Đồ án May nghiền dung trong công nghệ sản xuất sơn

Chương 1: SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH NGHIỀN7 1.1.Quá trình nghiền.7 1.1.1.Khái nệm7 1.1.2.Các phương pháp tác dụng lực7 1.1.3.Các yêu cầu cơ bản đối với quá trình nghiền7 1.2.Đặc trưng của sản phẩm nghiền8 1.3.Cơ sở lý thuyết quá trình nghiền8 1.3.1.Độ nghiền9 1.3.2.Năng lượng tiêu tốn trong quá trình nghiền10 1.3.3.Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình nghiền10 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ SƠN VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT SƠN 11 2.1.Giới thiệu về sơn11 2.2.Nguyên liệu dùng trong sản xuất sơn11 2.2.1.Chất tạo màng11 2.2.2.Dung môi12 2.2.3.Bột màu14 2.2.4.Chất độn và phụ gia15 2.3.Quy trình sản xuất sơn16 2.3.1.Cân đong nguyên liệu16 2.3.2.Đánh paste17 2.3.3.Ủ17 2.3.4.Nghiền17 2.3.5.Lọc và pha loãng18 2.4.Các yêu cầu của sơn18 2.4.1.Nhiệt độ18 2.4.2.Độ nhớt18 2.4.3.Độ mịn (kích thước hạt)19 Chương 3: MÁY NGHIỀN DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SƠN 21 3.1.Các loại máy nghiền dùng trong công nghiệp sản xuất sơn21 3.1.1.Cấu tạo chung21 3.1.2.Nguyên tắc hoạt động23 3.2.Cấu tạo chi tiết từng bộ phận23 3.2.1.Trục nghiền23 3.2.2.Ổ trục24 3.2.3.Vỏ26 3.2.4.Vật nghiền27 3.2.5.Hệ thống truyền động28 3.2.6.Hệ thống nước giải nhiệt, làm mát29 3.3.Một số lưu ý khi sử dụng30 3.3.1.Trước khi nghiền30 3.3.2.Trong quá trình nghiền31 3.3.3.Các biện pháp an toàn trong quá trình nghiền31 Chương 4: LỰA CHỌN, TÌNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN BI32 4.1.Sơ đồ cấu tạo, hình ảnh thiết bị.32 4.2.Nguyên tắc hoạt động35 4.3.Lựa chọn, tính toán các chi tiết cấu tạo máy nghiền bi:35 4.3.1.Thân thiết bị35 4.3.2.Ổ lăn.39 4.3.3.Trục42 4.3.4.Động cơ truyền động44 4.3.5.Bơm nhập liệu45 4.3.6.Ống dẫn liệu và van.45 Chương 5: NGUYÊN NHÂN VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 47 5.1.Bảng thông số kỹ thuật của máy47 5.2.Hướng dẫn sử dụng máy47 5.3.Sự cố và cách khắc phục48 5.4.An toàn khi sử dụng máy50

doc53 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 28/12/2012 | Lượt xem: 4187 | Lượt tải: 24download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án May nghiền dung trong công nghệ sản xuất sơn, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỞ ĐẦU Vào thời kỳ trước công nguyên, khi con người còn sống trong các hang, hốc đá, họ đã biết trang trí nơi ở của mình bằng các vật dụng trên cơ sở chất kết dính là lòng trắng trứng, sáp ong, nhựa cây trộn với bột màu thiên nhiên. Sau đó vài ngàn năm, người Trung Hoa đã phát hiện và sử dụng mủ cây sơn làm sơn phủ và keo. Trước đây, sơn được sản xuất từ các loại dầu thảo mộc, các loại nhựa thiên nhiên, các loại bột… Cho đến thế kỷ 20 thì ngành công nghiệp sơn mới thực sự phát triển mạnh, nhất là ở các nước có ngành công nghiệp hóa chất phát triển. Song song với sự phát triển của ngành công nghiệp hóa chất, các loại nhựa tổng hợp đã xuất hiện và đóng góp rất nhiều vào nguồn nguyên liệu của ngành công nghiệp sản xuất sơn. Những loại nhựa này có những tính chất vượt trội hơn hẳn so với các loại nhựa thiên nhiên, do đó ngày càng chiếm lĩnh được thị trường. Tuy nhiên, không chỉ đòi hỏi nguồn nguyên liệu đạt chất lượng mà còn quá trình sản xuất phải đảm bảo cho sản phẩm có được độ mịn tốt nhất. Chính vì vậy mà quá trình nghiền trong sản xuất sơn đóng vai trò rất quan trọng, nó góp phần làm cho các hạt bột màu, bột độn phân tán đều trong sơn, đồng thời nghiền vật liệu tới độ mịn theo yêu cầu. Với những nhận định trên và nhận được sự phân công cũng như sự hướng dẫn tận tình của Th.S. Huỳnh Thị Việt Hà, nhóm đồ án lớp ĐHHC3 quyết định thực hiện đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu, tính toán, thiết kế máy nghiền bi dùng trong công nghiệp sản xuất sơn” với mong muốn giúp đỡ các bạn hiểu thêm phần nào về các thiết bị dùng trong sản xuất sơn công nghiệp để sau này các bạn không bị bỡ ngỡ khi bước ra thực tiễn. Trong quá trình thực hiện tất nhiên không thể thiếu những sai sót, nhóm rất mong nhận được sự hỗ trợ cũng như những ý kiến đóng góp chân tình từ phía thầy cô và các bạn Tập thể nhóm đồ án Lớp ĐHHC3 MỤC LỤC Chương 1: SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH NGHIỀN 7 1.1. Quá trình nghiền. 7 1.1.1. Khái nệm 7 1.1.2. Các phương pháp tác dụng lực 7 1.1.3. Các yêu cầu cơ bản đối với quá trình nghiền 7 1.2. Đặc trưng của sản phẩm nghiền 8 1.3. Cơ sở lý thuyết quá trình nghiền 8 1.3.1. Độ nghiền 9 1.3.2. Năng lượng tiêu tốn trong quá trình nghiền 10 1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình nghiền 10 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ SƠN VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT SƠN 11 2.1. Giới thiệu về sơn 11 2.2. Nguyên liệu dùng trong sản xuất sơn 11 2.2.1. Chất tạo màng 11 2.2.2. Dung môi 12 2.2.3. Bột màu 14 2.2.4. Chất độn và phụ gia 15 2.3. Quy trình sản xuất sơn 16 2.3.1. Cân đong nguyên liệu 16 2.3.2. Đánh paste 17 2.3.3. Ủ 17 2.3.4. Nghiền 17 2.3.5. Lọc và pha loãng 18 2.4. Các yêu cầu của sơn 18 2.4.1. Nhiệt độ 18 2.4.2. Độ nhớt 18 2.4.3. Độ mịn (kích thước hạt) 19 Chương 3: MÁY NGHIỀN DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SƠN 21 3.1. Các loại máy nghiền dùng trong công nghiệp sản xuất sơn 21 3.1.1. Cấu tạo chung 21 3.1.2. Nguyên tắc hoạt động 23 3.2. Cấu tạo chi tiết từng bộ phận 23 3.2.1. Trục nghiền 23 3.2.2. Ổ trục 24 3.2.3. Vỏ 26 3.2.4. Vật nghiền 27 3.2.5. Hệ thống truyền động 28 3.2.6. Hệ thống nước giải nhiệt, làm mát 29 3.3. Một số lưu ý khi sử dụng 30 3.3.1. Trước khi nghiền 30 3.3.2. Trong quá trình nghiền 31 3.3.3. Các biện pháp an toàn trong quá trình nghiền 31 Chương 4: LỰA CHỌN, TÌNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN BI 32 4.1. Sơ đồ cấu tạo, hình ảnh thiết bị. 32 4.2. Nguyên tắc hoạt động 35 4.3. Lựa chọn, tính toán các chi tiết cấu tạo máy nghiền bi: 35 4.3.1. Thân thiết bị 35 4.3.2. Ổ lăn. 39 4.3.3. Trục 42 4.3.4. Động cơ truyền động 44 4.3.5. Bơm nhập liệu 45 4.3.6. Ống dẫn liệu và van. 45 Chương 5: NGUYÊN NHÂN VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 47 5.1. Bảng thông số kỹ thuật của máy 47 5.2. Hướng dẫn sử dụng máy 47 5.3. Sự cố và cách khắc phục 48 5.4. An toàn khi sử dụng máy 50 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1. Đặc tính kỹ thuật của nhựa Epoxy 12 Bảng 2. Thông số hòa tan của một số loại dung môi thông dụng 13 Bảng 3. Tốc độ bay hơi của một số loại dung môi 14 Bảng 4: Đặc điểm, vai trò của các bộ phận máy nghiền 23 Bảng 5: Sự cố của thiết bị trong quá trình làm việc. 49 Bảng 6: Sự cố và cách khắc phục trong quá trình nghiền. 