Tính toán thông số thiết kế máy rửa quặng hai trục vít cánh vuông MRCV 2284 sử dụng trong nhà máy tuyển quặng Bauxite
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
TÍNH TOÁN THÔNG SỐ THIẾT KẾ MÁY RỬA QUẶNG HAI TRỤC VÍT
CÁNH VUÔNG MRCV 2284 SỬ DỤNG TRONG NHÀ MÁY TUYỂN
QUẶNG BAUXITE
ThS. Trần Ngô Huấn
Viện Khoa học Công nghệ Mỏ -Vinacomin
KS. Nguyễn Văn Đông
Công ty Cổ phần Công nghiệp Ô tô -Vinacomin
Biên tập: TS. Tạ Ngọc Hải
Tóm tắt:
Bài báo trình bày kết quả tính toán các thông số cơ bản phục vụ thiết kế chế tạo máy rửa cánh
vuông MRCV- 2284 sử dụng trong nhà máy tuyển quặng bauxite.
1. Đặt vấn đề
kế từ 1,5÷2,0 triệu tấn/năm thì nhu cầu về R2VV là
Đặc điểm quặng bauxite là có hàm lượng sét khoảng 34÷44 chiếc.
cao, cấp hạt mịn lớn nên công nghệ tuyển phù
Ngoài ra, với nguồn tài nguyên về quặng
hợp với quặng bauxite chính là công nghệ tuyển bauxite tại chỗ lớn (tài nguyên dự báo và trữ
rửa. Ở khu vực Tây Nguyên nước ta hiện có hai lượng xác định khoảng 9,7 tỷ tấn - thuộc top 5
nhà máy tuyển quặng bauxite tại Tân Rai, Lâm thế giới), tập trung chủ yếu ở Tây Nguyên thì nhu
Đồng và Nhân Cơ, Đắk Nông. Tại đây đang tuyển, cầu về R2VV rất lớn để phục vụ các dự án khai
chế biến tinh quặng bauxite phục vụ sản xuất thác bauxite trong tương lai. Vì vậy, việc nghiên
alumin đều sử dụng máy rửa quặng hai trục vít cứu thiết kế, chế tạo nội địa hóa chế tạo R2VV là
cánh vuông (R2VV).
thực sự cần thiết trước hết là giúp các đơn vị sử
R2VV chủ yếu được sử dụng để tuyển rửa các dụng chủ động trong công tác sửa chữa, bảo trì,
loại khoáng sản kim loại màu, vật liệu xây dựng thay thế thiết bị, tránh quá trình chờ đợi mua hàng
như: quặng sắt, quặng bauxite, mangan, ti tan, nhập khẩu hoặc phải dự phòng lưu kho và sau đó
quặng thiếc và các loại vật liệu xây dựng dùng là để cung cấp thiết bị cho các dự án trong tương
trong các nhà máy sản xuất công nghiệp… Máy lai gần.
có nhiệm vụ đánh tơi, rửa sạch quặng và tách các
Để phục vụ công tác thiết kế chế tạo việc
tạp chất ra khỏi quặng. Các sản phẩm sau khi qua nghiên cứu xác định các thông số thiết kế là hết
máy sẽ tiếp tục được chuyển tới các thiết bị công sức quan trọng. Bài báo trình bày kết quả nghiên
nghệ tiếp theo trong dây chuyền tuyển, chế biến cứu tính toán một số thông số chính phục vụ công
quặng.
Hiện nay, tại hai nhà máy tuyển nói trên đang
tác thiết kế chế tạo R2VV MR 2284.
2. Nội dung nghiên cứu
sử dụng 08 thiết bị máy rửa cánh vuông, tuy nhiên
đều là các thiết bị nhập khẩu từ Trung Quốc.
