Xác định một số thông số ổ trượt dưới của máy rửa quặng hai trục vít cánh vuông

Nội dung text: Xác định một số thông số ổ trượt dưới của máy rửa quặng hai trục vít cánh vuông

1. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ Ổ TRƯỢT DƯỚI CỦA MÁY RỬA QUẶNG HAI TRỤC VÍT CÁNH VUÔNG ThS. Trần Ngô Huấn, ThS. Vũ Đình Mạnh ThS. Đào Văn Oai Viện Khoa học Công nghệ Mỏ -Vinacomin Biên tập: TS. Tạ Ngọc Hải Tóm tắt: Máy rửa quặng hai trục vít cánh vuông sử dụng rộng rãi trong dây truyền tuyển quặng. Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu xác định một số thông số ổ trượt bôi trơn bằng nước của máy rửa quặng hai trục vít cánh vuông MR 2284, sử dụng để rửa quặng boxit. 1. Đặt vấn đề (R2VV) MR2284 thể hiện trên hình 1 và hình 2. Máy rửa quặng hai trục vít cánh vuông được Hai trục vít xoắn lắp cánh vuông 1 được lắp song sử dụng rộng rãi trong dây chuyền công nghệ song với nhau, nghiêng một góc b so với phương tuyển quặng. Máy có nhiệm vụ đánh tơi, rửa sạch ngang, nằm trọn vẹn trong máng rửa 4. Đáy máng quặng và tách các tạp chất ra khỏi quặng. Các sản rửa 4 cũng song song với hai trục vít xoắn. Máng phẩm sau khi qua máy sẽ tiếp tục được chuyển tới được cấp nước liên tục để rửa quặng. Hai trục vít các thiết bị công nghệ tiếp theo trong dây chuyền xoắn được dẫn động quay cùng vận tốc và quay tuyển, chế biến quặng. Máy rửa cánh vuông hai ngược chiều nhau. Khi quặng cùng nước cấp vào trục vít MR2284 được sử dụng các Nhà máy tuyển máng, các cánh vít xoắn quay, đập vỡ, đánh tơi, quặng boxit ở Tây Nguyên. Một trong những bộ làm sạch quặng. Quặng đã được rửa được các phận quan trọng của máy là ổ trượt gối đỡ dưới trục vít xoắn vận chuyển lên trên. Các thành phần của trục vít xoắn. Bài báo trình bày kết quả nghiên còn lại, nước bùn được chuyển đến các thiết bị cứu tính toán một số thông số ổ trượt này phục vụ công nghệ xử lý tiếp theo. Trục vít xoắn được đặt công tác chế tạo trong nước toàn bộ máy. trên hai gối đỡ, gối đỡ dưới 3 và gối đỡ trên 2. Gối 2. Nội dung nghiên cứu đỡ trên 2 lắp ổ trượt đỡ chặn, gối đỡ dưới lắp ổ đỡ 2.1. Máy rửa quặng hai trục vít cánh vuông trượt. Khi làm việc, gối đỡ dưới 3 ngâm trong hỗn MR2284 hợp nước, bùn quặng. Chiều cao cột nước trên ổ Sơ đồ cấu tạo máng rửa, trục vít cánh vuông và trượt là H [9]. gối đỡ của máy rửa quặng hai trục vít cánh vuông Cấu tạo của gối đỡ dưới thể hiện trên hình 2. 1 - Trục vít xoắn cánh vuông; 2 - Gối đỡ trên; 3 - Gối đỡ dưới; 4 - Máng rửa Hình1. Sơ đồ cấu tạo máng rửa, trục vít cánh vuông và gối đỡ của máy rửa quặng hai trục vít cánh vuông MR2284 KHCNM SỐ 3/2021 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ 37
2. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ 2.2. Ổ trượt Hiện nay, trong máy và thiết bị sử dụng ổ trượt hoặc ổ lăn. Hai loại ổ đều có những ưu và nhược điểm và phạm vi sử dụng hiệu quả. Đối với ổ trượt, một nhược điểm thường được nhắc đến là tổn thất do ma sát, yêu cầu mô men khởi động cao, cần bôi trơn liên tục. Tuy nhiên, ổ trượt cũng có một số ưu điểm. Các ưu điểm này xác định phạm vi áp dụng hợp lý của ổ. Đó là, nhờ vào khả năng giảm chấn của màng dầu bôi trơn, ổ trượt làm việc tốt hơn trong điều kiện tải va đập và rung; ổ đỡ trượt có kích thước đường kính nhỏ hơn nhiều so với ổ lăn, có chể chế tạo từ hai nửa, cho nên có thể sử dụng cho trục có kết cấu bất kỳ và đơn giản trong tháo lắp; ổ trượt đặc biệt có thể làm việc trong môi trường nước, môi trường ăn mòn và các điều kiện 1 - Nửa bạc trên; 2 - Nửa bạc dưới; khác mà ổ lăn không áp dụng được hoặc áp dụng 3 - Trục vít xoắn không hợp lý. Để giảm tổn thất do ma sát, đối với ổ Hình 2. Cấu tạo gối đỡ dưới trượt có thể khắc phục bằng chọn chế độ làm việc Gối đỡ có ổ trượt nằm trong gối đỡ. Ổ trượt gồm để đảm bảo ma sát nửa ướt và tốt hơn là ma sát hai nửa bạc trên 1 và nửa bạc dưới 2, chế tạo từ ướt cho ổ thông qua chọn các thông số gia công, nhựa Teflon. Nửa bạc trên có lỗ cấp nước sạch để động học hợp lý [2], [3], [4], [7]. bôi trơn ổ, đồng thời tạo áp lực cho nước thoát ra 2.3. Tính toán ổ trượt từ ổ lớn hơn áp lực nước bên ngoài, để ngăn chặn Tính toán ổ trượt có các nội dung chính sau: nước bùn và các hạt bùn, quặng mịn lọt vào ổ gây tính toán theo các chỉ số giới hạn (quy ước) [4],[5]; tăng ma sát và mòn, nhằm nâng cao thời gian làm tính ma sát ướt theo chiều dày màng dầu [4], [6]. việc và giảm ma sát ổ trượt . Tính theo các chỉ số tới hạn: Ø Thông số kỹ thuật chính máy rửa quặng hai Theo điều kiện phá hủy bề mặt làm việc và ép đẩy dầu trục vít cánh vuông MR2284 trình bày trong bảng p=R/dl<[p]. (1) 1. Trong đó: p, [p] – Áp lực làm việc và áp lực cho Bảng 1. Thông số kỹ thuật chính máy rửa quặng phép của ổ trượt, N/m2; R - Lực tác động lên ổ, N; hai trục vít cánh vuông MR2284 d, l - Đường kính và chiều dài ổ, m. Ø Theo điều kiện mòn và bền nhiệt Thông số TT Tên gọi Đơn vị pv<[pv]. (2) kỹ thuật Trong đó: v - Vận tốc dài bề mặt đường kính 1 Năng suất T/h 120 trục, m/s; v=(p.d.n/30); n - Vận tốc quay của trục, 2 Trọng lượng khối của T/m3 1,4 vòng/min. quặng Ø Theo điều kiện giới hạn vận tốc: v<[v]. (3) 3 Chiều rộng máng rửa mm 2.200 Các giá trị của [p], [v], [pv] xác định theo các 4 Chiều dài máng rửa mm 8.400 công thức kinh nghiệm và đưa ra trong [3], [6]. 5 Góc nghiêng độ 14 Ø Tính điều kiện ổ làm việc ở chế độ ma sát 6 Tiêu hao nước rửa m3/T 1,48 ướt theo chiều dày màng dầu. Một trong những quặng vấn đề quan trọng của tính toán ổ trượt là tính toán chọn các thông số sao cho ổ làm việc trong điều 7 Số lượng trục vít xoắn trục 2 kiện ma sát ướt, đảm bảo điều kiện bôi trơn thủy 8 Vận tốc quay của trục vg/min 28 động, hoặc với các thông số cho trước, xác định vít xoắn chế độ ma sát trong ổ trượt để có các giải pháp 9 Công suất động cơ kW 75 công nghệ, kết cấu phù hợp. 38 KHCNM SỐ 3/2021 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ
3. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Hình 3. Sơ đồ làm việc ổ trượt Hình 4. Đồ thị biến đổi hệ số tải z Bảng 2. Chiều cao nhấp nhô phụ thuộc vào cấp chính xác gia công Cấp chính xác gia công 7 8 9 10 11 12 m -6 Rz, m (10 m) 6,3 3,2 1,6 1,8 0,4 0,2 Trên hình 3 thể hiện sơ đồ làm việc của ổ trượt. Bỏ qua lực đẩy Ác-si-mét tác động lên phần Quá trình biến đổi chế độ làm việc, lý thuyết bôi trục vít xoắn ngâm trong nước bùn, lực tác động trơn của ổ được nêu chi tiết trong [5],[6],[8]. Khi lên ổ trượt gối đỡ dưới xác định theo công thức vận tốc góc đạt tới một giá trị nhất định, áp lực dầu R=0,5.P.cosb. (7) p sẽ nâng trục lên. Giữa