Đồ án Nghiên cứu, tính toán, thiết kế máy nghiền bi dùng trong công nghiệp sản xuất sơn

ương đối mà nó thoát khỏi màng sau khi sơn (khả năng làm khô) Dung môi Liên kết hidro δ p δ m δ s Hidrocacbon thẳng: White spirit Hidrocacbon thơm: toluen xylen Ester Etyl acetat Butyl acetat Ceton Aceton Metylizobutyl ceton Glycol ete Etylenglycol monoetyl ete Rượu Etyl ancol Butyl ancol 7.5 8.9 8.8 9.1 8.5 10.0 8.5 9.6 12.7 14.4 Bảng 2. Thông số hòa tan của một số loại dung môi thông dụng Dung môi Tốc độ bay hơi theo thể tích (tốc độ bay hơi của butyl acetate là 100) Acetone Etyl acetate Rượu etylic Toluene Metylizobutylcetone Butyl acetate Cylen Rượu butylic Etylenglycol monoetyl ete White spirit 994 480 253 214 164 100 73 36 30 18 Bảng 3. Tốc độ bay hơi của một số loại dung môi Một số loại dung môi sử dụng trong công nghệ sản xuất sơn epoxy: White spirit: thành phần không cố định, trong sơn thường dùng loại thẳng và có chứa khoảng 15 – 18% hidrocacbon thơm, tốc độ bay hơi chậm và mùi không khó chịu lắm, được dùng rộng rãi làm dung môi cho các loại sơn trang trí và bảo vệ. Cylen C4H6(CH3)2 được dùng rộng rãi trong công nghiệp sơn vì sức hòa tan tốt, tốc độ bay hơi vừa phải, độ chảy tốt, có thể ứng dụng phương pháp sơn phun. Cylen thích hợp đối với màng sơn đóng rắn nóng vì phần lớn dung môi bay hơi trước khi đưa màng sơn vào lò sấy. Bột màu Bột màu có 2 loại được sử dụng trong công nghiệp sơn là: bột màu vô cơ và bột màu hữu cơ. Bột màu vô cơ được sử dụng rất nhiều trong sơn do giá thành thấp, độ bền cơ, bền nhiệt độ cao. Bột màu vô cơ là các hợp chất vô cơ có màu. VD: màu đỏ của sơn chống rỉ thường sử dụng là bột oxit Fe, màu vàng là các hợp chất của Cr, màu ghi là màu của oxit Zn, màu đen là màu của C,...Nhược điểm lớn nhất của bột màu vô cơ là độ lên màu, độ phủ kém, màu xỉn,... Vì vậy, phải dùng nhiều lượng bột màu. Bột màu hữu cơ là các chất hữu cơ có màu. Ưu điểm của bột màu hữu cơ là màu sắc tươi, sáng, cường độ lên màu cao, độ phủ tốt. Vì vậy, chỉ sử dụng 1 lượng nhỏ bột màu cũng đủ màu cho sơn và bột màu hữu cơ chủ yếu sử dụng cho sơn phủ. Tuy nhiên, giá thành bột màu hữu cơ đắt, độ bền nhiệt kém, dễ phân hủy khi nhiệt độ cao, dẫn đến hiện tượng loang màu sơn, hay còn gọi là hiện tượng "sơn bay". Các loại bột màu trong công nghiệp sơn chỉ cho các màu cơ bản như: trắng, đen, đỏ, vàng, xanh lam,...Muốn có các màu sắc theo yêu cầu phải tiến hành trộn các màu cơ bản với nhau theo nguyên tắc phối màu. Chất độn và phụ gia Bột độn Bột độn được thêm vào trong sơn với mục đích làm giảm giá thành của sơn. Ngày nay, do phát hiện một số tính chất tốt như cải thiện tính cơ lý của màng sơn nên nó được gọi là bột phụ trợ. Các loại bột thường dùng trong công nghiệp sơn là bột đá, bột nặng, bột nhẹ,…(các loại này đều là CaCO3 nhưng do khác biệt về tính chất đá nơi khai thác mà có tỷ trọng và một số tính chất khác nhau) Phụ gia Phụ gia là các hợp chất có thành phần rất nhỏ trong sơn nhưng đóng vai trò cải thiện đáng kể các tính chất của màng sơn. Các loại phụ gia được sử dụng nhiều nhất trong sơn là: chất làm khô, chất chống lắng, chống chảy, chất tạo