2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
R2VV có cấu tạo gồm hai trục vít xoắn lắp cánh
Mặt khác, theo quyết định số 167/2007/QĐ-TTg vuông (3) được lắp song song với nhau, nghiêng
của Thủ tướng chính phủ ngày 01/11/2007 V/v một góc β so với phương ngang, nằm trọn vẹn
“Phê duyệt Quy hoạch phân vùng thăm dò, khai trong máng rửa (1). Đáy máng rửa (1) cũng song
thác, chế biến, sử dụng quặng bauxite giai đoạn song với hai trục vít xoắn, máng được cấp nước
2007 - 2015, có xét đến năm 2025”, nhà máy liên tục để rửa quặng. Các cánh vuông được chế
tuyển tại Tân Rai sẽ dự kiến nâng công suất lên tạo bằng thép hợp kim chống mài mòn sắp xếp
1,2 triệu tấn/năm, khi đó nhu cầu về R2VV trong so le dạng xương cá có tác dụng khuấy đảo hỗn
dây chuyền mới khi đầu tư mở rộng nhà máy là hợp vật liệu cần rửa lẫn trong bùn đất, các cánh
khoảng 04 chiếc. Cũng theo quy hoạch này khi vuông trên hai trục vít xoắn (3) được bố trí lệch
các nhà máy tại alumin Đắk Nông 1 nâng công nhau một góc 45o. Trục vít xoắn (3) được đặt trên
suất lên 1,2 triệu tấn/năm và Nhà máy alumin Đắk hai gối đỡ (7) và (8). Gối đỡ trên (7) lắp ổ trượt đỡ
Nông 2, 3, 4 triển khai thực hiện với công suất thiết chặn, gối đỡ dưới (8) lắp ổ đỡ trượt. Khi làm việc,
KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
30
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Hình 1- Cấu tạo máy rửa cánh vuông MR 2284
1- Máng rửa quặng; 2- Khung đỡ máy; 3- Trục vít xoắn cánh vuông; 4- Động cơ;
5- Hộp giảm tốc; 6- Bộ bánh răng và trục truyền động; 7- Gối đỡ trên; 8- Gối đỡ dưới.
gối đỡ dưới (8) ngâm trong hỗn hợp nước, bùn đường kính vít xoắn được xác định theo năng suất
quặng. Hệ thống dẫn động bao gồm động cơ (4), tính toán lớn nhất (tấn/giờ) [5]:
hộp giảm tốc (5), bộ bánh răng và trục truyền động
Q
(6) và các khớp nối. Toàn bộ kết cấu máy được
đặt trên khung đỡ (2).
D =
(1)
47.m.α.βo.ψ.so.θ.n.γ
Từ động cơ, qua hệ thống truyền động, hai trục
vít xoắn được dẫn động quay cùng vận tốc và quay
ngược chiều nhau. Khi quặng cùng nước cấp vào
máng, các cánh vít xoắn quay, đập vỡ, đánh tơi,
làm sạch quặng. Quặng đã được rửa được các
trục vít xoắn vận chuyển lên trên. Các thành phần
Trong đó:
D- Đường kính vít xoắn, m;
Q- Năng suất lớn nhất, tấn/h;
m- Số trục vít xoắn;
α- Tỷ số diện tích hiệu quả vận chuyển quặng
còn lại với cỡ hạt nhỏ từ 1 ÷ 2 mm cùng nước tràn của cánh vít xoắn Fa và diện tích tiết diện tương
qua ngưỡng ở đầu dưới máng được chuyển đến ứng của bản thân vít xoắn “đặc” Fb (như trên Hình
các thiết bị công nghệ xử lý tiếp theo. Các cánh 2, tức α=Fa/Fb≤0,5);
trên hai trục được lắp xen kẽ với nhau làm tốt hơn
tác dụng khuấy và mài nghiền, tách rời đất dính β0= 1-0,02.β (β- Góc nghiêng của máng);
trên bề mặt quặng. ψ- Hệ số điền đầy. Trị số của nó theo độ tăng
2.2. Quan hệ tương quan các thông số máy tính linh động và độ giảm tính mài mòn của quặng
β0- Hệ số ảnh hưởng của góc nghiêng máng,
rửa
2.2.1. Đường kính vít xoắn D
vận chuyển mà tăng. Đối với quặng nặng và có
tính mài mòn thấp ψ = 0,25; Đối với quặng nặng và
- Theo lý thuyết tính đường kính máy vít tải, có tính mài mòn cao ψ = 0,125; Đối với quặng nhẹ
KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
31
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
và có tính mài mòn thấp ψ = 0,32; Đối với quặng quay quá cao trực tiếp tăng nhanh dịch chuyển
nhẹ và không mài mòn ψ = 0,4.
s- Bước vít, mm;
quặng trong máng, như vậy sẽ giảm thời gian rửa
quặng, giảm chất lượng rửa quặng. Từ đây có thể
biết, vòng quay nhanh hay chậm ảnh hưởng trực
s0- Hành trình vít xoắn, mm;
θ- Hệ số chuyển động của quặng trong máng tiếp chất lượng và năng suất rửa quặng. Đối với
nghiêng có bùn quặng;
quặng khó tuyển hoặc sử dụng máy rửa quặng
đường kính tương đối lớn nên chọn vòng quay
thấp.
