Đề tài Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống máy nghiền bột bán hóa công suất 10 tấn / ngày

pháp sản xuất bột đơn giản nhất, nh−ng giấy đ−ợc sản xuất từ loại bột này có cơ tính thấp, độ trắng không cao nên th−ờng đ−ợc sử dụng để sản xuất giấy in báo. - Ph−ơng pháp bán hóa: Ph−ơng pháp bán hóa có thể đ−ợc coi nh− là một ph−ơng pháp trung gian giữa hai ph−ơng pháp trên, ph−ơng pháp này cũng sử dụng tác nhân là chất hóa học nh−ng ở nồng độ thấp hơn nhiều so với ph−ơng pháp hóa học. Hóa chất đ−ợc 6 thẩm thấu vào nguyên liệu thông qua việc ngâm tẩm trong môi tr−ờng có nhiệt độ thấp. Việc sử dụng hóa chất ở ph−ơng pháp này chỉ nằm mục đích làm mềm nguyên liệu. Nguyên liệu sau khi đ−ợc làm mềm bởi quá trình thẩm thấu hóa chất (mảnh nguyên liệu) đ−ợc đ−a sang nghiền để thu đ−ợc các xơ sợi bột giấy. Ph−ơng pháp bán hóa có hiệu suất cao (70-90%) trong sản xuất bột. Bột bán hóa đ−ợc sử dụng để sản xuất giấy bao bì, các tông (bột không tẩy); sản xuất giấy in báo (bột tẩy trắng nhẹ); giấy in, giấy viết (bột đã qua tẩy trắng). 1.1.2. Thiết bị nghiền bột bán hóa đ−ợc sử dụng ở Việt Nam Các loại máy nghiền đang đ−ợc sử dụng trong ngành giấy hiện nay là: nghiền Hà Lan, nghiền đĩa, nghiền côn, nghiền vít. Nh− phần trên đã trình bày, bột bán hóa đ−ợc sản xuất bằng ph−ơng pháp thẩm thấu hóa chất các mảnh nguyên liệu sau đó đ−a chúng vào nghiền để thu hồi các xơ sợi bột giấy. Các thiết bị nghiền mảnh đ−ợc sử dụng để nghiền bột bán hóa gồm chủ yếu là hệ thống máy nghiền đĩa 2 cấp hoặc 3 cấp. Hiện nay tại Việt Nam có Công ty Giấy Tân Mai là doanh nghiệp sản xuất bột hóa nhiệt cơ tẩy trắng (bột BCTMP) sử dụng thiết bị nghiền mảnh là nghiền đĩa. Tại đây, công đoạn nghiền đ−ợc chia làm 2 giai đoạn: nghiền sơ cấp và nghiền thứ cấp. Ngoài hệ thống máy nghiền đĩa nh− trên, tại các các cơ sở sản xuất bột theo ph−ơng pháp kiềm lạnh (sản xuất giấy vàng mã), ng−ời ta còn sử dụng thiết bị nghiền là hệ thống nghiền bao gồm: máy nghiền vít, máy nghiền Hà Lan, máy nghiền đĩa. Trong các nhiệm vụ nghiên cứu khoa học công nghệ của Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylo năm 2008, có đề tài cấp nhà n−ớc “Nghiên cứu công nghệ và dây chuyền thiết bíanr xuất bột giấy hiệu suất cao từ nguồn nguyên liệu trong n−ớc đạt tiêu chuẩn xuất khẩu” mà trong đó đề tài đã lựa chọn ph−ơng án công nghệ là sử dụng máy nghiền vít và máy nghiền đĩa. 1.2. Lựa chọn của đề tài 1.2.1. Sơ đồ sản xuất bột bán hóa D−ới đây là sơ đồ sản xuất bột bán hóa làm căn cứ để thực hiện nhiệm vụ của đề tài 7 NaOH, T=900C, τ = 2h Hình 1 1.2.2. Nhiệm vụ và mục tiêu của đề tài: Nhiệm vụ của đề tài là: “nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống máy nghiền bột bán hóa công suất 10 tấn/ngày” Căn cứ vào nhiệm vụ đặt ra của đề tài và sơ đồ công nghệ nêu trên có thể nhận thấy nhiệm vụ và mục tiêu chính của đề tài này là: nghiên cứu, thiết kế và chế tạo 2 máy nghiền có công suất 10 tấn/ngày, bao gồm: 01 máy nghiền vít, 01 máy nghiền đĩa. Xử lý mảnh với xút Nghiền đĩaNghiền tinhSàng bột Sử dụng lại hay thu hồi