Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết xây dựng bài toán thực nghiệm bằng phương pháp bề mặt chỉ tiêu nhằm xác định kích thước lưới sàng hợp lý để hiệu quả sàng lọc E (%) lớn nhất tương ứng với công suất tiêu thụ nhất định của máy sàng rung vô hướng trong sàng vật liệu đá xây dựng. Từ đó làm cơ sở xác định các thông số hình học hợp lý của máy sàng rung vô hướng trên tổ hợp nghiền sàng di động chế tạo tại Việt Nam.
SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9615 XÂY DỰNG BÀI TỐN THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC LƯỚI SÀNG HỢP LÝ ĐỂ HIỆU QUẢ SÀNG LỚN NHẤT CỦA MÁY SÀNG RUNG VÔ HƯỚNG TRÊN TỔ HỢP NGHIỀN SÀNG DI ĐỘNG CONSTRUCT THE EXPERIMENTAL PROBLEM TO DEFINE SIZE OF SIEVE GRID SPECIFIED FOR MAXIMUM SCREENING EFFICIENCY OF SCALING VIBRATING SIEVE ON MOBILE CRUSHING AND SCREENING COMPLEX Nguyễn Mạnh Hùng1,*, Nguyễn Viết Tân1, Ngơ Quang Tạo2 TĨM TẮT Bài báo xây dựng toán thực nghiệm phương pháp bề mặt tiêu nhằm xác định kích thước lưới sàng hợp lý để hiệu sàng lọc E (%) lớn tương ứng với công suất tiêu thụ định máy sàng rung vô hướng sàng vật liệu đá xây dựng Từ làm sở xác định thơng số hình học hợp lý máy sàng rung vơ hướng tổ hợp nghiền sàng di động chế tạo Việt Nam Từ khóa: Sàng rung vơ hướng, thơng số hình học, thực nghiệm tối ưu ABSTRACT The paper construct the experimental problem by response surface methods in order to define size of sieve grid specified for maximum screening efficiency E(%) corresponding to the certain power consumption of scaling vibrating sieve in construction stone material sieve This is the basis for determining the geometric parameters of scaling vibrating sieve on mobile crushing and screening complex manufactured in Vietnam Keywords: Scalar vibrating sieve, geometric parameters, optimal experiment Học viện Kỹ thuật Quân Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội *Email: hoangsonhung72@gmail.com Ngày nhận bài: 10/01/2019 Ngày nhận sửa sau phản biện: 21/4/2019 Ngày chấp nhận đăng: 15/8/2019 ĐẶT VẤN ĐỀ Trên dây truyền sản xuất vật liệu xây dựng máy sàng rung nói chung máy sàng rung vơ hướng nói riêng thiết bị quan trọng thiếu được, máy sàng rung vô hướng sử dụng sản xuất vật liệu xây dựng sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân Việc nghiên cứu xác định thông số kết cấu hợp lý máy sàng rung nhằm nâng cao hiệu sàng E (%) suất sàng Q (m3/h) xây dựng phương pháp tính tốn thiết kế tối ưu máy sàng rung hướng giải thực theo hai phương pháp lý thuyết thực nghiệm Bài báo trình bày phương pháp thực nghiệm xác định thơng số hình học lưới sàng hợp lý (xác định kích thước lưới sàng hợp lý) thông số động lực học phù hợp máy sàng rung vô hướng tổ hợp nghiền sàng di động chế tạo Việt Nam để hiệu sàng lớn BÀI TOÁN QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM VỀ KÍCH THƯỚC LƯỚI SÀNG HỢP LÝ CỦA MÁY SÀNG RUNG VÔ HƯỚNG TRÊN TỔ HỢP NGHIỀN SÀNG DI ĐỘNG Xây dựng toán thực nghiệm phương pháp bề mặt tiêu nhằm xác định thông số hình học lưới sàng hợp lý để hiệu suất sàng lọc E(%) đạt lớn tương