bề mặt trục và bạc sẽ có Sử dụng các công thức (5),(6) và đồ thị trên . khe hở. Khe hở nhỏ nhất là hmin. Điều kiện để bề hình H.4 có thể xác định được hmin So sánh với giá S mặt trục và bạc không tiếp xúc nhau là: trị Rz tương ứng với cấp chính xác gia công bề S hmin> Rz. (4) mặt có thể đánh giá ổ trượt có khả năng làm việc S Trong đó: Rz=(Rzt-Rzb) – Tổng chiều cao nhấp ở chế độ ma sát ướt hay không. m Ø nhô trung bình của bạc ổ trượt và trục, m; Rzt, Rzb Theo điều kiện làm mát. Tính toán điều kiện - Chiều cao nhấp nhô trung bình do gia công của làm mát theo điều kiện cân bằng nhiệt: Nhiệt lượng bề mặt tiếp xúc trục và bạc ổ trượt, mm. phát ra do tổn thất ma sát phải cân bằng với nhiệt Chiều cao Rz phụ thuộc vào cấp chính xác gia lượng làm mát và nhiệt độ giới hạn của gối đỡ. công cơ nêu trong bảng 2. 2.4. Tính toán ổ trượt bôi trơn bằng nước Khe hở hmin xác định theo công thức [4]: của máy rửa quặng hai trục vít cánh vuông MR y c hmin=0,5 .d.(1- ). (5) 2284 Trong đó: d - Đường kính trục, m; y - Khe hở Phân tích các nội dung tính toán ổ trượt trong tương đối giữa bề mặt trục và bạc; y=D/d; c - Độ 2.2 có thể thấy, đối với R2VV MR2284 tính toán lệch tâm tương đối; c=2.e/D; e - Độ lệch tâm, m; theo điều kiện làm mát không cần quan tâm. Lý D D - Khe hở giữa bề mặt trục và bạc, m; =db-dtr; do là toàn gối đỡ được ngâm trong nước. Lượng db – Đường kính trong của bạc ổ trượt, m; dtr - nước được bổ xung liên tục để rửa quặng với lưu Đường kính trục, m. lượng lớn, đến 177 m3/h. Nước được cấp với nhiệt Độ lệch tâm tương đối c phụ thuộc vào hệ số độ 30 °C. Các tính toán quy ước là các tính toán mang tải z và hệ số l=l/d. Hệ số c xác định theo đơn giản. Thực tế sử dụng ổ trượt chế tạo từ nhựa công thức [4]: Teflon đã chứng tỏ điều này. Để nghiên cứu nâng c=(2py2)/(wm). (6) cao chất lượng, điều kiện làm việc cần tính toán: Trong đó: m - Độ nhớt động lực (tuyệt đối) dầu xác định cấp chính xác gia công bề mặt trục và bôi trơn, Ns/m2; w - Vận tốc góc của trục, rad/s; bạc cần thiết để ổ làm việc ở chế độ ma sát ướt; w=(2pn/60). xác định áp lực cần thiết của nước bôi trơn. Quan hệ c=f(z,l) thể hiện trên hình 4 [5]. Các thông số dùng để tính toán ổ trượt của KHCNM SỐ 3/2021 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ 39
4. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ máy R2VV MR 2284 như sau: trọng lượng 01 trục và hạt quặng tương đối nhỏ bay ra khỏi máng, dẫn vít xoắn: P=22100 N; góc nghiêng trục vít xoắn: đến tiêu hao năng lượng vô ích, làm bẩn sân công b=140; kích thước ổ: d=0,22 m, l=0,285 m; chất nghiệp và mất an toàn. Số vòng quay vít xoắn n bôi trơn là nước có các thông sô: nhiệt độ trung với vận tốc vòng tỷ lệ thuận, tức vận tốc vòng nhất bình t=300C, độ nhớt động lực tương đương với thiết phải trong phạm vi nhất định, vượt quá thì sẽ nhiệt độ 30 °C m=0,798 10-3Ns/m2. Theo công sẽ sinh ra kết quả không mong muốn [9]. Đối với thức (1), (7) xác định được p=0,1709.10-6 N/m2. máy rửa hai trục vít xoắn cánh vuông, tiến hành Từ các thông số hình học ổ trượt có l=l/d=1,29; khảo sát với vận tốc quay trục trong khoảng 28¸45 w=(2pn/60)=0,104.n. vg/min. Về lắp ghép ổ trượt: Lắp ghép các loại ổ trượt Kết quả tính toán hmin ổ trượt gối đỡ dưới phụ được đúc kết bằng