độ nhớt giả,… Phụ gia chống lắng đa phần là các bentonit có tác dụng tạo 1 lớp mạng lưới trong màng sơn, từ đó giúp nâng đỡ các hạt bột màu và bột phụ trợ có tỷ trọng cao. Phụ gia chống chảy, tạo độ nhớt giả là các phụ gia mà khi thêm vào sẽ phản ứng với chất tạo màng, tạo mạng không gian chật hẹp hơn, làm tăng độ nhớt của sơn, tăng bám dính và có tác dụng chống chảy khi sơn lớp dày. Nguyên liệu Đánh paste Ủ Nghiền Lọc Kiểm tra Kiểm tra Pha loãng Sản phẩm Quy trình sản xuất sơn Độ mịn Độ nhớt Cân đong nguyên liệu Nguyên liệu được lấy về sẽ được lấy mẫu để kiểm tra chất lượng phù hợp với các tiêu chuẩn hiện hành (về độ mịn, màu sắc, khả năng bay hơi, độ độc,…) Các nguyên liệu được cân đong theo một đơn pha chế có sẵn cho từng loại sơn. Cân đong nguyên liệu là một khâu rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Đánh paste Đánh paste là quá trình phân tán sơ bộ các khối màu hoặc túm màu có kích thước lớn giúp cho dung môi và nhựa thấm ướt các hạt màu. Đây là công đoạn quan trọng trong công nghệ sản xuất, nó quyết định hiệu suất nghiền, sự chính xác về màu sắc, ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Do đó khi nạp liệu phải chú ý thứ tự các loại vật tư ghi trong phiếu, loại nào ghi trước cho vào trước, cho một lượng vừa phải đủ để máy khuấy trộn dễ dàng, đều hết mới cho tiếp, cho đủ và đúng số lượng các loại vật tư, các bước thời gian ghi trên phiếu. Tốc độ của cánh khuấy được nâng lên từ từ, sau khi cho hết nguyên liệu thì nâng tốc độ lên khoảng 1100 – 1200 vòng/phút, nhiệt độ thùng khuấy từ 50 – 600C, nhiệt độ của nước làm mát bên ngoài thùng khoảng 70C, thiết bị làm việc liên tục trong thời gian từ 2 – 3 giờ. Dung dịch sau đánh paste cho chảy qua vòi vào thố và đem ủ, dừng máy và dùng dung môi để rửa máy và miệng thố. Ủ Công đoạn tiếp theo của quá trình đánh Paste là ngâm ủ: mục đích là để paste có đủ thời gian cho quá trình thấm ướt hạt màu, giúp cho quá trình nghiền xảy ra dễ dàng hơn. Thời gian ngâm ủ không ít hơn 20 giờ mới đảm bảo cho quá trình thấm ướt được triệt để. Khi ngâm ủ phải để nơi khô ráo, che đậy kín tránh sự hấp thụ nước, bụi vào paste màu. Nghiền Nghiền là quá trình phân tán hạt màu đến độ mịn qui định. Dung dịch sau khi ủ được cho vào máy nghiền dưới tác dụng của lực ma sát các viên bi thủy tinh cọ xát làm vỡ các túi bột màu, lúc này các hạt bột màu một lần nữa được phân tán đều trong dung dịch chất mang nhờ bộ phận nghiền. Trong quá trình nghiền thường xuyên kiểm tra nhiệt độ và độ mịn của sơn xem đã đạt yêu cầu chưa bằng thước đo độ mịn. Nếu độ mịn chưa đạt yêu cầu thì nghiền dung dịch lại cho đến khi đạt độ mịn thì dừng. Lọc và pha loãng Sơn sau khi đã được kiểm tra đủ chỉ tiêu sẽ được lọc qua lưới lọc và mang đi pha loãng theo những chỉ tiêu đã được xác lập. Trong quá trình pha loãng cần chú ý: Đưa đủ lượng dung môi, chất tạo màng. Bổ sung các loại phụ gia. Điều chỉnh độ nhớt đến độ nhớt qui định. Các yêu cầu của sơn Nhiệt độ Phải đảm bảo nhiệt độ của sơn trong quá trình nghiền không vượt quá ngưỡng 500C. Nhiệt độ không nên thấp hơn hay cao hơn vì rất dễ làm gel hóa paste nghiền. Để tránh