hóa chất Nghiền vítMảnh gỗ đã qua tuyển chọn Xeo bột 8 Phần II đối t−ợng và Ph−ơng pháp nghiên cứu 2.1. Đối t−ợng nghiên cứu : Trong đề tài này đối t−ợng đ−ợc nghiên cứu là hệ thống máy nghiền bột bán hóa có công suất 10 tấn/ngày, bao gồm: 1 máy nghiền vít và 1 máy nghiền đĩa 2.2. Ph−ơng pháp nghiên cứu: - Căn cứ vào các tài liệu của n−ớc ngoài mà chủ yếu là của Liên Xô cũ để tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, vật liệu chế tạo các thiết bị nghiền bột bán hóa. - Tham quan khảo sát các thiết bị nghiền bột cơ, bột hóa, bán hóa, kiềm lạnh hiện đang đ−ợc sử dụng tại các doanh nghiệp sản xuất bột giấy và giấy ở Việt Nam - Lựa chọn ph−ơng án kỹ thuật, tính toán , thiết kế chế tạo, lắp đặt và vận hành hệ thống máy nghiền bột bán hóa có công suất 10 tấn/ngày. 9 Phần III Kết quả nghiên cứu 3.1. Kết cấu, vật liệu chế tạo, nguyên lý hoạt động của các thiết bị nghiền bột bán hóa. 3.1.1. Máy nghiền vít: - Kết cấu và vật liệu chế tạo máy nghiền vít: Trong các tài liệu của n−ớc ngoài nh− Liên Xô cũ, Trung Quốc không có đề cập đến máy nghiền vít, việc tìm hiểu cấu tạo của chúng chỉ có thể tìm hiểu qua thực tế từ các máy nghiền đ−ợc chế tạo tại Đài Loan có trong các dây chuyền sản xuất giấy vàng mã xuất khẩu sang Đài Loan. Từ quan sát thực tế chúng tôi thấy máy nghiền vít có các bộ phận chính sau: + Thân máy: đ−ợc chế tạo bằng thép CT5, thân máy nghiền vít đ−ợc chế tạo theo dạng hình ống, có 01 cửa nạp liệu, 01 cửa xả nguyên liệu ra, 02 cửa thăm để căn chỉnh khi lắp máy. Phía trong ống, ở d−ới có gắn các thanh dao đế chạy suốt theo chiều dài thân bằng ph−ơng pháp hàn điện cố định vào thân máy, có tất cả 11 thanh dao đế bằng thép 45, các dao đế có kích th−ớc 20x20mm. Toàn bộ thân máy đ−ợc gắn cố định trên chân máy bằng thép U140 + Trục máy (trục nghiền) : phần giữa trục đ−ợc chế tạo bằng thép ống nhằm giảm trọng l−ợng của trục. Trên trục có gắn các vòng cánh xoắn bằng ph−ơng pháp hàn với mục đích đẩy nguyên liệu di chuyển liên tục trong thân máy. Các thanh dao bay bằng thép 45 có kích th−ớc 20x40mm, dài 1000mm đ−ợc hàn vào các tấm dao và các tấm dao lại đ−ợc hàn cố định trên trục, số l−ợng dao bay cũng nh− các tấm dao là 04, chúng đ−ợc đặt nghiêng một góc 50 so với đ−ờng tâm của trục. Trục nghiền đ−ợc truyền chuyển động từ động cơ điện thông qua 01 cặp bánh đai thang. - Nguyên lý hoạt động của máy nghiền vít: Nguyên liệu đ−ợc nạp vào thân máy qua cửa nạp liệu, nhờ các vòng vít xoắn đ−ợc gắn trên trục nghiền, nguyên liệu đ−ợc đẩy di chuyển dọc theo thân 10 máy. Nhờ chuyển động quay của trục nghiền, các thanh dao bay gạt nguyên liệu đi qua khe hở giữa dao bay và dao đế, tại đây, d−ới tác động của lực ma sát, áp lực giữa dao bay và dao đế nguyên liệu đ−ợc nghiền theo yêu cầu công nghệ và đ−ợc lấy ra tại cửa ra. Để điều chỉnh chất l−ợng nghiền, ta điều chỉnh khe hở giữa dao bay và dao đế bằng cách nâng hoặc hạ chiều cao tâm của trục nghiền thông qua các tấm đệm dày 1mm bên d−ới các gối đỡ của trục nghiền. 