lý thuyết và trên thực tế. Các thuộc vận tốc quay trục và lắp ghép trình bày trong lắp ghép sau là thích hợp đối với ổ trượt: H7/f7; bảng 3. H8/f7; H8/f8 [4], [5], [7]. Căn cứ TCVN 2245:1999 Kết quả tính toán thể hiện trên hình 5 và hình 6. (ISO 286-2:1988) có thể tính toán ra khe hở giữa Nước bôi trơn cần điều kiện về áp lực và lưu bề mặt trục và bạc D. lượng. Lưu lượng nước bôi trơn xác định theo Vận tốc quay của trục: Theo lý thuyết và phân công thức [8]: tích các công thức (5), (6) và đồ thị trên hình 4, hmin Q=0,005.d.l, l/min. (8) tăng khi vận tốc quay tăng, nghĩa là khả năng làm Áp lực nước bôi trơn phải thỏa mãn điều kiện việc ở chế độ ma sát ướt hoặc nửa ướt tăng. Tuy để nước bùn không lọt vào ổ trượt ³ -3 g nhiên, đối với máy R2VV, tốc độ quay của vít xoắn pn 9,8.10 .k. .H, MPa. (9) với lực va đập của cánh khuấy tỷ lệ thuận, mà độ Trong đó: k - Hệ số dự trữ áp lực; k=5; H - lớn của lực va đập ảnh hưởng trực tiếp tới kết quả Chiều cao cột áp nước bùn, m; H=0,725 m; g - Tỷ đập vỡ quặng chứa trong bùn. Nâng cao tốc độ có trọng nước bùn quặng, g=1,45. thể gây tác động khuấy mạnh. Tuy nhiên, nếu tốc Theo các công thức (8), (9) xác định được 3 ³ độ cao, thì do vận tốc tiếp tuyến của chu vi vít xoắn Q=3,135 l/min (0,188 m /h), pn 0,052 MPa. vượt quá lực ma sát giữa quặng với vít xoắn, làm 3. Kết quả quặng bay khỏi trục. Thậm chí sẽ khiến cho bùn Qua kết quả nghiên cứu và tính toán có thể Bảng 3. Kết quả tính toán hmin phụ thuộc vận tốc quay trục và lắp ghép Sai lệch kích thước, mm Lắp ghép n, vg/min z c h , mm Bạc Trục min +46 -50 H7/f7 28 27,7 0,92 38 +0 -96 H7/f7 35 “ “ 22,22 0,915 41 H7/f7 40 “ “ 19,45 0,905 52 H7/f7 45 “ “ 17,26 0,87 62 +72 -50 H8/f7 28 35,8 0,95 27 +0 -96 H8/f7 35 “ “ 28,6 0,94 32 H8/f7 40 “ “ 25 0,925 41 H8/f7 45 “ “ 22,26 0,89 59 +72 -50 H8/f8 28 44,9 0,958 25 +0 -122 H8/f8 35 “ “ 36 0,95 30 H8/f8 40 “ “ 31,53 0,945 33 H8/f8 45 “ “ 28 0,925 46 40 KHCNM SỐ 3/2021 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ
5. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ hơn lắp ghép H8/f7, của lắp ghép H8/f7 lớn hơn lắp ghép H8/f8; Ø Để đảm bảo khả năng cao để ổ trượt có điều kiện khe hở đảm bảo làm việc ở chế độ ma sát ướt, nghĩa là khe hở nhỏ nhất giữa bạc và trục càng lớn càng tốt, thì lắp ghép H7/f7 phù hợp nhất đối với ổ trượt gối đỡ dưới máy R2VV MR2284; Ø Từ điều kiện để bề mặt trục và bạc không tiếp xúc nhau (công thức (4)), trên đồ thị trên hình H.6 cho thấy, đối với vận tốc quay n=28 vg/min của máy, độ chính xác gia công bề mặt cần bằng cấp chính xác từ 9 trở lên đối với lắp ghép H7/h7 S để đảm bảo hmin> Rz, đồng nghĩa với thỏa mãn điều kiện khe hở có khả năng đảm bảo ổ làm việc 1 - Lắp ghép H7/f7; 2 - Lắp ghép H8/f7; 3 - Lắp ở chế độ bôi trơn ma sát ướt; S Ø 3 ghép H8/f8; Rz Tổng chiều cao nhấp nhô trung Lưu lượng nước bôi trơn Q=0,188 m /h, áp ³ bình (I - Cấp chính xác 9; II - Cấp chính xác 8) lực pn 0,052 MPa. Áp lực này cũng phù hợp với Hình 5. Đồ thị quan hệ hmin và vận tốc quay trục số liệu trong tài liệu [8]; và lắp ghép ổ trượt R2VV MR2284 Ø Kết quả nghiên cứu tính toán trên mới tính đến chiều cao nhấp nhô bề mặt tiếp xúc ma sát của bạc ổ trượt và trục. Để có số liệu chính xác hơn cần nghiên cứu ảnh hưởng của lắp