Bài giảng Máy và thiết bị sản xuất vật liệu xây dựng - Chương 2: Các loại máy đập nghiền (Phần 3)
Chương II: Các loại máy đập nghiền búa
IV. MÁY ĐẬP BÚA
IV.1 Đại cương và phân loại
Máy đập búa được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất VLXD để đập những
vật liệu mềm hoặc có độ cứng trung bình, như: đá vôi, đáù phấn, thạch cao...Nguyên tắc làm
việc của máy đập búa chủ yếu dựa trên cơ sở sử dụng động năng của búa đập vật liệu.
mV2 GV2
E =
=
2
2g
(2.46)
trong đó:
m, G - khối lượng, trọng lượng của búa
V- vận tốc quay của búa
g - gia tốc trọng trường
Như vậy, động năng của búa phụ thuộc vào vận tốc quay và trọng lượng của búa.
Ngoài ra trong máy đập búa, vật liệu còn chịu các lực tác dụng khác:
- Lực va đập giữa vật liệu và vật liệu.
- Vật liệu bị đập giữa búa và ghi.
- Vật liệu bị đập giữa búa và tấm lót.
Máy đập búa có nhiều kiểu khác nhau, có thể phân loại theo các phương thức sau:
Phân loại theo số trục mang búa
- Máy đập búa 1 trục: những cánh búa gắn liền vào 1 trục, phân bố theo chiều ngang
của trục.
- Máy đập búa 2 trục: hai trục mang nhiều cánh búa đặt song song và quay ngược chiều
nhau.
Phân loại theo sự phân bổ búa
- Máy đập búa 1 dãy búa: 3-6 búa được phân bổ trên 1 mặt phẳng.
- Máy đập búa nhiều dãy búa: các búa được phân bỗ trên nhiều mặt phẳng.
Phân loại theo phương thức treo búa
- Búa được treo tự do vào cánh búa: dùng để đập thô hoặc trung bình các loại vật liệu
mềm hoặc rắn trung bình.
- Búa được treo chặt vào cánh búa: dùng để đập nhỏ hoặc nghiền thô những vật liệu
mềm.
Trang II-
25
Chương II: Các loại máy đập nghiền búa
IV.2 sơ đồ cấu tạo của máy đập búa
IV.2.1 Máy đập búa một trục một dãy búa
7
2
7
3
6
10
1
11
9
4
8
5
Hình 2.14a Sơ đồ nguyên lý, máy đập búa 1 trục, 1 dãy búa
Hình 2.14b Sơ đồ cấu tạo, máy đập búa 1 trục, 1 dãy búa
Trang II-
26
Chương II: Các loại máy đập nghiền búa
Hình 2.14c Sơ đồ cấu tạo một máy đập búa 1 trục nhiều dãy búa
Trang II-
27
Chương II: Các loại máy đập nghiền búa
Cấu tạo:
Máy gồm có thân máy (1), gắn với phễu nạp liệu (2). Trục quay (3) gắn liền với đĩa (4),
trên đĩa lắp chặt cánh búa (5) mang búa (6) treo tự do. Vỏ máy bên trong có lót những tấm
lót bằng gang hay bằng thép cứng (7). Phần dưới thân máy gắn liền với xà (8) đỡ ghi (9). Nhờ
vít điều chỉnh (10) và (11) có thể điều chỉnh khoảng cách giữa ghi và búa.
Nguyên lý hoạt động
Vật liệu được nạp vào phễu, rơi xuống máy, nhờ động năng của búa vật liệu được đập
nhỏ. Đồng thời vật liệu còn chịu lực va đập giữa vật liệu với nhau; cũng như vật liệu bị nghiền
đập giữa búa và tấm lót hoặc giữa búa và ghi, cho đến khi vật liệu đạt kích thước bằng khe
ghi, sẽ lọt qua lỗ ghi rơi xuống dưới máy.
IV.2.2 Máy đập búa 2 trục nhiều dãy búa.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Máy đập búa có 2 trục quay ngược chiều nhau. Ghi phân phối vật liệu (1) đặt ở miệng
phễu, gồm các thanh cong, giữa các thanh búa (2) có thể tự do quay qua được. Như vậy, vật
liệu nạp qua phễu được giữ lại trên ghi phân phối và được đập sơ bộ đến kích thước bằng khe
hở của ghi phân phối vật liệu. Sau đó những cục vật liệu qua khe ghi sẽ rơi xuống khu vực đập
tiếp.
