Chương III. Các loại máy và thiết bị phân loại

CHƯƠNG III

CÁC MÁY VÀ
THIẾT BỊ PHÂN LOẠI

Trang III- 1


Chương III. Các loại máy và thiết bị phân loại

I. ĐẠI CƯƠNG VÀ PHÂN LOẠI
Quá trình gia công nguyên vật liệu trong công nghiệp VLXD thường sản phẩm có kích
thước hạt không đồng nhất, hoặc khi sản phẩm chế tạo yêu cầu có kích thước xác định, hay
khi chia vật liệu đập nghiền thành từng nhóm hạt có tỷ lệ phần trăm xác định hoặc khi muốn
tách khỏi nguyên liệu những tạp chất có hại ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm v.v...tất
cả những trường hợp đó đều yêu cầu phải tiến hành phân loại nguyên vật liệu theo yêu cầu
của quy trình kỹ thuật. Vì vậy, việc phân loại các nguyên vật liệu hoặc sản phẩm có ý nghĩa
quan trọng trong công nghiệp VLXD.
Để phân loại nguyên vật liệu có thể tiến hành theo nhiều phương thức khác nhau:
-

Phương
Phương
Phương
Phương

pháp
pháp
pháp


Theo sơ đồ hình (H.3.1) những hạt nhỏ
sẽ đi qua lỗ sàng có kích thước nhỏ
trước, tiếp theo những hạt có kích thước
trung bình lọt qua lỗ sàng trung bình,
sau đó những hạt có kích thước lớn sẽ
lọt qua lỗ sàng lớn. Cuối cùng những hạt
lớn nhất nằm trên sàng đi ra ngoài.
ƒ

Ưu điểm

- Đơn giản, sửa chữa dễ dàng
- Các nhóm hạt rơi dễ dàng vào
các phễu chứa tương ứng
yêu cầu.
ƒ

φ15

φ30

>φ60

φ60

0-15

1530-60
Hình 3.1 Sơ đồ sàng hạt nhỏ khỏi


Ø>60
Ø30−Ø6
Ø15−Ø30

Ø0−15
Hình 3.2 Sơ đồ sàng hạt lớn khỏi hạt nhỏ

ƒ

Khuyết điểm:
- Cần có máng phụ để dẫn các nhóm hạt vào các bun ke tương ứng.

Trang III- 3


Chương III. Các loại máy và thiết bị phân loại

‰

Sàng liên hợp:

Vật liệu trước tiên rơi trên sàng có
kích thước trung bình, tiếp theo mặt sàng
trên những hạt có kích thước lớn rơi qua
sàng có lỗ lớn, còn những hạt nhỏ rơi qua
sàng nhỏ. Sơ đồ này nằm ở vị trí trung gian,
dung hòa ưu khuyết điểm của 2 sơ đồ sàng
trên.


giảm.
-Biên độ dao động: nếu kích thước vật liệu lớn, yêu cầu cần phải tăng biên độ dao
động.
- Máy sàng có thể phân theo các loại:
+ Sàng phẳng
+ Sàng thùng quay

Trang III- 4


Chương III. Các loại máy và thiết bị phân loại

II.2 Máy sàng phẳng
Sàng phẳng có thể phân thành các loại cơ bản sau:
- Sàng ghi
- Sàng lắc phẳng
- Sàng lắc tròn
- Sàng rung.

II.2.1 Cấu tạo của mặt sàng
‰

Bộ phận làm việc chủ yếu của sàng là ghi hay lưới sàng.
Ghi: có hai loại chính là ghi thanh và ghi tấm

ƒ Ghi thanh: có cấu tạo bằng các thanh thép tròn đặt song song nhau, cách nhau 1 khoảng
nào đó, tùy thuộc vào kích thước yêu cầu của sản phẩm dưới sàng. Sàng ghi thanh dùng để
phân loại những vật liệu có kích thước lớn.
ƒ Ghi tấm: là 1 tấm thép có đột lỗ tròn, ellip hay lỗ vuông.. Ghi tấm có lỗ tròn sản phẩm dưới
sàng có kích thước đồng nhất hơn.


