BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2010 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 2010

Tên đề tài:
“Nghiên cứu công nghệ phục hồi vành lăn máy rửa quặng apatit”

Ký hiệu: 201.10.RD/HĐ - KHCN

1.3.2 Phạm vi và phương pháp nghiên cứu. 6
1.4 Tổng quan về máy rửa quặng 6
1.5 Các loại máy rửa quặng 9
1.5.1 Máy sàng – đánh tơi 9
1.5.2 Máy rửa cánh vuông 10
1.5.3 Máy rửa sàng quay 11
1.5.4 Máy rửa kiểu máng 14
1.5.5 Máy rửa quặng kiểu tang trống truyền động ma sát 16
1.6 Máy rửa quặng Apatit và các thông số chính 19
1.6.1 Máy rửa quặng Apatit 19
1.6.2 Các thông số chính 24
1.7 Vành lăn và các dạng hỏng của vành lăn 26
1.7.1 Ứng dụng của vành lăn trong các thiết bị 26
1.7.2 Các dạng hỏng của vành lăn máy rửa quặng 29
1.8 Kết luận 35
CHƯƠNG II: CHỌN PHƯƠNG ÁN, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ PHỤC HỒI
VÀNH LĂN MÁY RỬA QUẶNG 36

2.1 Các phương pháp phục hồi chi tiết máy 36
2.1.1 Phục hồi chi tiết bằng gia công cơ khí 36
2.1.2 Phục hồi chi tiết bằng gia công áp lực 40
2.1.3 Phục hồi chi tiết bằng mạ 40
2.1.4 Phục hồi chi tiết bằng phun kim loại 43
2.1.5 Phục hồi chi tiết bằng hàn 44
2.2 Phân tích lựa chọn phương án phục hồi vành lăn 57
2.3 Tính toán các thông số của vành lăn 61
2.4 Bản vẽ thiết kế phục hồi vành lăn 64
2.5 Kết luận 66
CHƯƠNG III: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ PHỤC HỒI VÀNH LĂN
MÁY RỬA QUẶNG 67
Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ phục hồi vành lăn máy rửa quặng apatit”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2010 Mai Quý Sáng
3
DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

STT Họ và tên
Học hàm, học vị
chuyên môn
Cơ quan công tác
1 Phan Thạch Hổ
NCVCC, Tiến sỹ
kỹ thuật
Viện NCCK
2 Nguyễn Văn Bình Kỹ sư cơ khí Viện NCCK
3 Đỗ Thái Cường Kỹ sư cơ khí Viện NCCK
4 Bùi Anh Tuấn Kỹ sư cơ khí Viện NCCK
5 Lục Vân Thương Kỹ sư cơ khí Viện NCCK
quặng chủ yếu là máy ngoại nhập. Một số chi tiết cỡ lớn mau mòn, chóng
hỏng chưa có khả năng chế tạo mới, do đó việc thay thế còn rất khó khăn. Các
thiết bị này khi thay thế cần phải nhập khẩu từ nước ngoài v
ề, điều đó gây tốn
kém về kinh tế và mất nhiều thời gian chờ đợi, ảnh hưởng đến sản xuất.
Máy rửa quặng kiểu trụ quay có hai vành lăn hai đầu dùng để đỡ hệ
thống tang rửa, truyền động quay được truyền qua cặp bánh răng ăn khớp
ngoài. Mỗi vành lăn được đỡ bởi hai con lăn. Trong quá trình làm việc, tải
trọng tác dụng lên vành lăn chủ y
ếu là chịu nén. Dạng hỏng của vành lăn
thường là mòn và tróc rỗ bề mặt do chịu mỏi gây ra bởi ứng suất nén theo chu
kỳ tại vị trí tiếp xúc giữa bề mặt vành lăn và con lăn. Do đó đề tài “Nghiên
cứu công nghệ phục hồi vành lăn máy rửa quặng apatit” nghiên cứu, thiết kế,
chế tạo đưa vào ứng dụng nhằm đáp ứng yêu cầu sản xuất, góp phầ
n phát
triển năng lực ngành cơ khí chế tạo trong nước đồng thời chủ động nội địa
hoá thiết bị trong các nhà máy, xí nghiệp và các địa phương trong nước.NHÓM TÁC GIẢ
Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ phục hồi vành lăn máy rửa quặng apatit”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2010 Mai Quý Sáng
5
CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT CHUNG VỀ MÁY RỬA
QUẶNG VÀ VÀNH LĂN.
1.1 Cơ sở pháp lý của đề tài:
- Quyết định số 6228 /QĐ – BCT, ngày 10 tháng 12 năm 2009 về việc đặt