hiện tượng gel hóa, ở giữa hai lớp vỏ của bầu nghiền có chứa nước làm mát. Phải sử dụng nước làm mát này vì trong quá trình nghiền xảy ra sự ma sát giữa bi và thiết bị song song với sự ma sát giữa bi và vật liệu sinh ra nhiệt rất lớn. Độ nhớt Hỗn hợp phải được điều chỉnh đô nhớt rồi mới đưa vào máy nghiền. Việc điều chỉnh độ nhớt nhằm tạo điều kiện làm việc tối ưu cho máy nghiền. Nếu hỗn hợp có độ nhớt quá cao, khi nghiền sẽ có ma sát lớn làm tăng nhanh nhiệt độ gây khó khăn cho việc đảm bảo nhiệt độ đầu ra của hỗn hợp. Nếu độ nhớt thấp, các lớp vật chất dễ trượt qua bề mặt nghiền, làm năng suất nghiền thấp. Độ nhớt yêu cầu vào khoảng 70 – 120 giây ở nhiệt độ môi trường là thích hợp nhất. Độ nhớt của sơn thành phẩm quá cao hay quá thấp đều ảnh hưởng việc gia công và tính thẩm mỹ của màng sơn, khi độ nhớt cao thì sẽ khó gia công , còn khi độ nhớt thấp thì màng sơn mỏng, độ che phủ kém. Độ mịn (kích thước hạt) Trong quá trình chế biến sơn, kích thước hạt và độ đồng đều của các hạt nhựa, bột màu, bột độn có tầm quan trọng trong việc xác định tính chất màng sơn. Các hạt này phải được nghiền mịn và phân tán đều trong môi trường sơn. Thông thường, màng sơn bóng phải được gia công từ bột màu có đường kính hạt lớn nhất là 5μm (tiêu chuẩn quốc tế), 20 – 40 μm (tiêu chuẩn việt Nam). Đối với sơn lót, sơn nền và các loại hạt không yêu cầu độ bóng, kích thước hạt trong khoảng 20 – 40 μm (tiêu chuẩn quốc tế), 40 – 50 μm (tiêu chuẩn Việt Nam). Một số đơn công nghệ mẫu (nguồn: xí nghiệp sơn Hải Âu) Sản phẩm: xanh đậm biến tính (AU 750) Tên nguyên liệu Số lượng Đơn vị Ghi chú Đánh paste Xy len beckosol 5003 Benton SD BYK 108 Lamp black 101 CR 828 (TiO2) Micron barites 5030 BYK 502 Xy len T- sol White (xăng) 280 360 21 16.5 150 15 3 750 35 85 Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg Tốc độ máy 1100 – 1200 vòng/phút. Nhiệt độ 500 – 600C Thời gian : 3h Nghiền bekosol 5003 T- sol White (xăng) Dung dịch Paste 50 50 1715.5 Kg Kg Kg Ngâm ủ 20h . Độ mịn < 30 μm Pha loãng Bkosol 5003 Toymax Co 10 Troymax Mn 10 Toymax Ca 10 Toymax Antiskin B T- sol White 1450 3 3 27 4.5 180 Kg Kg Kg Kg Kg Kg Tỷ trọng : 1.14g/ml Độ nhớt : > 60 KU Chương 3: MÁY NGHIỀN DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SƠN Nghiền là công đoạn chính trong quá trình sản xuất sơn, quá trình này tạo ra một dạng chất lỏng mịn, dàn đều tốt trên bề mặt vật cần sơn. Hiện tại, các dây chuyền sản xuất sơn có các loại máy nghiền bi (hạt ngọc) loại ngang và đứng. Tùy theo yêu cầu về độ nhớt của paste sơn và chủng loại sơn mà người ta sử dụng máy nghiền loại ngang hoặc đứng. Các loại máy nghiền dùng trong công nghiệp sản xuất sơn Có hai loại máy nghiền dùng trong công nghệ sản xuất sơn là: Máy nghiền bi trục đứng Máy nghiền bi nằm ngang Cấu tạo chung Một máy nghiền dùng trong công nghiệp sản xuất sơn, tùy thuộc vào từng loại máy có thể sẽ có những chi tiết cấu tạo khác nhau nhưng chúng luôn có một số bộ phận chung như sau: Thân máy Giá đỡ (ngang hoặc đứng tùy từng loại) Khớp nối Trục nghiền Trục phụ và miếng đệm bịt kín đầu trục Ống dẫn paste ngoài Vỏ áo giải nhiệt Đai và