và gia công đá
theo các quy cách cần thiết là góp phần đẩy nhanh tiến độ thi cơng và chất lượng cơng

trình.

C
C

R
L
T.

Đá sau khi khai thác ở các mỏ, trước khi sử dụng vào các cơng trình, cần phải
tiến hành gia cơng theo 3 bước sau:

DU

- Đập đá (nghiền đá): làm cho đá nhỏ theo các kích thước.
- Sàng đá: phân loại kích cỡ đá.
- Rửa đá: làm sạch đất cát và các tạp chất khác.
Việc gia công đá rất vất vả và nặng nhọc, nếu chỉ dùng sức người và dùng các
công cụ thủ cơng để làm thì năng suất rất thấp và khới lượng khơng được là bao. Cho
nên việc cơ giới hóa công tác làm đá ngày càng được áp dụng rộng rãi, chiếm tỷ lệ
ngày càng lớn trong toàn bộ công tác làm đá.
Để thuận tiện trong sử dụng, người ta chế tạo ra máy nghiền sàng ly hợp làm cả 2
chức năng: nghiền và sàng.
Sơ đồ công nghệ khai thác đá được biểu diễn như sau:

SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

1

2

3

4

6

5

7

9

11

8

10
12

C
C

13

R
L
T.

15

16

24

DU
17

1. Máy cạp đất.
2. Máy khoan lỗ đặt
3. Máy xúc đá
4. Ơtơ
.
5. Sàng sơ bộ.

21

23

18

19

mìn.

20

14

6,9,11,13,14,15,17,18,20,21,22.Băng tải
7. Phế phẩm
8. Máy nghiền má sơ cấp
10,16. Máy sàng đá
12. Máy nghiền má thứ cấp

22

19. Máy nghiền cơn; 24. Kho chứa

Hình 1.1 Sơ đờ cơng nghệ khai thác và gia công đá

SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

Máy cạp (1) dùng để đào bỏ lớp đất trên của mỏ đá. Máy khoan (2) khoan các lỗ
sâu vào lớp đất để đặt chất nổ bắn đá ra. Máy xúc (3) dùng để bốc đá vào ôtô vận
chuyển (4). Các ôtô này dùng để chở đá đến phân xưởng gia công đá khối hay đưa ra
bãi gia công đá dăm. Để phân loại đá theo kích thước nhất định người ta sử dụng các
máy sàng đá (10) và (15). Trong sơ đồ này máy nghiền đá (8) được sử dụng trong
bước nghiền sơ bộ và trước khi đá đến máy nghiền này từ ơtơ (4) thì đá được đổ vào
phểu chứa liệu. Sau đó đến bộ phận sàng sơ bộ (5), ở đây các loại cát, đất cịn dính lại

và đá nhỏ từ 0-5mm được tách ra. Còn toàn bộ đá, đa số là đá lớn, khai thác được đưa
vào máy nghiền má (8). Sau khi ra khỏi máy nghiền má thì đá lúc này có kích thước đa
dạng từ 5-90mm. Các đá này được truyền bằng băng tải (9) đến máy sàng rung (10).
Máy sàng rung (10) có nhiều loại lưới phân cấp đá từ 5-20mm, 20-75mm và lớn hơn
75mm. Đá từ 5-20mm được băng tải (14) đưa ra bãi chứa. Những đá có kích thước lớn
hơn 75mm lại được băng tải (11) đưa đến máy nghiền má thứ cấp (12). Sau khi qua

C
C

máy nghiền má (12) thì đá có kích thước phần lớn nhỏ hơn 60mm và lại được băng tải
(13) đưa đến máy sàng rung (15). Máy sàng rung (15) có nhiều loại lưới phân cấp đá
từ 5-20mm, 20-40m và 40-60mm. Những đá có kích thước lớn hơn 60mm lại được

R
L
T.

băng tải (17) đưa đến máy nghiền côn (19). Sau khi qua máy nghiền cơn thì đá được
nghiền nhỏ và đưa trở lại máy sàng (15). Đá phân loại xong sẽ được các băng tải (22)
và (23) đưa vào kho chứa (24). Sau đó các ơtơ đưa đi theo cơng việc của mình.