7
5
6
8
9
Hình 2.15a Sơ đồ nguyên lý máy đập búa 2 trục nhiều dãy búa
Quá trình đập tiếp theo xảy ra nhờ động năng của búa, cũng như giữa vật liệu và vật
liệu; giữa búa và tấm lót hoặc giữa búa và ghi, cho đến khi vật liệu đạt kích thước yêu cầu
bằng khe hở của ghi, qua lỗ ghi đi xuống dưới ra khỏi máy. Khoảng cách giữa búa và ghi được
điều chỉnh bằng vít điều chỉnh (3) và (4).
Trang II-
28
Chương II: Các loại máy đập nghiền búa
Hình 2.15b. Sơ đồ cấu tạo máy đập búa 2 trục
Hình 2.15c Sơ đồ hệ thống vận hành máy đập búa 2 trục
IV.3. Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy đập búa
Trang II-
29
Chương II: Các loại máy đập nghiền búa
Để tính toán các thông số kỹ thuật của máy đập búa thường dựa vào những số liệu
hoặc công thức thực nghiệm.
- Đường kính rôto: thông thường khoảng D = 500 ÷ 2000mm
- Mức độ đập nghiền
Máy đập búa 1 rôto i=10÷15
Máy đập búa 2 rôto i=30÷40
- Tốc độ quay của rôto
Máy đập búa 1 rôto n=500÷1500 v/ph
Máy đập búa 2 rôto n=200÷300 v/ph
IV.3.4. Năng suất của máy đập búa
Năng suất của máy đập búa phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: tính chất của vật liệu,
mức độ đập nghiền, hình dáng búa và tấm lót, tốc độ và trọng lượng búa v.v... Hiện nay chưa
có công thức tính toán lý thuyết chính xác mà thường dựa vào công thức thực nghiệm:
Q = (30 ÷ 45) L.D
[T/h]
(2.46)
Khi đập đá vôi có độ rắn trung bình và kích thước sản phẩm yêu cầu : 15-25mm. Năng
suất được xác định theo công thức:
Q = L.D.e
[T/h]
(2.47)
với:
L, D- chiều dài và đường kính rôto [m]
e - khe hở giữa ghi tháo [mm]
IV.3.6. Công suất của máy đập búa
Công suất của máy đập búa quay chậm có thể xác định gần đúng theo công thức thực
nghiệm:
N = (0,1 ÷ 0,15) Q.i
i - mức độ đập nghiền
[Kw]
(2.48)
với:
Q - năng suất máy đập búa [T/h]
Trang II-
30
Chương II: Các loại máy đập nghiền búa
IV.4. Ưu khuyết điểm của máy đập búa
Ưu điểm
-
-
-
-
Máy có cấu tạo đơn giản, trọng lượng máy nhỏ.
Máy làm việc liên tục, năng suất lớn.
Mức độ đập nghiền cao.
Nhờ có lưỡi ghi phân loại nên kích thước sản phẩm đồng đều.
Khuyết điểm
-
-
-
-
Búa bị mài mòn nhanh
Không đập được vật liệu ẩm quánh
W >15% máy bị bết.
Khi những mảnh kim loại rơi vào máy dễ gây hư hỏng máy
V. MÁY ĐẬP TRỤC
V.1. Đại cương và phân loại
Máy đập trục được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất VLXD để đập các vật
liệu dẻo, có hàm ẩm tương đối cao (đất sét) hoặc các vật liệu có độ rắn trung bình; cũng có
thể dùng để đập thô (lần 2) những vật liệu rắn và vật liệu dòn.
Nguyên tắc làm việc của máy đập trục :
Khi vật liệu cho vào máy, dưới tác dụng của lực ma sát vật liệu bị cuốn vào khe hở giữa
2 trục quay ngược chiều nhau và bị ép giữa 2 trục. Tùy theo khoảng cách khe hở giữa 2 trục
mà sản phẩm có kích thước tương ứng.