dây đai truyền động Bi và trục đỡ bi Motor bơm, motor chính Đầu vào và ra của nước giải nhiệt Bộ phận ống dẫn, các khớp nối. Bộ phận Đặc điểm – vai trò Bộ phận truyền động Motor chính Công suất 40Hp. Tạo chuyển động quay cho trục nghiền. Pulley Gắn với trục nghiền gọi là pulley bị dẫn, gắn với motor là pulley dẫn. Truyền động quay từ motor đến trục nghiền. Bộ truyền đai Gồm 4 dây đai. Nhiệm vụ truyền động quay từ motor đến trục nghiền. Bơm răng khía (Mỹ) Bơm sơn từ thùng chứa vào thùng nghiền. Bộ phận nghiền Thùng nghiền Hình trụ, đặt thẳng đứng (máy nghiền đứng) hay nằm ngang (máy nghiền nằm). Có 2 lớp, đều làm bằng inox, giữa hai lớp có khoảng trống chứa nước làm mát. Đĩa nghiền Hình dạng khác nhau tùy từng loại máy, có cấu tạo đặc biệt (răng, lỗ tròn), làm bằng inox. Bi nghiền (Germany) Làm bằng thạch anh, ít bị dung môi ăn mòn hóa học, ít bị mài mòn, ít bị vỡ trong quá trình nghiền. Hình cầu, có đường kính d chuẩn là 2mm. Thời gian sử dụng là 500 giờ (thường bi nghiền cùng loại với máy nghiền nhưng do bi của singapore dễ bị vỡ trong quá trình nghiền nên không sử dụng). Nhiệt kế Đo nhiệt độ của sơn ra. Áp kế Đo áp suất của sơn trong thùng nghiền khi áp suất trong thùng nghiền quá cao ( 0.4 bar) thì tự động ngắt bơm. Đồng thời hạn chế sự cố sơn và bi bị hút ngược trở lại bơm khi bơm yếu, bơm bị nghẹt thì hệ thống ngắt bơm. Hệ thống nước giải nhiệt Nước được luân chuyển tuần hoàn. Nước làm mát vào thùng sơn có nhiệt độ khoảng 14.5oC, khi ra có nhiệt độ khoảng 27-30oC. Bảng 4: Đặc điểm, vai trò của các bộ phận máy nghiền (nguồn: c.ty sơn Á Đông) Nguyên tắc hoạt động Máy hoạt động theo nguyên tắc va chạm ma sát, làm việc theo cơ chế gián đoạn hoặc liên tục. Sự cọ xát giữa bi với vật liệu nghiền và giữa bi với thành thiết bị làm cho các hạt nhựa, bột màu vỡ ra, phân tán đều trong sơn. Paste sơn sau khi ra khỏi máy nghiền được lược qua một lớp lưới lọc quy định độ mịn cần thiết (tùy thuộc vào yêu cầu của từng xí nghiệp, từng công ty mà độ mịn có thể khác nhau, thường lấy khoảng < 20μm. Trong quá trình nghiền cần chú ý đảm bảo nhiệt độ tối đa trong khi nghiền là 500C được khống chế nhờ lớp vỏ áo làm nguội bằng nước. Cấu tạo chi tiết từng bộ phận Trục nghiền Trục là chi tiết đỡ các chi tiết quay, truyền mômen xoắn hoặc thực hiện cả hai nhiệm vụ đó. Trục được phân loại theo đặc điểm tải trọng, theo hình dạng đường tâm trục và theo cấu tạo trục. Hình 2: Cấu tạo của trục Trong quá trình vận hành máy có thể gặp một số dạng hư hỏng như: gãy trục, mòn trục, trục bị võng,… Khi trục quay chịu tác dụng mômen uốn hoặc xoắn thay đổi thì các vết nứt có thể được hình thành tại vị trí bất kỳ trên chu vi trục. Gãy trục: do quá tải hoặc do những nguyên nhân như: Thường xuyên làm việc quá tải do không đánh giá đúng đặc điểm và trị số của tải trọng trong quá trình tính toán. Không đánh giá đúng ảnh hưởng của sự tập trung ứng suất do kết cấu trục gây nên. Có sự tập trung ứng suất lớn do chất lượng chế tạo xấu. Sử dụng và lắp ráp không đúng kỹ thuật. Mòn trục: trong quá trình làm việc, do sử dụng sai yêu cầu kỹ thuật, màng bôi trơn không hình thành được sinh