Tiểu luận báo cáo thiết kế máy nghiền

Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp chúng em được giao nhiệm vụ “Thiết
kế máy nghiền theo mẫu”.
Máy nghiền thuộc loại máy có u cầu kỹ thuật khơng cao nhưng do kích
thước máy lớn, một số bề mặt gia cơng có kết cấu đặc biệt với điều kiện sản
xuất thực tế bị hạn chế về thiết bị nên việc gia cơng có nhiều khó khăn. Vì vậy
trong đồ án phải thiết kế đồ gá và trang bị công nghệ chuyên dùng.
Trong đồ án này chúng em đã giải quyết những nhiệm vụ cơ bản sau:
-Thiết kế máy nghiền búa: Thiết kế nguyên lý và tính tốn các thơng số
quan trọng của máy.
Đây là lần đầu tiên tiếp xúc với công việc thiết kế, giải quyết yêu cầu thực
tế của sản xuất nên chúng em có nhiều bở ngỡ, thiếu sót. Q trình làm đồ án
gặp khó khăn về tài liệu và hạn chế về trình độ và kinh nghiệm. Tuy nhiên
được sự hướng dẫn tận tình của thầy Bùi Tấn Nghĩa với sự cố gắng của bản
thân đến nay bản đồ án đã được hoàn thành.
Để bản đồ án chúng em được hoàn chỉnh hơn, chúng em rất mong nhận
được thêm những ý kiến đóng góp q báu của các thầy cơ giáo.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.

TP.HCM. ngày 22 tháng 03năm 2012.

Nhóm 13

1


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ LÝ THUYẾT NGHIỀN
Trong quá trình nghiền vụn nguyên vật liệu, để đảm bảo yêu cầu về chất
lượng ta phải tiêu tốn một năng lượng. Hơn nữa để đảm bảo chất lượng của
sản phẩm chế biến ra ta phải dựa vào các quá trình sinh học và nhiệt học. Vì
vậy muốn nghiên cứu được các quá trình trên ta phải tìm hiểu các tính chất cơ
lý của sản phẩm và vật liệu.
Sau đây ta sẽ nghiên cứu cơ sở lý thuyết nghiền.

1.1 Cơ sở lý thuyết nghiền:
-Nghiền là quá trình chia nhỏ vật liệu nghiền từ kích thước lớn thành
những phần tử nhỏ vụn có kích thước theo u cầu.
-Khi nghiền, các bộ phận của máy phải khắc phục những lực liên kết của
các phần tử để tạo ra những bề mặt mới.
Vậy trong quá trình nghiền các thiết bị của máy phải sinh ra công để
thắng được công liên kết của các phần tử vật liệu. Năng lượng tiêu thụ này
phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu nghiền như: Độ cứng, độ bền, độ
ẩm, dạng hạt, kích thước,…Phụ thuộc vào hình dáng và tính chất của bộ phận
nghiền, chế độ làm việc và mức độ nghiền.
Lý thuyết về nghiền dựa trên cơ sở lý thuyết biến dạng đàn hồi, dựa trên
sự phân tích biến dạng của vật thể rắn để tìm ra sự phụ thuộc giữa cơng tiêu
thụ và tính chất cơ lý của vật liệu kết cấu máy…
Phân loại các lực tác dụng nhằm phá vỡ vật liệu đem nghiền.

(a)

(e)
Nhóm 13

(c)

(b)

(g)

(h)

(d)

(i)
2


Trường ĐHCN TP.HCM
a,b/.Nén;

c,d/.Chẻ;

Thiết kế máy nghiền
e/.Cắt;

g/.Xẻ;

h/.ép trượt;

i/.đập.

-Các lực trên có trong các loại máy khác nhau. Có thể trong một loại

máy các dạng lực đồng thời tác dụng .
Công nghiền chủ yếu tiêu thụ để khắc phục:
*Các lực liên kết giữa các phần tử vật liệu .
*Ma sát nội tại của các phần tử nghiền .
*Ma sát giữa vật liệu và các thành phần khác của máy.
*Ma sát giữa các bộ phận của máy.
Trong quá trình nghiền vật liệu, đầu tiên vật liệu được đập cho biến
dạng, sau đó nhờ những lần đập tiếp theo của búa sẽ tạo ra những phần tử
mới. Nên công cơ bản trong khi nghiền( Công dùng để phá vỡ vật liệu nghiền
đến độ nghiền  ) bao gồm:
*Cơng dùng làm biến dạng thể tích của phần tử nghiền ( Ký hiệu Av).
*Công để tạo nên bề mặt mới của vật liệu ( Ký hiệu là As).
Ta có quan hệ :
As=(s).
s: Là diện tích riêng của bề mặt tạo thành.
: Là hàm số bậc nhất.
s=s2-s1=6.z.d2- 6.D2.
Với D, d là kích thước của vật liệu nghiền và sản phẩm nghiền.
D2
z= 2 . .
d
: Mức độ nghiền.
z: Số cục sản phẩm thu được sau khi nghiền.
Suy ra: s= 6.D2. (-1).
Nếu công tiêu thụ để tạo ra đơn vị thể tích riêng là A0 thì sẽ có:
As=A0.s=A0.6.D2(-1).
A0và  là khơng đổi đối với mỗi q trình nghiền .
Đặt: 6.A0(-1)=KR=> As=KR.D2.
Khi D xác định và  thay đổi thì:
As= KR(-1).