2.2.4. Khoảng cách hai trục vít
Để khuấy tốt lên, diện tích tiết diện quặng được
đẩy lên trên được lớn nhất và đập vỡ đất trên
n- Số vòng quay vít, r/min;
γ- Khối lượng đổ đống của quặng;
- Theo kích thước cỡ hạt lớn nhất của quặng.
• Xử lý quặng chưa qua sàng, đường kính vít,
m: D > 4a
• Xử lý quặng đã qua sàng, đường kính vít, m: quặng nhằm tăng năng suất, cánh trên hai trục lắp
D > 10a
đặt so le lẫn nhau thành 45o. Khoảng cách giữa
Trong đó: a- Cỡ hạt lớn nhất của quặng. Nói tâm hai trục (L) phải nhỏ hơn đường kính vít xoắn,
chung, kích thước đường kính vít xoắn tính theo khiến cho cánh của hai vít xoắn sẽ chồng tiếp lên
năng suất lớn nhất đều có thể thỏa mãn giới hạn nhau 50-200 mm, tức là:
này.
2.2.2. Bước vít
Bước vít là khoảng cách giữa các cánh vuông
L= D – (50÷200), mm (4)
2.2.5. Kích thước máng rửa
(1) Bề rộng và độ sâu thành máng rửa phải
liền nhau. Bước vít quan hệ đến tốc độ vận chuyển đảm bảo để tránh kẹt vật liệu. Khoảng cách giữa
quặng trong máng, thời gian tuyển rửa, năng suất đường kính ngoài của vít xoắn với thành trong của
lớn nhất. Giá trị của nó căn cứ tính chất của quặng máng rửa phải lớn hơn cỡ hạt lớn nhất của vật liệu
cần xử lý để xác định. Có thể chọn trong giới hạn cấp. Giá trị của nó có thể chọn lớn hơn 1,5 lần cỡ
sau:
s= (0,25-0,5)∙D, mm
hạt quặng lớn nhất. Đồng thời, để giảm chuyển
động của quặng làm mòn đáy dưới của máng
(2)
Đối với thiết bị xử lý quặng nhẹ và linh động rửa, giữa đáy máng và cánh cần có khoảng cách
hơn thì chọn giá trị lớn hơn. Đối với thiết bị quặng (80-140) mm, làm cho ở đáy máng hình thành lớp
nặng mà tính linh động thấp thì chọn giá trị nhỏ quặng, mà vật liệu thì chuyển động trên nó.
hơn. Đối với máy rửa làm việc đặc biệt nặng nhọc,
có thể chọn bước vít s= 0,25∙D , mm.
2.2.3. Số vòng quay vít xoắn
Theo hình 2, bề rộng máng rửa được xác định
như sau:
B= L+D+2∙(80÷140), mm
(2) Chiều dài máng rửa cần theo mức độ khó
(5)
Tốc độ quay của vít xoắn với lực va đập (xung
kích) của cánh khuấy tỷ lệ thuận với nhau, mà độ tuyển rửa của quặng mà xác định. Bởi vì chiều dài
lớn của lực va đập ảnh hưởng trực tiếp tới kết quả máng phụ thuộc vào quặng nhất thiết phải khuấy
đập vỡ quặng chứa trong bùn. Nâng cao tốc độ có bằng cánh trộn khuấy nào, thời gian ngắn nhất
thể gây tác động khuấy mạnh. Tuy nhiên, nếu tốc đập vỡ, tuyển rửa quặng sau khi đã chọn số vòng
độ cao, thì do vận tốc tiếp tuyến của chu vi vít xoắn quay và bước vít, còn với năng suất thì không liên
vượt quá lực ma sát giữa quặng với vít xoắn, làm quan. Thời gian tuyển rửa t với đoạn tuyển rửa
quặng bay khỏi trục. Thậm chí sẽ khiến cho bùn của máng L1 (hình 3) tỷ lệ thuận, còn với bước vít
và hạt quặng tương đối nhỏ bay ra khỏi máng, dẫn và số vòng quay tỷ lệ nghịch. Đồng thời với góc
đến tiêu hao năng lượng vô ích, làm bẩn sân công nghiêng lắp đặt thân máng và môi chất tuyển rửa
nghiệp và mất an toàn. Số vòng quay vít xoắn n có ảnh hưởng.