ứng với công suất (Nđc ) tiêu thụ định sàng vật liệu đá xây dựng Thơng số kích thước lưới sàng là: Chiều dài lưới sàng L (m); Chiều rộng lưới sàng B (m) Cơng suất nguồn kích động máy sàng phụ thuộc vào nhiều thơng số trực tiếp tốc độ vòng quay ω trục lệch tâm (rad/s), thông số ảnh hưởng đến hiệu sàng suất máy sàng 2.1 Xác định hiệu sàng công suất nguồn kích động máy sàng Theo tài liệu [3] ta có: - Hiệu sàng E% tính theo cơng thức: E cb 100;% c (1) Trong đó: c - Khối lượng hạt sàng chứa vật liệu đem sàng, [kg]; b - Khối lượng hạt sàng không lọt qua lỗ sàng, [kg] - Công suất nguồn kích động tính tính theo cơng thức: N Nms1 Nms2 (2) Nđc đ ; kW η Nđc, Nđ, Nms1, Nms2 công suất nguồn kích động, cơng suất tạo động cho khối sàng, công suất để thắng ma sát gối đỡ trục lệch tâm thứ thứ hai; No 53.2019 ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 65 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 2.2 Xây dựng ma trận thực nghiệm tính tốn kêt đo Theo tài liệu [1], tiến hành xây dựng ma trận quy hoạch thực nghiệm với máy sàng rung vô hướng theo ba thông số kích thước dài, rộng lưới sàng L, B tốc độ quay trục lêch tâm ω Đây ba thông số ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu sàng E cơng suất nguồn kích động Nđc máy sàng rung vơ hướng Lựa chọn khoảng tính tốn thơng số điều kiện thí nghiệm sau: - Ảnh hưởng chiều dài lưới sàng L = ÷ 1,5m; - Ảnh hưởng chiều rộng mặt sàng B = 0,4 ÷ 0,7m; - Ảnh hưởng vận tốc khối lệch tâm ω từ 52,3 ÷ 125,6 rad/s Việc xác định ảnh hưởng L, B ω khoảng lựa chọn hộp sàng rung vô hướng dựa vào máy sàng thực tế sử dụng với L ≈ 2,5B, có hộp sàng rung vô hướng tổ hợp nghiền sàng di động Sau xây dựng ma trận thực nghiệm phần mềm Minitab17 với thông số ta tiến hành làm thực nghiệm sàng đá dăm 1x2 với ba thông số phần mềm xác lập sau ghi kết đo đạc E Nđc vào cột worksheet (bảng 1) Xác định kích thước lưới sàng hợp lý để hiệu sàng lớn máy sàng rung vô hướng tổ hợp nghiền sàng di động, ta tiến hành làm thực nghiệm riêng với hộp sàng rung qua trình khảo sát ngắt hoạt động máy nghiền đá Việc hoàn toàn giống với việc làm thực nghiệm máy sàng rung vơ hướng có khối lượng hộp sàng, lò xo gối đỡ, góc nghiêng lưới sàng, khối lượng bán kính trục lệch tâm có giá trị tương đương hộp sàng rung tổ hợp máy nghiền sàng di động Do để thuận lợi chuẩn số liệu ta tiến hành thử nghiệm máy sàng rung vơ hướng phòng thí nghiệm với tần suất nạp vật liệu đảm bảo tổng khối lượng vật liệu nạp mặt sàng hộp sàng 120kg; Máy sàng rung vô hướng tổ hợp nghiền sàng di động làm thí nghiệm chế tạo dựa nguyên mẫu máy sàng rung thực tế sử dụng công trường mã số NLS-382/3 tài liệu [3], có chức thay đổi thơng số kích thước lưới sàng để đánh giá mức độ ảnh hưởng chúng đến hiệu cơng suất nguồn kích động Máy sàng làm việc với thông số chuẩn máy nguyên mẫu với khối lượng mo khối lệch tâm (khối gây rung) mo= 4kg; Bán kính khối lệch tâm: r0 = 0,04m; Góc nghiêng lưới sàng α = 20o; Độ cứng tổng cộng lò xo: Cx = 62474 N/m (Cy1 = Cy2 = 41649 N/m ) giống thông số hộp sàng rung vô hường tổ hợp nghiền sàng di động sử dụng công trường Lữ đồn 72 - Bộ tư lệnh Cơng binh Tiến hành làm thực nghiệm ghi kết E Nđc bảng 66 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ● Số 53.2019 Bảng Bảng quy hoạch thực nghiệm xác định ảnh hưởng kích thước lưới sàng máy sàng rung vô hướng với thông số đầu vào thay đổi L, B ω Kết hàm hồi quy hiệu sàng E cơng suất nguồn kích động Nđc sau: E (%) = 66,0 + 23,7L - 8,7B + 0,0947ω - 14,57L.L - 2,0B.B 0,000362ω.