50 DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1: Các phương pháp tác dụng lực 7 Hình 2: Cấu tạo của trục 24 Hình 3: Cấu tạo ổ trục 25 Hình 4: Một số loại ổ trục phổ biến 26 Hình 5: Vật nghiền 27 Hình 6: Một số dạng bi nghiền 28 Hình 7: Sơ đồ cấu tạo thiết bị 32 Hình 8: Hình ảnh thiết bị 33 Hình 9: Cấu tạo chi tiết thiết bị. 34 Hình 10: Cấu tạo bi nghiền 39 Hình 11: Hình ảnh về trục 42 Hình 12: Động cơ truyền động 44 Hình 13: Bơm bánh răng 45 Hình 14: Các loại van 46 Hình 15: Bảng điều khiển máy 47 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH NGHIỀN Quá trình nghiền. Khái nệm Nghiền là quá trình phá huỷ vật thể rắn bằng các lực cơ học thành các phần tử, nghĩa là bằng cách đặt vào vật thể rắn các ngoại lực mà các lực này lớn hơn các lực phân tử của vật thể rắn đó. Kết quả của quá trình nghiền là tạo nên nhiều phần tử cũng như nghiền bề mặt mới. Là công đoạn chính trong quá trình sản xuất vật liệu như: sơn, xi măng, gốm sứ,... Quá trình này làm giảm kích thước của vật liệu rắn dưới tác dụng của ngoại lực để phá vỡ liên kết giữa các phân tử. Các phương pháp tác dụng lực  Hình 1: Các phương pháp tác dụng lực Khi thiết bị làm việc, có thể kết hợp với nhiều phương pháp. Tuy nhiên, trong quá trình nghiền, lực tác dụng chủ yếu là lực mài xiết và va đập. Các yêu cầu cơ bản đối với quá trình nghiền Năng lượng tiêu tốn nhỏ nhất, phụ thuộc vào: Lực liên kết giữa các phân tử vật liệu. Hình dạng của vật liệu. Kích thước hạt. Năng suất lớn. Sản phẩm thu được phải tương đối đồng đều về kích thước. Khả năng điều chỉnh mức độ nghiền dễ dàng. Dễ vận hành và sửa chữa. Đặc trưng của sản phẩm nghiền Mục đích của quá trình nghiền là tạo ra những hạt vật liệu nhỏ từ hạt vật liệu ban đầu to hơn. Quá trình cần những hạt vật liệu nhỏ vì chúng có diện tích bề mặt riêng lớn hoặc cần hình dạng, kích thước và số lượng hạt. Hiệu suất sử dụng năng lượng của quá trình được xác định bằng diện tích bề mặt mới tạo nên sau quá trình đập nghiền. Vì vậy các đặc trưng hình học của hạt, đơn chiếc và hỗn hợp, là yếu tố quan trọng để đánh giá sản phẩm từ máy nghiền. Một máy nghiền không cho sản phẩm đồng nhất dù nhập liệu có đồng nhất hay không. Sản phẩm luôn luôn là một hỗn hợp có các kích thước nằm trong một khoảng xác định. Hạt nhỏ nhất của sản phẩm nghiền có thể so sánh với kích thước của một tinh thể, đó là đơn vị nhỏ nhất của vật liệu có thể tồn tại dưới dạng một tinh thể độc lập. Kích thước này là khoảng 10-3µm. Do sự biến đổi kích thước trong một khoảng rộng nên thường dùng khía niệm đường kính trung bình để biểu diễn kích thước hạt trong một hỗn hợp. Cơ sở lý thuyết quá trình nghiền Một vật thể được nghiền vỡ tức là chịu tác động của ngoại lực có trị số vượt các ứng sức bền của vật thể (ứng suất nén). Khi đó, vật thể sẽ chịu những biến dạng, hoặc bị phá vỡ đột ngột, hoặc chịu những biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và cuối cùng bị phá vỡ. Khi vật thể chịu một lực va đập tự do để phá vỡ, thì lực đó sẽ gây ra những sóng chấn động truyền trong vật thể theo chiều lực đập. Chỉ khi lực đập đủ lớn để các sóng chấn động đó truyền hết chiều dài (kích thước) vật thể thì vật thể mới có khả năng bị phá vỡ. Trong quá trình bị phá vỡ, vật thể nếu chưa vỡ cũng đã chịu những biến dạng đàn hồi, nghĩa là đã tốn phần năng lượng nghiền để có những biến dạng đó. Khi vật thể vỡ ra sẽ tạo thành những diện tích mới ở những chổ nứt vỡ, lúc đó là lúc tiêu thụ năng lượng để phá vỡ, để tạo ra những diện tích mới. Tuy nhiên, đôi khi vật thể chịu ngoại lực tác động, chưa vỡ hẳn nhưng đã có những vết nứt ngầm với những khe, những diện tích mới nào đó bên trong. Cũng có thể những vết nứt ngầm đó khép liền lại do lực hút phân tử của vật thể. Như vậy quá trình nghiền sẽ bị tốn một phần năng lượng vô ích đó. Độ nghiền Độ nghiền còn được gọi là tỷ số nghiền, là tỷ số giữa kích thước của kích thước của hạt đem nghiền với hạt sản phẩm. Các kích thước tuyệt đối, độ hạt của các phần tử có được khi nghiền. Người ta thường sử dụng tỷ số nghiền để đánh giá chất lượng sản phẩm và đánh giá năng lượng. Vậy theo chỉ tiêu này, nó đã phản ánh chiều sâu quá trình phân tán. Trong trường hợp chung, dung tích năng lượng của quá trình công nghệ nghiền phụ thuộc vào sự gia tăng diện tích riêng bề mặt ∆S của vật liệu. Nghĩa là: ∆S = Sc-Sd Trong đó : Sc – diện tích riêng bề mặt của các phần tử vật liệu kết thúc quá trình nghiền; Sd – diện tích riêng bề mặt của các phần tử vật liệu bắt đầu quá trình nghiền. Cùng với sự giảm kích thước của các phần tử diện tích riêng bề mặt tăng lên vì vậy mức độ nghiền λS là tỷ số diện tích riêng bề mặt củâ các phần tử vật liệu cuối quá trình nghiền và diện tích riêng bề mặt của các phần tử ban đầu.  Theo lý thuyết mức độ nghiền λ của vật liệu thường được đánh giá qua tỷ số giữa kích thước trung bình D của vật liệu trước khi nghiền và kích thước trung bình của phần tử sản phẩm nghiền:  Mức độ nghiền λ là đặc tính cơ bản để đánh giá quá trình nghiền Khi nghiền nguyên liệu bằng máy nghiền kiểu búa thông thường thì độ nhỏ của bột nghiền được điều chỉnh bằng sàng đặt trong buồng nghiền. Năng lượng tiêu tốn trong quá trình nghiền Trong quá trình nghiền vật liệu ban đầu bị xoắn và có ứng suất. Công cần thiết để tạo nên ứng suất cho vật liệu được chứa tạm thời trong vật liệu dưới dạng cơ năng của ứng suất. Khi tác động thêm lực vào các hạt vật liệu đã chịu ứng suất, chúng sẽ chịu lực xoắn vượt quá giới hạn bền và vỡ ra thành nhiều hạt nhỏ và tạo nên các bề mặt mới. Vì mỗi đơn vị diện tích bề mặt của chất rắn có năng lượng bề mặt nhất định nên việc tạo nên bề mặt mới cần phải có năng lượng, năng lượng này được cung cấp do sự phóng thích năng lượng của ứng suất khi hạt vỡ ra. Do bảo toàn năng lượng nên phần năng lựong thừa khi tạo thành năng lượng bề mặt mới sẽ biến thành nhiệt. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình nghiền Có nhiều yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến quá trình nghiền xuất phát từ tính chất của vật liệu nghiền và máy nghiền. Tính chất của vật liệu nghiền: Độ bền, độ cứng, độ nhớt, độ đồng đều, trạng thái và hình dạng bề mặt, độ ảm, kích thước, hình dạng và vị trí tương hổ của các phần tử nghiền, hệ số ma sát giữa các phần tử…là những yếu tố của vật liệu có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình nghiền. Tính chất của máy nghiền: Hình dạng và trạng thái của bề mặt, vận tốc và tính chất chuyển động khối lượng của bộ phận làm việc (tỉ số giữa khối lượng của bi nghiền với khối lượng của vật đuợc nghiền), hệ số ma sát của bề mặt nghiền với vật được nghiền…là những yếu tố cấu trúc máy có ảnh hưởng đến quá trình nghiền nhỏ vật liệu. Chương 2: TỔNG QUAN VỀ SƠN VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT SƠN Giới thiệu về sơn Sơn là một hỗn hợp đồng nhất, trong đó chất tạo màng liên kết với các chất màu tạo màng liên tục bám trên bề mặt vất chất. Hỗn hợp được điều chỉnh với một lượng phụ gia và dung môi tùy theo tính chất của mỗi loại sản phẩm. Trong thực tế hiện nay có rất nhiều cách phân loại sơn: Phân loại theo chất tạo màng: tên sơn thường được lấy bằng tên của chất tạo màng. Ví dụ: sơn alkyd , sơn epoxy …. Phân loại theo phạm vi sử dụng: cách phân loại này rộng lớn hơn rất nhiều tùy theo mục đích sử dụng mà người ta gọi tên sơn. Ví dụ: sơn chống rỉ , sơn tường, sơn công nghiệp, sơn chống hà …. Phân loại theo bản chất dung môi … Nguyên liệu dùng trong sản xuất sơn Chất tạo màng Chất tạo màng là các polyme có độ bám dính tốt, có khả năng chứa các loại bột như bột màu, bột độn tốt, có các tính chất như thời gian khô, độ cứng, độ bóng tốt,...Chất tạo màng có vai trò quan trọng nhất trong sơn, quyết định hầu hết các tính chất của màng sơn. Các polyme được sử dụng làm chất tạo màng nhiều nhất trong sơn như là: nhựa alkyd, nhựa epoxy, nhựa vinyl, nhựa acrylate, nhựa PU,.... Các tính chất quan trọng của chất tạo màng được quan tâm trong công nghiệp sơn là: độ nhớt, tỷ trọng, khả năng hòa tan trong dung môi, khả năng phản ứng hóa học ( với sơn khô hóa học),... Chất tạo màng mà nhóm sử dụng là nhựa epoxy vì những tính chất sau: Nhựa epoxy tan tốt trong các dung môi hữu cơ như xeton, axetat, dioxin… Nhựa epoxy không tan trong các dung môi mạch thẳng. Nhựa epoxy có thể phối trộn tốt với các loại nhựa khác như: phenolformadehyt, nitrocellulose, polyester, polysulfit,… Nhựa epoxy có thể chuyển sang mạng lưới không gian ba chiều khi sử dụng các chất đóng rắn nóng như: anhydrite phtalic, anhydrite maleic…hay các chất đóng rắn nguội như là polyamine mạch thẳng, polyamit,… Nhựa epoxy sau khi đóng rắn có 1 loạt các tính chất quý báu như: bám dính tốt với các loại vật liệu khác nhau, bền hóa học, đặc biệt với kiềm, độ bền cơ học cao, cách điện tốt, ít co ngót và bền nhiệt tới 160 – 2600C. Đặc tính kỹ thuật  Nhựa epoxy không có độn  Nhựa epoxy độn sợi thủy tinh   Nhiệt độ xảy ra biến dạng nhiệt (ở 1.82 Mpa) (0C)  140  150   Độ bền cực đại với nguồn nhiệt liên tục (0C)  120  135   Hệ số dãn nở tuyến tính cm/cm/0C x 10-5  2.5  2.0   Độ bền kéo (Mpa)  52  83   Độ dãn dài (%)  5.0  4.0   Độ bền uốn dẻo (Mpa)  124  103   Độ bền nén (Mpa)  70  100   Độ bền va đập (J/m2)  11  25   Khối lượng riêng  1.0  1.8   Bảng 1. Đặc tính kỹ thuật của nhựa Epoxy Dung môi Là những chất lỏng dễ bay hơi, dùng để hòa tan chất tạo màng và thay đổi độ nhớt của sơn. Một dung môi tốt phải đáp ứng được yêu cầu sau: Tạo được một dung dịch có độ nhớt thích hợp cho việc bảo quản và sử dụng Có vận tốc bay hơi theo yêu cầu và tạo nên một màng sơn có tính chất tối ưu Có mùi chấp nhận được, có độ độc tối thiểu và giá cả phải chăng. Dung môi có hai đặc tính quan trọng là khả năng hòa tan, thể hiện sức hòa tan của dung môi với một loại nhựa nào đó và tốc độ bay hơi tương đối mà nó thoát khỏi màng sau khi sơn (khả năng làm khô) Dung môi  Liên kết hidro    δ p  δ m  δ s   Hidrocacbon thẳng: White spirit Hidrocacbon thơm: toluen xylen Ester Etyl acetat Butyl acetat Ceton Aceton Metylizobutyl ceton Glycol ete Etylenglycol monoetyl ete Rượu Etyl ancol Butyl ancol  7.5 8.9 8.8  9.1 8.5 10.0 8.5 9.6  12.7 14.4   Bảng 2. Thông số hòa tan của một số loại dung môi thông dụng Dung môi  Tốc độ bay hơi theo thể tích (tốc độ bay hơi của butyl acetate là 100)   Acetone Etyl acetate Rượu etylic Toluene Metylizobutylcetone Butyl acetate Cylen Rượu butylic Etylenglycol monoetyl ete White spirit  994 480 253 214 164 100 73 36 30 18   Bảng 3. Tốc độ bay hơi của một số loại dung môi Một số loại dung môi sử dụng trong công nghệ sản xuất sơn epoxy: White spirit: thành phần không cố định, trong sơn thường dùng loại thẳng và có chứa khoảng 15 – 18% hidrocacbon thơm, tốc độ bay hơi chậm và mùi không khó chịu lắm, được dùng rộng rãi làm dung môi cho các loại sơn trang trí và bảo vệ. Cylen C4H6(CH3)2 được dùng rộng rãi trong công nghiệp sơn vì sức hòa tan tốt, tốc độ bay hơi vừa phải, độ chảy tốt, có thể ứng dụng phương pháp sơn phun. Cylen thích hợp đối với màng sơn đóng rắn nóng vì phần lớn dung môi bay hơi trước khi đưa màng sơn vào lò sấy. Bột màu Bột màu có 2 loại được sử dụng trong công nghiệp sơn là: bột màu vô cơ và bột màu hữu cơ. Bột màu vô cơ được sử dụng rất nhiều trong sơn do giá thành thấp, độ bền cơ, bền nhiệt độ cao. Bột màu vô cơ là các hợp chất vô cơ có màu. VD: màu đỏ của sơn chống rỉ thường sử dụng là bột oxit Fe, màu vàng là các hợp chất của Cr, màu ghi là màu của oxit Zn, màu đen là màu của C,...Nhược điểm lớn nhất của bột màu vô cơ là độ lên màu, độ phủ kém, màu xỉn,... Vì vậy, phải dùng nhiều lượng bột màu. Bột màu hữu cơ là các chất hữu cơ có màu. Ưu điểm của bột màu hữu cơ là màu sắc tươi, sáng, cường độ lên màu cao, độ phủ tốt. Vì vậy, chỉ sử dụng 1 lượng nhỏ bột màu cũng đủ màu cho sơn và bột màu hữu cơ chủ yếu sử dụng cho sơn phủ. Tuy nhiên, giá thành bột màu hữu cơ đắt, độ bền nhiệt kém, dễ phân hủy khi nhiệt độ cao, dẫn đến hiện tượng loang màu sơn, hay còn gọi là hiện tượng "sơn bay". Các loại bột màu trong công nghiệp sơn chỉ cho các màu cơ bản như: trắng, đen, đỏ, vàng, xanh lam,...Muốn có các màu sắc theo yêu cầu phải tiến hành trộn các màu cơ bản với nhau theo nguyên tắc phối màu. Chất độn và phụ gia Bột độn Bột độn được thêm vào trong sơn với mục đích làm giảm giá thành của sơn. Ngày nay, do phát hiện một số tính chất tốt như cải thiện tính cơ lý của màng sơn nên nó được gọi là bột phụ trợ. Các loại bột thường dùng trong công nghiệp sơn là bột đá, bột nặng, bột nhẹ,…(các loại này đều là CaCO3 nhưng do khác biệt về tính chất đá nơi khai thác mà có tỷ trọng và một số tính chất khác nhau) Phụ gia Phụ gia là các hợp chất có thành phần rất nhỏ trong sơn nhưng đóng vai trò cải thiện đáng kể các tính chất của màng sơn. Các loại phụ gia được sử dụng nhiều nhất trong sơn là: chất làm khô, chất chống lắng, chống chảy, chất tạo độ nhớt giả,… Phụ gia chống lắng đa phần là các bentonit có tác dụng tạo 1 lớp mạng lưới trong màng sơn, từ đó giúp nâng đỡ các hạt bột màu và bột phụ trợ có tỷ trọng cao. Phụ gia chống chảy, tạo độ nhớt giả là các phụ gia mà khi thêm vào sẽ phản ứng với chất tạo màng, tạo mạng không gian chật hẹp hơn, làm tăng độ nhớt của sơn, tăng bám dính và có tác dụng chống chảy khi sơn lớp dày. Quy trình sản xuất sơn Độ mịn Độ nhớt Cân đong nguyên liệu Nguyên liệu được lấy về sẽ được lấy mẫu để kiểm tra chất lượng phù hợp với các tiêu chuẩn hiện hành (về độ mịn, màu sắc, khả năng bay hơi, độ độc,…) Các nguyên liệu được cân đong theo một đơn pha chế có sẵn cho từng loại sơn. Cân đong nguyên liệu là một khâu rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Đánh paste Đánh paste là quá trình phân tán sơ bộ các khối màu hoặc túm màu có kích thước lớn giúp cho dung môi và nhựa thấm ướt các hạt màu. Đây là công đoạn quan trọng trong công nghệ sản xuất, nó quyết định hiệu suất nghiền, sự chính xác về màu sắc, ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Do đó khi nạp liệu phải chú ý thứ tự các loại vật tư ghi trong phiếu, loại nào ghi trước cho vào trước, cho một lượng vừa phải đủ để máy khuấy trộn dễ dàng, đều hết mới cho tiếp, cho đủ và đúng số lượng các loại vật tư, các bước thời gian ghi trên phiếu. Tốc độ của cánh khuấy được nâng lên từ từ, sau khi cho hết nguyên liệu thì nâng tốc độ lên khoảng 1100 – 1200 vòng/phút, nhiệt độ thùng khuấy từ 50 – 600C, nhiệt độ của nước làm mát bên ngoài thùng khoảng 70C, thiết bị làm việc liên tục trong thời gian từ 2 – 3 giờ. Dung dịch sau đánh paste cho chảy qua vòi vào thố và đem ủ, dừng máy và dùng dung môi để rửa máy và miệng thố. Ủ Công đoạn tiếp theo của quá trình đánh Paste là ngâm ủ: mục đích là để paste có đủ thời gian cho quá trình thấm ướt hạt màu, giúp cho quá trình nghiền xảy ra dễ dàng hơn. Thời gian ngâm ủ không ít hơn 20 giờ mới đảm bảo cho quá trình thấm ướt được triệt để. Khi ngâm ủ phải để nơi khô ráo, che đậy kín tránh sự hấp thụ nước, bụi vào paste màu. Nghiền Nghiền là quá trình phân tán hạt màu đến độ mịn qui định. Dung dịch sau khi ủ được cho vào máy nghiền dưới tác dụng của lực ma sát các viên bi thủy tinh cọ xát làm vỡ các túi bột màu, lúc này các hạt bột màu một lần nữa được phân tán đều trong dung dịch chất mang nhờ bộ phận nghiền. Trong quá trình nghiền thường xuyên kiểm tra nhiệt độ và độ mịn của sơn xem đã đạt yêu cầu chưa bằng thước đo độ mịn. Nếu độ mịn chưa đạt yêu cầu thì nghiền dung dịch lại cho đến khi đạt độ mịn thì dừng. Lọc và pha loãng Sơn sau khi đã được kiểm tra đủ chỉ tiêu sẽ được lọc qua lưới lọc và mang đi pha loãng theo những chỉ tiêu đã được xác lập. Trong quá trình pha loãng cần chú ý: Đưa đủ lượng dung môi, chất tạo màng. Bổ sung các loại phụ gia. Điều chỉnh độ nhớt đến độ nhớt qui định. Các yêu cầu của sơn Nhiệt độ Phải đảm bảo nhiệt độ của sơn trong quá trình nghiền không vượt quá ngưỡng 500C. Nhiệt độ không nên thấp hơn hay cao hơn vì rất dễ làm gel hóa paste nghiền. Để tránh hiện tượng gel hóa, ở giữa hai lớp vỏ của bầu nghiền có chứa nước làm mát. Phải sử dụng nước làm mát này vì trong quá trình nghiền xảy ra sự ma sát giữa bi và thiết bị song song với sự ma sát giữa bi và vật liệu sinh ra nhiệt rất lớn. Độ nhớt Hỗn hợp phải được điều chỉnh đô nhớt rồi mới đưa vào máy nghiền. Việc điều chỉnh độ nhớt nhằm tạo điều kiện làm việc tối ưu cho máy nghiền. Nếu hỗn hợp có độ nhớt quá cao, khi nghiền sẽ có ma sát lớn làm tăng nhanh nhiệt độ gây khó khăn cho việc đảm bảo nhiệt độ đầu ra của hỗn hợp. Nếu độ nhớt thấp, các lớp vật chất dễ trượt qua bề mặt nghiền, làm năng suất nghiền thấp. Độ nhớt yêu cầu vào khoảng 70 – 120 giây ở nhiệt độ môi trường là thích hợp nhất. Độ nhớt của sơn thành phẩm quá cao hay quá thấp đều ảnh hưởng việc gia công và tính thẩm mỹ của màng sơn, khi độ nhớt cao thì sẽ khó gia công , còn khi độ nhớt thấp thì màng sơn mỏng, độ che phủ kém. Độ mịn (kích thước hạt) Trong quá trình chế biến sơn, kích thước hạt và độ đồng đều của các hạt nhựa, bột màu, bột độn có tầm quan trọng trong việc xác định tính chất màng sơn. Các hạt này phải được nghiền mịn và phân tán đều trong môi trường sơn. Thông thường, màng sơn bóng phải được gia công từ bột màu có đường kính hạt lớn nhất là 5μm (tiêu chuẩn quốc tế), 20 – 40 μm (tiêu chuẩn việt Nam). Đối với sơn lót, sơn nền và các loại hạt không yêu cầu độ bóng, kích thước hạt trong khoảng 20 – 40 μm (tiêu chuẩn quốc tế), 40 – 50 μm (tiêu chuẩn Việt Nam). Một số đơn công nghệ mẫu (nguồn: xí nghiệp sơn Hải Âu) Sản phẩm: xanh đậm biến tính (AU 750)  Tên nguyên liệu  Số lượng  Đơn vị  Ghi chú   Đánh paste  Xy len beckosol 5003 Benton SD BYK 108 Lamp black 101 CR 828 (TiO2) Micron barites 5030 BYK 502 Xy len T- sol White (xăng)  280 360 21 16.5 150 15 3 750 35 85  Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg  Tốc độ máy 1100 – 1200 vòng/phút. Nhiệt độ 500 – 600C Thời gian : 3h   Nghiền  bekosol 5003 T- sol White (xăng) Dung dịch Paste  50 50 1715.5  Kg Kg Kg  Ngâm ủ 20h . Độ mịn < 30 