ra ma sát trên bề mặt làm việc. Dẫn đến việc trục bị nóng và mòn rất nhanh, trục có thể bị xước, bị dính và mất khả năng làm việc. Trục không đủ độ cứng: do lực tác dụng lên trục làm trục bị biến dạng, ảnh hưởng đến khả năng làm việc của ổ trục, phá hỏng sự tiếp xúc làm việc của các chi tiết truyền động… Ổ trục Ổ trục có công dụng đỡ trục tâm và trục truyền, đảm bảo chuyển động quay và đỡ tải trọng tác dụng lên các chi tiết trên. Ngoài ra, ổ trục có thể đỡ các chi tiết quay để thực hiện chuyển động quay quanh trục như bánh đai, bánh răng,… Tùy vào dạng ma sát sinh ra trong ổ mà ta phân ra ổ lăn và ổ trượt. Hình 3: Cấu tạo ổ trục Ưu, nhược điểm của ổ trục: Ưu điểm: Giá thành thấp do sản xuất hàng loạt. Ma sát sinh ra là ma sát lăn nên tổn thất công suất do ma sát thấp. Thay thế thuận tiện khi sửa chữa và bảo dưỡng máy. Chăm sóc và bôi trơn đơn giản. Nhược điểm: Khả năng quay nhanh, chịu va đập và chấn động kém do độ cứng (độ biến dạng) của kết cấu ổ lăn thấp. Kích thước hướng kính tương đối lớn. Khi làm việc với vận tốc cao thì độ tin cậy thấp và vỡ vòng cách do lực ly tâm của con lăn. Gây tiếng ồn khi làm việc với tốc độ cao Hình 4: Một số loại ổ trục phổ biến Ổ thường được tính toán theo lý thuyết bôi trơn thủy tĩnh hay thủy động, hoặc kết hợp giữa thủy tĩnh và thủy động. Trong quá trình khởi động hoặc tắt máy, phải dùng dầu có áp lực cao để nâng ngõng trục khỏi bề mặt làm việc của ổ, nhờ đó mà giảm ma sát của chúng đến mức đáng kể. Khi tính toán, người thiết kế phải chọn kích thước ổ cũng như cấu tạo của ổ sao cho bề mặt làm việc của nó chịu được một áp lực nhất định. Vỏ Vỏ máy nghiền gồm thân và mặt bích ở hai đầu. Thân được cấu tạo từ thép tấm có độ bền cao, tính hàn tốt. Chiều dày δ của thép chế tạo thân phụ thuộc đường kính, chiều dài cũng như điều kiện làm việc của nó. Giá trị δ thường được chọn từ (1/100÷ 1/75 ) đường kính thân. Với máy nghiền có chiều dài lớn, chiều dày có thể giảm dần từ giữa về hai phía. Ta có thể chọn sơ bộ chiều dày thành theo đường kính như sau: Đường kính (mm ) Chiều dày thành (mm ) Dưới 1600 18.0 1600 ÷ 2000 20.0 2000 ÷ 2200 25.5 2200 ÷ 2400 28.0 2500 ÷ 3500 38.0 3500 ÷ 4250 52.0 4250 ÷ 4500 58.0 5000 63.5 6400 85/75 Mặt bích là chỗ để nối với hai ngõng trục đỡ.Có nhiều loại kết cấu khác nhau tùy theo kích thước. Vật nghiền Kích thước của vật nghiền (bi) được chọn phụ thuộc vào kích thước lớn nhất của vật liệu trước khi nghiền, vào đường kính, chiều dài tang nghiền vào hệ thống nghiền và nhất là vào độ mịn yêu cầu. Hình 5: Vật nghiền Thông thường khi nghiền thô người ta hay sử dụng bi có đường kính từ 50 ÷ 100 mm, còn khi nghiền tinh thì sử dụng bi có đường kính từ 15÷ 50 mm. Yêu cầu chung đặt ra khi chế tạo bi nghiền là vừa phải chịu được tác động va đập với vật liệu nghiền và thành tang nghiền vừa phải chịu ma sát xuất hiện khi nó chuyển động tương đối trong buồng nghiền. Hình 6: Một số dạng bi nghiền Vì lý do này mà vật liệu được chọn để chế tạo bi nghiền phải có độ cứng cao, độ mòn thấp. Hệ thống truyền động Có nhiều phương pháp truyền động khác nhau cho máy nghiền, có thể phân chúng thành các nhóm