1.3.2 Phạm vi và phương pháp nghiên cứu.
- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực tế sử dụng thiết bị tại cơ sở.
- Tìm hiểu năng lực chế tạo trong nước, kết hợp với kinh nghiệm nước
ngoài để chế tạo phôi và gia công cơ khí.
- Sử dụng các thiết bị đo kiểm tiên tiế
n đánh giá chất lượng sản phẩm.
1.4 Tổng quan về máy rửa quặng
* Tình hình ứng dụng và phát triển trên thế giới: máy rửa quặng được
nghiên cứu và chế tạo ở các nước công nghiệp phát triển, các nước có nên
công nghiệp khai khoáng quặng phát triển và các nước có nhiều tài nguyên
khoáng sản. Máy rửa quặng nói chung và máy rửa quặng apatit nói riêng đa
dạng về chủng loại, được chế tạo phù hợp với các loại qu
ặng khác nhau.
Quặng phốt phốt phát được chia thành hai loại: quặng phốt phát trầm
tích và quặng phốt phát mắc ma. Quặng Apatit là một loại quặng phốt phát có
nguồn gốc trầm tích biển, thành hệ tiền Cambri chịu các tác dụng biến chất và
phong hoá. Sản xuất phân lân hiện nay trên thế giới chủ yếu dựa trên các
nguồn quặng phốt phát trầm tích. Phần lớn các mỏ quặng phốt phát trầm tích
nằm ở Bắ
c Phi (Marốc, Angiêri, Xênêgan, vùng tiểu Shahara và Togo), Trung
Đông (Ai - Cập, Ixraen, Gioocđani), ôxtrâylia và Mỹ, Kola (Nga), mỏ
Phalaborwa (Nam Phi), các mỏ Braxin, mỏ Kapuskassing (Canađa), mỏ ở khu
vực Karatau và khu vực Aktyubinsk- Cadắcxtan. Quặng phốt phát macma
được khai thác chủ yếu ở Nga, Phần Lan, Nam Phi và Braxin.
Các nhà cung ứng công nghệ hàng đầu đối với hoạt động chế biến
quặng phốtphat đã phát triển các thiết bị chuyên dụng, có thể xử lý cả hai loại
quặng. Công ty KEM Works (Mỹ) đã kết hợp vớ
i công ty JSA phát triển các
thiết bị có thể áp dụng cả đối với quặng macma và quặng trầm tích. Ngoài ra
một số các công ty lớn khác chế biến, khai thác quặng phốt phát như: công ty