DU

SVTH: Ngũn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ
TRÌNH ĐẬP NGHIỀN

2.1. Mục đích và ý nghĩa của đập nghiền
Đập và nghiền là quá trình cơng nghệ làm giảm kích thước của vật liệu khoáng
sản. Quá trình này dùng tác dụng của ngoại lực để phá vỡ những cục vật liệu lớn thành
những cục và hạt nhỏ.
Về nguyên lý đập và nghiền không khác nhau nhưng người ta qui ước đập là quá
trình cho ra sản phẩm có độ hạt lớn hơn 5mm và nghiền là quá trình tạo ra sản phẩm
nhỏ hơn 5mm.

C
C

Sau khi khai thác nguyên liệu được chở về các nhà máy silicat, đôi khi ở dạng
cục lớn tới 1500 ÷ 2000 mm. Để sử dụng được, ta phải đập và nghiền các ngun liệu
đó. Trong quá trình đập nghiền, dưới tác dụng của ngoại lực hạt vật liệu bị phá vỡ
thành nhiều hạt nhỏ hơn (làm tăng diện tích bề mặt riêng) tạo điều kiện dễ dàng hoàn
thành các quá trình hoá lý xảy ra tiếp sau đó, nhất là các phản ứng pha rắn.

R
L
T.

DU

Đập và nghiền khơng chỉ dùng trong quá trình khai thác đá, ở các xưởng tuyển
khoáng. Ở các nhà máy nhiệt điện phải đập và nghiền than để sản xuất nhiên liệu ở
dạng bụi. Ở nhà máy luyện cốc phải đập và nghiền than trước khi nạp than vào lò

luyện. Ở nhà máy luyện kim phải đập đá vôi và đôlômit để làm trợ dung. Trong ngành
vật liệu xây dựng phải đập đá hộc, đá tảng thành đá dăm. Đập và nghiền đá vơi để sản
xuất ximăng.
2.2. Các tính chất cơ bản của vật liệu nghiền [3].
Khi sử dụng máy nghiền, cần quan tâm đến các tính chất sau đây của vật liệu
nghiền: Độ bền, độ giịn và tính mài mịn của vật liệu.
• Độ bền:
Độ bền của vật liệu đặc trưng cho khả năng chống phá huỷ của chúng dưới tác
dụng của ngoại lực. Độ bền được đặc trưng bởi giới hạn bền nén (σn) và giới hạn bền
kéo (σk).

SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

σn =

Pn
F

và

σk =

T
F

(MN/m2)
(2.1)

Pn : lực nén vỡ (MN).
T: lực kéo đứt (MN).
F: tiết diện chịu kéo hoặc nén (m2).
Đối với đá, giới hạn bền nén lớn hơn giới hạn bền kéo, do vậy các máy nghiền
đá thường được chế tạo dùng lực nén, ép vỡ.
Tuỳ thuộc vào độ bền σn người ta phân đá thành các loại sau:
Siêu bền

C
C

> 250 MN/m2

R
L
T.

150 ÷ 250 MN/m2

Bền

DU

Bền trung bình
Kém bền

80 ÷ 150 MN/m2

< 80 MN/m2

2.3. Đặc tính của quá trình nghiền [4].
Quá trình nghiền có các đặc tính được thể hiện qua mức độ nghiền, độ lớn của
hạt và thành phần hạt của vật liệu nghiền.
2.3.1 Độ lớn của hạt
Hạt vật liệu có hình dạng khác nhau và thường được xác định bằng các số đo:
chiều dài a, chiều rộng b, bề dày c. Khi nghiên cứu để đơn giản người ta xem viên đá
là khới cầu có đường kính quy ước D và sản phẩm được nghiền có đường kính quy
ước d.
Đường kính quy ước d được xác định theo nhiều cách khác nhau như sau :
+ Theo trung bình cộng : d =

a+b+c
.
3

+ Theo trung bình nhân : d = 3 a.b.c .
+ Theo trung bình bình phương : d = b2 + c2 .

SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

2.3.2 Thành phần hạt của sản phẩm
Thành phần hạt của sản phẩm nghiền được thể hiện qua đờ thị đặc tính độ hạt
như sau :

Hình 2.1 Đờ thị đặc tính độ hạt
Để xác định nó người ta lấy mẫu sản phẩm đem phân loại trên máy sàng mẫu.

C
C

Khối lượng mẫu thử phụ thuộc vào kích thước lớn nhất của hạt và được xác định qua
biểu thức:
P = 0,02.d2 + 0,5.d (kg)
(2.2)
d: Kích thước lớn nhất của hạt (mm).
2.3.3. Mức độ nghiền

R
L
T.

DU

Tỷ số giữa kích thước của cục vật liệu trước khi đập với kích thước của hạt sản
phẩm gọi là mức độ nghiền (mức đập), ký hiệu là i. Mức đập là một chỉ tiêu đặc trưng
cho chất lượng của quá trình, nó chỉ rõ sau khi đập cục vật liệu đã nhỏ đi mấy lần.
Mức đập có liên quan đến năng suất và cơng suất máy.
Có thể xác định mức đập nghiền theo một trong các công thức sau đây:
Trước hết mức đập được xác định bằng tỷ sớ kích thước cục hay hạt lớn nhất
trước và sau khi đập.
i=

Dmax

d max

(2.3)

Trong đó:
Dmax: đường kính cục lớn nhất trong vật liệu trước khi đập hoặc nghiền(mm).
dmax: đường kính cục lớn nhất của sản phẩm sau khi đập hoặc nghiền (mm).

SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

Trong thực tế đường kính của cục lớn nhất trong vật liệu lấy bằng kích thước lỗ
lưới vng mà toàn bộ vật liệu lọt qua được. Vì vậy mức đập có thể lấy bằng tỷ sớ
kích thước của lỗ lưới mà toàn bộ sản phẩm có thể lọt qua khi sàng vật liệu trước và
sau khi đập. Khi sàng phải dùng lưới có dạng lỗ như nhau vì nó ảnh hưởng đến kết quả
sàng. Khi dùng lưới sàng có hình dạng lỗ khác nhau (ví dụ trước khi đập dùng sàng
chấn song, sau khi đập dùng sàng đan lỗ vng) thì phải tính mức đập theo cơng thức:
i=

f .L
d

(2.4)

Trong đó:
L: chiều rộng khe lưới chấn song vừa đủ để toàn bộ vật liệu trước khi đập có thể

lọt qua (mm).

C
C

d: kích thước lỗ lưới vuông vừa đủ để toàn bộ sản phẩm đập có thể lọt qua(mm).

R
L
T.

f : hệ sớ điều chỉnh phản ánh ảnh hưởng của hình dạng lỗ lưới, bằng tỷ số chiều
rộng và chiều dày của cục vật liệu, thường lấy từ 1,7 (đới với hạt có hình thù cân đối)
đến 3,3 (đối với cục dẹt).

DU

Nếu không tiến hành sàng vật liệu trước và sau khi đập thì có thể tính mức đập
theo cơng thức:
i=

0,85.B
b

(2.5)

Trong đó:
B, b: chiều rộng miệng cấp liệu và tháo liệu của máy đập (mm).
Trị sớ 0,85.B là chiều rộng có hiệu quả của miệng cấp khoáng ở máy đập. Đới
với máy đập nón để đập vừa và đập nhỏ, b lấy bằng chiều rộng vùng song song, cịn