Nhóm 13

3


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

Giả sử có N phần tử thì cơng As là:
As=As.N=As.

M
.
 .D 3

-Thành phần cơng biến dạng thể tích:
Av=(V).
Với V là phần biến dạng thể tích .
V=Kv.V=Kv.D3.
Av=Kv..m=Kv’. m. Với (Kv=k1.k2…ki)
Trong đó:
 :Là khối lượng riêng của vật liệu (

kg

m3

).

m:Là khối lượng của phần tử (kg).
k1;k2;…;ki:Là các hệ số không đổi .
-Số phần tử trong M là

M
.
m

Suy ra tổng công tiêu hao:
Av=Av.

M
M
'
K v . .m. K v .M .
m
m

Sau n lần va đập, độ nghiền mỗi lần là 1 thì độ nghiền tổng cộng là: An=
n.Kv’.M.
=

lg 
D
n
1 . Suy ra: n =
.
lg 1
d

Cơng thể tích để nghiền vật liệu là:
Avn=N.Av.n=Av.

lg  M
lg 
 K v '.M .
.
.
lg 1 m
lg 1

Công riêng để nghiền vật liệu là:
Avn=Kv.lg.
Dựa vào lý thuyết nghiền trên người ta đã đưa ra định luật tính cơng tiêu
thụ cho q trình nghiền như sau:
A=(V)+( S)= Av+ As.
Av: Cơng biến dạng thể tích.
As: Cơng tạo nên bề mặt mới.
Nhóm 13

4


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

Biểu thức tính Av là: Av=Cv.lg3 [J ].
Với Cv: Hệ số công biến dạng thể tích, nó phụ thuộc vào vật liệu nghiền, C v
biểu thị công riêng ( J kg ) Đối với mỗi loại vật liệu Cv được cho trong bảng.

Biểu thức tínhAs là: As=Ks.(-1).D. [ J ].
Nếu ta tính đến khối lượng riêng của vật liệu  (

kg
) và kích thước ban đầu
m3

của phần tử : D =1,24. 3 V .
Ks=

Cs
suy ra: As=Cs(-1).
D.
A=Av+As= Cv.lg3+Cs.(-1).

- Công cần thiết của máy:
Ai=A.Cp.Cv.lg3+Cs.(-1).

1.2 Phương pháp xác định độ nghiền:
1.2.1 Độ nghiền  :
Độ nghiền  được tính theo cơng thức  =

D
.
d

D:Đường kính trung bình của vật liệu nghiền.
d: Đường kính trung bình của sản phẩm nghiền.

 .D 3

V=
Suy ra: D=1,24. 3 V .
6
1.2.2 Phương pháp xác định  :
Do trong thực tế cần có độ nghiền trong phạm vi rộng để đáp ứng nhu cầu
sản xuất, nên muốn đánh giá sản phẩm phải xác định được .
Dùng chỉ số M để xác định đặc trưng nghiền.
*M=(10,3)

 Nghiền nhỏ.

*M=(11,8)

 Nghiền vừa.

*M=(1,82,6)  Nghiền to.
Ta xác định M bằng sàng đặc biệt: Dụng cụ gồm 3 tầng lắp trên cơ cấu
rung. Sàng trên cùng có lỗ 3, sàng dưới có lỗ 1,7 và sàng dưới cùng có lỗ 
0,7.
Nhóm 13

5


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

Để 100g sản phẩm lên và rung trong 5 giây sau đó thu riêng từng phần,
cân chính xác 0,1g.

Suy ra: M=

0,5P0  1.5.P1  2,5.P2  3,5P3
.
100

P0;P1;P2;P3 : Phần ở đáy hộp, và ở các sàng (1;2;3).
Khi lấy mẫu thử phải chú ý, nếu còn lại 6 hạt nguyên thì nghiền chưa đạt
yêu cầu.