quặng apatit dạng mắc ma được nghiền trước khi rửa, nên máy rửa dạng
xyclon.
Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ phục hồi vành lăn máy rửa quặng apatit”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2010 Mai Quý Sáng
8
+ Máy rửa quặng phân loại theo kích thước hạt quặng: đối với quặng
trầm tích, với các kích thước hạt quặng khác nhau sử dụng các máy rửa quặng
khác nhau. Các loại máy rửa quặng như: máy sàng –đánh tơi, máy rửa cánh
vuông, máy rửa sàng quay, máy rửa kiểu máng, máy rửa kiểu tang trống…
* Khái niệm về rửa quặng:
+ Thông thường trong sa khoáng và quặng trầm tích có chứa một số
lượng sét nhất định, sét gắn kết gi
ữa các hạt khoáng vật có ích và khoáng vật
không có ích cản trở quá trình tuyển, đồng thời sét làm giảm chất lượng sản
phẩm sạch. Quá trình rửa được dùng rộng rãi đối với quặng apatit, quặng sắt,
quặng măng gan, sa khoáng của kim loại mầu, quý, hiếm, vật liệu phi kim, cát
thạch anh và các loại vật liệu có chứa sét khác.
+ Rửa quặng là quá trình làm tơi rữa vật liệu sét và tách nó ra khỏi
quặng hạt nhỏ nhờ tác dụ
ng của dòng nước có áp lực và các lực cơ học khác.
+ Quá trình rửa hỗn hợp vật liệu tiến hành đồng thời với phân chia vật
liệu theo cỡ hạt. Khi chọn lựa sơ đồ công nghệ rửa phải căn cứ vào tính chất
lý – hoá của sét trong vật liệu đầu.
+ Mức độ khó rửa hay dễ rửa của vật liệu (gọi là tính chịu rửa), có thể
đánh giá theo chỉ tiêu: năng l
ượng điện rửa hoặc chỉ số độ quánh.
Chi phí năng lượng điện riêng khi rửa: khi chi phí năng lượng điện nhỏ
hơn 0,25 kW/T.h quặng dễ rửa, chi phí từ 0,25 – 0,75 kW/T.h quặng trung
bình rửa và chi phí từ 0,75 – 2,0 kW/T.h quặng khó rửa.
Cũng có thể đánh giá theo chỉ số độ quánh N (TL1):
Hình 1.1 Máy đánh tơi
1. Thùng máy 5. Hộp giảm tốc
2. Vấu 6. động cơ
3. Phần trụ 7. Pu li đỡ
4. Cặp bánh răng trụ 8. Vành lăn
* Nguyên lý hoạt
động: Vật liệu được cấp cùng với nước có áp lực
phun vào bên trong thùng máy hình trụ 1, thùng máy 1 được đỡ trên hai puli 7
và cặp bánh răng trụ 4. Động cơ 6 truyền chuyển động cho thùng 1, làm cho
Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ phục hồi vành lăn máy rửa quặng apatit”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2010 Mai Quý Sáng
10
thùng máy quay tròn nhờ hộp giảm tốc 5 và cặp bánh răng trụ 4. Dưới tác
dụng của các vấu 2 gắn bên trong thùng máy 1 và vòi nước phun có áp lực
làm vật liệu trong thùng máy được xáo trộn mạnh và tách rời ra khỏi nhau, do
máy nghiêng 7 độ nên toàn bộ vật liệu vừa bị đánh tơi vừa chuyển động về
cuối thùng máy, sau đó qua phần hình trụ 3, để chuyển sang sàng quay tách
thành hai sản phẩm là sét (sản phẩm hạt nhỏ) lọt qua lưới, hạ
t lớn (đã được
rửa) trên lưới.
* Ứng dụng: Máy sàng đánh tơi có thể sử dụng đối với quặng apatit và
nhiều loại quặng khác nhau. Hạt quặng trung bình và dễ rửa có độ hạt đến
200mm.
1.5.2 Máy rửa cánh vuông
* Cấu tạo máy rửa cánh vuông: Có cấu tạo như hình 1.2.

* Cấu tạo máy rửa sàng quay:
+ Máy rửa quặng kiểu sàng quay là dạng máy rửa mà ở chỗ đầu dỡ liệu
có lắp sàng. Sàng được khoan lỗ hình côn. Phần cuối của tang rửa thấp hơn
đầu nạ
p liệu (các thông số kỹ thuật theo bảng 1.1). Ở máy rửa sàng quay thì
tang được tạo nên bởi sàng lỗ chiếm 60% chiều dài tang và 40% đặc kín. Ở
chỗ nạp liệu là bộ phận nghiền, ở chỗ xả là máng rửa.
Bảng 1.1 Các thông số của máy rửa quặng (Theo TL10 - tr161)
Kiểu máy
Tham số
C – 12 C – 3.6 Cb - 12
Đường kính trong của tang (mm) 1200 3600 1200
Chiều dài tang (mm) 3000 7800 3000
Kích thước lớn nhất của cục quặng (mm) 150 100 150
Góc nghiêng của tang (độ) 0 - 6 3 – 6 0 - 6
Năng suất ứng với góc nghiêng 3,5
0
(m
3
/h) Trên 60 Đến 500 40
Tiêu hao nước (m
3
/T) 1 - 3 - 2 - 4
Số vòng quay của tang (vg/phút) 19,2 13 – 19 Đến 30
Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ phục hồi vành lăn máy rửa quặng apatit”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2010 Mai Quý Sáng
12
Công suất động cơ điện (kW) 13 - 15 50 15
Khối lượng máy rửa (T) 6 17,3 6,5


Đường kính trong 1500 1500 1200 1330
Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ phục hồi vành lăn máy rửa quặng apatit”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2010 Mai Quý Sáng
13
Chiều dài tang 2500 2500 3000 5300
Chiều dài tổng thể của máy 4200 4250 5200 8300
Kích thước lớn nhất của hạt quặng 350 350 _ 200
Góc nghiêng của tang 8 8 2 8
Năng suất ứng với góc nghiêng 8
0
(T/h) 90 150 75 75
Số vòng quay (vg/ph) 10,7 10 15 16
Đường kính lỗ sàng liệu ra
Tầng 1 50 50 25 20
Tầng 2 10 10 50 20
Tầng 3 _ _ 75 _
Công suất (kW) 5,5 7,45 5,46 14,2
Khối lượng máy (T) 5,3 7,45 5,46 14,2