đới với máy đập khác thì lấy bằng chiều rộng nhất của miệng tháo liệu.
Mức đập tính theo các công thức trên không đủ đặc trưng cho quá trình đập và
nghiền. Nhiều trường hợp các sản phẩm đập có đường kính cục lớn nhất là bằng nhau,
nhưng có đường kính đặc tính độ hạt khác nhau (ví dụ một đường cong lồi và một
đường cong lõm). Do đó, ḿn xác định mức đập một cách chính xác phải tính theo
đường kính trung bình để nó phản ánh được ảnh hưởng của thành phần độ hạt của cả
khối vật liệu:
SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

i=

D tb
d tb

(2.6)

Trong đó:
Dtb, dtb: đường kính trung bình của vật liệu trước khi đập và sản phẩm (mm).
Đôi khi mức đập cịn tính theo cơng thức sau:
i=

Dt
dt

(2.7)

Trong đó:
Dt : kích thước lỗ lưới mà t% vật liệu trước khi đập có thể lọt qua (mm).

C
C

dt : kích thước lỗ lưới mà t% sản phẩm có thể lọt qua (mm).

R
L
T.

Đới với quá trình đập lấy t = 80% cịn quá trình nghiền lấy t = 95%. Kinh nghiệm
cho thấy những cục lớn chiếm tỷ lệ không cao (nhỏ hơn 20% đối với sản phẩm đập và
nhỏ hơn 5% đối với sản phẩm nghiền) nên không đại diện cho độ hạt của vật liệu.

DU

Tuỳ theo độ hạt của vật liệu đầu Dmax và của sản phẩm cuối cùng dmax người ta
chia ra các giai đoạn đập và nghiền như ở bảng sau.
Bảng 2.1 Các giai đoạn đập nghiền [5]
Giai đoạn

Dmax (mm)

dmax (mm)

Đập thô

1500  500

350  100

Đập vừa

350  100

100  40

Đập nhỏ

100  40

30  10

Nghiền mịn

30  5

2  0,075

Nghiền keo

0,1  1,2

0,001 và nhỏ hơn

2.4. Năng lượng nghiền [6].
Năng lượng cần để nghiền vỡ đá phụ thuộc vào nhiều yếu tớ: kích thước, hình

dạng hạt, sự phân bớ xếp đặt của hạt, độ bền, độ giịn, sự đờng nhất của đá, độ ẩm,

SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đờ án tớt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

hình dạng và trạng thái bề mặt làm việc của máy nghiền ... Do vậy việc xác lập quan
hệ giữa năng lượng để nghiền và các tính chất cơ lý của vật liệu nghiền rất khó khăn.
Hiện nay tờn tại ba giả thuyết được coi là các định luật nghiền. Ở đây ta chỉ nhắc
đến định luật thể tích.
2.4.1. Định luật nghiền thứ hai - Định luật thể tích
Định luật này được đưa ra từ năm 1885 do các giáo sư Ph.kich và V.L.Kiapichep.
Dựa trên các công thức của lý thuyết đàn hời, ta có các cơng thức sau:
A=

2 .V
= K 2 .V
2E

(2.16)

2
Ở đây: K2 =
là hệ số tỷ lệ.
2E

C

C

V : thể tích vật biến dạng.  : ứng suất lúc biến dạng.
E : Môdun đàn hồi.

R
L
T.

A : năng lượng gây biến dạng.

DU

Năng lượng để thay đổi hình dạng những vật giớng nhau về hình thể và đờng
nhất tỷ lệ với thể tích vật nghiền hoặc khới lượng của chúng.

A1 V1
=
A 2 V2

(2.17)

Mặt khác ta có: A = P.S

(2.18)

Ta có quan hệ:

S : biến dạng của vật theo hướng lực tác dụng
P : lực gây biến dạng

P

S

S

r

Hình 2.3 Sơ đờ minh hoạ quá trình nghiền theo định luật thể tích.