1.3 Chọn nguyên lý làm việc của máy:
(Dựa trên lý thuyết nghiền ta có các loại máy nghiền như sau):
1.3.1 Máy nghiền đĩa: Dùng để nghiền bột nhỏ, mịn.
Do có năng suất thấp nên ít sử dụng.
1.3.2 Máy nghiền trục: Nghiền nát vật liệu khi nó đi qua khe hở giữa hai trục.
1.3.3 Máy nghiền bi:
1.3.4 Máy nghiền búa: Máy loại này được sử dụng rộng rãi nhất vì có kết cấu
đơn giản, nghiền được nhiều loại vật liệu với năng suất và độ mịn khác nhau .
Máy nghiền búa dùng thích hợp với vật liệu khơ, dịn, dễ vỡ, ít qnh dính
nhưng rất nhạy cảm với độ ẩm của vật liệu .
Vậy để nghiền được các loại vật liệu khác nhau, tính chất khơ, hạt, với năng
suất cao, phù hợp với điều kiện thực tế ta sẽ nghiên cứu tính tốn thiết kế máy
nghiền búa.

Nhóm 13

6


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN MÁY NGHIỀN BÚA
2.1 Chọn sơ đồ nguyên lý làm việc của máy:
2.1.1 Một số sơ đồ nguyên lý của máy sẵn có:
• Phân tích sơ đồ ngun lý hoạt động của máy ND 500.

8

9

1
2
3
4
5
6

7

HÌNH 1
1-Phễu nạp liệu.

6-Lưới sàng.

2-Van điều chỉnh dịng liệu.

7-Búa.

3-Giá mang búa.

8-Má nghiền.

4-Trục quay.

9-Quạt.

5-Túi đựng nguyên liệu.
-Nguyên lý làm việc:
Vật liệu đã làm sạch được đưa vào máy qua phễu nạp liệu 1 và điều chỉnh
dòng vật liệu vào buồng nghiền bằng van điều chỉnh 2. Khi vật liệu vào buồng
nghiền nhờ các búa quay đập liên tục vào vật liệu với vận tốc búa khoảng
6872( m s ). Vật liệu được sàng 6 giới hạn lại trong buồng nghiền, búa đập
nhiều lần, do va chạm và chà sát vào má nghiền cho đến khi chúng đạt được

Nhóm 13

7


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

kích thước nhất định sẽ lọt qua sàng nhờ lực đẩy của quạt 9. Sản phẩm nghiền
được tách khỏi dịng khí và rơi vào túi đựng nguyên liệu 5.
-Ưu điểm:
Nhờ có cơ cấu tiếp liệu dọc trục nên kích thước của máy nhỏ gọn. Quạt
được gắn liền trên Rôto nên không cần buồng quạt riêng để đẩy hoặc hút sản

phẩm, do đó vật liệu nghiền xong sẽ rơi ngay vào thùng.
-Nhược điểm:
Năng suất thấp nên chỉ phù hợp với những doanh nghiệp sản xuất nhỏ.
Do dùng cơ cấu tiếp liệu dọc trục và sản phẩm ra tiếp tuyến nên khi đưa
vật liệu vào buồng nghiền vật liệu bị lực hút của quạt gió sau đó với chịu lực
va đập, nên khi đưa vào vật liệu chưa được đập ngay mà phải văng ra tới phía
ngồi mới bị đập .
Khi nghiền những vật liệu thơ, có độ ẩm cao chỉ cần khối lượng vật liệu
vào tương đối lớn so với khả năng đẩy của quạt là máy đã bị tắc do phần vật
liệu vào chưa bị đập nằm lại trong rơto, sau đó quấn vào bộ phận quay của
rôto gây ra sự cố quá tải dẫn đến khả năng nghiền thô kém .
Với vật liệu hạt thì ít bị kẹt nhưng lại xuất hiện những hạt chưa bị đập
khơng theo dịng chuyển động mà nằm lại ở khoảng không gian giữa đĩa quay
rôto và vách bên buồng nghiền gây ra ma sát làm giảm tốc độ quay của rơto.
• Phân tích sơ đồ ngun lý hoạt động của máy  MM 0,3:
(Dùng quạt gió để hút sản phẩm ra)

Nhóm 13

8


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

7
5

6

3

4

2
1

HÌNH 2
1-Bệ máy.

5-ống đẩy.

2-ống dẫn sản phẩm ra.

6-Giá đỡ phễu.

3-Quạt.

7-Phễu nạp liệu.