μm   Pha loãng  Bkosol 5003 Toymax Co 10 Troymax Mn 10 Toymax Ca 10 Toymax Antiskin B T- sol White  1450 3 3 27 4.5 180  Kg Kg Kg Kg Kg Kg  Tỷ trọng : 1.14g/ml Độ nhớt : > 60 KU   Chương 3: MÁY NGHIỀN DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SƠN Nghiền là công đoạn chính trong quá trình sản xuất sơn, quá trình này tạo ra một dạng chất lỏng mịn, dàn đều tốt trên bề mặt vật cần sơn. Hiện tại, các dây chuyền sản xuất sơn có các loại máy nghiền bi (hạt ngọc) loại ngang và đứng. Tùy theo yêu cầu về độ nhớt của paste sơn và chủng loại sơn mà người ta sử dụng máy nghiền loại ngang hoặc đứng. Các loại máy nghiền dùng trong công nghiệp sản xuất sơn Có hai loại máy nghiền dùng trong công nghệ sản xuất sơn là: Máy nghiền bi trục đứng Máy nghiền bi nằm ngang Cấu tạo chung Một máy nghiền dùng trong công nghiệp sản xuất sơn, tùy thuộc vào từng loại máy có thể sẽ có những chi tiết cấu tạo khác nhau nhưng chúng luôn có một số bộ phận chung như sau: Thân máy Giá đỡ (ngang hoặc đứng tùy từng loại) Khớp nối Trục nghiền Trục phụ và miếng đệm bịt kín đầu trục Ống dẫn paste ngoài Vỏ áo giải nhiệt Đai và dây đai truyền động Bi và trục đỡ bi Motor bơm, motor chính Đầu vào và ra của nước giải nhiệt Bộ phận ống dẫn, các khớp nối. Bộ phận  Đặc điểm – vai trò   Bộ phận truyền động  Motor chính  Công suất 40Hp. Tạo chuyển động quay cho trục nghiền.    Pulley  Gắn với trục nghiền gọi là pulley bị dẫn, gắn với motor là pulley dẫn. Truyền động quay từ motor đến trục nghiền.    Bộ truyền đai  Gồm 4 dây đai. Nhiệm vụ truyền động quay từ motor đến trục nghiền.    Bơm răng khía (Mỹ)  Bơm sơn từ thùng chứa vào thùng nghiền.   Bộ phận nghiền  Thùng nghiền  Hình trụ, đặt thẳng đứng (máy nghiền đứng) hay nằm ngang (máy nghiền nằm). Có 2 lớp, đều làm bằng inox, giữa hai lớp có khoảng trống chứa nước làm mát.    Đĩa nghiền  Hình dạng khác nhau tùy từng loại máy, có cấu tạo đặc biệt (răng, lỗ tròn), làm bằng inox.    Bi nghiền (Germany)  Làm bằng thạch anh, ít bị dung môi ăn mòn hóa học, ít bị mài mòn, ít bị vỡ trong quá trình nghiền. Hình cầu, có đường kính d chuẩn là 2mm. Thời gian sử dụng là 500 giờ (thường bi nghiền cùng loại với máy nghiền nhưng do bi của singapore dễ bị vỡ trong quá trình nghiền nên không sử dụng).   Nhiệt kế  Đo nhiệt độ của sơn ra.   Áp kế  Đo áp suất của sơn trong thùng nghiền khi áp suất trong thùng nghiền quá cao ( 0.4 bar) thì tự động ngắt bơm. Đồng thời hạn chế sự cố sơn và bi bị hút ngược trở lại bơm khi bơm yếu, bơm bị nghẹt thì hệ thống ngắt bơm.   Hệ thống nước giải nhiệt  Nước được luân chuyển tuần hoàn. Nước làm mát vào thùng sơn có nhiệt độ khoảng 14.5oC, khi ra có nhiệt độ khoảng 27-30oC.   Bảng 4: Đặc điểm, vai trò của các bộ phận máy nghiền (nguồn: c.ty sơn Á Đông) Nguyên tắc hoạt động Máy hoạt động theo nguyên tắc va chạm ma sát, làm việc theo cơ chế gián đoạn hoặc liên tục. Sự cọ xát giữa bi với vật liệu nghiền và giữa bi với thành thiết bị làm cho các hạt nhựa, bột màu vỡ ra, phân tán đều trong sơn. Paste sơn sau khi ra khỏi máy nghiền được lược qua một lớp lưới lọc quy định độ mịn cần thiết (tùy thuộc vào yêu cầu của từng xí nghiệp, từng công ty mà độ mịn có thể khác nhau, thường lấy khoảng < 20μm. Trong quá trình nghiền cần chú ý đảm bảo nhiệt độ tối đa trong khi nghiền là 500C được khống chế nhờ lớp vỏ áo làm nguội bằng nước. Cấu tạo chi tiết từng bộ phận Trục nghiền Trục là chi tiết đỡ các chi tiết quay, truyền mômen xoắn hoặc thực hiện cả hai nhiệm vụ đó. Trục được phân loại theo đặc điểm tải trọng, theo hình dạng đường tâm trục và theo cấu tạo trục.  Hình 2: Cấu tạo của trục Trong quá trình vận hành máy có thể gặp một số dạng hư hỏng như: gãy trục, mòn trục, trục bị võng,… Khi trục quay chịu tác dụng mômen uốn hoặc xoắn thay đổi thì các vết nứt có thể được hình thành tại vị trí bất kỳ trên chu vi trục. Gãy trục: do quá tải hoặc do những nguyên nhân như: Thường xuyên làm việc quá tải do không đánh giá đúng đặc điểm và trị số của tải trọng trong quá trình tính toán. Không đánh giá đúng ảnh hưởng của sự tập trung ứng suất do kết cấu trục gây nên. Có sự tập trung ứng suất lớn do chất lượng chế tạo xấu. Sử dụng và lắp ráp không đúng kỹ thuật. Mòn trục: trong quá trình làm việc, do sử dụng sai yêu cầu kỹ thuật, màng bôi trơn không hình thành được sinh ra ma sát trên bề mặt làm việc. Dẫn đến việc trục bị nóng và mòn rất nhanh, trục có thể bị xước, bị dính và mất khả năng làm việc. Trục không đủ độ cứng: do lực tác dụng lên trục làm trục bị biến dạng, ảnh hưởng đến khả năng làm việc của ổ trục, phá hỏng sự tiếp xúc làm việc của các chi tiết truyền động… Ổ trục Ổ trục có công dụng đỡ trục tâm và trục truyền, đảm bảo chuyển động quay và đỡ tải trọng tác dụng lên các chi tiết trên. Ngoài ra, ổ trục có thể đỡ các chi tiết quay để thực hiện chuyển động quay quanh trục như bánh đai, bánh răng,… Tùy vào dạng ma sát sinh ra trong ổ mà ta phân ra ổ lăn và ổ trượt. Hình 3: Cấu tạo ổ trục Ưu, nhược điểm của ổ trục: Ưu điểm: Giá thành thấp do sản xuất hàng loạt. Ma sát sinh ra là ma sát lăn nên tổn thất công suất do ma sát thấp. Thay thế thuận tiện khi sửa chữa và bảo dưỡng máy. Chăm sóc và bôi trơn đơn giản. Nhược điểm: Khả năng quay nhanh, chịu va đập và chấn động kém do độ cứng (độ biến dạng) của kết cấu ổ lăn thấp. Kích thước hướng kính tương đối lớn. Khi làm việc với vận tốc cao thì độ tin cậy thấp và vỡ vòng cách do lực ly tâm của con lăn. Gây tiếng ồn khi làm việc với tốc độ cao  Hình 4: Một số loại ổ trục phổ biến Ổ thường được tính toán theo lý thuyết bôi trơn thủy tĩnh hay thủy động, hoặc kết hợp giữa thủy tĩnh và thủy động. Trong quá trình khởi động hoặc tắt máy, phải dùng dầu có áp lực cao để nâng ngõng trục khỏi bề mặt làm việc của ổ, nhờ đó mà giảm ma sát của chúng đến mức đáng kể. Khi tính toán, người thiết kế phải chọn kích thước ổ cũng như cấu tạo của ổ sao cho bề mặt làm việc của nó chịu được một áp lực nhất định. Vỏ Vỏ máy nghiền gồm thân và mặt bích ở hai đầu. Thân được cấu tạo từ thép tấm có độ bền cao, tính hàn tốt. Chiều dày δ của thép chế tạo thân phụ thuộc đường kính, chiều dài cũng như điều kiện làm việc của nó. Giá trị δ thường được chọn từ (1/100÷ 1/75 ) đường kính thân. Với máy nghiền có chiều dài lớn, chiều dày có thể giảm dần từ giữa về hai phía. Ta có thể chọn sơ bộ chiều dày thành theo đường kính như sau: Đường kính (mm ) Chiều dày thành (mm ) Dưới 1600 18.0 1600 ÷ 2000 20.0 2000 ÷ 2200 25.5 2200 ÷ 2400 28.0 2500 ÷ 3500 38.0 3500 ÷ 4250 52.0 4250 ÷ 4500 58.0 5000 63.5 6400 85/75 Mặt bích là chỗ để nối với hai ngõng trục đỡ.Có nhiều loại kết cấu khác nhau tùy theo kích thước. Vật nghiền Kích thước của vật nghiền (bi) được chọn phụ thuộc vào kích thước lớn nhất của vật liệu trước khi nghiền, vào đường kính, chiều dài tang nghiền vào hệ thống nghiền và nhất là vào độ mịn yêu cầu.  