3.1.2. Máy nghiền đĩa: - Kết cấu và vật liệu chế tạo của máy nghiền đĩa: máy nghiền đĩa bao gồm các bộ phận chính nh− sau: + Thân máy: đ−ợc đúc bằng gang xám, là bộ phận chính để đỡ các bộ phận khác của máy. + Hộp nghiền: cũng đ−ợc đúc bằng gang xám, đây là nơi xảy ra hoạt động chính của máy, đó là quá trình nghiền. + Đĩa nghiền (dao nghiền): nằm trong hộp nghiền, gồm có 01 đĩa đ−ợc lắp cố định trên thân hộp nghiền, 01 đĩa đ−ợc lắp trên trục nghiền. Trên bề mặt các đĩa nghiền có các rãnh tạo thành các l−ỡi dao để nghiền, các đĩa nghiền đ−ợc lắp đồng tâm với nhau. Đĩa nghiền đ−ợc làm bằng thép 40X17H2M hoặc thép 95X18 là các kim loại có độ chịu nhiệt và chịu mài mòn cao. + Trục nghiền: là bộ phận truyền chuyển động trực tiếp từ động cơ điện sang cho đĩa nghiền. - Nguyên lý hoạt động của máy nghiền đĩa: Nguyên liệu đ−ợc đ−a vào hộp nghiền qua tâm đĩa nghiền cố định, d−ới tác động của chuyển động quay tròn của đĩa nghiền, nguyên liệu chịu sự tác động của lực ly tâm di chuyển từ tâm đĩa ra vành đĩa trong các rãnh đ−ợc tạo ra bởi các l−ỡi dao nghiền, trong quá trình di chuyển chịu sự tác động của lực ma sát tạo ra giữa 2 đĩa chuyển động và cố định, nguyên liệu đ−ợc nghiền theo yêu cầu công nghệ. 11 Để thay đổi chất l−ợng nghiền ng−ời ta điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt đĩa nghiền bằng cách đẩy đĩa nghiền di chuyển theo ph−ơng dọc trục nhờ hệ một bộ truyền trục vít bánh vít. 3.2. Lựa chọn ph−ơng án kỹ thuật để thiết kế. Để thực hiện việc thiết kế một thiết bị mới, ta có 2 cách thực hiện Cách thứ nhất: căn cứ vào yêu cầu đầu ra của thiết bị nh−: năng suất của thiết bị, chất l−ợng của sản phẩm đ−ợc tạo ra bởi thiết bị, ta tiến hành tính toán các thông số kỹ thuật của các chi tiết của thiết bị để đảm bảo đúng yêu cầu đặt ra. Cách thứ hai: căn cứ vào các dạng thiết bị đã có đang đ−ợc sử dụng, ta chọn sẵn kết cấu, thông số kỹ thuật của các chi tiết của thiết bị sau đó căn cứ vào các thông số đó tính ng−ợc lại để kiểm nghiệm xem với các thông số đó thì thiết bị của ta có đạt đ−ợc yêu cầu theo nh− ban đầu đặt ra hay không. Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi dùng cách thứ hai để thực hiện công việc thiết kế 02 máy nghiền theo yêu cầu của đề tài. Hiện nay các máy nghiền vít đ−ợc sử dụng tại các cơ sở sản xuất bột giấy trong n−ớc đều có xuất xứ từ Đài Loan nh−ng không có các số liệu tính toán cụ thể kèm theo. Trong các tài liệu của n−ớc ngoài hiện có tại Việt Nam cũng không đề cập tới máy nghiền vít, mà chỉ đề cập tới các loại máy nghiền khác : máy nghiền Hà Lan, máy nghiền đĩa, máy nghiền côn... Căn cứ vào máy nghiền vít của Đài Loan hiện đang đ−ợc các doanh nghiệp sản xuất giấy và bột giấy của Việt Nam hiện đang sử dụng và qua các tài liệu của Liên Xô cũ, chúng tôi nhận thấy máy nghiền vít của Đài Loan có cấu tạo và hoạt động t−ơng đồng nh− máy nghiền Hà Lan khi nghiền nguyên liệu ở dạng mảnh: Máy nghiền vít và máy nghiền Hà Lan đều có dao bay đ−ợc gắn trên trục quay tuy số l−ợng dao khác nhau; để điều chỉnh khe hở giữa dao bay và dao đế ng−ời ta đều dùng biện pháp nâng hoặc hạ bộ phận chuyển động quay có gắn dao