II.2.2. Xác định tốc độ hạt vật liệu trên sàng.
Tốc độ hạt vật liệu trên sàng tùy thuộc vào tốc độ sàng. Nếu tăng tốc độ chuyển động
của sàng, kéo theo tăng tốc độ chuyển động của hạt vật liệu trên sàng, dẫn đến tăng hiệu suất
sàng. Nhưng nếu tăng tốc độ lớn quá sẽ làm giảm hiệu suất sàng. Vì với tốc độ quá lớn, hạt
vật liệu sẽ vượt qua lỗ sàng mà không lọt qua lỗ. Vì vậy cần phải xác định tốc độ sàng hợp lý.

d

v

O1

O

y

x
D
Hình 3.4 Sơ đồ xác định vận tốc hạt trên sàng

Theo hình (H 3.4), giả sử hạt vật liệu có kích thước d, chuyển động với vận tốc v với
sàng có kích thước lỗ D. Ta thấy các hạt vật liệu chuyển động qua lỗ theo quỹ đạo parabol
Phương trình chuyển động theo quỹ đạo parabol như sau:
x = vt
(3.1a)
Mặt khác

y = gt 2 2


x 
d g
= D t 
2  d

(3.3b)

Qua thực nghiệm người ta thấy rằng, nếu d =D, hạt không thể lọt qua sàng; hạt chỉ có
thể lọt qua sàng khi d = 0, 8D hay D = d 0, 8
Thay vào công thức trên ta có:

 d d g
v=
- 
= 2,36 d
 0, 8 2  d

[m/sec]

(3.4)

Như vậy tốc độ chuyển động của hạt vật liệu trên sàng phụ thuộc vào kích thước hạt.

Công thức trên chỉ dùng cho sàng đặt nằm ngang, nếu sàng đặt nghiêng, hạt đi qua lỗ
cần có kích thước nhỏ hơn, đồng thời vận tốc hạt cũng giảm.

Trang III- 6


Chương III. Các loại máy và thiết bị phân loại


II.2.3 Sàng lắc phẳng
Nguyên tắc làm việc của sàng lắc phẳng cơ bản dựa vào tác dụng của trọng lực, sức ì
(lực quán tính) và lực ma sát.
Sàng lắc phẳng được phân làm 2 loại:

- Sàng lắc dọc:
+ Sàng lắc dọc theo mặt phẳng nghiêng lưới sàng
+ Sàng lắc dọc theo 1 góc α đối với mặt phẳng nghiêng của lưới sàng.

- Sàng lắc tròn
Trong công nghiệp VLXD chủ yếu là sử dụng sàng lắc dọc.
‰

Sàng lắc dọc theo mặt phẳng nghiêng của lưới sàng

r

a1 = ω2.r

4

3

a2 = ω2.r

5

f = (0.3 – 0.45) tgϕ
G.sinα

sàng sẽ ở trạng thái yên tĩnh tương đối (do lực ma sát). Nếu tăng gia tốc đến 1 giới hạn nào đó
những hạt vật liệu sẽ chuyển ngược theo sàng. Khi đó lực ì của hạt vật liệu sẽ thắng lực ma
sát giữa hạt vật liệu và lưới sàng. Vì vậy gia tốc tới hạn cần thiết để hạt vật liệu có thể chuyển
dịch ngược xuôi theo sàng được xác định như sau:
Gọi a1: gia tốc tới hạn để vật liệu có sự chuyển động tương đối đi xuống.
Điều kiện để hạt vật liệu đi lên theo sàng dốc ( theo hình vẽ)

Pu ≥ F + G sin α

(3.7)

Pu: lực quán tính của cục vật liệu gây ra bởi gia tốc a

a = ω2r =

mà
với:

(3.8)

r - độ lệch tâm
n - số vòng quay của trục lệch tâm [v/ph]

Pu = ma =
với

π2 n2r
900

G

Pu + G sin α ≥ Gf cos α
hay

Trang III- 8

Gn2r
+ G sin α ≥ Gf cos α
900

(3.12)