sau: Truyền động theo mặt bên nhờ truyền động bánh răng. Động cơ chính Hộp giảm tốc Động cơ phụ Bánh răng nhỏ Vành răng Tang nghiền Truyền động trung tâm nhờ truyền động bánh răng. Truyền động điện trực tiếp (không bánh răng). Truyền động bằng bánh ma sát hoặc đai truyền Đặc điểm chung của truyền động theo mặt bên là chuyển động quay được truyền từ động cơ đến tang nghiền nhờ hộp giảm tốc đến một hoặc nhiều bánh răng nhỏ ăn khớp trực tiếp với một bánh răng lớn lắp trên tang nghiền. Truyền động mặt bên được sử dụng khi kích thước D nhỏ hoặc được sử dụng trong nghiền ướt hoặc nghiền vật liệu có độ ẩm cao do tiết diện cần xả liệu ở đầu trục lớn không cho phép thực hiện truyền động trung tâm. Khác với truyền động mặt bên, truyền động trung tâm có cấu trúc khá gọn theo phương hướng kính và không phải gia công bánh răng lớn lắp trên vành tang. Tuy nhiên kết cấu cổ trục tang phức tạp nên giá thành đầu tư thường lớn hơn truyền động mặt bên, nhất là với kiểu truyền động với hộp giảm tốc hành tinh. Ưu điểm cơ bản của truyền động không bánh răng là nó cho phép ta thay đổi tang nghiền một cách dễ dàng, do đó đáp ứng được với nhiều loại thông số hình học và động học của tang, chi phí bảo dưỡng cơ khí cũng như bôi trơn hệ truyền động không cao. Tuy nhiên,loại truyền động rất nhạy cảm với các sự cố về lưới điện. Đồng thời việc chế tạo cụm stato và roto rất phức tạp nên giá thành đầu tư khá cao. Để đáp ứng được với sự thay đổi cơ lý tính của vật liệu nghiền cũng như chất lượng sản phẩm sau nghiền, công suất truyền động cho máy nghiền thường được chọn cao hơn công suất tính toán từ 5÷ 10%. Ở các máy nghiền có công suất truyền động lớn và có hệ thống truyền động bánh răng thì ngoài động cơ chính ta thường chọn thêm một động cơ phụ. Việc lựa chọn hệ truyền động cho máy nghiền là một trong những công đoạn liên quan đến cả khâu thiết kế lẫn khâu sử dụng. Hệ thống nước giải nhiệt, làm mát Một số máy móc có thể có các bộ phận có nhiệt độ lên đến rất cao, điều này có thể làm giảm thời gian làm việc của máy hoặc khiến máy bị cháy, hỏng, kẹt, khiến máy không thể làm việc được. Để đảm bảo cho máy làm việc bình thường, cần phải tản nhiệt bớt đối với những chỗ nóng nhiều. Điều này do hệ thống làm mát đảm nhận. Tùy vào các chi tiết máy cụ thể mà hệ thống làm mát có nhiệm vụ riêng: Đối với các chi tiết động cơ Giữ cho các chi tiết không bị cháy hỏng nhờ đó tuổi thọ các chi tiết được tăng lên. Tránh hiện tượng kẹt dính của động cơ Đối với các máy nhiệt: hệ thống làm mát có thể làm tăng tuổi thọ của máy. Đối với các máy cắt kim loại Làm tăng tuổi thọ dao cắt. Tăng chất lượng bề mặt gia công. Tạo điều kiện tối ưu hóa chế độ cắt gọt từ đó tăng năng suất và giá thành sản phẩm Vật liệu làm mát có thể là không khí (dùng quạt gió tăng quá trình trao đổi nhiệt với không khí), chất lỏng như nước hoặc dầu hay dung dịch hóa học hoặc chất rắn. Các hệ thống làm mát: tùy trường hợp cụ thể ta có các hệ thống làm mát sau: Làm mát tự nhiên bằng gió: đối tượng làm mát được chế tạo có nhiều cách tỏa nhiệt và việc thoát nhiệt được thực hiện bằng gió tự nhiên. Hình thức này được thấy