bay vì vậy phần tham gia vào hoạt động nghiền cùng nằm ở phía d−ới nên dao đế chỉ đ−ợc lắp đặt ở phía d−ới. 12 ở máy nghiền Hà Lan dao đế đ−ợc đặt nghiêng một góc 70, dao bay đặt song song với đ−ờng tâm trục của lô dao bay để tạo thành một góc nghiêng giữa dao bay và dao đế thì ở máy nghiền vít cũng t−ơng tự nh− vậy do dao đế song song còn dao bay thì nghiêng một góc 50 so với đ−ờng tâm trục dao bay. Nếu không kể đến bộ phận tiếp liệu của máy nghiền vít là các cánh xoắn có nhiệm vụ đẩy nguyên liệu vào buồng nghiền, thì nguyên liệu đ−ợc dịch chuyển trong thân của máy nghiền vít cũng t−ơng tự nh− trong máy nghiền Hà Lan. Qua các điểm t−ơng đồng nh− đã nêu ở trên giữa máy nghiền Hà Lan và máy nghiền vít, chúng tôi quyết định chọn ph−ơng án áp dụng các công thức tính toán cho máy nghiền Hà Lan trong các tài liệu của Liên Xô cũ vào việc tính toán cho máy nghiền vít. 3.3. Tính toán thiết kế máy 3.3.1. Máy nghiền vít: a - Các bộ phận chính của máy và các thông số kỹ thuật - Thân máy: thân máy làm bằng kim loại có dạng hình ống, thân có chiều dài 1.5m và có độ dày 20mm. Trên thân máy tại một đầu có 01 cửa nạp liệu có khích th−ớc 350x260mm nằm phía trên và 01 cửa ra liệu có kích th−ớc 300x180mm nằm bên cạnh thân và ở đầu còn lại. Các thanh dao đế đ−ợc hàn phía d−ới, bên trong lòng của thân máy. - Trục máy: đ−ợc làm bằng thép ống có đ−ờng kính 140mm, dày 10mm. ở hai đầu trục có cốt trục bằng thép đặc bằng ph−ơng pháp đóng chốt Φ25 xuyên qua và hàn chắc là nơi lắp vòng bi, bánh đai nhằm truyền chuyển động quay cho trục từ động cơ điện. Trên trục có gắn 04 tấm thép mà trên đó có các thanh dao bay và 02 vòng cánh xoắn theo h−ớng xoắn phải để đẩy mảnh nguyên liệu vào khoang nghiền. - Dao bay: đ−ợc làm bằng thép chịu mài mòn, với kích th−ớc chiều dày (rộng) s1=40mm, chiều cao h1=118mm, chiều dài l1=1000mm. Số l−ợng dao bay 13 là z1=04 dao đ−ợc hàn chia đều xung quanh trục máy và có h−ớng nghiêng với đ−ờng tâm trục một góc 50. - Dao đế: cũng đ−ợc làm bằng thép chịu mài mòn. Số dao đế trên thân máy là z2=11, dao có kích th−ớc chiều dày (rộng) s2=20mm, chiều cao h2=20mm, chiều dài l2=1500 mm đ−ợc hàn vào thân máy theo suốt chiều dài thân máy, khoảng cách giữa các dao đế là 20mm. Các kích th−ớc chiều dày và chiều cao của dao bay và dao đế đ−ợc chọn nh− trên nhằm phù hợp với việc nghiền mảnh nguyên liệu th−ờng có kích th−ớc chiều dài hợp cách là 20-25mm. Cánh xoắn đ−ợc làm bằng thép dày 14mm với đ−ờng kính là D = 376mm, b−ớc xoắn là s = 220mm. Cặp bánh đai của máy đ−ợc đúc bằng gang với 03 rãnh đai chạy đai C và có kích th−ớc nh− sau: bánh đai chủ động dcd = 200mm; bánh đai bị động dbd=550mm vì vậy tỷ số truyền của cặp bánh đai này là 550 2.75 200 bd cd di d = = = Động cơ điện dùng cho máy là động cơ có công suất 37KW và số vòng quay ndc = 1450 v/ph. Số vòng quay của trục máy sẽ là 1450 527 / 2,75 dcnn v ph i = = = Kết cấu cụ thể của máy nghiền vít đ−ợc thể hiện trên bản vẽ lắp ở phần phụ lục của bản báo cáo này. b- Tính kiểm nghiệm các đặc tính kỹ thuật của máy nghiền vít Theo [1] trang 245 