với tốc vòng tỷ lệ thuận, và tỷ lệ nghịch với đường
kính vít xoắn:
Khi vít xoắn quay thì bề mặt vít đẩy quặng
chuyển động lên trên. Đồng thời với điều này,
quặng trên bề mặt nghiêng, do lực tác dụng của
trọng lượng bản thân sinh ra chuyển động trượt
xuống dưới. Công thức tính toán thời gian tuyển
v
, r/min (3)
n =
π.D
Theo Taggart đã chỉ rõ: Khi đường kính vít xoắn rửa xác định như sau [5]:
là 508-1016 mm thì vận tốc vòng thông thường cần
trong phạm vi (42,7-57,9) r/min. Đồng thời vòng
L1
t =
, min (6)
θ.so.n
KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
32
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Trong đó:
Nói chung chọn trong khoảng (55o~80o). Hành
- Giá trị θ phụ thuộc vào góc nghiêng β của trình nhỏ chọn giá trị lớn, (hành trình) lớn chọn giá
máng. Khi β= (0o-20o) thì θ= (0,5-0,35). Góc trị nhỏ. Góc lắp đặt cánh với đường tâm trục Ø=
nghiêng lớn chọn giá trị nhỏ và ngược lại.
90o-λ.
- Về chiều dài đoạn tuyển rửa và thời gian
tuyển rửa, Eudenic căn cứ hệ số dẻo của bùn đất
và thời gian tuyển rửa trong máng nghiêng phân
thành ba loại: Loại thứ nhất là quặng khó tuyển,
nó chứa bùn sét dẻo, dính rất khó nhào nặn bằng
tay. Hệ số “dẻo” K của loại đất này cao hơn (10-
Trong đó, λ là góc nâng đường vít xoắn. Tức:
so
λ = tan−1
,mm (8)
π.k1.D
2.3. Xác định năng suất máy rửa
Năng suất máy rửa quặng là tổng lượng sản
15), cần tuyển rửa trong máng nghiêng của máy phẩm đã rửa và lượng hạt rắn trong nước tràn.
rửa quặng hơn 6 min, vì vậy cần qua tuyển rửa hai Năng suất lớn nhất quặng sản phẩm phụ thuộc vào
lần; Loại thứ hai là quặng khả tuyển trung bình. Nó năng lực vận chuyển của vít xoắn. Do vậy, cánh
chứa đất dính dễ dàng nhào, nặn bằng tay. Hệ số trộn khuấy lắp với góc nghiêng trên thực tế xem là
“dẻo” K của loại đất này là (5-10), thời gian tuyển có tác dụng như máy vận tải. Do vậy, năng lực vận
rửa cần là 3-6 min; Loại thứ ba là dễ rửa, nó chứa chuyển với bình phương đường kính ngoài của
đất có cát. Hệ số “dẻo” K của nó thấp hơn (3-5), cánh trộn khuấy, số vòng quay, tỷ trọng vật liệu tỷ
thời gian cần tuyển rửa là (1,5-3) min.
lệ thuận. Đồng thời với tính chất bùn, lượng bùn
Hệ số K tính theo công thức sau: K=B1-B2. trong vật liệu, lượng bùn trong sản phẩm,… có liên
Trong đó: B1 là phần trăm nước khi đất bắt đầu quan. Trong đa số trường hợp, năng suất xử lý bị
chảy và mất hình dạng ban đầu; B2 là phần trăm giới hạn bởi năng lực xử lý bằng cách tác động
nước khi đất chịu nén và bắt đầu vỡ. Cuối cùng khi đập vỡ quặng của máy rửa. Do vậy, đối với tuyển
xác định chiều dài máng Lo thì có thể tham khảo rửa quặng chuẩn càng cần xem xét các nhân tố
chiều dài thoát nước ước tính là (1/3-1/2) toàn bộ của các phương diện này, chọn số vòng quay, góc
chiều dài L1, tức là:
nghiêng và bước vít thích hợp.