ở động cơ xe máy,ô tô, động cơ điện… Làm mát cưỡng bức bằng gió: dùng quạt gió quạt vào đối tượng làm mát. Làm mát bằng nước: xung quanh đối tượng làm mát ta chế tạo các khoảng trống và đưa nước tuần hoàn vào đó làm mát. Dùng hệ thống bơm: để bơm dầu bôi trơn đã làm lạnh vào các chi tiết cần làm mát. Một số lưu ý khi sử dụng Trước khi nghiền Bình nghiền, các đường dẫn, các van phải được làm sạch. Hệ thống làm mát phải được kiểm tra chặt chẽ. Chạy thử máy không tải trước khi nghiền thử cả bơm và bộ phận nghiền chính. Trong quá trình nghiền Thường xuyên kiểm tra hệ thống làm mát (tránh trường hợp mở van cấp nước mà không mở van xả nước). Các thố sơn (trước và sau máy nghiền) phải được che chắn cẩn thận (tránh hậu quả do hệ thống làm mát gặp sự cố). Các biện pháp an toàn trong quá trình nghiền Không nên đi ra khỏi khu vực máy khi máy đang hoạt động. Khi gặp sự cố phải tiến hành dừng ngay máy, trong trường hợp không dừng được thì phải nhanh chóng cắt cầu dao Không để sơn trong buồng nghiền khi chưa chạy hết, nếu do sự cố (mất điện,…) thì phải xả sơn và bi ra, tiến hành vệ sinh buồng nghiền Thường xuyên vệ sinh các van, bơm sơn, hệ thống đường ống dẫn sau khi làm. Kiểm tra nguồn nước làm lạnh, áp suất bơm, đai siết ống dẫn… Chương 4: LỰA CHỌN, TÌNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN BI Sơ đồ cấu tạo, hình ảnh thiết bị. Hình 7: Sơ đồ cấu tạo thiết bị Hình 8: Hình ảnh thiết bị Hình 9: Cấu tạo chi tiết thiết bị. Nguyên tắc hoạt động Nguyên liệu được đựng trong thùng chứa nguyên liệu đi qua vào bơm hai bánh răng, được bơm bánh răng đưa vào máy nghiền bi từ dưới lên nhờ đoạn ống dẫn,và có van điều chỉnh lưu lượng trước cửa nhập liệu. Khi đi qua ống nhập liệu, nguyên liệu được đưa lên qua các ổ bi nhờ áp lực bơm tại đây trục đang được quay với tốc độ cao nhờ truyền động trực tiếp từ động cơ. Tại đây nhờ các bi ma sát voi nhau và với thành thiết bị voi tốc độ cao.Nhờ sự ma sát đó làm cho các chất độn, chất phụ gia được nghiền mịn. Khi đi qua hết các vòng bi thì nguyên liệu đã đạt độ mịn theo yêu cầu thì sẽ được đưa ra khỏi máy nghiền qua ống xuất liệu, còn nếu cảm thấy sản phẩm chưa đạt yêu cầu thì sẽ được qua ống hồi lưu trở về thùng chứa nguyên liệu ban đầu và quá trình lặp lại. Độ mịn của sản phẩm phụ thuộc vào tốc độ quay và thời gian lưu lại của nguyên liệu trong máy nghiền. Lựa chọn, tính toán các chi tiết cấu tạo máy nghiền bi: Thân thiết bị Bề dày thân Thân thiết bị là hình trụ được đúc bằng thép CT3. Thiết bị làm việc ở áp suất thường. Vì thân làm việc với nhiệt độ bé hơn 1000C nên không cần phải bọc lớp cách nhiệt. Các thông số trong quá trình tính toán. Nhiệt độ tính toán: t = nhiệt độ lớn nhất có thể có trong thiết bị. Lấy t = 700C. Áp suất tính toán : Vì thiết bị hoạt động ở áp suất thường nên ta coi áp suất tính toán bằng với áp suất thủy tĩnh lớn nhất tác dụng lên đáy tháp cộng với áp suất khí quyển. Điều kiện nguy hiểm nhất chọn để tính toán đó là thiết bị chứa đầy dung dịch sơn. P = Pm + ρ.g.H = 0,1 + 2000.9,8.0,7.10-6 = 0,114 (N/mm2) Pm là áp suất khí quyển Pm= 0,1N/mm2 ρ: khối lượng riêng dung dịch sơn lớn