và 246 các đại l−ợng quan trọng của máy nghiền Hà Lan mà sau đây đ−ợc áp dụng cho máy nghiền vít đ−ợc kể đến và xác định nh− sau : Vận tốc dài của dao bay đ−ợc xác định theo công thức : 60 ndv π= m/s (1) trong đó: n – số vòng quay của trục nghiền (rô to) trong 1 phút d - đ−ờng kính trục nghiền tính từ các đỉnh của dao bay (m) từ (1) ⇒ 3,14.527.0,376 10.37m/s 60 v = = 14 cũng theo [1] vận tốc dài của dao của các loại máy nghiền có công suất từ 20 tấn/ngày trở xuống đều nằm trong khoảng 9 – 15 m/s Chiều dài nghiền của máy đ−ợc xác định theo công thức: 1 2 60n nm m lL = m/s (2) trong đó: n – số vòng quay của trục nghiền (rô to) trong 1 phút m1 – số l−ợng dao bay máy m2 – số l−ợng dao đế của máy l – chiều dài tiếp xúc giữa dao bay và dao đế, m từ (2) ⇒ 527.4.11.1 386,5 / 60n L m s= = Diện tích bề mặt nghiền của máy đ−ợc xác định theo 1 1 2 2 cos z s z s lF dπ α= cm 2 (3) trong đó : z1 – số dao lắp trên trục nghiền (rôto) z2 – số dao trên bề mặt cố định (stato) s1 – chiều dày của dao trên rôto (dao bay), cm s2 – chiều dày của dao trên stato (dao đế), cm l – chiều dài tiếp xúc giữa dao bay và dao đế, cm d - đ−ờng kính tại mặt ngoài cùng của dao bay, cm α - góc giữa trục rôto và h−ớng của dao bay: α = 50 ⇒ 24.4.11.2.100 299 3,14.37,6.0,997 F cm= = Hệ số đặc tr−ng nghiền E của máy biểu thị sự liên quan giữa chiều dài nghiền và diện tích nghiền đ−ợc xác định theo công thức sau: nLE F = m/s.cm2 (4) ⇒ 2386,5 1, 293299 . mE s cm = = Hệ số đặc tr−ng nghiền của máy thể hiện mức độ cắt ngắn và làm mịn xơ sợi của các loại máy nghiền khác nhau. Hệ số này càng lớn thì máy càng có khả năng cao hơn trong việc làm giảm kích th−ớc theo chiều dài của xơ sợi (cắt), nếu 15 hệ số E nhỏ thì máy có khả năng cao hơn trong việc làm giảm kích th−ớc theo bề ngang của xơ sợi (nghiền). Với hệ số 21, 293 . mE s cm = thì máy nghiền vít đ−ợc thiết kế có khả năng nghiền vỡ các mảnh nguyên liệu cao hơn việc cắt ngắn chúng, điều này phù hợp với mục tiêu của đề tài đ−a ra. Tính kiểm nghiệm năng lực của hệ thống vít tải đ−ợc gắn trên trục nghiền Năng suất của máy phụ thuộc vào việc vận chuyển nguyên liệu của bộ phận vít xoắn lắp trên trục chính vì chúng có nhiệm vụ đẩy các mảnh nguyên liệu di chuyển vào khoang nghiền để nghiền. Theo [5] trang 128 thì l−u l−ợng vận chuyển lý thuyết QLT của vít tải đ−ợc xác định bởi công thức: 2 260 ( ) 4LT Q D d Snπ ϕ= − (5) Trong đó QLT: l−u l−ợng mảnh (m3/h) D: đ−ờng kính ngoài cùng của vít xoắn (m), D = 0,376m d: đ−ờng kính của trục vít xoắn (m), d = 0,14m S: b−ớc xoắn (m), S = 0,22m n: số vòng quay của vít xoắn (vòng/phút), n = 527 v/ph ϕ: hệ số điền đầy của mảnh, ϕ =0,12 – 0,36 ⇒ 2 2 33,1460 (0,376 0,14 ).0,22.527.0,16 106 / 4LT Q m h= − ≈ Thông th−ờng khi nghiền bột ta th−ờng nghiền ở nồng độ 3-5%, t−ơng tự nh− vậy ở máy nghiền vít dùng để nghiền mảnh ta cùng chỉ nghiền với mức độ chiếm chỗ của mảnh là 3-5% thể tích khoang nghiền, tránh hiện t−ợng tắc nghẽn của máy. Vì vậy l−u l−ợng thực tế của mảnh mà máy có thể nghiền đ−ợc là QTT đ−ợc xác định theo công thức QTT = 0,05QLT = 