+ Tấm bịt đầu tang cao hơn được sử dụng cho dạng quặng dễ rửa và dễ
rửa vừa. Đối với quặng khó rửa người ta lắp đặt thêm cánh rửa.
* Nguyên lý hoạt động:
+ Hệ thống truyền động được bố trí ở phía chất tải (chứ không ở giữa
vành tang như là ở các máy rửa quặng tang trống trên). Động cơ truyền
chuyển động tớ
i hộp giảm tốc thông qua bộ truyền đai hoặc khớp nối. Hộp
giảm tốc truyền chuyển động tới sàng quay thông qua khớp nối răng hoặc
khớp nối đàn hồi. Nước được đưa vào đầu vào với áp lực 0,15 ÷ 0,4 Mpa.
Lượng nước tiêu hao trong sàng quay dài 4 ÷ 8 m
3

ể rửa được nhiều loại quặng có kích thước khác
nhau nằm trong khoảng 75 ÷ 150 mm.
1.5.4 Máy rửa kiểu máng
* Cấu tạo của máy rửa kiểu máng:
Máy rửa kiểu máng đơn giản hơn về kết cấu so với các loại máy rửa
trên (theo hình 1.4). Để bổ sung thêm việc không có ngăn để rửa quặng đã
nghiền, người ta trang bị thêm gầu múc cho máy rửa quặng kiểu máng. Trên
trục nghiền được lắp cánh (dao) rử
a quặng. Cơ cấu dẫn động ở máy rửa quặng
kiểu lòng máng giống như máy phân cấp xoắn. Ở máy có cánh rửa quặng kiểu
dao dùng truyền động dây đai, cặp bánh răng và hộp số hình trụ dùng cho
máy một lòng máng. Truyền động xích dùng cho máy nhiều lòng máng, hoặc
truyền động đơn lẻ cho từng trục.
Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ phục hồi vành lăn máy rửa quặng apatit”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2010 Mai Quý Sáng
15
Hình 1.4 Máy rửa kiểu máng
1. Trục dẫn động 2. Cơ cấu nâng trục công tác 3. Cánh rửa
4. Van 5. Dàn đỡ 6. Rô to (bánh công tác)
7. Trục 8. Búa rửa dạng va đập 9. Cánh
Các cánh được bố trí trên trục theo đường xoắn với 4 đầu mối. Để tạo

3
/T.
Mức tiêu hao năng lượng cho máy rửa kiểu lòng máng 0,3 ÷ 0,8
kWh/T. Máy kiểu trục có cánh rửa kiểu dao là 4 ÷ 5 kWh/T.
Năng suất máy rửa kiểu lòng máng tăng lên khi tăng vòng quay của
trục nghiền. Nhưng khi đó giảm thời gian phục vụ của lòng máng và cánh.
* Ứng dụng: Máy rửa quặng kiểu máng được ứng dụng với nhiều loại
quặng khác nhau. Trong tuyển quặng apatit, máy rửa kiểu máng như máy rửa
cánh xoắn được sử d
ụng ở công đoạn sau khi nghiền. Dùng đối với quặng có
độ hạt nhỏ, mịn.
1.5.5 Máy rửa quặng kiểu tang trống truyền động ma sát
Máy rửa quặng kiểu tang trống có nhiều loại phân biệt chủ yếu dựa vào
kết cấu của tang trống. Kết cấu của tang trống cũng xác định công dụng của
nó. Ngoài chức năng rửa quặng có loại máy rửa tang trống còn có chức nă
ng
phân ly hạt. Tuỳ theo đặc tính của hạt mà máy có số cánh rửa, mức tiêu hao
nước, công suất tiêu hao và thời gian rửa khác nhau. Thông thường mức tiêu
hao nước nằm trong khoảng từ 1 ÷ 6 m
3
/Tấn quặng.
* Cấu tạo máy rửa tang trống:
Máy rửa quặng gồm: tang, cánh dẫn, ống tiếp nước, hệ thống định vị và
hệ thống truyền động như hình vẽ (hình 1.5). Nước chảy theo đường ống vào
Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ phục hồi vành lăn máy rửa quặng apatit”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2010 Mai Quý Sáng
17
thùng tại vị trí phía đầu cấp quặng. Nước đi dọc trục tang trống. Hình 1.6 Con lăn nằm ngang Hình 1.7 Con lăn đứng
1. Cao su cứng 2. Vành nối 1. Cao su cứng 3. Vành nối
3. May ơ 4. Vòng bi đỡ 5. Trục quay 6. May ơ 7. Phớt