nhất có thể, lấy bằng 2000kg/m3 H chiều cao phần thiết bị chứa sơn H= 0,7 (m). Ứng suất cho phép tiêu chuẩn: của thép CT3 ở nhiệt độ làm việc. [s]* = 137 N/mm2 [1] Hệ số hiệu chỉnh: η = 0,9 Ứng suất cho phép: [s] = h [s]* = 123,3 N/mm2 Tính bề dày: Cho thân trụ đúc chịu áp suất trong Bề dày tối thiểu tính theo công thức: S’ = Hệ số bổ sung bề dày C = Ca + Cb + Cc+ Co Ca hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học, Ca = 1mm Cb hệ số bổ sung do bào mòn cơ học, lấy Cb = 1mm Cc hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, được xác định theo công thức: Cc = 0,5.( ∆t +∆n + ∆p) Dung sai chế tạo ở cấp chính xác 7 theo Dt và Dn là ∆t = ∆n = 1,55 (mm) Căn cứ vào đại lượng S <100mm nên chọn dung sai cho sự không đồng đều của thân ∆p = 3mm. Vậy Cc = 0,5.(1,55+1,55+3) = 3,05 (mm) Chọn hệ số bổ sung quy tròn kích thước Co = 2,88mm Vậy C = 1 + 1 + 3,05 + 2,88 = 7,93 (mm) Þ Bề dày thực của thân S = S’ + C = 0,07+7,93 = 8 (mm) Tính kiểm tra bền: Cho thân trụ chịu áp suất trong Điều kiện: Û Û 0,04 £ 0,1 (thõa) Nên: = 10,9> P = 0,114N/mm2 (thõa) Vậy kết luận: bề dày thân S = 8mm, đường kính ngoài Dn = 150 + 2.8 =166 (mm) Tính mặt bích Mặt bích là bộ phận quan trọng dùng để nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ phận khác với thiết bị. Có nhiều loại mặt bích và trong đồ án này chọn loại mặt bích phẳng hàn làm bằng thép CT3, bulông ghép bích cũng bằng thép CT3. Bề dày bích phẳng được tính theo công thức: [2] C = 268 mm là đường kính vòng bulông P = 0,114 N/mm2 là áp suất môi trường trong thiết bị db = 16mm là đường kính lỗ lắp bu lông Z = 12 là số bulông Dn = 166 mm l là cánh tay đòn l = (C – Dn)/2 σbi ứng suất cho phép của vật liệu làm bích. Tra bảng 7-3 tài liệu [1] cho thép CT3 ở 200C ta có σbi = 0,6.113 = 67,8 (N/mm2) [3] [σ]b ứng suất cho phép của vật liệu làm bu lông, tra bảng 7-7 tài liệu [1] cho thép CT3 ở 200C ta có [σ]b = 0,6.90 = 54 (N/mm2) [4] Vậy bề dày bích bằng Chọn bề dày bích theo quy chuẩn t = 15mm Kiểm tra ứng suất tác dụng lên bu lông. Trước hết xác định lực nén chiều trục sinh ra do xiết bu lông, lực này khắc phục được tải trọng do áp suất trong thiết bị và áp suất phụ sinh ra ở trên đệm để giữ cho mối ghép được kín, nghĩa là: Q1= Qa+Qk Qa lực do áp suất trong thiết bị gây ra, Qa= Qk lực cần thiết để giữ đệm được kín. Chọn đệm là cao su mềm có đường kính ngoài của vòng đệm dn = 197mm Đường kính trong của vòng đệm dt = 177 mm Đường kính trung bình của vòng đệm dtb = (dn + dt)/2 = 187 (mm) Bề rộng thực của vòng đệm b = 20mm Bề rộng tính toán của vòng đệm bo = (0,5 – 0,8) b, ta chọn bo = 0,8b = 0,8.20 = 16 (mm). Hệ số áp suất riêng m và áp suất riêng cần thiết để làm biến dạng vật liệu vòng đệm qo (N/mm2) phụ thuộc vào vật liệu đệm đối với cao su mềm ta có m = 0,5 và qo = 3,5 (N/mm2) [5] Qk = Vậy Q1 = Qa + Qk = 2549,3 N Lực cần thiết để ép chặt vòng đệm Q2 = π.dtb.b0.q0 = 3,14.187.16.3,5 = 32882,08 (N) Q là lực nén chiều trục, Q = max{Q1,Q2} = 32882,08N Lực tác dụng lên một bulông: qb =Q/Z = 32882,08/12 = 2740,2 (N) Ứng suất tác dụng lên bulông được xác định theo: Þ thõa mãn Vậy mặt bích có bề dà