4-Buồng nghiền.
-Nguyên lý làm việc:
Cơ cấu nạp liệu được điều chỉnh lên xuống, cao thấp. Máy rất vạn năng, có
thể nghiền được các vật liệu thô.
Bộ phận quan trọng nhất của máy MM 0,3 là bộ phận nghiền.Vật liệu liên
tục đưa vào trong buồng nghiền được nghiền nhỏ trong đó rồi lọt qua sàng
vào hộc của khung, từ đó nó được quạt đẩy theo Xyclơn, ở đây vật liệu được
nghiền xong tách khỏi dịng khí và đổ vào thùng chứa, cịn khơng khí thốt ra
ngoài.

Thay đổi độ mịn bằng cách thay đổi lưới sàng.
-Ưu điểm:
Máy có thể nghiền được nhiều loại nguyên vật liệu khác nhau .
Năng suất của máy lớn do có bố trí quạt hút và đẩy ngun liệu.

Nhóm 13

9


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

5

4
3

6

2

7
8

1

9
HÌNH 3

1-Thân dưới.

6-Đĩa mang búa.

2-Chốt bản lề.

7-Búa nghiền.

3-Thân trên.

8-Chốt lắp búa.

4-Má nghiền phụ.

9-Lưới sàng.

5-Vị trí nạp liệu.
-Nhược điểm:
Kích thước máy lớn, chỉ phù hợp với những doanh nghiệp sản xuất lớn
hoặc năng suất máy cần phải lớn.
2.1.2 Sơ đồ nguyên lý kết cấu của máy nghiền búa:
Dựa theo sự phân tích các nguyên lý và kết cấu của các máy đã có sẵn, để
khắc phục khuyết điểm và phát huy ưu điểm của các máy trên cho phù hợp
với điều kiện sản xuất của Việt Nam. Ta chọn sơ đồ nguyên lý và kết cấu của
máy mới như hình vẽ:

Nhóm 13

10

Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền
6

5

7
8

4
3
2

9

1

HÌNH 4
1-Bệ máy.

6-Cơ cấu điều chỉnh dịng liệu vào.

2-Động cơ.

7-Quạt hút.

3-Bộ truyền đai.

8-ống đẩy(Xyclơn).

4-Buồng nghiền.

9-ống hút.

5-Phễu nạp liệu.
Phân tích sơ đồ nguyên lý kết cấu trên:
-Cơ cấu nạp liệu: Dùng phương pháp nạp liệu tiếp tuyến. Như vậy vật liệu
vừa rơi vào máy đã nhận được những lần đập búa đầu tiên. Cơ cấu tiếp tuyến
đặt trước cửa gió vào nên vật liệu theo chiều gió và đập vụn nhanh chóng.
Các cửa gió vào được bố trí ngay trên đường liệu vào, nên luồng gió đi từ
trên xuống tạo điều kiện cho bột thoát nhanh ra ngồi :

Nhóm 13

11


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

3

Vg
2

1

HÌNH 5
1/2: Các cửa gió; 3: Nam châm vĩnh cửu.
Để tách tạp chất kim loại ra khỏi vật liệu nghiền đưa vào máy ta dùng nam
châm vĩnh cửu 3 đặt ở đường liệu vào (Dựa vào độ nhiễm từ khác nhau của
các cấu tử vật liệu và tạp chất). Khi từng lớp kim loại mỏng đi sát qua nam
châm thì các tạp chất kim loại thốt ra khỏi dịng vật liệu nhờ nam châm hút.
-Van điều chỉnh dòng liệu vào: Tùy từng các loại nguyên liệu khác nhau, yêu
cầu năng suất khác nhau ta điều chỉnh van để thay đổi lưu lượng dòng liệu đi
vào máy.
-Má nghiền: Để tăng khả năng nghiền, lợi dụng động năng của hạt sau khi bị
búa đập ta dùng thêm các má nghiền có các răng nhọn. Má nghiền được lắp ở
phần thân trên, chưa bị sàng chiếm chỗ, cùng sàng tạo thành một vùng cố
định để vật liệu nghiền chà sát lên nó.
Má nghiền thường đúc bằng gang có răng, các đỉnh răng ở má nghiền
thường làm song song với trục quay rơto.

Nhóm 13

12


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

n
HÌNH 6
Góc nghiêng mặt trước đối với chiều quay 1= 4045; 1= 5560; chiều
cao răng nhọn tùy theo độ mịn của sản phẩm. Cường độ nghiền lớn nhất khi
các mặt răng phía trước đặt vng góc với hướng chuyển động của hạt sau khi

bị búa va đập.
-Búa nghiền: Có tác dụng va đập để phá vỡ vật liệu. Búa có nhiều dạng khác
nhau, trong các máy nghiền nhỏ và mịn búa thường được dập từ thép tấm có
chất lượng cao,độ cứng lớn ,chịu mài mịn. Khi búa bị mài mịn có thể thay
đổi góc làm việc .Với máy nghiền thơ, búa cần có khối lượng lớn, độ bền cao
nên được đúc có cạnh sắc để tăng hiệu quả va đập.