* Nguyên lý hoạt động:
Bộ dẫn động của máy rửa quặng thường giống nhau như hình vẽ (hình
1.5). Tang tựa trên những trục đỡ ở hai đầu tang bởi vành lăn 2. Hai con lăn 5
(trên một phía của tang) qua trục trung gian 8 nối với hộp giảm tốc 7 và động
cơ 6. Bộ truyền động ở kiểu máy này là bộ truyền động ma sát. Để hạn chế
dịch chuyển dọc trục củ
a tang trống, người ta đặt con lăn tựa 4. Cánh rửa 3
được bố trí trong tang trống 2.
Quá trình di chuyển và làm sạch vật liệu nhờ vào tang rửa quay. Quặng
tự động được đưa vào phiễu đầu vào của máy rửa quặng, quặng được làm
sạch tự động cuốn theo cửa ra ở phía trên đầu ra, nước và chất cặn được đưa
ra ngoài theo đường phía dưới đầu ra của tang trống.
Chất lượng quặng đượ
c rửa phụ thuộc vào thời gian vật liệu ở trong
tang. Thời gian vật liệu chuyển động trong tang được xác định theo công thức
(TL10):
T = 60.V.φ/Q (1.4)
Trong đó:

15 0,5-1 Hơn 12

1.6 Máy rửa quặng Apatit và các thông số chính
1.6.1 Máy rửa quặng Apatit
* Cấu tạo:
Máy rửa quặng Apatit là máy rửa quặng kiểu tang trống truyền động
bánh răng được mô tả như hình 1.8. Đề tài đã nghiên cứu, khảo sát máy rửa
quặng và vành lăn này tại xưởng tuyển quặng apatit – Lào Cai.
Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ phục hồi vành lăn máy rửa quặng apatit”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2010 Mai Quý Sáng
20

Hình 1.8 Máy rửa quặng kiểu tang trống truyền động bánh răng
1. Phiễu cấp liệu 2. Vành lăn 3. Bánh răng lớn
4. Tang rửa 5. Cánh rửa 6. Sàng rửa đầu ra
7. Ống cấp nước 8. Phiễu cửa ra 9. Cụm con lăn đỡ
10. Hộp giảm tốc 11. Khớp nối đàn hồi 12. Khớp nối răng
13. Động cơ 14. Cụm chủ động 15. Con lăn đứng 16. Khung bệ máy
+ Tang trống rửa quặng (4):

Hình 1.11 Con lăn đỡ
Con lăn đỡ được lắp trên trục quay, trục được đỡ bởi hai gối có vòng bi
đỡ lòng cầu hai dãy.
+ Cụm trục chủ động (14):
Cụm trục chủ động gồm bánh răng chủ động được lắp trên trục chủ
động. Trục chủ
động được đỡ bởi hai gối, trong có vòng bi đỡ. Trục chủ động
ăn khớp với đầu ra của hộp giảm tốc qua khớp nối răng.
Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ phục hồi vành lăn máy rửa quặng apatit”
Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2010 Mai Quý Sáng
22
Hình 1.12 Cụm trục chủ động
+ Con lăn đứng (15):


được đưa tới sàng r
ửa đầu ra (6). Sàng rửa có lỗ và hệ thống cánh xoắn dẫn
liệu. Tại đây có hai sản phẩm: Một là các sản phẩm cỡ nhỏ lọt qua sàng cùng
với sét và nước được thu xuống phễu qua đường ống đưa xuống máy phân
cấp. Hai là sản phẩm không lọt qua sàng được đưa xuống băng tải để đưa
sang máy đập búa. Trong quá trình rửa, nước được cấp vào qua ống cấp nước
(7) với áp su
ất phun 8 – 10 kG/cm
2
.
Hệ thống truyền động gồm động cơ (13) truyền chuyển động tới hộp
giảm tốc (10) qua khớp nối đàn hồi (11). Đầu ra của hộp giảm tốc nối với cụm
trục chủ động (14) qua khớp nối răng (12). Cụm trục chủ động truyền chuyển
động tới tang rửa qua cặp bánh răng ăn khớp hở. Bánh răng lớn đượ
c cố định
trên tang. Toàn bộ hệ thống tang rửa, vành lăn và bánh răng lớn được đỡ trên
bốn con lăn đỡ phía dưới. Để chống di chuyển tang dọc theo máy, người ta bố
trí con lăn đứng chặn tại mặt bên của vành lăn.