Mức độ đập nghiền (i) của máy phụ thuộc vào tính chất vật liệu, cấu tạo trục, nguyên
tắc tác dụng lực:
- Đối với vật liệu rắn i=4
- Đối với vật liệu mềm dẻo i = 6÷8
- Máy đập trục có răng đối với vật liệu dẻo i=11÷12
Máy đập trục có nhiều kiểu, có thể phân loại theo các phương thức sau:
Phân loại theo cách bố trí trục
-
-
-
Máy đập trục có 1 đôi ổ trục di động
Máy đập trục có 2 đôi ổ trục di động
Máy đập trục có 2 đôi ổ trục cố định
Phân loại theo cách cấu tạo trục
- Máy đập trục nhẵn.
- Máy đập trục có răng.
- Máy đập trục có khía (gờ).
- Máy đập trục có lỗ thủng.
Phân loại theo nguyên tắc tác dụng lực
Trang II-
31
Chương II: Các loại máy đập nghiền búa
- Vật liệu chịu tác dụng của lực ép.
- Vật liệu chịu tác dụng của lực ép kết hợp với mài
- Vật liệu chịu tác dụng của lực ép kết hợp với bổ.
V.2. Sơ đồ cấu tạo của máy đập trục
6
4
Hình 2.16a Sơ đồ máy đập
trục có 1 đôi ổ trục di động
7
7
5
Hình 2.16a Sơ đồ nguyên lý máy đập trục có 1 đôi ổ trục di động
V.2.1. Máy đập trục có 1 đôi ổ trục di động.
Cấu tạo:
Máy gồm 2 trục quay (1) được lắp chặt vào 2 trục đập (2). Hai trục quay ngược chiều
nhau. Đôi ổ trục (3) được gắn chặt vào bệ máy, đôi ổ trục (4) gắn liền với lò xo (5) và có thể
di động dọc theo bệ máy nhờ lực đàn hồi của lò xo. Tác dụng của đôi ổ trục di động là:
-
-
Điều chỉnh khe hở giữa 2 trục (kích thước sản phẩm)
Tự điều chỉnh để bảo vệ an toàn khi máy quá tải.
Nguyên lý hoạt động
Máy làm việc được nhờ truyền động của động cơ qua đai truyền đến puli (6), hệ bánh
răng (7) và bánh răng (8) làm cho đôi trục (1) quay.
Máy đập trục có thể 1 trục quay, 1 trục tự do hoặc cả 2 trục quay đồng bộ hoặc không
đồng bộ.
Ưu điểm: Máy có cấu tạo đơn giản nên được dùng phổ biến.
Khuyết: Do 1đôi ổ trục di động tịnh tiến về một phía nên sinh ra lực quán tính lớn gây
chấn động máy.
V.2.2. Máy đập trục có 2 đôi ổ trục di động
Trang II-
32
Chương II: Các loại máy đập nghiền búa
Hình 2.17 Sơ đồ nguyên lý máy đập trục có đôi ổ trục di động
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Máy có cấu tạo tương tự như máy đập trục có 1 đôi ổ trục di động, chỉ khác là cả 2 đôi
ổ trục đều gắn liền với lò xo và có thể di động dọc theo bệ máy. Khi gặp vật liệu rắn cả 2 đôi ổ
trục di chuyển dọc theo bệ máy nhưng ngược chiều nhau và tháo vật liệu lạ rắn ra ngoài.
Ưu điểm: vì cả 2 đôi ổ trục chuyển động ra 2 phía ngược chiều nhau với vận tốc bằng nhau,
nên lực quán tính bị triệt tiêu, do đó máy làm việc ổn định hơn.
Khuyết: máy có cấu tạo phức tạp, nên không được sử dụng rộng rãi.
Trang II-
33
Chương II: Các loại máy đập nghiền búa
V.2.3. Máy đập trục tách đá.
1
2
Hình 2.18a Sơ đồ nguyên lý máy đập trục tách đá
Máy đập trục tách đá được sử dụng trong công nghiệp sản xuất VLXD để đập đất sét.
Hình 2.18b Sơ đồ cấu tạo
máy đập trục tách đá
Cấu tạo:
Cấu tạo của máy nằm trung gian giữa máy đập trục có gờ và máy đập trục nhẵn.
Máy gồm trục (1) nhẵn có đường kính lớn, quay với
tốc
50 - 60 v/ph. Trục (2) có cấu tạo gờ cao 8-10mm, đường kính nhỏ hơn, quay với tốc độ 500-
600v/ph.