0,05.106 = 5,3 m3/h Khối l−ợng bột khô tuyệt đối g mà máy nghiền đ−ợc trong một giờ đ−ợc xác định theo công thức TTg Qργ= T/h (6) trong đó: ρ - khối l−ợng riêng của mảnh = 0.5 T/m3 16 γ - độ khô tuyệt đối của mảnh = 0,18 ⇒ 0,5.0.18.5,3 0.5 /g T h= ≈ Vậy trong một ngày khối l−ợng bột khô tuyệt đối mà máy nghiền đ−ợc G đ−ợc xác định bởi G = 24g = 24.0,5 = 12 T/ngày. điều này phù hợp với mục tiêu của đề tài đặt ra. c- Tính và chọn công suất động cơ điện: Theo [3] trang 115, công suất tiêu hao tổng cộng trong quá trình hoạt động của máy đ−ợc xác định bởi: N = Nu + Nz (7) Trong đó: Nu – công suất tiêu hao trong quá trình nghiền Nz – công suất tiêu hao còn lại Nz = Na + Nh + Nt + Nv + Nb (8) Trong đó: Na – công suất tiêu hao dùng cho việc di chuyển nguyên liệu trong mắt nghiền Nh – công suất tiêu hao cho việc nâng khối l−ợng nguyên liệu trong mắt nghiền Nt – công suất tiêu hao để thắng đ−ợc lực ma sát giữa dao và nguyên liệu Nv – công suất tiêu hao cho việc chống lại lực cản của không khí Nb – công suất tiêu hao để chống lại lực ma sát giữa trục và các gối đỡ ⇒ N = Nu + Na + Nh + Nt + Nv + Nb (9) Theo bảng 36 nếu công suất tiêu hao tổng cộng của máy là 100% thì các công suất tiêu hao chiếm tỷ lệ nh− sau: Nu = 39%N Na = 45,6%N Nh = 4,5%N Nt = 2,2%N 17 Nv = 5,2%N Nb = 3,5%N Ta thấy rằng công suất Na chiếm tỷ lệ lớn nhất vì vậy chỉ cần tính công suất này sau đó sẽ suy ra các công suất khác và công suất tiêu hao tổng cộng ⇒ 100 45,6 aNN KW= (10) mà ( ) 102 m k a q v v vN KW−= (11) trong đó: qm – khối l−ợng của nguyên liệu di chuyển đ−ợc trong 1 giây 1000 1000.0,5.106 14,7 3600 3600 LT m Qq kgρ= = ≈ v – vận tốc dài của dao bay = 10,37 m/s vk – vận tốc của nguyên liệu di chuyển từ cửa nạp liệu đến cửa ra liệu 527.0,22 1,9 / 60 60k nSv m s= = = ⇒ 14,7(10,37 1,9)10,37 12.7 102a N KW−= ≈ theo (10) ⇒ 100.12,7 27,85 45,6 N KW= = Công suất của động cơ điện Nđc đ−ợc xác định bằng Nđc = 1,2N vì vậy Nđc = 1,2.27.85 = 33.42KW Vậy việc chọn động cơ có công suất 37KW và số vòng quay n = 1450 v/ph cho máy ngay từ đầu là phù hợp. 3.1.2. Máy nghiền đĩa a - Các bộ phận chính của máy và thông số kỹ thuật Căn cứ vào các tài liệu tham khảo và các máy nghiền đĩa hiện đang đ−ợc sử dụng tại Việt Nam, ta chọn các thông số của các bộ phận chính ảnh h−ởng trực tiếp đến năng suất và chất l−ợng nghiền của máy nghiền nh− sau : Động cơ điện có công suất 37 KW, số vòng quay n = 980 v/ph Đĩa nghiền có đ−ờng kính ngoài cùng của dao là D = 380mm, đ−ờng kính trong cùng của dao là d = 180mm. 18 Để máy có kích th−ớc không lớn quá mà vẫn đảm bảo công suất, nhóm đề tài chọn thiết kế loại máy nghiền đĩa 02 cặp đĩa nghiền : hai đĩa ngoài cùng đứng yên còn hai đĩa bên trong đ−ợc truyền chuyển động quay bởi trục chính nối với động cơ điện bởi khớp nối. Kết cấu cụ thể của máy nghiền đĩa đ−ợc thể hiện trong bản vẽ lắp trong phần phụ lục kèm theo của báo cáo này. b - Tính kiểm nghiệm các đặc tính của máy nghiền đĩa Theo [4] trang 54, các đặc tính kỹ thuật của máy nghiền đĩa đ−ợc xác định nh− sau : vận tốc dài của đĩa nghiền trên