2

1

3

HÌNH 7
1,2/.Má nghiền;

Nhóm 13

3/.Sàng

13


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

Dùng búa có hai chốt lắp búa, có tạo bậc để tăng khả năng đập vỡ. Khi búa
mịn thì thay đổi góc làm việc .(Tăng khả năng làm việc lên 4 lần).

HÌNH 8
Vật liệu chế tạo búa là thép nhiệt luyện 30xC, 60 có độ bền và chịu mài
mòn cao.
-Lưới sàng: Lưới sàng của máy thường làm bằng thép dày 1,52(mm) được
dập thành lỗ dạng trịn hay rãnh có kích thước phù hợp với mức độ nghiền và
máy nghiền. Đa số lưới sàng nhẵn lỗ trịn hay cơn. Có loại dùng lưới sàng với
lỗ có cạnh sắc để tăng hiệu quả nghiền.

2.2 Tính tốn và chọn công suất động cơ:
2.2.1 Công suất nghiền:
Số liệu cho trước:
Năng suất: Q= 1T h = 2,78( kg
Kích thước sản phẩm:

s

).

d = 0,9 ( mm ).

Đường kính ban đầu: Ta tính tốn theo vật liệu bền nhất. (Khi sử dụng tuỳ
theo từng nguyên vật liệu mà điều chỉnh máy cho phù hợp).
Giả sử nguyên liệu nghiền cần tính là lúa mạch có D = 4,2 ( mm ).
Suy ra độ nghiền: =

D 4,2
4,6 .

d 0,9

Tồn bộ cơng cần thiết khi nghiền là:
A=CpCv.lg3+Cs(-1)

Nhóm 13

14


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

Cp:Hệ số đặc trưng cho ảnh hưởng của tính chất vật liệu như: Tỷ trọng, độ
dai, độ bền,… Xác định theo thí nghiệm và tra theo bảng 10 ta được: C p=1,2 +
0,3= 1,5.
Cv:Tra theo bảng 10 Cv= 8,5.103( J kg ).
Cs:Công tiêu thụ riêng để tạo thành bề mặt mới: Cs=7,5.103 ( J kg ).
Khối lượng riêng lúa mạch: =1,3 ( kg

dm 3

).

Vậy:
A=1,5  8,5.103 lg(4,6)3 + 7,5.103(4,6-1) 
=1,5. 103(8,5. 3lg4,6 + 7,5.3,6)
=65,85.103 ( J kg ).
Suy ra cơng suất có ích là:
Ni= A.Q= 65,8. 103. 2,78= 182,266.103(KΩ) =182 (KΩ).
Trong quá trình nghiền do mất mát công suất nên lấy công suất cần thiết

khi nghiền là:
N=1,15.Ni=1,15.182=209,3 (KΩ).
2.2.2 Công suất quạt:
Quạt tạo ra sự chênh lệch áp suất hút gió cùng sản phẩm theo đường ống
hút và đẩy lên Xyclôn. Quạt phải tạo ra vận tốc gió vào khoảng 50 ( m s ), do
đó quạt cũng tiêu thụ thêm công suất. Công suất quạt phụ thuộc vào năng suất
máy, kích thước sản phẩm, kết cấu đường ống. Theo máy chuẩn ta lấy gần
đúng công suất quạt theo công suất nghiền.
Nq=0,2. Nn=0,2. 209,3= 41,86 (KΩ).
2.2.3 Chọn động cơ:
-Công suất cần thiết:
Nct=Nn+Nq=209,3+41,86=251,16 (KΩ).
-Công suất động cơ phải kể đến cả mất mát trên bộ truyền nên:
Nđc=

N ct
.


Trong đó: =1 . 2 (Hiệu suất của bộ truyền).
Nhóm 13

15


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

Tra theo bảng 2-1 trang 27 giáo trình “Thiết kế chi tiết máy” ta được:

1 =0,94-Hiệu suất bộ truyền đai.

2 =0,995-Hiệu suất một cặp ổ lăn.
Suy ra:  =0,94. 0,995= 0.935.
251,16

Nđc= 0,935 =268,62 (KΩ).
Vậy công suất động cơ cần chọn phải lớn hơn 268,62 (KΩ).
Theo bảng 2P trang 322 giáo trình “Thiết kế chi tiết máy”. Ta chọn loại
động cơ che kín, quạt gió ký hiệu A02-72-4 có cơng suất:
Nđc=300 (KΩ); Số vịng quay: n=15000 (

vg

ph ).