SVTH: Ngũn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

Với viên đá hình lập phương theo định luật Húc biến dạng tỷ lệ thuận với kích
thước l của nó:

A1 P1.S1 P1.l1 V1 l13
=
=
=
=
A 2 P2 .S2 P2 .l2 V2 l32
P1 l12
Từ đó:
=
P2 l22

(2.19)

Lực nghiền tỉ lệ bậc nhất với diện tích tiết diện ngang của vật.
Công để nghiền một viên đá hình lập phương mà cạnh có kích thước D là:
A = K 2 . D3

(2.20)

Công để nghiền Q kg đá với các viên có kích thước trung bình Dtk là:

Hay

A = K3.Q

C
C

R
L
T.

Q
Q
A = K2 . D
= K2.
3

.Dkt
3

kt

(2.21)

DU

Nếu giả thiết rằng mức độ nghiền i = Qtk/dtk đạt được sau n giai đoạn nghiền mà
trong mỗi giai đoạn nghiền đó mức độ nghiền đều như nhau và bằng r thì i = rn
Cơng của mỗi giai đoạn nghiền đó đều như nhau và có giá trị:
A1 = K3.Q ; A2 = K3.Q; .... An = K3.Q

(2.22)

Công nghiền tổng hợp
A = A1+A2 + ... + An = n.K3.Q
Bởi vì: n =

(2.23)

lg i
lg i
.K 3 .Q
nên A =
lg r
lg r

A = Kk.Q.lg

Trong đó: Kk =

Q tk
d tk

(2.24)

K3
hệ số tỷ lệ (trong định luật thể tích).
lg r

SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đờ án tớt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

Quá trình nghiền đá là quá trình phức tạp, trong đó đá bị nghiền nhỏ do nhiều tác
động: ép vỡ, miết vỡ, kéo đứt ... Hai định luật trên chỉ mới quan tâm đơn thuần đến
từng giai đoạn riêng rẽ của quá trình phức tạp đó. Định luật thể tích chỉ xác định năng
lượng cho quá trình biến dạng đàn hời của vật liệu mà không kể tới số bề mặt mới
được tạo thành do miết vỡ gây ra. Định luật mặt phẳng khơng tính đến năng lượng
biến dạng, mà chỉ kể tới năng lượng cần để tạo ra các bề mặt mới do miết vỡ. Nhiều
nghiên cứu chứng tỏ rằng khi nghiền với mức độ nghiền nhỏ (nghiền hạt) định luật thể
tích, với mức độ nghiền lớn (nghiền bột), định luật mặt phẳng cho kế quả gần sát với
thực tế.
Năng lượng nghiền phải là tổng hợp của hai năng lượng: năng lượng để biến
dạng và để tạo thành bề mặt mới. Khi đó cơng nghiền đá được biểu thị bằng cơng thức
sau:

C

C

A = K.V+.F

R
L
T.

Trong đó:
K, : các hệ sớ tỷ lệ.

(2.25)

DU

V : thể tích bị biến dạng.

F : bề mặt mới được tạo ra.
Do thiếu các hệ số tỷ lệ cho các trường hợp cụ thể nên công thức trên không
được sử dụng rộng rãi.
2.5 Các phương pháp đập nghiền [7].
Hiện nay những phương pháp phá vỡ đá sau đây thường được sử dụng trong các
máy nghiền đá.
2.5.1 Ép vỡ
Đá bị phá vỡ khi hai mặt nghiền tiến sát vào nhau tạo ra lực ép có ứng suất vượt
quá giới hạn bền nén (Hình 2.4a).
2.5.2 Tách vỡ
Xảy ra khi trên mặt nghiền có các gân nhọn, đá bị tách ra do ứng suất tiếp vượt
quá giới hạn bền (Hình 2.4b).
SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đờ án tớt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

P

P

a
)

b)

P

P

c
)

P

d
)

e
)

Hình 2.4 Các phương pháp nghiền đá.
2.5.3 Uốn vỡ
Viên đá làm việc như một dầm kê trên hai gối đỡ và bị ́n bởi lực tập trung ở
giữa . (Hình 2.4c).

C
C

R
L
T.

