BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2011 Tên đề tài:
BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ
BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

CẤP BỘ NĂM 2011

Tên đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hoàn
chỉnh trục răng chủ động máy nghiền apatit”

Ký hiệu: 163.11RD/HĐ - KHCN
1.3.1 Đối tượng nghiên cứu. 5
1.3.2 Phạm vi và phương pháp nghiên cứu. 6
1.4 Tình hình ng dng và phát trin 6
1.5 Khái nim chung v quá trình nghin 8
1.5.1 Khái niệm 8
1.5.2 Các tính chất cơ bản của vật liệu nghiền. 8
1.5.3 Đặc tính của quá trình nghiền 11
1.5.4 Năng lượng nghiền 13
1.5.5 Các phương pháp nghiền 14
1.6 Tng quan v máy nghin tang 17
1.6.1 Phân loại máy nghiền tang 17
1.6.2 Nguyên lý làm việc của máy nghiền tang 18
1.6.3 Cấu tạo một số máy nghiền tang 19
1.6.4 Các chi tiết cơ bản trong máy nghiền tang 23
1.6.5 Điều kiện làm việc của máy nghiền apatit tại xưởng tuyển 27
1.7 Trc rng máy nghin Apatit 29
1.7.1 Phân loại và công dụng truyền động trục răng 29
1.7.2 Bộ truyền trục răng – bánh răng 29
1.7.3 Độ chính xác của truyền động trục răng 31
1.7.4 Trục răng trong máy nghiền apatit 34
1.8 Kt lun 36
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRỤC RĂNG CHỦ ĐỘNG MÁY
NGHIỀN APATIT 37

2.1 Các thông s b truyn trc rng – bánh rng máy nghin apatit 37
2.2 Tính kim tra trc rng ch ng 38
2.2.1 Tỷ số truyền của bộ truyền 38
2.2.2 Kiểm tra độ bền của răng 38
2.2.3 Kiểm tra độ bền của trục 42
2.2.4 Kiểm tra độ bền của then 46

3.4.1 Phiếu nguyên công chế tạo ống răng 87
3.5 Kt lun 88
CHƯƠNG IV: CHẾ TẠO TRỤC RĂNG CHỦ ĐỘNG, LẮP ĐẶT CHẠY THỬ
KHẢO NGHIỆM 89

4.1 Mt s hình nh ch to trc và ng rng 89
4.2 Lp t, chy th kho nghim trc rng ch ng trên máy nghin apatit 97
4.3 Kt lun 97
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98
LỜI CẢM ƠN 100
TÀI LIỆU THAM KHẢO 101
CÁC VĂN BẢN KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM
CỦA ĐỀ TÀI 102

PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined.
Ph lc 1: Bn v thit k trc rng ch ng máy nghin qung apatit Error!
Bookmark not defined.

Ph lc 2: Hp ng nghiên cu khoa hc và tin  thc hin  tài Error!
Bookmark not defined.

Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hoàn chỉnh ”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2011 Mai Quý Sáng
3

Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hoàn chỉnh ”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2011 Mai Quý Sáng
4

LỜI NÓI ĐẦU
Máy nghin là mt thit b chuyên dùng c s dng trong ngành
công nghip khai khoáng, xây dng và công nghip vt liu … ã c nhiu
nc trên th gii nghiên cu ch to và ng dng rng rãi.  các nc phát
trin vi trình  khoa hc k thut cao ã ch to c nhng máy nghin
qung c ln a dng v chng lo
i. Các chi tit cn thay th c ch to
mi.
 trong nc, máy nghin qung ang s dng ti các nhà máy khai
thác qung ch yu là máy ngoi nhp. Mt s chi tit c ln mau mòn, chóng
hng cha có kh nng ch to mi, do ó vic thay th còn rt khó khn. Các
thit b này khi thay th cn phi nhp khu t nc ngoài v, 
iu ó gây tn
kém v kinh t và mt nhiu thi gian ch i, nh hng n sn xut.
Trong quá trình làm vic, trc rng ch ng ca máy nghin apatit
chu tác dng ca mô men un, xon, lc dc trc Dng hng ch yu ca
trc rng là do mi gây ra gy trc. Do ó  tài “Nghiên cứu, thiết kế, xây
dựng quy trình công nghệ ch
ế tạo hoàn chỉnh trục răng chủ động máy nghiền
apatit” nghiên cu, thit k, ch to a vào ng dng nhm áp ng yêu cu