ω + 15,33L.B + 0,1091L.ω - 0,1046Bω Nđc (kW) = 1,155 + 0,057L - 1,380B + 0,00122ω + 0,039L.L + 1,366B.B + 0,000012ω.ω + 0,133L.B - 0,00055L.ω - 0,00136B.ω Sau có hàm hồi quy ta tiến hành chạy chương trình thử nghiệm phần mềm minitab18 đồ thị ảnh hưởng ba thông số đến hiệu công suất nguồn kích động Hình đồ thị biểu diễn thông số chiều dài L, chiều rộng B tốc độ quay trục lệch tâm ω ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu sàng E (%) Ảnh hưởng đến hiệu sàng E Các thông số ảnh hưởng L B ω 92 90 E (%) η - Hiệu suất truyền động Vật liệu đá xây dựng sử dụng thử nghiệm mẫu đá dăm 1x2 quy cách theo tiêu chuẩn: TCVN 1771-1986, 7570-2006, tiến hành sàng thử nghiệm chế độ sàng khô P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9615 88 86 84 82 82 95 00 00 25 0 0 0 0 00 000 704 297 400 550 700 802 31 30 95 60 59 27 0 52 88 125 150 1 Hình Ảnh hưởng thơng số đến hiệu sàng Hình đồ thị biểu diễn thông số chiều dài L, chiều rộng B tốc độ quay trục lệch tâm ω ảnh hưởng trực tiếp đến công suất nguồn kích động Nđc (kW) Khi giá trị tăng cơng suất nguồn kích động tăng SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9615 Ảnh hưởng đến công suất nguồn kích động Nđc Các thơng số ảnh hưởng L 1.3 B ω Nđc (Kw) 1.2 1.1 1.0 0.9 82 55 00 00 25 00 50 00 67 04 29 77 00 55 00 70 00 23 90 13 00 00 50 80 3 8.9 5.6 0.5 15 12 Hình Ảnh hưởng thơng số đến cơng suất nguồn kích động New D: 0.9068 High Cur Predict Low L 1.6705 [1.30] 0.8296 B 0.8023 [0.50] 0.2977 ω 150.590 [120.0] 27.3130 Composite Desirability D: 0.9068 Nđc (Kw) Targ: 1.20 y = 1.1906 d = 0.94781 E (%) Maximum y = 94.2775 d = 0.86750 Hình Đồ thị thể giá trị Emax công suất nguồn kích dộng 1,2kW Hình đồ thị biểu diễn giá trị thông số chiều dài L, chiều rộng B tốc độ quay trục lệch tâm ω hiệu sàng E đạt giá trị lớn tương ứng cơng suất nguồn kích động Nđc = 1,2kW Các thông số hợp lý lựa chọn thông số đồ thị L = 1,3m, B = 0,5m, ω = 120rad/s Nhận xét: - Từ đồ thị hình nhận thấy, kích thước lưới sàng tăng lên hiệu sàng tăng (chiều dài ảnh hưởng lớn hơn), kích thước lưới sàng tăng lên giá trị định mức độ tăng hiệu sàng không đáng kể Hiệu sàng tăng tốc độ quay trục lệch tâm tăng, tăng tốc độ trục lệch tâm đến giá trị định (ω ~ 120rad/s với đá dăm 1x2), tiếp tục tăng ω hiệu sàng E giảm - Đồ thị hình cho thấy, tăng kích thước lưới sàng cơng suất nguồn kích động tăng theo, cơng suất nguồn kích động tăng nhanh tốc độ quay trục lệch tâm tăng lên - Đồ thị hình cho ta kích thước hợp lý lưới sàng sàng đá dăm quy cách 1x2 1,3x0,5m (LxB), tương ứng L = 2,6B Máy sàng đạt đến hiệu Emax ~ 94,25% , tốc độ quay trục lệch