2.3.1. Năng suất máy vít tải
Năng suất máy vận tải dạng trục vít (vít tải) đặc
xác định như sau [5]:
3
,mm (7)
Lo = .L1
2
Đối với quặng sạch hàm lượng nước ít, chọn
giá trị lớn, ngược lại chọn giá trị nhỏ.
Q = 47.m.D2.βo.ψ.so.θ.n.γ , tấn/h (9)
2.2.6. Góc nghiêng máng rửa
Trong đó:
Góc nghiêng máng rửa β nói chung chọn trong
phạm vi (8o-14o30’). Nếu các điều kiện khác thay
đổi, tăng góc máng rửa có thể nâng cao chất
lượng tuyển rửa quặng. Nếu góc nghiêng quá
Q- Năng suất lớn nhất, tấn/h;
m- Số trục vít xoắn;
D- Đường kính vít xoắn, m;
βo- Hệ số ảnh hưởng của góc nghiêng máng,
lớn, tình trạng quặng trượt xuống (đặc biệt là hạt βo = 1-0,02.β (β- Góc nghiêng của máng).
quặng lớn) gia tăng. ψ- Hệ số điền đầy. Trị số của nó theo độ tăng
Do vậy, tăng mạnh mòn hỏng bộ phận cánh vít tính linh động và độ giảm tính mài mòn của quặng
công tác và tăng tiêu hao năng lượng. Đồng thời vận chuyển mà tăng. Đối với quặng nặng và có
hãy còn giảm tốc độ quặng chuyển động lên trên, tính mài mòn thấp ψ = 0,25; Đối với quặng nặng và
giảm năng suất.
có tính mài mòn cao ψ = 0,125; Đối với quặng nhẹ
2.2.7. Góc nghiêng lắp cánh so với đường tâm và có tính mài mòn thấp ψ = 0,32; Đối với quặng
trục
Mục đích của cánh với đường tâm trục tạo
nhẹ và không mài mòn ψ = 0,4.
so- Hành trình vít xoắn, m, so = 2s (s- Bước
thành góc xiên là làm cho khi cánh vít xoắn quay vít);
tạo ra lực đẩy vật liệu trong máng, làm cho vật
θ- Hệ số chuyển động của quặng trong máng
liệu trong máng có được chuyển động lên trên sau nghiêng có bùn quặng;
mỗi vòng quay, để đạt được liên tục đẩy quặng
một cách đan xen nhau. Góc nghiêng của nó cần
tương thích ứng với hành trình vít.
n- Số vòng quay vít; r/min;
γ- Tỷ trọng của quặng, tấn/m3;
2.3.2. Năng suất máy rửa cánh vuông
KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
33
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Trên cơ sở tính toán xác định năng suất của
máy vít tải, so sánh diện tích mặt cắt lớp vật liệu
vận chuyển bởi vít xoắn đặc thấy rõ khi mức chìm kG
và độ sâu của quặng tương đồng thì diện tích mặt
Trong đó:
p- Lực cản ma sát quặng với máng nghiêng,
q1- Trọng lượng quặng mà bị khuấy đưa lên bởi
cắt ngang của lớp vật liệu vận chuyển bởi vít xoắn cánh vít xoắn, kG
nhỏ hơn nhiều so với diện tích mặt cắt ngang vít
xoắn đặc, tỷ số của nó là = Fa/Fb 0,5.
π
4
q1 = .(D2 − d2 ).Lo.ψ.γ
; kG (13)
Nếu đem áp dụng công thức tính năng suất vít
xoắn không liên tục theo cánh tính của vít xoắn
đặc nhất thiết phải nhân với hệ số tỷ lệ diện tích α.
Năng suất máy vận tải vít xoắn cánh rời được
xác định như sau:
d- là đường kính ngoài của trục vít xoắn, m
f- Hệ số ma sát của quặng với đáy máng;
H- Chiều cao nâng quặng, m.