mt s chi tit mau mòn chóng hng cha ch to c vi iu kin trong
nc. Khi thay th các chi tit này cn phi nhp khu t nc ngoài v, iu
ó gây ra tn kém v kinh t và m
t nhiu thi gian ch i. Vic nghiên cu
ch to trc rng ch ng máy nghin apatit nói riêng và các ph tùng máy
c ln trong ngành khai khoáng nói chung là rt cp thit.  tài nhm áp
ng yêu cu trên và óng góp mt phn nh cho s phát trin ca ngành c
khí ch to trong nc.

1.2.2 Mục tiêu của đề tài:
Làm ch vic thit k, ch to trc rng ch ng máy nghin apatit,
a vào sn xut trong nc thay th hàng nhp khu.
1.3 Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu.
1.3.1 Đối tượng nghiên cứu.
i tng nghiên cu ca  tài là: Trc rng ch ng ca máy
nghin Apatit. Trong ó  tài tp trung nghiên cu các ni dung sau:
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hoàn chỉnh ”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2011 Mai Quý Sáng
6
- Nghiên cu tng quan v máy nghin và trc rng ch ng máy
nghin apatit.
- Tính toán, thit k trc rng ch ng máy nghin apatit.
- Lp quy trình công ngh ch to trc rng ch ng máy nghin
apatit.
- Ch to 01 trc ch ng, lp t chy th, kho nghim.
1.3.2 Phạm vi và phương pháp nghiên cứu.
- Nghiên cu lý thuyt kt hp vi thc t s
dng thit b ti c s.
- Tìm hiu nng lc ch to trong nc, kt hp vi kinh nghim nc
ngoài  ch to phôi và gia công c khí.

ti châu Á, Nht Bn và Trung Quc là hai quc gia i u trong lnh vc
khai thác và ch bin qung.
Các loi máy c ln và chi tit c ln c s
n xut trên dây chuyn
sn xut hàng lot vi các máy chuyên dng hin i. Trc rng ch ng
máy nghin apatit dài > 2480 mm, ng kính c  450 mm c s dng
rng rãi trong các ngành công nghip tuyn khoáng. Ti các nc phát trin,
công ngh ch to trc rng ã tr thành truyn thng.
* Tình hình ứng dụng và phát triển tại Việt Nam: Qung Apatit c
phát hin t nm 1924 ti Lào Cai. M
 apatit Lào Cai có chiu dày 200m,
rng t 1- 4km chy dài 100 km nm trong a phn Vit Nam, t Bo Hà 
phía ông Nam n Bát Xát  phía Bc, giáp biên gii Trung Quc.
Nhà máy Apatit c xây dng trong thp niên 90 vi s giúp  ca
Liên Xô. Các thit b ca nhà máy trong ó có máy nghin apatit c ch to
 Liên Xô. Chi tit trc rng ch ng ca máy nghin apatit là chi tit mau
mòn chóng hng, cn c phc hi hoc thay th
.
* Một số đơn vị chế tạo, gia công, phục hồi trục răng máy nghiền
apatit: n v có kh nng úc chi tit c ln: công ty Comael – Gia Lâm,
công ty c khí Vit Toàn – Thái Bình… n v có kh nng gia công chi tit
c ln: công ty c khí úc Ngc Hà, công ty c khí Qung Ninh, Nhà máy c
khí Hà Ni, Nhà máy c khí i Dng, nhà máy c khí Tây Ni …Vin
Nghiên cu C khí ã thc hi
n vic phc hi trc rng ch ng máy nghin
apatit và nhiu các chi tit ca các thit b khác ti nhà máy apatit Lao Cai.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hoàn chỉnh ”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2011 Mai Quý Sáng
8
Hin ti cha có n v nào nghiên cu, thit k, ch to mi trc rng ch