2.3 Tính tốn động học máy nghiền búa:
2.3.1 Kích thước cơ bản của tang mang búa:
Kích thước cơ bản của tang là thông số quan trọng của máy nghiền búa,
đặc trưng cho chế độ động học, kích thước búa và thứ tự thay đổi của chúng
cũng như đặc trưng về mặt năng lượng và kinh tế kỹ thuật. Đó là đường kính
D và chiều dài L của tang .
Qua thực nghiệm và thực tế đã tìm thấy sự liên hệ giữa kích thước tang
và năng suất máy biểu thị qua hệ số tải trọng riêng q ,, được xác định theo
công thức :
q, =

kg
Q

 2 .
D.L m .s

Q-Năng suất máy đã cho ( kg

s

).

D.L-Diện tích động học thiết kế của tang .
q,-Phụ thuộc vào độ nghiền  và tốc độ đầu búa.
Qua thí nghiệm đã xác định theo khoảng sau:
=34 ; v=5080 ( m s ) thì q,= 36 (
Chọn q,=3,8 (

Nhóm 13

kg
).
m 2 .s

kg
kg
) ; Q= 2,78 ( 2 ).
2
m .s
m .s

16

Thiết kế máy nghiền

D

Trường ĐHCN TP.HCM

L
HÌNH 9
D
2,5 .
L
Ta có: 0,28=3,8. D. L=3,8.L2 suy ra: L=0,54 ( m ).

Chọn tang có kết cấu

Chọn L=600 (mm) thì đường kính tang D=2,5.600= 1500 (mm).
2.3.2 Kích thước búa và số búa :
Kích thước búa phải thoả mãn điều kiện khi làm việc búa không chạm vào
trục quay, sàng. Ta chọn loại búa có tạo bậc, hai chốt búa để tăng khả năng
đập, tiết kiệm.

l

c

Rn
HÌNH 10
Việc xác định vị trí treo búa và chế tạo búa có ảnh hưởng lớn đến sự cân
bằng máy và điều kiện làm việc của trục rôto. Khi búa tác dụng lực đập lên

vật liệu thì ngược lại nó cũng bị phản lực có cùng cường độ và ngược chiều .
Nếu búa có cấu tạo khơng đúng thì phản lực sẽ truyền qua chốt treo búa
vào đĩa và trục, ổ làm cho máy bị rung,… gây ra sự phá hủy máy nhanh
chóng .
Nhóm 13

17


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

Khi làm việc lực đập lớn hơn rất nhiều so với lực quán tính hướng tâm,
trọng lượng búa,…nên ta bỏ qua các thành phần này.
Trong qúa trình làm việc, lúc búa quay có gia tốc. Xét trạng thái cân bằng
động của búa .

l

a

c

Rx

X

b
HÌNH 11

Phương trình cân bằng về lực:
m.

d
.c=X-Rx (1)
dt

Phương trình cân bằng mơmen:
Ix.

d
=X.l (2)
dt

Ix là mơmen qn tính của búa đối với trục treo búa.
-Tính theo trường hợp búa có một lỗ treo búa và giả thiết lực đập đặt ở đầu
búa.
Từ (1) và (2) suy ra:

X=

I x d
.
l dt

Rx=X - m.
= > Rx =

d
.c

dt

d I x
( - m.c) (3)
dt l

Từ (3) ta thấy để phản lực triệt tiêu thì:

Ix
- m.c= 0.
l

Tính Ix=m.2 ( là bán kính qn tính của búa với trục treo).

Nhóm 13

18


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

a2  b2 2
 = c + c =
+c
12
2

2

2

a
a2  b2

l= +c
c=
(4)
2
6a
-Trong trường hợp có hai chốt búa thì:
a.b(a 2  b 2 ) d 2
a 2 .b a
 ) c (5)
c=
-(
8
6. .d 2
 .d 2 2
2

Nếu kích thước búa thoả mãn biểu thức (5) thì sẽ giảm bớt lực tác dụng
vào chốt treo búa, máy làm việc ổn định, êm.
Trong 3 kích thước trên ta chọn theo kinh nghiệm:
4
4 D
l= Rn  (  l )
9
9 2

 l=0,154.D =0,154. 1500=231 ( mm ).