L’- Hình chiếu bằng của chiều dài máng rửa
Lo, m.
Q = 47.m.α.D2.β .ψ.s .θ.n.γ
, tấn/h (10)
o
o
2.4.2. Lực cản do khuấy trộn và đập quặng
Trong đó:
Cánh vít xoắn quay trong máng rửa, không chỉ
- Tỷ số diện tích hiệu quả vận chuyển quặng có tác dụng vận chuyển mà còn tiến hành khuấy
của cánh vít xoắn Fa và diện tích tiết diện tương và đập vỡ đối với quặng chứa bùn và hạt bùn,
ứng của bản thân vít xoắn “đặc” Fb ; = Fa/Fb nâng cao hiệu quả rửa quặng. Cùng với điều này,
0,5.
2.4. Xác định công suất truyền động
lực cản chuyển động quặng tăng lên. Điểm này
đối với vít xoắn cũng tồn tại tương tự. Tuy nhiên,
Tính toán công suất truyền động R2VV tham do kết cấu của cả hai và trọng lượng không giống
khảo công thức tính công suất máy vít tải cùng nhau, hệ số lực cản mà sinh ra do khuấy và đập
dạng. Tuy nhiên, theo đặc điểm R2VV, khi chọn vỡ quặng cũng không giống nhau.
giá trị hệ số lực cản có một vài khác biệt.
Trong cùng một điều kiện, giá trị đối với cánh
xoắn là lớn. Nói chung có thể lựa chọn trong
2.4.1. Lực ma sát của máng lên quặng
Đối với lực cản ma sát quặng với máng phạm vi dưới đây: Vít xoắn đối với quặng dạng
nghiêng bao gồm: áp lực vuông góc và hai thành hạt trọng lượng tương đối lớn nhưng tính đập tách
phần trọng lực.
tương đối thấp, hệ số lực cản của nó ko=1,2~1,4
(thậm chí 1,6); đối với quặng nặng tính đập tách
cao ko=1,8~2,0; hệ số lực cản của cánh vít xoắn
đối với quặng kim loại đen, có thể chọn trong ko=
3,5~4,0. Do vậy, lực cản chuyển động của quặng
p = q1.Lo.(sinβ + f.cosβ) ; kG (11)
Hoặc:
p = q1.(H + f.L ') ; kG
(12)
Hình 2. Mặt cắt bố trí máng rửa
KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
34
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
trong máng là:
60.ko.Q.Lo.(sinβ + f.cosβ).tan(λ + ρ)
M =
; kGm (25)
p1 = ko.p = ko.q1.Lo.(sinβ + f.cosβ)
; kG (14)
7,2.π.n.tanλ
Hoặc:
Hoặc:
; kG (15)
p = ko.q1.(H + f.L ')
60.ko.Q.(H+ f.L').tan(λ + ρ)
7,2.π.n.tanλ
M =
; kGm (26)
2.4.3. Lực cản trên gối đỡ
Lực cản trên gối đỡ được tính toán dựa trên
hiệu suất truyền động qua gối đỡ, hiệu suất qua
gối ký hiệu là ηg.
2.4.6. Công suất cần để khắc phục lực cản
chuyển động
No = M.ω
(kW)
Đối với ổ trượt: ηg= 0,9÷0,93
Đối với ổ lăn: ηg= 0,95÷0,96
2.4.4. Hiệu suất bộ dẫn động
Lấy hiệu suất bộ dẫn động là ηdđ, giá trị của nó
theo tính toán tổng hiệu suất bộ truyền động.