Hình 5: Vật nghiền Thông thường khi nghiền thô người ta hay sử dụng bi có đường kính từ 50 ÷ 100 mm, còn khi nghiền tinh thì sử dụng bi có đường kính từ 15÷ 50 mm. Yêu cầu chung đặt ra khi chế tạo bi nghiền là vừa phải chịu được tác động va đập với vật liệu nghiền và thành tang nghiền vừa phải chịu ma sát xuất hiện khi nó chuyển động tương đối trong buồng nghiền.  Hình 6: Một số dạng bi nghiền Vì lý do này mà vật liệu được chọn để chế tạo bi nghiền phải có độ cứng cao, độ mòn thấp. Hệ thống truyền động Có nhiều phương pháp truyền động khác nhau cho máy nghiền, có thể phân chúng thành các nhóm sau: Truyền động theo mặt bên nhờ truyền động bánh răng. Động cơ chính Hộp giảm tốc Động cơ phụ Bánh răng nhỏ Vành răng Tang nghiền Truyền động trung tâm nhờ truyền động bánh răng.  Truyền động điện trực tiếp (không bánh răng). Truyền động bằng bánh ma sát hoặc đai truyền Đặc điểm chung của truyền động theo mặt bên là chuyển động quay được truyền từ động cơ đến tang nghiền nhờ hộp giảm tốc đến một hoặc nhiều bánh răng nhỏ ăn khớp trực tiếp với một bánh răng lớn lắp trên tang nghiền. Truyền động mặt bên được sử dụng khi kích thước D nhỏ hoặc được sử dụng trong nghiền ướt hoặc nghiền vật liệu có độ ẩm cao do tiết diện cần xả liệu ở đầu trục lớn không cho phép thực hiện truyền động trung tâm. Khác với truyền động mặt bên, truyền động trung tâm có cấu trúc khá gọn theo phương hướng kính và không phải gia công bánh răng lớn lắp trên vành tang. Tuy nhiên kết cấu cổ trục tang phức tạp nên giá thành đầu tư thường lớn hơn truyền động mặt bên, nhất là với kiểu truyền động với hộp giảm tốc hành tinh. Ưu điểm cơ bản của truyền động không bánh răng là nó cho phép ta thay đổi tang nghiền một cách dễ dàng, do đó đáp ứng được với nhiều loại thông số hình học và động học của tang, chi phí bảo dưỡng cơ khí cũng như bôi trơn hệ truyền động không cao. Tuy nhiên,loại truyền động rất nhạy cảm với các sự cố về lưới điện. Đồng thời việc chế tạo cụm stato và roto rất phức tạp nên giá thành đầu tư khá cao. Để đáp ứng được với sự thay đổi cơ lý tính của vật liệu nghiền cũng như chất lượng sản phẩm sau nghiền, công suất truyền động cho máy nghiền thường được chọn cao hơn công suất tính toán từ 5÷ 10%. Ở các máy nghiền có công suất truyền động lớn và có hệ thống truyền động bánh răng thì ngoài động cơ chính ta thường chọn thêm một động cơ phụ. Việc lựa chọn hệ truyền động cho máy nghiền là một trong những công đoạn liên quan đến cả khâu thiết kế lẫn khâu sử dụng. Hệ thống nước giải nhiệt, làm mát Một số máy móc có thể có các bộ phận có nhiệt độ lên đến rất cao, điều này có thể làm giảm thời gian làm việc của máy hoặc khiến máy bị cháy, hỏng, kẹt, khiến máy không thể làm việc được. Để đảm bảo cho máy làm việc bình thường, cần phải tản nhiệt bớt đối với những chỗ nóng nhiều. Điều này do hệ thống làm mát đảm nhận. Tùy vào các chi tiết máy cụ thể mà hệ thống làm mát có nhiệm vụ riêng: Đối với các chi tiết động cơ Giữ cho các chi tiết không bị cháy hỏng nhờ đó tuổi thọ các chi tiết được tăng lên. Tránh hiện tượng kẹt dính của động cơ Đối với các máy nhiệt: hệ thống làm mát có thể làm tăng tuổi thọ của máy. Đối với các máy cắt kim loại Làm tăng tuổi thọ dao cắt. Tăng chất lượng bề mặt gia công. Tạo điều kiện tối ưu hóa chế độ cắt gọt từ đó tăng năng suất và giá thành sản phẩm Vật liệu làm mát có thể là không khí (dùng quạt gió tăng quá trình trao đổi nhiệt với không khí), chất lỏng như nước hoặc dầu hay dung dịch hóa học hoặc chất rắn. Các hệ thống làm mát: tùy trường hợp cụ thể ta có các hệ thống làm mát sau: Làm mát tự nhiên bằng gió: đối tượng làm mát được chế tạo có nhiều cách tỏa nhiệt và việc thoát nhiệt được thực hiện bằng gió tự nhiên. Hình thức này được thấy ở động cơ xe máy,ô tô, động cơ điện… Làm mát cưỡng bức bằng gió: dùng quạt gió quạt vào đối tượng làm mát. Làm mát bằng nước: xung quanh đối tượng làm mát ta chế tạo các khoảng trống và đưa nước tuần hoàn vào đó làm mát. Dùng hệ thống bơm: để bơm dầu bôi trơn đã làm lạnh vào các chi tiết cần làm mát. Một số lưu ý khi sử dụng Trước khi nghiền Bình nghiền, các đường dẫn, các van phải được làm sạch. Hệ thống làm mát phải được kiểm tra chặt chẽ. Chạy thử máy không tải trước khi nghiền thử cả bơm và bộ phận nghiền chính. Trong quá trình nghiền Thường xuyên kiểm tra hệ thống làm mát (tránh trường hợp mở van cấp nước mà không mở van xả nước). Các thố sơn (trước và sau máy nghiền) phải được che chắn cẩn thận (tránh hậu quả do hệ thống làm mát gặp sự cố). Các biện pháp an toàn trong quá trình nghiền Không nên đi ra khỏi khu vực máy khi máy đang hoạt động. Khi gặp sự cố phải tiến hành dừng ngay máy, trong trường hợp không dừng được thì phải nhanh chóng cắt cầu dao Không để sơn trong buồng nghiền khi chưa chạy hết, nếu do sự cố (mất điện,…) thì phải xả sơn và bi ra, tiến hành vệ sinh buồng nghiền Thường xuyên vệ sinh các van, bơm sơn, hệ thống đường ống dẫn sau khi làm. Kiểm tra nguồn nước làm lạnh, áp suất bơm, đai siết ống dẫn… Chương 4: LỰA CHỌN, TÌNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN BI Sơ đồ cấu tạo, hình ảnh thiết bị.  