ráp, biến dạng trục, gối đỡ, đến khe hở hmin khi làm việc. 4. Kết luận Ø Ổ trượt gối đỡ dưới máy rửa quặng hai trục vít cánh vuông làm việc trong điều kiện ngâm trong nước bùn quặng và bôi trơn bằng nước. Trong khi làm việc phải tính toán cấp nước với áp lực đảm bảo ngăn nước bùn quặng thâm nhập vào ổ làm tăng ma sát, mòn, tổn thất ma sát và giảm tuổi thọ của ổ; Ø Lắp ghép làm việc hợp lý của ổ trượt gối 1- hmin đối với lắp ghép H7/f7; 2- hmin đối với lắp đỡ dưới máy rửa quặng hai trục vít cánh vuông ghép H8/f8 MR2284 là lắp ghép H7/f7, cần cấp chính xác gia Hình 6. Đồ thị quan hệ tổng chiều cao nhấp nhô công đạt từ cấp 9 trở lên để ổ có điều kiện khe hở S có khả năng làm việc ở chế độ ma sát ướt nhằm trung bình của bạc ổ trượt và trục Rz với cấp chính xác gia công (n=28vg/min); giảm tổn thất ma sát và tăng tuổi thọ; Ø Để có số liệu đánh giá chính xác hơn cần thấy: nghiên cứu ảnh hưởng của lắp ráp, biến dạng Ø Đối với lắp ghép ổ H8/f8, H8/f7, H7/f7, khi trục, gối đỡ, đến khe hở làm việc. vận tốc quay trục tăng từ 28 vg/min đến 45 vg/ Tài liệu tham khảo: min, khe hở nhỏ nhất giữa bạc và trục tăng từ [1]. Robert L. Mott, P.E. (1992), Machine (25¸38) mm lên (46¸62) mm. Trong khoảng vận tốc Element in Mechanical Design, University of quay khảo sát: đối với cấp chính xác 8, cả ba lắp Dayton, Maxwell Macmillan Canada, Toronto. S ghép đều không đảm bảo điều kiện (4) (hmin> Rz); [2]. Robert L. Norton (1997), Machine Design- đối với cấp chính xác 9, lắp ghép H7/f7 thỏa mãn An Integrated Approach, Worcester Politechnic trong toàn khoảng khảo sát, lắp ghép H8/f7 khi Institute, Worcester, Massachusetts. n³35 vg/min và lắp ghép H8/f8 khi n³38 vg/min [3]. Дмитриев В.А. (1970), Детали машин, mới thỏa mãn; Издательство Судостроение, Ленинград. Ø Với cùng một vận tốc quay của trục, khe hở [4]. Жильников Е.П., Тукмаков В.П. (2015), Расчёт гидродинамического подшипника nhỏ nhất giữa bạc và trục của lắp ghép H7/f7 lớn KHCNM SỐ 3/2021 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ 41
6. THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ скольжения, Самарский государственный машиностроительной литературы, Москва. аэрокосмический университет, Самара. [7]. Федулов А.А. (2015), Условие [5]. Михин М.Н., Мичугин Д.В. (2003), К эксплуатаций и смазка подшипниковых вопросу повышения работоспособности опор, Уральский федеральный университет, радиальных подшипников скольжения, Вестник Екератинбург. ОГУ 7-2003, стр. 202¸209. [8]. 黄慕礼 (2002),双螺旋槽式洗矿机设计参 [6]. Чернавский С.А. (1963), 数的 确定和传动功率计算,长沙黑色冶金矿山设计 Подшипники скольжения, Государственное 研究院. научно-техническое издательство Research to determine some parameters of the water-lubricated plain bearing of square-wing double-screw ore washing machine MSc. Tran Ngo Huan, MSc. Vu Dinh Manh, MSc. Dao Van Oai Vinacomin – Instiute of Mining Science and Technology Abstract: Square wing double screw ore washing machine is widely used in the ore sorting technology line. The paper presents results of the research to determine some parameters of the water-lubricated plain bearing of MR 2284 square-wing double-screw ore washing machine, used for washing bauxite ore. 42 KHCNM SỐ 3/2021 * MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