Rn=

D
1500
l
 231 519 (mm).
2
2

a= 0,21.D=0,21.1500=315 (mm).
Ta có:
a
2

l=  c  c l 

a
315
231 
73,5 (mm).
2
2

Đường kính chốt búa d =74 (mm).
Thay a,c và d vào (5) ta có:
315 3 b  315b 3 74 2 315 2 b
315
(


)73,5
73,5 =
103167,84
8 17194,64
2
2

=> 0,0089.b3+608-39,3.b = 0
Giải phương trình trên ta được nghiệm gần đúng: b =56,4 (mm).
Ta chọn búa theo tiêu chuẩn:
a=320 (mm)

;

c=71 (mm).

b=57 (mm)

;

=6

(mm);

l=73,5 (mm).

2.3.3 Tính khối lượng búa cần thiết để sinh ra được cơng đập vật liệu:
Theo giáo trình“Cơng nghệ và các máy chế biến lương thực”. Công A cần
thiết để đập vật liệu do động năng của búa sinh ra được tính theo cơng thức:

Nhóm 13

19


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

2

m.v1
A=
(1   2 ).10 2 (N.m).
2
 -Hệ số đàn hồi ( lấy  0,5 ).
Coi hạt lúc đầu là đứng yên ( v0= 0 ).
2 A.10  2
=>m= 2
v1 (1   2 )
Với độ nghiền đã cho ta chọn sơ bộ v1=76 (m/s).
2.65,8.10 3.10  2
0,3(kg ) .
=>m=
76 2 (1  0,5 2 )
Vậy chọn khối lượng búa m=0,3 (kg).
2.3.4 Tính số lượng búa:
Theo cơng thức trong giáo trình “Cơng nghệ và các máy chế biến lương
thực”

k .i.m.v 2 .n
N=
(W).
120
=> i =

120.N
k .m.v 2 .n

N - Công suất nghiền.
k - Hệ số phụ thuộc vào v (Khi v tăng thì k giảm ).
Theo thí nghiệm lấy k=0,0038.
1000v

1000.76.60

vg
n= D  3,14.1500 968( ph)

Vậy: i=

120.209,3.10 3
 3940(búa).
0,0038.0,3.76 2.968

2.3.5 Xác định số hàng búa:
Khi vật liệu rơi vào máy thì nó chuyển động thẳng đứng. u cầu là vật
liệu chỉ vào búa ở vị trí khoảng cách tới đầu búa không quá

1

chiều dài từ
3

đầu vào chốt treo búa. Nghĩa là thời gian vật liệu rơi từ đầu búa tới vị trí cần
đập bằng thời gian búa quay hết góc đặt búa .

Nhóm 13

20


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

Ta có khoảng cách từ đầu búa tới vị trí đập bằng

rơi hết khoảng cách này là: t1=

D
và thời gian vật liệu
18

D
(s).
9. g

Thời gian búa quay hết góc đặt búa là: t2=

60

(s).
n.a

a: Số hàng búa .
n: Số vịng quay.
D: Đường kính rơto.
g: Gia tốc rơi tự do g=9,81( m s ).
Và t1 t2 suy ra

D
60
180 g 180 9,81

<=> a 
=0,4
9.g n.a
n D 968 1,5
Chọn: a = 6 ( hàng ).

2.3.6 Số vịng quay của rơto:
Ta biết đường kính tang D= 1500 (mm).
n=

1000.v
.
 .D

Vận tốc đầu búa ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Tốc độ đầu
búa càng lớn thì năng suất càng cao. Nhưng khi V tăng đến một giá trị nhất
định thì năng suất tăng rất chậm và chi phí năng lượng sẽ tăng lên.

V phụ thuộc tính chất cơ lý của vật liệu, năng suất, cơng tiêu thụ trong q
trình nghiền.
Tốc độ đầu búa cần phá huỷ toàn bộ vật liệu đến mức độ nghiền  sẽ bằng
vận tốc khi phá huỷ vật liệu ( tốc độ va đập ) và tốc độ cần thiết để phá huỷ
tiếp .
Vb=V1+V2
Chọn theo thực nghiệm: V1=
=>Vb=

V2
( =0,20,4 ).

V1
1 

V1 tính theo cơng thức sau: V1= 3 k z (0,81  2,3 lg  ) .
Nhóm 13

21


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

Với  là mức độ nghiền ( =4,6 ).
kz: Hệ số đặc trưng cho tính chất cơ lý của vật liệu nghiền phụ thuộc
kích thước, độ bền vật liệu,…
kz=

k g .



.

: là ứng suất phá hủy ( với lúa mạch =7 N
: là khối lượng riêng ( =1,3 kg

dm 3

mm 2

).