Hình 7: Sơ đồ cấu tạo thiết bị  Hình 8: Hình ảnh thiết bị  Hình 9: Cấu tạo chi tiết thiết bị. Nguyên tắc hoạt động Nguyên liệu được đựng trong thùng chứa nguyên liệu đi qua vào bơm hai bánh răng, được bơm bánh răng đưa vào máy nghiền bi từ dưới lên nhờ đoạn ống dẫn,và có van điều chỉnh lưu lượng trước cửa nhập liệu. Khi đi qua ống nhập liệu, nguyên liệu được đưa lên qua các ổ bi nhờ áp lực bơm tại đây trục đang được quay với tốc độ cao nhờ truyền động trực tiếp từ động cơ. Tại đây nhờ các bi ma sát voi nhau và với thành thiết bị voi tốc độ cao.Nhờ sự ma sát đó làm cho các chất độn, chất phụ gia được nghiền mịn. Khi đi qua hết các vòng bi thì nguyên liệu đã đạt độ mịn theo yêu cầu thì sẽ được đưa ra khỏi máy nghiền qua ống xuất liệu, còn nếu cảm thấy sản phẩm chưa đạt yêu cầu thì sẽ được qua ống hồi lưu trở về thùng chứa nguyên liệu ban đầu và quá trình lặp lại. Độ mịn của sản phẩm phụ thuộc vào tốc độ quay và thời gian lưu lại của nguyên liệu trong máy nghiền. Lựa chọn, tính toán các chi tiết cấu tạo máy nghiền bi: Thân thiết bị Bề dày thân Thân thiết bị là hình trụ được đúc bằng thép CT3. Thiết bị làm việc ở áp suất thường. Vì thân làm việc với nhiệt độ bé hơn 1000C nên không cần phải bọc lớp cách nhiệt. Các thông số trong quá trình tính toán. Nhiệt độ tính toán: t = nhiệt độ lớn nhất có thể có trong thiết bị. Lấy t = 700C. Áp suất tính toán : Vì thiết bị hoạt động ở áp suất thường nên ta coi áp suất tính toán bằng với áp suất thủy tĩnh lớn nhất tác dụng lên đáy tháp cộng với áp suất khí quyển. Điều kiện nguy hiểm nhất chọn để tính toán đó là thiết bị chứa đầy dung dịch sơn. P = Pm + ρ.g.H = 0,1 + 2000.9,8.0,7.10-6 = 0,114 (N/mm2) Pm là áp suất khí quyển Pm= 0,1N/mm2 ρ: khối lượng riêng dung dịch sơn lớn nhất có thể, lấy bằng 2000kg/m3 H chiều cao phần thiết bị chứa sơn H= 0,7 (m). Ứng suất cho phép tiêu chuẩn: của thép CT3 ở nhiệt độ làm việc. [(]* = 137 N/mm2 [1] Hệ số hiệu chỉnh: η = 0,9 Ứng suất cho phép: [(] = ( [(]* = 123,3 N/mm2 Tính bề dày: Cho thân trụ đúc chịu áp suất trong  Bề dày tối thiểu tính theo công thức: S’ =  Hệ số bổ sung bề dày C = Ca + Cb + Cc+ Co Ca hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học, Ca = 1mm Cb hệ số bổ sung do bào mòn cơ học, lấy Cb = 1mm Cc hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, được xác định theo công thức: Cc = 0,5.( ∆t +∆n + ∆p) Dung sai chế tạo ở cấp chính xác 7 theo Dt và Dn là ∆t = ∆n = 1,55 (mm) Căn cứ vào đại lượng S <100mm nên chọn dung sai cho sự không đồng đều của thân ∆p = 3mm. Vậy Cc = 0,5.(1,55+1,55+3) = 3,05 (mm) Chọn hệ số bổ sung quy tròn kích thước Co = 2,88mm Vậy C = 1 + 1 + 3,05 + 2,88 = 7,93 (mm) ( Bề dày thực của thân S = S’ + C = 0,07+7,93 = 8 (mm) Tính kiểm tra bền: Cho thân trụ chịu áp suất trong Điều kiện:  (  ( 0,04 ( 0,1 (thõa) Nên: = 10,9> P = 0,114N/mm2 (thõa) Vậy kết luận: bề dày thân S = 8mm, đường kính ngoài Dn = 150 + 2.8 =166 (mm) Tính mặt bích Mặt bích là bộ phận quan trọng dùng để nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ phận khác với thiết bị. Có nhiều loại mặt bích và trong đồ án này chọn loại mặt bích phẳng hàn làm bằng thép CT3, bulông ghép bích cũng bằng thép CT3. Bề dày bích phẳng được tính theo công thức: [2]  C = 268 mm là đường kính vòng bulông P = 0,114 N/mm2 là áp suất môi trường trong thiết bị db = 16mm là đường kính lỗ lắp bu lông Z = 12 là số bulông Dn = 166 mm l là cánh tay đòn l = (C – Dn)/2 σbi ứng suất cho phép của vật liệu làm bích. Tra bảng 7-3 tài liệu [1] cho thép CT3 ở 200C ta có σbi = 0,6.113 = 67,8 (N/mm2) [3] [σ]b ứng suất cho phép của vật liệu làm bu lông, tra bảng 7-7 tài liệu [1] cho thép CT3 ở 200C ta có [σ]b = 0,6.90 = 54 (N/mm2) [4] Vậy bề dày bích bằng  Chọn bề dày bích theo quy chuẩn t = 15mm Kiểm tra ứng suất tác dụng lên bu lông. Trước hết xác định lực nén chiều trục sinh ra do xiết bu lông, lực này khắc phục được tải trọng do áp suất trong thiết bị và áp suất phụ sinh ra ở trên đệm để giữ cho mối ghép được kín, nghĩa là: Q1= Qa+Qk Qa lực do áp suất trong thiết bị gây ra, Qa= Qk lực cần thiết để giữ đệm được kín. Chọn đệm là cao su mềm có đường kính ngoài của vòng đệm dn = 197mm Đường kính trong của vòng đệm dt = 177 mm Đường kính trung bình của vòng đệm dtb = (dn + dt)/2 = 187 (mm) Bề rộng thực của vòng đệm b = 20mm Bề rộng tính toán của vòng đệm bo = (0,5 – 0,8) b, ta chọn bo = 0,8b = 0,8.20 = 16 (mm). Hệ số áp suất riêng m và áp suất riêng cần thiết để làm biến dạng vật liệu vòng đệm qo (N/mm2) phụ thuộc vào vật liệu đệm đối với cao su mềm ta có m = 0,5 và qo = 3,5 (N/mm2) [5] Qk =  Vậy Q1 = Qa + Qk = 2549,3 N Lực cần thiết để ép chặt vòng đệm Q2 = π.dtb.b0.q0 = 3,14.187.16.3,5 = 32882,08 (N) Q là lực nén chiều trục, Q = max{Q1,Q2} = 32882,08N Lực tác dụng lên một bulông: qb =Q/Z = 32882,08/12 = 2740,2 (N) Ứng suất tác dụng lên bulông được xác định theo:  ( thõa mãn Vậy mặt bích có bề dày 15mm, tổng cộng có 12 bulông cho 2 mặt bích, đường kính bulông 16mm. Ổ lăn. Kiểu và kết cấu Ổ bi đỡ một dãy Ổ bi đỡ một dãy có khả năng chịu tải trọng tác dụng hướng tâm và dọc trục theo cả hai chiều. Khả năng chịu tải trọng dọc trục không quá 70% tải trọng hướng tâm cho phép. Ổ bi đỡ một dãy có tồn thất ma sát không lớn lắm và được sử dụng rộng rãi khi tính toán của ổ nằm trong giới hạn khả năng làm việc bình thường của máy và thiết bị. Hình 10: Cấu tạo bi nghiền Ổ đũa côn đỡ chặn Ổ kiểu 7000 - ổ đũa côn đỡ chặn một dãy. Ổ kiểu 67000- ổ đũa côn đỡ chặn một dãy có vai trên vòng ngoài. Hướng tải trọng tác dụng của hai kiểu ổ 7000 và 67000 là hướng tâm và dọc trục theo một chiều. Khả năng chịu tải dọc trục không vượt quá 70% tải trọng hướng tâm cho phép. Ổ có thể lắp thành một cặp để làm việc với tải trọng hướng tâm. Không nên dùng ổ đũa côn để chặn khi chỉ có tải trọng dọc trục. Cho phép điều chỉnh khe hở hướng tâm và dọc trục. Khi dùng ổ kiểu 67000, cho phép gia công lỗ thủng trên than hộp để lắp vòng ngoài. Lựa chọn ổ lăn Khi chọn lựa kiểu và kích thước của ổ lăn cần tính đến các yếu tố sau: Trị số và hướng của tải trọng tác dụng (hướng tâm, dọc trục, hướng tâm + dọc trục) Đặc điểm của tải trọng (thay đổi, không đổi, va đập) Tuổi thọ cần thiết ( thời gian làm việc tính bằng giờ) Môi trường xung quanh Trình tự lựa chọn ổ lăn như sau: Xuất phát từ điều kiện vận hành và kết cấu cụ thể của từng bộ phận máy hoặc cơ cấu để chọn kiểu ổ lăn. Xác định cỡ kích thước của ổ lăn phụ thuộc vào vị trí và hướng của tải trọng tác dụng lên, tầng số