2.4.5. Mô men xoắn cần để khắc phục lực cản
chuyển động
π.n
20
và
ω =
(rad/s)
Từ đó:
ko.Q.Lo.(sinβ + f.cosβ).tan(λ + ρ)
3,6.tanλ
No =
No =
; kGm/s (27)
(28)
M = p1.r .tan(λ + ρ)
; kGm (16)
1
Hay là:
ko.Q.(H + f.L ').tan(λ + ρ)
3,6.tanλ
M = ko.q1.Lo.(sinβ + f.cosβ).r .tan(λ + ρ)
; kGm (17)
1
; kGm/s
Hoặc:
Hiệu suất vít xoắn xác định theo công thức:
M = ko.q1.(H+ f.L').r .tan(λ + ρ)
; kGm (18)
1
tanλ
tan(λ + ρ)
ηv =
(29)
Trong đó:
r1 (m) là khoảng cách từ đường tâm vít xoắn
đến điểm đặt lực trên cánh xoắn. r1 = k1∙D/2 (m),
trong đó k1=0,7-0,9 là hệ số xác định căn cứ theo
hệ số điền đầy. Hệ số điền đầy lớn chọn giá trị
nhỏ, ngược lại cho giá trị lớn.
Thay vào công thức (27), (28) ta có:
ko.Q.Lo.(sinβ + f.cosβ)
No =
; kW
3,6.102.ηv
λ- Góc nâng vít xoắn:
ko.Q.Lo.(sinβ + f.cosβ)
367.ηv
No =
→
; kW (30)
so
λ = tan−1
(19)
π.k1.D
Hoặc:
ρ- Góc ma sát giữa quặng và cánh xoắn;
ko.Q.(H + f.L ')
; kW (31)
367.ηv
No =
ρ = tan−1 µ
(20)
2.4.7. Công suất động cơ điện truyền động
Xem xét đến công suất, trọng lượng vít xoắn
có ảnh hưởng rất lớn và một số tổn thất chưa tính
vào, cần tăng công suất động cơ điện.
μ- Hệ số ma sát giữa quặng và cánh xoắn: μ=
0,57~0,84
Từ các công thức:
Q
q1 =
; kG (21)
3,6.v
k '.ko.Q.Lo.(sinβ + f.cosβ)
N = k '.No =
; kW (32)
367.ηv.ηg.ηtd
so.n
60
; m/s (22)
; m (23)
; m (24)
v =
Hoặc:
k '.ko.Q.(H + f.L ')
367.ηv.ηg.ηtd
so = π.k1.D. tan λ
N = k '.No =
; kW (33)
k1.D
r =
1
Với k’ là hệ số dự trữ công suất điện.
2.5. Tính toán lựa chọn các tham số thiết kế
máy rửa cánh vuông MRCV 2284
2
Thay thế vào ta được:
2.5.1. Xác định các thông số hình học
KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
35
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Năng suất thiết bị yêu cầu thiết kế:
Q= 120, tấn/h
L1= θ.so.n.t= 0,42∙0,6∙24∙1,85= 5.595 (mm)
Chiều dài máng rửa xác định theo công thức
Cỡ hạt lớn nhất:
amax= 50 mm
Số trục vít xoắn:
m= 2 trục
(7):
3
3
(mm)
Lo = .L1 = .5595 = 8392
2
2
Tỷ số diện tích:
α= Fa/Fb = 0,35
Chọn chiều dài máng rửa Lo= 8.400 mm.
Góc nâng đường vít xoắn được xác định theo
công thức (19) với k1=0,8:
Góc nghiêng của máng:
β= 14 độ
Hệ số ảnh hưởng của góc nghiêng máng:
β0= 1-0,02.β = 0,995
Hệ số điền đầy với quặng nhẹ:
ψ= 0,32
so
λ = tan−1
= 0,22 = 12,7o
π.k1.D
Chọn góc nâng λ= 15 độ.
Góc ma sát giữa quặng và cánh xoắn xác định
Kích thước vít xoắn tính theo điều kiện cỡ hạt theo công thức (20),với hệ số ma sát giữa quặng
như sau:
và cánh xoắn μ= 0,8 thay số ta được:
D>10∙amax= 10∙50= 500 mm
Chọn sơ bộ đường kính vít D= 700 mm.