Trang II-
34
Chương II: Các loại máy đập nghiền búa
Nguyên lý hoạt động
Vật liệu từ phễu nạp liệu (3) rơi xuống trục có gờ quay nhanh. Dưới tác dụng va đập của
gờ, đất sét bị biến dạng, phần lớn năng lượng tiêu tốn cho va đập, đất sét bị đập nhỏ ra theo
trục (1) quay chậm qua khe hở giữa 2 trục rơi ra ngoài.
Nhưng khi có vật liệu rắn rơi vào sự biến dạng đối với vật liệu rắn nhỏ, phần lớn năng
lượng (dùng cho va đập) lại biến thành chuyển động có gia tốc, nên vật rắn bị văng ra ngoài
theo trục (1) vào máng dẫn.
Máy đập trục tách đá có ưu điểm: ngoài đập ép xé đất sét còn có thể loại các vật liệu
rắn ra ngoài.
V.2.4. Máy đập trục 1 trục
Máy đập trục 1 trục được dùng để đập các loại vật liệu mềm và vật liệu có độ rắn trung
bình như: thạch cao, puzoland, trong các nhà máy sản xuất xi măng...
1
2
5
7
6
Hình 2.19 Sơ đồ nguyên lý máy đập 1 trục
Cấu tạo
Máy cấu tạo gồm trục quay (1), bề mặt được lót các tấm lót có răng (2). Má máy (3)
được treo vào ổ trục (4). Phía trong má có lót tấm lót (5) bằng thép cứng. Trục căng (6) và lò
xo (7) có tác dụng giữ cho má (5) ở vị trí thích hợp, đồng thời bảo đảm an toàn cho máy khi
gặp vật liệu lạ. Mức độ đập nghiền của máy lớn i >15. Tùy theo yêu cầu kích thước sản phẩm
mà lắp răng có chiều cao thích hợp.
Yêu cầu kích thước sản phẩm lớn, lắp răng cao
Yêu cầu kích thước sản phẩm nhỏ, lắp răng thấp.
Trang II-
35
Chương II: Các loại máy đập nghiền búa
V.3. Tính toán các thông số kỹ thuật của máy đập trục
V.3.1. Xác định góc kẹp α
Góc kẹp α là góc tạo bởi 2 đường tiếp tuyến tại 2 tiếp điểm giữa cục vật liệu và bề mặt
2 trục.
Tùy theo kích thước của trục và và kích thước vật liệu mà bố trí khe hở giữa 2 trục cho
thích hợp để vật liệu có thể bị cuốn vào khe hở giữa 2 trục.
Khe hở lại liên quan mật thiết đến góc kẹp α. Nếu khe hở lớn, góc kẹp α nhỏ, mức độ
đập nghiền i nhỏ. Ngược lại nếu khe hở quá nhỏ, góc kẹp α lớn, vật liệu sẽ bị bắn ra ngoài,
hiệu quả đập nghiền kém.
Khi máy làm việc, các trục sẽ tác dụng vào vật liệu một lực P, đồng thời tạo ra lực ma
sát giữa bề mặt trục và vật liệu Pf.
Psinα/2
P
O’
Pcosα/2
O
α/2
I
α
Pfcosα/2
Pfsinα/2
Pf
D/2
a/2 a/2
Hình 2.20 Xác định góc kẹp α
Qua phân tích lực ta thấy: muốn vật liệu bị cuốn vào khe hở giữa 2 trục:
α
2
α
2
2Pf.cos ≥ 2Psin
(2.49)
(2.50)
(công thức trên bỏ qua trọng lượng G của cục vật liệu)
≥ tg(α/2)
tgϕ ≥ tg(α/2)
≤ 2ϕ
f
Î
α
Điều kiện để máy làm việc tốt nhất α ≤ 2ϕ
Đa số trường hợp α = 32÷48o, tương ứng f = 0,3-0,45
Trang II-
36
Chương II: Các loại máy đập nghiền búa
V.3.2. Xác định tỷ lệ giữa đường kính trục và đường kính cục vật liệu
Theo hình (H.2.20), xét tam giác OO’I, ta có:
(D + d)
α
2
(D + a)
cos
=
2
2
(2.51)
(2.52)
Mức độ đập nghiền của máy đập trục thường i = 4
cos α /2 − 0,25
D
d
=
1− cos α /2
(
)
Với a/d = 0,25 Æ
Nhận xét:
α/2 = 16o 40'
- Đối với vật liệu rắn (đá vôi, đá hoa cương...) f = 0,3. Do đó góc
. Thay
vào công thức trên: D = 17d. Qua đó cho thấy máy đập trục bị hạn chế dùng để đập thô vật
liệu rắn.