tâm ω ~ 120rad/s - Như dựa vào đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thông số ta xác định mức độ ảnh hưởng chúng lên hiệu sàng Đồng thời đồ thị hình Minitab thơng số cho giá trị kích thước lưới sàng hợp lý máy sàng rung vô hướng KẾT LUẬN - Hiệu sàng phụ thuộc chủ yếu vào chiều dài lưới sàng tăng lên chiều dài lưới sàng tăng, mức độ tăng chậm dần hiệu sàng tăng không đáng kể E đạt giá trị đủ lớn (E ≥ 92%); Đồng thời công suất nguồn kích động tăng lên tăng kích thước lưới sàng - Với loại đá dăm tiêu chuẩn cần sàng tìm kích thước lưới sàng hợp lý Như vậy, tổ hợp máy nghiền sàng di động lắp đặt hộp sàng rung vô hướng với loại lưới sàng sàng khác ta có kích thưới lưới sàng phù hợp (như để sàng sàng đá 1x2 lắp lưới 1,3x0,5 (LxB)) Bài báo trình bày phương pháp tính tốn thực nghiệm xác định kích thước lưới sàng hợp lý tốc độ quay trục lệch tâm phù hợp chế tạo máy sàng rung vô hướng tổ hợp nghiền sàng di động sàng đá dăm xây dựng, cách tiếp cận thực tiễn để vấn đề mà chưa có phương pháp tính tốn lý thuyết - Theo tài liệu cơng bố trước việc thiết kế lưới sàng cho máy sàng rung chủ yếu dựa thiết kế tương đương thiết kế kinh nghiệm, chưa có cơng bố cơng thức tính tốn kích thước lưới sàng hợp lý cho máy sàng rung vô hướng Để giải vấn đề này, báo trình bày xây dựng tốn thực nghiệm phương pháp bề mặt tiêu xác định kích thước lưới sàng hợp lý để hiệu sàng lớn hộp sàng rung vô hướng lắp tổ hợp nghiền sàng di động Phương pháp cho phép sử dụng để xác định kích thước lưới sàng hợp lý cho loại máy rung khác TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Dự, Nguyễn Đăng Bình, 2011 Quy hoạch thực nghiệm kỹ thuật NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang, 1998 Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm ứng dụng kỹ thuật nông nghiệp NXB Nông nghiệp, Hà Nội [3] Trần Minh Tuấn, Chu Văn Đạt, Bùi Khắc Gầy, 2013 Máy sản xuất vật liệu xây dựng Học viện Kỹ thuật Quân [4] Bauman V.A et al, 1970 Vibration machines in the construction and production of building materials Moscow [5] Bauman V.A and I.I Bykhovsky, 1977 Vibration machines and processes in construction Moscow [6] Sapozhnikov M Ya, 1970 Mechanical equipment of enterprises of building materials, products and structures Moscow AUTHORS INFORMATION Nguyen Manh Hung1, Nguyen Viet Tan1, Ngo Quang Tao2 Military Technical Academy Hanoi Uniersity of Industry No 53.2019 ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 67 ... 1) Xác định kích thước lưới sàng hợp lý để hiệu sàng lớn máy sàng rung vô hướng tổ hợp nghiền sàng di động, ta tiến hành làm thực nghiệm riêng với hộp sàng rung qua trình khảo sát ngắt hoạt động. .. bày xây dựng tốn thực nghiệm phương pháp bề mặt tiêu xác định kích thước lưới sàng hợp lý để hiệu sàng lớn hộp sàng rung vô hướng lắp tổ hợp nghiền sàng di động Phương pháp cho phép sử dụng để xác. .. động tăng lên tăng kích thước lưới sàng - Với loại đá dăm tiêu chuẩn cần sàng tìm kích thước lưới sàng hợp lý Như vậy, tổ hợp máy nghiền sàng di động lắp đặt hộp sàng rung vô hướng với loại lưới