Chương III. Các loại máy và thiết bị phân loại

f cos α − sin α
r

n ≥ 30
Mặt khác ta thấy, khi n < 30

(3.13)

f cos α + sin α
vật liệu cũng chuyển động đi xuống,vậy
r

điều kiện để hạt vật liệu chuyển động đi xuống theo sàng

30


Pu

G.cosα

Pucosα
G
G.sinα

Hình 3.5a Sàng lắc dọc theo một góc α đối với mặt phẳng nghiêng của lưới sàng

ƒ

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cấu tạo: của lưới sàng này tương tự như sàng lắc dọc theo mặt phẳng nghiêng, chỉ
khác đối với loại sàng này là lực quán tính Pu không hướng dọc theo lưới sàng mà hướng theo
phương tạo với mặt phẳng nghiêng của lưới sàng một góc α.
Phân tích Pu theo 2 thành phần :
Thành phần vuông góc và song song với mặt phẳng nghiêng lưới sàng :

 Pu1 = Pu sin α

Pu2 = Pu cos α

Trang III- 9

(3.16)


Chương III. Các loại máy và thiết bị phân loại

tgϕ - tgα
>
= tg(ϕ - α)
900 1 + tgϕtgα

n > 30

tg(ϕ − α)
r

(3.19)

[v/ph]

(3.20)

Điều kiện để vật liệu chuyển động tương đối đi lên:

PuCosα
Pu

GSinα
F

PuSinα
α
Gcosα

Hình 3.5b


> n > 30
r
r

(3.23)

Từ hình (H.3.5b) ta thấy điều kiện để hạt vật liệu tung lên khỏi sàng khi

Pu s in α > G cos α
Thay Pu =

(3.24)

Gn2r
ta xác định được điều kiện vật liệu bị tung lên khi số vòng quay của
900

trục:

30

n>

rtgα

[v/ph]

(3.25)

Thực tế số vòng quay của trục lệch tâm luôn luôn nhỏ hơn số vòng quay tính toán vì hạt

N=

An
Gr 2n3
=
60 × 75 4050000

[ml]

(3.27)

Đối với sàng lắc phẳng hệ số tác dụng hữu ích η= 0,7, công suất của động cơ:

Ndc =
trong đó:

Trang III- 11

Gr 2 n3
2.800.000

G - trọng lượng của vật liệu [KG]
r - độ lệch tâm
[m]

[ml]

(3.28)



1
4

5

7

6

9
10

Hình 3.6a Sơ đồ cấu tạo sàng rung quán
ƒ

Nguyên lý hoạt động

Khi trục lệch tâm quay xuất hiện lực ly tâm quán tính luôn luôn thay đổi phương chiều
theo mặt phẳng vuông góc vơi trục. Qua đó hệ thống lò xo cùng với khung chấn động bị dao
động theo tất cả các phương làm cho sàng rung động để sàng vật liệu.

Trang III- 12


Chương III. Các loại máy và thiết bị phân loại

Biểu đồ dao động của sàng phụ thuộc vào phụ tải không cân bằng của trục lệch tâm,
vào độ cứng của hệ thống lò xo và vào cách bố trí lò xo.
Lực ly tâm quán tính Pu có thể phân thành 2 thành phần theo phương nằm ngang và
thẳng đứng:

Sàng rung đặt nghiêng, sàng hỗn hợp cát sỏi

V = 0,5F.q.k1 .k 2

Sàng rung đặt nghiêng, sàng vật liệu đập

V = 0, 4F.q.k1 .k 2

Trong đó:
F: tiết diện của sàng [m2]
q: năng suất riêng đối với 1m2 tiết diện sàng [m3/h], tra bảng.
k1: hệ số phụ thuộc vào hàm lượng % sản phẩm dưới sàng có trong vật liệu ban đầu.
k2: hệ số phụ thuộc vào hàm lượng % sản phẩm dưới sàng có kích thước nhỏ hơn ½
kích thước của lỗ sàng.

Trang III- 13


Chương III. Các loại máy và thiết bị phân loại

Hình 3.6b Hệ thống máy sàng rung

Trang III- 14