).

kg: Hệ số động học phụ thuộc vào trạng thái động của máy và vật liệu .
Người ta xác định giá trị kz cho từng loại vật liệu. Với lúa mạch kz=108.
Suy ra: V1= 3 10 8 (0,81  2,3 lg 4,6) =61,15 ( m s ).
V1
76 ( m ).
Vb=
s
1  0,2
*******************

Nhóm 13

22

Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

KẾT LUẬN
Trong suốt thời gian thực hiện đồ án này chúng em gặp khơng ít những
khó khăn, nhưng được sự hướng dẫn tận tình của thầy Bùi Tấn Nghĩa đến
nay em đã hoàn thành đúng nhiệm vụ được giao.
Nội dung đồ án của chúng em bao gồm:
Phần I: Sơ lược về lý thuyết nghiền.
Nghiên cứu máy nghiền búa.
Phần nay giúp chúng em hiểu biết về nguyên lý làm việc, ưu nhược
điểm, chức năng nhiệm vụ của từng chi tiết lắp trong máy.
Phần II: Tính tốn máy nghiền búa.
Phần này giúp chúng em thành thạo hơn, tối ưu hơn trong việc lập quy
trình cơng nghệ thiết kế một chi tiết máy bất kỳ.
Sau khi làm xong đồ án này chúng em mong muốn được mang những
kiến thức và hiểu biết của mình tích luỹ được khi học ở trường để xây
dựng đất nước ngày một giàu mạnh.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy cơ và kính chúc các thầy
cơ ln Mạnh Khoẻ, Hạnh Phúc.
Tp.hcm, Ngày 21 tháng 03 năm 2012
Nhóm 13:

Nhóm 13

23

Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1-SỔ TAY CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY I,II,III.
Tác giả: GS.TS NGUYỄN ĐẮC LỘC- PGS.TS LÊ VĂN TIẾN- PGS.TS
NINH ĐỨC TỐN-PGS.TS TRẦN XUÂN VIỆT.
Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật; Hà Nội 2003.
2-SỔ TAY GIA CÔNG CƠ:
Tác giả: PGS.TS TRẦN VĂN ĐỊCH- THẠC SỸ NGUYỄN THANH
MAI- THẠC SỸ LƯU VĂN NHANG.
Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2002.
3-GIÁO TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY I, II.
Tác giả: GS.TS TRẦN VĂN ĐỊCH –PGS.TS NGUYỄN TRỌNG BÌNHPGS.TS NGUYỄN VIẾT TIẾP- PGS.TS TRẦN XUÂN VIỆT.
Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2003.
4-HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY.
Tác giả: GS.TS TRẦN VĂN ĐỊCH.
Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2002.
5-TÍNH VÀ THIẾT KẾ ĐỒ GÁ.
Tác giả: PGS.TS TRẦN VĂN ĐỊCH-PGS.TS TRẦN XUÂN VIỆT-PHÍ
TRỌNG HẢO.
Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 1989.
6-TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY CÁT KIM LOẠI.`
PHẠM ĐẮP – NGUYỄN ĐỨC LỘC- PHẠM THẾ TRƯỜNG –NGUYỄN
TIẾN LƯỠNG.
Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp Hà Nội 1971.
7-ATLAS ĐỒ GÁ
Tác giả: GS.TS TRẦN VĂN ĐỊCH

Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật ,Hà Nội 2003.
**********************

Nhóm 13

24


Trường ĐHCN TP.HCM

Thiết kế máy nghiền

MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu ...................................................................................................1
Chương 1: Sơ lược về lý thuyết nghiền......................................................2
I. Cơ sở lý thuyết nghiền.........................................................................2
II. Phương pháp xác định độ nghiền........................................................5
III. Chọn nguyên lý làm việc của máy.....................................................6
Chương 2: Tính tốn máy nghiền búa.......................................................7
I. Chọn sơ đồ nguyên lý làm việc của máy..............................................7
1. Một số sơ đồ nguyênlý của máy sẵn có..........................................7
2. Sơ đồ nguyên lý kết cấu của máy nghiền búa.................................10
II. Tính tốn và chọn cơng suất động cơ.................................................13
1. Cơng suất nghiền.............................................................................13
2. Cơng suất quạt.................................................................................14
3. Chọn động cơ..................................................................................14
III. Tính tốn động học máy nghiền búa.................................................15
1. Kích thước cơ bản của tang mang búa............................................15
2. Kích thước búa và số búa................................................................16

3. Tính khối lượng búa cần thiết để sinh ra được công đập vật liệu . .18
4. Tính số lượng búa...........................................................................19
5. Xác định số hàng búa......................................................................19
6. Số vịng quay của rơto.....................................................................20
Kết luận.........................................................................................................22
Tài liệu tham khảo........................................................................................23

Nhóm 13

25