vành tròn ngoài cùng của đĩa v đ−ợc xác định bởi: / 60 Dnv m sπ= (12) trong đó: D - đ−ờng kính ngoài cùng của đĩa, D = 0,38 m n – số vòng quay của đĩa cũng là số vòng quay của động cơ điện, n = 980 v/ph ⇒ 3,14.0,38.980 19,5 / 60 v m s= ≈ chiều dài nghiền của 01 cặp đĩa của máy đ−ợc xác định bởi 1 1 2 160 inL m m l= ∑ m/s (13) trong đó: n – số vòng quay của đĩa trong 1 phút m1 – số răng của đĩa nghiền thứ nhất m2 – số răng của đĩa nghiền thứ hai l – chiều dài của răng dao nghiền, 0,38 0,18 0,1 2 2 D dl m− −= = = i – số kiểu răng của dao trên 1 đĩa nghiền, i = 1 Đối với máy nghiền đĩa, có rất nhiều dạng răng dao đ−ợc sử dụng nh−ng theo [2] trang177, để sử dụng cho nghiền bột bán hóa có kích th−ớc xơ sợi thô hơn kích th−ớc xơ sợi của bột hóa thì răng dao của đĩa nghiền nên có dạng hình tia theo h−ớng kính và có kích th−ớc: rộng b = 5mm , cao h = 5mm, chiều rộng 19 rãnh dao là br = 5mm. Với số răng đ−ợc phân bố đều trên bề mặt đĩa có đ−ờng kính D = 380mm là 3,14.380 120 5 5r Dm b b π= = ≈+ + răng. Trên đĩa chỉ có một loại răng dao nên i = 1, hai đĩa có dạng răng nh− nhau nên m1 = m2 = m =120 ⇒ 1 2 392 /60 nmlL m s= = Chiều dài nghiền của cả máy sẽ là 12 2.392 784 /nL L m s= = = Diện tích bề mặt nghiền F của máy đ−ợc xác định bởi 2 2 2 2 2 ( ) bl nF cm D dπ= − (14) trong đó: b – chiều rộng răng dao, b = 0,5 cm l – chiều dài răng dao, l = 10 cm n – số vòng quay của đĩa nghiền, n = 980 v/ph D - đ−ờng kính ngoài cùng của răng dao, D = 38 cm d - đ−ờng kính trong cùng của răng dao, d = 18 cm ⇒ 2 22 22.0,5.10 .980 283,14(38 18 )F cm= ≈− Hệ số đặc tr−ng nghiền E của máy đ−ợc xác định bởi 2 784 28 28 . nL mE F s cm = = = (15) c - Tính và chọn công suất động cơ điện theo [2] trang 156, 157, công suất hữu ích của máy đ−ợc xác định bởi: 1000h BLN = KW (16) trong đó: B – tải trọng riêng của dao J/Km, theo [6], B = 1000 – 1250 J/Km L – chiều dài nghiền của đĩa trong 1 giây 30,35L D n= Km/s (17) trong đó: D - đ−ờng kính ngoài cùng của đĩa, D = 0,38 m n – số vòng quay của đĩa, n = 980 v/ph ⇒ 30,35.0,38 .980 18,82 /L Km s= ≈ 20 ⇒ 1100.18,82 20,7 1000h N KW= = Công suất tổn hao không tải đ−ợc xác định theo: 3 5 kN Cn D= KW (18) trong đó: C – hệ số tổn hao vô ích, C = 1,3.10-6 – 1,7.10-6 chọn C = 1,4.10-6 ⇒ 6 3 51,4.10 .980 .0,38 10,44kN KW−= = Công suất động cơ điện Ndc đ−ợc xác định theo công thức : 1 ( )dc h kN N NK = + KW (19) trong đó: K – hệ số tải của động cơ điện, thông th−ờng K = 0,9 ⇒ 1 (20,7 10,44) 34.6 0,9dc N KW= + = vậy ta chọn động cơ điện có công suất 37 KW, số vòng quay n = 980v/ph nh− ban đầu là hợp lý. 3.4. Công nghệ chế tạo và lắp ráp các thiết bị Trong phần này chỉ nêu ra công nghệ chế tạo các bộ phận chính của máy 3.4.1. Máy nghiền vít a - Chế tạo các chi tiết + Thân máy: − Kích th−ớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết − Hàn hơi: khoét cửa nạp liệu và ra liệu, cửa thăm, cắt các mặt bích ở hai đầu, gân tăng cứng − Khoan lỗ Φ18 trên mặt bích − Tiện bản lề của thăm − Lấy dấu, gá hàn dao đế, mặt bích hai đầu, phễu tiếp liệu, ra liệu, gân tăng cứng, mặt bích