- Đối với vật liệu mềm ( đất sét ẩm) f = 0,45 Æ α/2 = 24o20’.
Từ đó, tính được
D = 7,5d. Như vậy, máy đập trục thích hợp dùng để đập vật liệu mềm. Để máy làm việc tốt
hơn nên tăng D/d: 20÷25%.
- Đối với máy đập trục có răng D = (2÷ 6)d
- Đối với máy đập trục có gờ D = (10 ÷12)d
Đối với máy đập trục có răng hoặc có gờ tỷ lệ D/d bé hơn, vì ngoài lực ma sát kéo vật
liệu, còn chịu tác dụng cuốn của răng hoặc của gờ vào khe hở giữa 2 trục.
V.3.3. Xác định số vòng quay của trục
Chọn số vòng quay thích hợp của trục có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu quả làm việc
của máy.
Qua tính toán xác định được số vòng quay lý thuyết của trục :
f
nmax ≤ 616
γ.d.D
[v/ph]
f - hệ số ma sát giữa trục và vật liệu f = 0,3 ÷ 0,45
γ - trọng lượng thể tích của vật liệu [g/cm3]
d - đường kính cục vật liệu [cm]
(2.53)
trong đó:
D - đường kính trục [cm]
để giảm sự mài mòn tấm lót, số vòng quay thực tế:
ntt = (0,4 ÷ 0,7) nmax
(2.54)
Trang II-
37
Chương II: Các loại máy đập nghiền búa
V.3.4. Xác định năng suất của máy đập trục
Năng suất máy đập trục khi đập vật liệu mềm.
Q = 3600 B.a.v.γ.K
[T/h]
(2.55)
trong đó:
B - chiều dài trục
[m]
[m]
[m/sec]
a- khe hở giữa 2 trục
v- tốc độ dài của trục
γ - trọng lượng thể tích của vật liệu [T/m3]
K- hệ số chú ý đến việc sử dụng chiều dài trục và mức độ tơi của
Đối với vật liệu rắn K = 0,2 ÷ 0,3
vật liệu.
Đối với vật liệu mềm dẻo K = 0,4 ÷ 0,6
πDn
v =
60
thay
ta được :
Q = 188,4 K B.a.D.n.γ
[T/h]
(2.56)
Năng suất máy đập trục khi đập vật liệu rắn
Khi đập vật liệu rắn lò xo bị nén lại, lúc đó a sẽ tăng là a1 = 1,25a. Do đó:
Q = 235. k.B.a. D.n.γ
V.3.5. Xác định công suất của máy đập trục
[T/h]
(2.57)
Việc xác định công suất lý thuyết của máy đập trục là vấn đề phức tạp Vì thế, nhiều tác
giả đã nêu lên những công thức thực nghiệm:
Dựa theo thuyết thể tích Levenson đã nêu lên công thức:
B. R. n
13000
R2
6000
N =
r +
[ml]
(2.58)
trong đó:
B - chiều dài trục
R - bán kính trục
[cm]
[cm]
r - bán kính cục vật liệu nạp [cm]
n - tốc độ quay của trục [v/ph]
- Đối với vật liệu có độ rắn trung bình có thể dùng công thức của Argama:
N = 1,08.v.B.k
v - vận tốc dài của trục [m/ph]
B - chiều dài trục [m]
[ml]
(2.59)
trong đó:
D
k = 0,6 + 0,15
d
k - hệ số
D - đường kính trục [m]
Trang II-
38
Chương II: Các loại máy đập nghiền búa
d - đường kính cục vật liệu [m]
Trang II-
39
15 trang
22300
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Máy và thiết bị sản xuất vật liệu xây dựng - Chương 2: Các loại máy đập nghiền (Phần 3)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_may_va_thiet_bi_san_xuat_vat_lieu_xay_dung_chuong.pdf