= P
n
/F và σ
k
= T/F, (MN/m
2
) (1.1)
Trong ó :
+ P
n
, T: Lc nén v (hoc kéo) (MN);
+ F : Tit din chu nén hoc kéo (m
2
);
- Độ giòn: c trng cho kh nng b phá hu ca vt liu di tác ng ca
lc va p. Vt liu giòn có s sai khác rt ln gia gii hn bn nén và bn
kéo. Phân loi da vào thí nghim s ln va p cn thit  làm v vt liu:
Rt giòn di 2 ln va p
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hoàn chỉnh ”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2011 Mai Quý Sáng
9
Giòn 2 ÷ 5 ln va p
Dai 5 ÷ 10 ln va p
Rt dai trên 10 ln va p
Tính giòn tng lên thì nng lng nghin gim i và nng sut tng theo.
- Tính mài: c trng cho kh nng ca vt liu làm mòn b phn công tác
khi làm vic.
Bảng 1.1 - Bảng phân loại vật liệu nghiền theo tính năng mài bằng va đập.
Chỉ sổ hao mòn (g/t)
Loại

Si á vôi ; á vôi.
Mài mòn rt
cao
X > 500 > 2000
X lò in, qung st, x lò
thi.

Tính mài c xác nh theo công thc:
I =
3
12
123
1
.( )
3
A
g
Ag Ag
GGG
++
; (g/t) (1.2)
Trong ó :
+ Ag
1
, Ag
2
, Ag
3
: Hao mòn u búa c xác nh vi  chính
xác ± 0,2mg;

ct a cht) là tng cc san (KS) KS1, KS2, KS7, KS8. Trong ó, qung
apatit nm  các tng KS4, KS5, KS6 và KS7. Trong tng tng li c chia
thành các i phong hóa hóa hc và cha phong hoá hoá h
c.
Tng KS4 (còn gi là tng di qung) là tng nham thch apatit
cacbonat - thch anh - muscovit có cha cacbon. Nham thch ca tng này
thng có màu xám sm, hàm lng cht cha cacbon tng i cao, khoáng
vt cha cacbonat là olomit và canxit trong ó olomit nhiu hn canxit.
Tng này gm 2 loi phin thch chính là dolomit -apatit - thch anh và apatit
- thch anh - dolomit, cha khong 35-40% apatit, các dng trên u cha
mt lng cacbon nht nh và các ht pyrit phân tán xen k nhau, chiu dày
c
a tng này t 35-40m.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hoàn chỉnh ”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2011 Mai Quý Sáng
11
Tng KS5 (còn gi là tng qung): ây là tng apatit cacbonat. Nham
thch apatit cacbonat nm trên lp phin thch di qung và to thành tng
cha qung ch yu trong khu vc b photphorit. Nm dc theo trung tâm
khu m Lào Cai t ông Nam lên Tây Bc chy dài 25 km. Qung apatit hu
nh n không thuc phn phong hoá ca tng qung (KS5) có hàm lng
P2O5 t 28-40% gi là qung loi 1, chiu dày tng qung dao ng t 3-4m
t
i 10-12m. Ngoài ra, còn có các phin thch apatit - olomit, olomit -apatit
- thch anh - muscovit.
KS6, KS7 (còn gi là tng trên qung). Nm trên các lp nham thch
ca tng qung và thng gn lin vi các bc chuyn tip trm tích cui
cùng. Nham thch ca tng này khác vi loi apatit cacbonat  ch nó có hàm
lng thch anh, muscovit và cacbonat cao hn nhiu và hàm lng apatit
gim. Phin thch ca tng này có màu xanh nht,  trong i phong hoá

++
=
(1.3)
+ Theo trung bình nhân:
3
D abc= (1.4)
+ Theo trung bình bình phng:
222
3
abc
D
++
=
(1.5)
- Thành phần hạt của vật liệu đem nghiền:
Xác nh thành phn ht ca vt liu em nghin bng phng pháp
sàng mu nh trên thì khi lng vt liu phi sàng thí nghim s quá ln.
Ngi ta chp nh và xác nh tng din tích chim ch trên nh ca
mi loi kích thc ht,  ánh giá t l chim ch c
a chúng so vi din
tích chung (hình 1.1).

Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hoàn chỉnh ”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2011 Mai Quý Sáng
13
Hình 1.1 Phương pháp bình đồ để xác định thành phần hạt
của vật liệu đem nghiền.
- Mức độ nghiền: T s gia kích thc ca ht em nghin vi ht sn phm
gi là mc  nghin. Xác nh mc  nghin:
+ Theo kích thc ln nht ca vt liu nghin:

+ Mc  nghin c xác nh chính xác nht qua quan h sau:

tb
tb
D
i
d
=
(1.8)
Trong ó:
11 22
.
100
nn
tb
dm dm dm
d
++
=
(1.9)
Vi:
- d
1
, d
2
, … d
n
: Kích thc trung bình ca mi loi ht;
- m
1

.
2
2
==
δ
(1.11)
Trong ó:
+
E
K
2
2
2
δ
=
là h s t l;
+ V là th tích vt bin dng;
+
δ
là ng sut lúc bin dng;
+ E là mô un àn hi;
+ A là nng lng gây bin dng;
- Định luật nghiền thứ ba (Ph.Bôn a ra nm 1951): sau khi ã bin i
công  nghin Q kg vt liu.

Q
D
i
KA
n


Hình 1.2 Các phương pháp nghiền cơ bản
+ Miết vỡ: Xy ra khi hai mt nghin trt tng i vi nhau, lp mt ngoài
ca á b bin dng và b tách ra do ng sut tip vt quá gii hn bn
(h1.2d);
+ Đập vỡ: Vt liu b ti trng va p tác ng. Trong vt liu xut hin ng
thi các bin dng khác nhau nh
ng  trng thái ng (h1.2e).
Thông thng trong máy nghin, ngi ta s dng t hp các phng
pháp trên tu thuc tính cht c lý và  ln ca vt liu. i vi vt liu siêu
bn, s dng ép v và p v, vt liu dòn – tách v hay p v, vt liu do
– dùng các dng nghin trên kt hp vi mit. Vi vt liu 
m hoc do cn
có mit v  tránh làm bt tc bung nghin.
- Các loại máy nghiền: Theo kích thc sn phm, máy nghin phân thành
máy nghin ht và nghin bt.
* Máy nghiền hạt
: Theo nguyên tc làm vic, máy nghin ht có các dng
sau:
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hoàn chỉnh ”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2011 Mai Quý Sáng
16
+ Máy nghin má (hình 1.3a và b): B phn làm vic là hai má nghin.
Ht vt liu b phá v do tác dng ép, un và mit cc v cc b khi hai má
nghin tin sát vào nhau.

Hình 1.3 Các loại máy nghiền hạt
+ Máy nghin nón (hình 1.3c và d) b phn làm vic là hai nón nghin,
trong ó nón bên trong có chuyn ng lch tâm so vi nón ngoài. Ht vt
liu nm trong khong không gian gia hai nón nghin b phá v do ng thi

+ Máy xay lc:  lo
i máy này vt liu b ép v và mit v gia con ln
và thành bên ca ni nghin (hình 1.4d). Con ln hình tr c lp vi trc
quay ng qua cn lc và khp quay.
+ Máy nghin bt va p: B phn va p là u búa. u búa c
ghép cng hoc ghép xoay (bn l) vi a quay (hình 1.4e). Vt liu c
nghin mn do va p ca u búa quay tc  cao. Bt m
n có kích thc xác
nh c cun lên cao, ra khi bung nghin nh tác dng ca dòng khí có
tc  thích hp.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hoàn chỉnh ”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2011 Mai Quý Sáng
18
1.6 Tổng quan về máy nghiền tang
1.6.1 Phân loại máy nghiền tang
* Phân loại máy nghiền:
- Da vào t s gia chiu dài và ng kính v máy nghin mà máy nghin
bi chia ra làm hai loi: nghin bi tang và nghin bi ng.