cửa thăm. − Trang thiết bị: đầu cắt hơi, hàn điện, máy khoan, máy tiện, th−ớc lá, th−ớc cặp 21 + Trục máy (trục nghiền): − Kích th−ớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết − Hàn hơi : cắt ống Φ140, cắt 04 tấm dao bay − Tiện các kích th−ớc để lắp ghép phần ống và trục đặc − Khoan lỗ, đóng chốt Φ25, hàn chắc các mối ghép − Lấy dấu, hàn dao bay, cánh vít xoắn vào trục − Tiện chính xác các kích th−ớc − Phay rãnh then, ta rô lỗ ren M16 − Trang thiết bị: đầu cắt hơi, máy hàn điện, tiện, phay, ta rô, th−ớc cặp, th−ớc lá, pan me + Bánh đai chủ động, bị động, gối đỡ, nắp gối đỡ: − Kích th−ớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết − Đúc phôi − Tiện đạt kích th−ớc theo bản vẽ − Khoan lỗ Φ13, Φ10,5 và ta rô rem M12 trên gối và nắp gối − Phay rãnh 22x35 trên gối − Xọc rãnh then trên bánh đai − Trang thiết bị: lò đúc gang, máy tiện, phay, xọc, ta rô, th−ớc cặp + Các bộ phận còn lại: − Kích th−ớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết − Hàn hơi: cắt theo kích th−ớc lắp ghép − Hàn điện: hàn tạo thành các chi tiết − Phay rãnh, khoan lỗ, ta rô − Trang thiết bị: máy hàn hơi, hàn điện, khoan, phay, ta rô, th−ớc lá b - Lắp ráp máy − Yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ − Kiểm tra lại các chi tiết − Luồn trục qua thân 22 − Lắp gối đỡ vào trục − Lắp giá gối đỡ lên thân máy, lắp gối đơc lên giá − Lắp bánh đai bị động lên trục, căn chỉnh vị trí của trục so với thân − Lắp các mặt bích bịt hai đầu − Sơn chống rỉ, sơn mầu máy theo yêu cầu − Lắp bánh đai chủ động vào động cơ − Căn chỉnh và lắp dây đai − Trang thiết bị: máy mài tay, cờ lê, mỏ lết, búa, đục các loại, pa lăng… 3.4.2. Máy nghiền đĩa a - Chế tạo các chi tiết + Đĩa nghiền: − Kích th−ớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết − Đúc − Tiện các kích th−ớc lắp ghép − Khoan các lỗ Φ15 − Trang thiết bị: lò đúc, máy tiện, khoan, th−ớc cặp + Thân máy, hộp và nắp hộp nghiền, thớt di động: − Kích th−ớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết − Đúc − Tiện các kích th−ớc lắp ghép − Lấy dấu và khoan các lỗ Φ18, phay các rãnh 18, các bề mặt lắp ghép − Trang thiết bị: lò đúc, máy tiện, phay, khoan, ta rô, th−ớc cặp + Trục máy: − Kích th−ớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết − Tiện các kích th−ớc lắp ghép − Phay rãnh then hoa, rãnh then 23 − Trang thiết bị: máy tiện, phay, th−ớc cặp, pan me + Đĩa di động: − Kích th−ớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết − Đúc − Tiện các kích th−ớc lắp ghép − Khoan, ta rô các lỗ lắp đĩa nghiền − Xọc rãnh then hoa − Trang thiết bị: lò đúc, máy tiện, xọc, ta rô, th−ớc cặp, pan me + Bánh vít: − Kích th−ớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết − Đúc − Tiện các kích th−ớc theo yêu cầu − Phay răng bánh vít − Trang thiết bị: lò đúc, máy tiện, phay, th−ớc cặp, pan me + Trục vít: − Kích th−ớc, vật liệu, yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ chi tiết − Tiện các kích th−ớc theo yêu cầu, tiện ren trục vít − Phay rãnh then − Trang thiết bị: máy tiện, phay, th−ớc cặp, pan me + Khớ