2.5.4 Miết vỡ

DU

Xảy ra khi hai mặt nghiền trượt tương đối với nhau, lớp mặt ngoài của đá bị biến
dạng và bị tách ra do ứng suất tiếp vượt quá giới hạn bền (Hình 2.4d).
2.5.5 Đập vỡ
Đá bị tải trọng va đập tác động. Trong đá xuất hiện đồng thời các biến dạng khác
nhau nhưng ở trạng thái động. (Hình 2.4e).
Những phương pháp trên được dùng chung cho cả đập và nghiền. Về mặt cơng
nghệ, nghiền đá là quá trình biến đá từ cỡ rất lớn thành cỡ nhỏ, nếu thực hiện ngay một
lần thì sẽ tớn nhiều cơng, năng suất thấp và chất lượng đá không đúng yêu cầu kỹ thuật
do đó cần nghiền nhiều lần. Ngoài ra căn cứ vào tính chất vật lý của vật liệu và yêu
cầu kỹ thuật mà chọn loại máy nghiền và phương pháp đập nghiền khác nhau. Vật liệu
cứng và rất cứng dùng phương pháp ép và đập. Vật liệu dai dùng phương pháp ép và
xiết để kéo dài thời gian tác dụng của lực. Vật liệu giịn như than thì dùng phương
pháp cắt là hợp lý nhất vì sẽ làm cho vật liệu không bị vỡ quá vụn. Với vật liệu ẩm
hoặc dẻo cần miết vỡ để tránh bị tắc buồng nghiền. Ở các máy đập vật liệu cứng và

giịn thì lực tác dụng chủ yếu là lực ép và lực đập, có thêm tác dụng của lực xiết và
uốn. Đối với vật liệu mềm và dai, ở giai đoạn đập thô dùng lực cắt ở giai đoạn đập vừa
và đập nhỏ thì dùng lực va đập. Khi nghiền dùng chủ yếu là lực đập và lực xiết.

SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐẬP NGHIỀN VÀ LỰA
CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ

3.1. Phân loại chung
Người ta nghiền vật liệu bằng các phương pháp sau:
- Nghiền cơ khí: Dưới tác dụng của các chi tiết di động của máy nghiền làm cục
vật liệu bị phá vỡ.
- Nghiền nổ: các cục vật liệu bị phá huỷ theo các vết nứt nhờ sự giảm áp lực khí
(hơi) hay nhờ tác dụng của th́c nổ dưới sự ảnh hưởng của sự phóng tia lửa điện
trong nước (hiệu ứng thuỷ lực điện).

C
C

R
L
T.

- Nghiền nhiệt điện: mẫu bị phá huỷ nhờ nung nóng cục bộ bằng dòng điện cao

tần.

DU

3.2 Phân loại máy nghiền đá trong cơng nghiệp vật liệu xây dựng [8].
Tuỳ theo kích thước của sản phẩm mà máy nghiền đá được phân thành máy
nghiền hạt và máy nghiền bột. Theo yêu cầu thiết kế đặt ra ta chỉ tìm hiểu về các loại
máy nghiền hạt.
3.2.1.Máy nghiền hạt
Theo nguyên tắc làm việc, máy nghiền hạt có các dạng sau:
- Máy nghiền má (Hình 3.1a): Bộ phận làm việc là hai má nghiền. Hạt vật liệu bị
phá vỡ do tác dụng ép, uốn và miết vỡ cục bộ khi hai má nghiền tiến sát vào nhau.
Máy nghiền má được dùng nhiều nhất trong các công trường xây dựng cơ bản,
nhà máy sản xuất xi măng, hầm mỏ ... Dùng để đập sơ bộ và trung bình.
- Máy nghiền nón (Hình 3.1b): Bộ phận làm việc là hai nón nghiền, trong đó nón
bên trong có chuyển động lệch tâm so với nón bên ngoài.
Máy đập nón cũng được sử dụng rộng rãi ở các công trường xây dựng, nhà máy
xi măng ...

SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

- Máy nghiền trục ( Hình 3.1 c): Bộ phận làm việc là hai trục nghiền quay ngược
chiều nhau. Vật liệu nghiền được nạp vào giữa hai trục và bị ép vỡ.
- Máy nghiền va đập: Theo cấu tạo phân thành máy nghiền búa ( Hình 3.1d ) và
máy nghiền Roto. Đá bị phá vỡ do tác dụng va đập và miết vỡ của đầu búa. Đá bị phá

huỷ do tác dụng va đập của đầu búa, của các tấm chắn và bị va đập giữa các viên đá
với nhau.

b
)

a
)

C
C

c

R
L
T.

d

Hình
3.1.Các loại máy nghiền )hạt.
)
3.3. Giới thiệu một số máy cỡ thô

DU

Để lựa chọn phương án hợp lý, đáp ứng được yêu cầu là nghiền đá có kích thước
từ D = 0,35m ra đá có d = (0,05  0,1)m để phục vụ xây dựng ta tìm hiểu một sớ máy
nghiền cỡ thơ về kết cấu, phạm vi sử dụng và ưu nhược điểm của chúng.

3.3.1. Máy nghiền má [9].
• Cơng dụng:
Máy nghiền má hay còn gọi là máy nghiền nhai hay máy đập hàm được dùng
nhiều nhất để nghiền thô và trung bình các loại vật liệu có độ bền nén trên
2000kG/cm2. Máy có ưu điểm:
+ Lực đập mạnh nên có thể phá vỡ được những loại đá dai
+ Kết cấu đơn giản, bảo quản và sử dụng dễ dàng.
+ Cửa vào đá rộng, năng suất của máy tương đối cao.
Nhược điểm chính của máy là do máy khơng làm việc liên tục nên năng lượng
chi phí riêng trên 1 đơn vị sản phẩm lớn.

SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy nghiền má

Bộ phận làm việc chủ yếu của máy là hai má nghiền, trong đó một má cớ định và
một má di động. Hai má đó tạo thành b̀ng nghiền có dạng hình nêm, phía trên b̀ng
nghiền rộng, phía dưới hẹp dần. Các viên đá được nạp vào buồng nghiền. Một chu kỳ
chuyển động của má di động gờm 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 b̀ng
nghiền. Ở hành trình xả, má di động tách xa má cố định để các viên đá được trả tự do
(khơng cịn bị nén ép) và tự rơi từ cao xuống thấp, từ chỗ rộng đến chỗ hẹp trong
buồng nghiền, hoặc rơi ra khỏi buồng nghiền do trọng lượng. Quá trình làm việc lặp
lại như trên làm cho đá trong buồng nghiền tiếp tục được nghiền nhỏ, tiếp tục di
chuyển từ cửa nạp (ở bên trên) đến cửa xả (ở phía dưới) và ra khỏi cửa xả khi kích
thước của đá nhỏ hơn cửa xả.
• Phân loại:

C
C

- Theo hình dạng của quỹ đạo chuyển động của má nghiền phân thành máy
nghiền má lắc phức tạp (hình 3.3c), lắc đơn giản (hình 3.3 a,b,d) và lắc hỗn hợp.

R
L
T.

- Theo cách treo má nghiền phân ra máy nghiền có má treo trên và đỡ dưới (hình
3.3b).

DU

- Theo cấu tạo của hệ thớng trùn động có máy nghiền dẫn động bằng cơ cấu
địn (hình 3.3a,b,c), bằng thuỷ lực (hình 3.3d) và bằng cơ cấu cam (hiện nay ít dùng).

(a)

(b)

(c)

(d)

Hình 3.2 Sơ đồ phân loại các máy nghiền má.
(a), (b), (d): Máy nghiền má lắc đơn giản.
(c)

: Máy nghiền má lắc phức tạp.

SVTH: Nguyễn Thành Đạt-12C1A

GVHD: PGS. TS. Lê Cung

Thiết kế máy nghiền đông đá

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về