Bước vít xác định theo công thức (2):
s= (0,25÷0,5)∙D = 175÷350 mm
Chọn bước vít:
ρ = tan−1 µ = 0,67 = 38,7o
2.5.2. Tính toán công suất truyền động
Hiệu suất vít xoắn theo công thức (29):
tanλ
tan(λ + ρ)
ηv =
= 0,21
s= 300mm
Hành trình vít xoắn:
so = 2.s = 600 mm
Hiệu suất ổ trượt: ηg = 0,9
Số vòng quay trục vít theo công thức (3) với v=
42,7-57,9 r/min [5]:
Hiệu suất bộ truyền động: ηtd = 0,85
Công suất động cơ điện yêu cầu theo công
thức (32):
v
n =
= 19,4 ÷ 26,3 (r / min)
π.D
k '.ko.Q.Lo.(sinβ + f.cosβ)
367.ηv.ηg.ηtd
N =
= 69,7 (kW)
Chọn n= 24 r/min;
Với góc nghiêng của máng β= 14o, chọn hệ số
chuyển động của quặng trong máng nghiêng có
bùn quặng θ=0,42.
Thay các số liệu trên vào công thức (1) xác
định đường kính vít xoắn:
Trong đó:
- Với quặng bauxite (kim loại màu) chọn hệ số
lực cản ko= 3,5.
- Hệ số dự trữ công suất điện k’= 1,2.
Theo tiêu chuẩn, chọn động cơ điện N= 75 kW.
Momen tác dụng lên trục vít tải xác định theo
công thức (25):
Q
D =
= 1, 0 6 ( m )
47.m.α.βo.ψ.so.θ.n.γ
60.ko.Q.Lo.(sinβ + f.cosβ).tan(λ + ρ)
M =
Chọn kích thước đường kính vít xoắn D= 1.060
mm.
7,2.π.n.tanλ
Khoảng cách giữa hai trục vít xác định theo
công thức (4):
= 3.608 (kGm)
L= D – (50÷200)= 860÷1.010 (mm)
Chọn khoảng cách giữa hai trục vít L= 880 mm.
Bề rộng máng rửa được xác định theo công
thức (5):
B= L+D+2∙(80÷140)= 2.100÷2.220 (mm)
Chọn bề rộng máng rửa B= 2.200 mm.
Theo công thức (6) chiều dài đoạn máng rửa
được xác định như sau:
Hay M = 36,1 kNm.
3. Kết luận
- Nguyên lý làm việc của máy rửa cánh vuông
tương đối giống so với máy vít tải, do đó có thể
tham khảo các lý thuyết về máy vít tải trong tính
toán thiết kế máy rửa cánh vuông;
- Kết quả tính toán các tham số chính phục vụ
thiết kế máy rửa cánh vuông MRCV 2284 với năng
KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
36
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
suất 120 tấn/h cho thấy các kết quả tương tự với Giao thông vận tải.
máy rửa cánh vuông CX 2284 đang sử dụng tại
nhà máy tuyển bauxite Tân Rai;
[2].Taggart, Handbook of Mineral Dressing,
Volume III, Publised by John Wiley, Newyork,
- Phương pháp tính toán các thông số kỹ thuật 1967.
phục vụ thiết kế chế tạo máy rửa cánh vuông
[3]. Оборудованиедляпереработкисыпучих
MRCV 2284 có thể tham khảo trong tính toán các материалов, В.Я. Борщев, Ю.И. Гусев, М.А.
thiết bị máy rửa cánh vuông khác.
Промтов, А.С. Тимонин.
Tài liệu tham khảo:
[4]. 黄慕礼 (2002), 双螺旋槽式洗矿机设计参数
[1]. Nguyễn Bơi, Trần Văn Lùng, Phạm Hữu 的 确定和传动功率计算,长沙黑色冶金矿山设计研
Giang (1999), Cơ sở tuyển khoáng, Nhà xuất bản 究院.
Calculation of design parameters of the MRCV 2284 type square-wing two-screw
ore washer 2284 in the bauxite ore processing plant
MSc. Tran Ngo Huan - Vinacomin – Instiute of Mining Science and Technology
Eng. Nguyen Van Dong - Vinacomin Motor Industry Joint Stock Company
Abstract:
The paper presents the calculation results of basic parameters for the design and manufacture of the
MRCV- 2284 type square wing washer in the bauxite ore processing plant.
KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
37
8 trang
5220
Bạn đang xem tài liệu "Tính toán thông số thiết kế máy rửa quặng hai trục vít cánh vuông MRCV 2284 sử dụng trong nhà máy tuyển quặng Bauxite", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- tinh_toan_thong_so_thiet_ke_may_rua_quang_hai_truc_vit_canh.pdf