L
D
= 2 ÷ 3 - Nghin bi dng tang;

L
D
= 3 ÷ 6 - Nghin bi dng ng;
Trong ó: L - chiu dài; D - ng kính v máy;
- Theo ch  làm vic có 2 loi:
+ Làm vic theo chu k.
+ Làm vic liên tc.

dn ng v nh mt ng c và hp gim tc. Np và  vt liu ã nghin
qua các ca s và theo chu k (hình 1.6).
Nng sut máy ph thuc vào kích th
c v quay, chu k nghin mt
m, dng vt liu và  mn cn phi nghin. Có th np vt liu theo t khi
0,35 ÷ 0,45 t/m
3
(có ngha là lng vt liu np cho 1m
3
th tích bung
nghin).

Hình 1.6 Sơ đồ làm việc của máy nghiền tang.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hoàn chỉnh ”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2011 Mai Quý Sáng
20
a, d: Sơ đồ nghiền hở; b, c, e, i: Sơ đồ nghiền chu trình kín.
* Máy nghiền làm việc liên tục, dỡ liệu qua vách bên phải (hình 1.7):
Vt liu phi nghin c np qua ca np (1), nh b np liu tang
trng (2) phía trong có vách ngn dng cánh vít. Vt liu c múc tng m
 qua c rng loe phía trong (3) vào tang nghin (6). Phía ngoài c rng có
lp c trc (5) úc lin vi mt bích bên trái ca tang nghin và c
 trc c
lp vào  trc (4). B mt ca gi  bc i din vi b mt làm vic ca 
trt có cu to dng cu và ta trên giá máy (14), kt cu này cho phép trit
tiêu các sai s khi lp ghép, cng nh trit tiêu các bin dng khác ca tang
nghin. Dn ng tang nghin nh ng c, b truyn ai (13), cp bánh r
ng
h (8). Trong quá trình nghin các ht vt liu  nh s bay qua khe h (15)
ca vách ngn (9).  phía bên kia vách ngn có lp các cánh gom liu (10),

Vt liu np qua ca np (1), b np (2) và vít ti lin vi c trc (4)
vào bung nghin th nht ca máy. Vt liu c nghin  bung th nht
bay qua khe h c
a vách ngn (5) ri sau ó qua các l (6) trên v tang ri
vào phu gom sn phm (7),  t ây vt liu c a tip ti các thit b
phân loi bng khí. Các ht sn phm cha  nh c thit b phân loi
bng khí tách ra ri vn chuyn chúng ti b phn tip nhn (8)  tip ó
nh các cánh (9) np chúng vào phu dn h
ng (10) a vào bung nghin
th hai  nghin tip.
T bung nghin th hai, sn phm bay qua các l ca vách bên phi
(11), nh các cánh ca (12) vt liu c gom vào phu gom (13)  t ó nh
các cánh vít (14) lp rên c trc rng a vt liu ti ng x (15). T ng x
liu (15), qua các l (16) vt liu ri vào sàng (17), trên sàng gi li các bi (n
thép),  ri d chúng qua ng (19). Sn phm  mn qua sàng (18)  vn
chuyn ti các xi lô cha.
Dn ng bng ng c in ng b có tc  chm, qua hp gim
tc, khp ni vi tang nghin.
Trong quá trình nghin, nhit to ra rt nhiu, làm bc hi nc ca vt
liu, gim nng sut. Bi v
y, cn phi a hi nc có ln bi ra ngoài bung
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo hoàn chỉnh ”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2011 Mai Quý Sáng
23
nghin theo hng tng kh nng lu thông ca vt liu c nghin t phía
ca np ti ca x.
+ Khi máy làm vic vi chu trình h (hình 1.10): các l (6) c y
bng các np c bit, nhm a vt liu ã c nghin  bung th nht
qua ngay bung th hai nh các cánh nâng (9). Bung th nht có th lp các
tm lót ph