quay. Chọn cấp chính xác của ổ lăn phụ thuộc vào yêu cầu về độ chính xác quay của bộ phận máy. Tính toán ổ lăn Thuật ngữ và định nghĩa Kí hiệu Ta có: Cr: khả năng tải động hướng tâm cơ sở, N Dw: đường kính viên bi, mm Dwp: đường kính vòng tròn đi qua tâm các viên bi hay con lăn, mm Dwe: đường kính con lăn để tính khả năng tải, mm Z: số con lăn trong ổ lăn một dãy, số con lăn trong một dãy của ổ nhiều dãy khi số con lăn trong mỗi dãy là như nhau. α: góc tiếp xúc danh nghĩa của ổ, L10: tuổi thọ cơ sở, triệu vòng quay fc : hệ số phụ thuộc vào dạng hình học các chi tiết của ổ, độ chính xác chế tạo và vật liệu. Phương pháp tính khả năng tải động và tuổi thọ Khả năng tải động hướng tâm cơ sở của ổ bi đỡ và ổ bi nghiền, khả năng tải động dọc trục và hướng tâm tương đương được xác định theo công thức sau: Tính toán cho ổ bi nghiền (ổ bi đỡ một dãy): Tính khả năng tải động:  Với  chọn fc =59.6 [6]  Tính toán sơ bộ khả năng tải động: Pr   chọn fd=3.5 và fn=0.255 [7] Tính tuổi thọ: (vòng) Tính tuổi thọ theo giờ:  Tính toán cho ổ đũa côn đỡ chặn (ổ côn) Tính khả năng tải động:  Với  chọn fc =80 [8]  Tính toán sơ bộ khả năng tải động: Pr   (chọn fd=3.5 và fn=0.293) [9] Tính tuổi thọ:  Tính tuổi thọ theo giờ:  Trục  Hình 11: Hình ảnh về trục Trục được dùng để đỡ các chi tiết máy quay, để truyền momen xoắn. Hoặc đồng thời thực hiện cả hai nhiệm vụ này. Theo đặc điểm chịu tải phân ra. Trục tâm: Được dùng chỉ để đỡ trục và chịu momen uốn. Trục tâm có thể quay cùng với các chi tiết lắp trên nó như trục bánh xe của tàu hỏa lăn trên đường ray, hoặc trục tâm không quay như trục của ròng rọc. Trục truyền vừa để đỡ các chi tiết máy quay vừa truyền momen xoắn nghĩa là đồng thời chịu cả momen uốn và momen xoắn. Theo cấu tạo phân ra: trục trơn, trục bậc, trục đặc và trục rỗng. Theo hình dạng đường tâm trục phân ra: trục thẳng trục khuỷu và trục mềm. Trục khuỷu được dùng trong động cơ đột trong, máy bơm pittong, còn trục mềm được dùng để truyền động quay và momen xoắn giữa các bộ phận máy hoặc máy có vị trí thay đổi khi làm việc. Tính toán thiết kế trục Chọn công suất động cơ: Công suất của động cơ điện : 3.7 KW Chọn vật liệu làm trục: Thép C35 có ứng suất xoắn cho phép là = 20Mpa Theo sơ đồ thiết kế: Trục là trục trơn không ren, không có bậc trục và trục đặt thẳng đứng nên trong quá trình hoạt động ít sinh ra những ứng suất phá hủy trục nên có thể bỏ qua tác hại của ứng suất. Trục đươc truyền động trực tiếp bằng động cơ điện nên công suất của trục cũng là công suất của động cơ điện. Trục được đặt thẳng đứng nên trong quá trình hoạt động không sinh ra ứng suất võng. Tính toán sơ bộ đường kính trục: Đường kính sơ bộ của trục phụ thuộc vào momen xoắn theo công thức sau:   : ứng suất xoắn cho phép của vật liệu làm trục T : Momen xoắn của trục Momen xoắn phụ thuộc vào công suất động cơ điện theo công thức sau:  Số vòng quay tính toán của động cơ là 300 vòng/phút Đường kính trục:  Chọn hệ số bổ sung để hệ trục được làm việc an toàn: C0 = 19 d =d+C0=31+19=50(mm) Động cơ truyền động Đặc điểm  Hình 12: Động cơ truyền động Động cơ do hãng Hitachi sản xuất, công suất 5hp, số vòng quay tối đa 4000 vòng/phút. Động cơ hoạt động dựa trên lực điện từ nên cấu tạo cơ bản gồm cuộn dây và bộ phận dẫn từ là lõi thép. Theo kết cấu động cơ điện bao giờ cũng có phần tĩnh ( sato) và phần quay (roto) được ngăn cách nhau bằng khe hở không khí, điện thế 380V, sử dụng dòng điện 3A, tần số 50-60 Hz. Công dụng Động cơ điện có ưu điểm là tiếng ồn nhỏ không gây ô nhiễm môi trường. Kích thước hỏ gọn, dùng nguồn năng lượng rẻ tiền, tiện lợi trong sử dụng, có khả năng tự dộng hóa và điều khiển từ xa... Vì vậy được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật cũng như dân dụng. trong công nghiệp, đa số các động cơ truyền động đầu là động cơ điện. Bơm nhập liệu  Hình 13: Bơm bánh răng Cấu tạo như hình: gồm hai bánh răng và hai trục quay ngược chiều nhau, ăn khớp với nhau và nằm khít trong vỏ, số răng trên bánh răng thường vào khoảng 8-20. Các rãnh răng thực hiện chức năng của xilanh, còn răng thực hiện chứa năng của pittong. Như vậy khi bơm quay sẽ liện hút và đẩy lưu chất. Số răng càng lớn thì lưu lượng càng đều. Bơm bánh răng thường có năng suất nhỏ, thường từ 0,3-2 l/s, áp suất từ 100 -200 mH2O. Với yêu cầu của thiết bị bơm hỗn hợp sơn ở dạng nhũ có độ nhớt lớn chính vì thế bơm nhập liệu phải chọn bơm bánh răng. Ống dẫn liệu và van. Ống dẫn Nguyên liệu: được làm từ Thép CT3 Các thông số : Đường kính : 21mm Nhiệt độ làm việc: 600C Độ dày :1 mm Chức năng: dẫn nguyên liệu vào máy nghiền và đưa sản phẩm ra. Van  Hình 14: Các loại van Nguyên lệu: được gia công bằng Đồng. Chức năng: điều chỉnh lưu lượng của dòng nhập liệu, và dòng ra của sản phẩm. Số lượng: 4 van. Chương 5: NGUYÊN NHÂN VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC Bảng thông số kỹ thuật của máy Công suất động cơ: 3,7hp, số vòng quay tối đa 3000 vòng/phút. Bơm nhập liệu (bơm bánh răng) 1,5hp. Sử dụng nguồn điện 3 pha, 380V, 5A. Chiều cao máy: 1m Thể tích trong thân máy: 4 lít Hướng dẫn sử dụng máy  Hình 15: Bảng điều khiển máy Đầu tiên kiểm tra toàn bộ hệ thống trước khi khởi động máy. Cho nguyên liệu vào bồn chứa. Bật công tắc tổng bên trong tủ điện, chờ hệ thống ổn định khoảng vài phút rồi mở công tắc máy nghiền màu xanh bên phải. Điều chỉnh số vòng quay thích hợp của động cơ nhờ nút điều chỉnh. Sau đó mở bơm nhập liệu bắt đầu tính thời gian nghiền. Sau khi nghiền xong, ta tắt bơm nhập liệu trước bằng nút màu đỏ bên dưới. Tháo toàn bộ nguyên liệu còn sót lại trong máy theo đường ống tháo liệu. Tiếp theo cho dung môi xăng vào bồn rồi bật công tắt cho bơm hoạt động để rửa máy. Sau đó tắt bơm, tháo cặn và tắt máy nghiền. Nếu trong quá trình máy làm việc có xảy ra sự cố tắt máy bằng nút khẩn cấp. Sự cố và cách khắc phục Sự cố  Nguyên nhân  Khắc phục   Môtơ truyền động không hoạt động.  Chưa cung cấp nguồn điện. Môtơ cháy do hoạt động quá công suất.  Nhanh chóng tắt máy kiểm tra nguồn điện, nếu môtơ cháy cần phải được bảo hành hành hoặc thay mới.   Giãn xích khớp nối.  Máy hoạt động thới gian dài.  Kiểm tra khớp nối định kỳ. Siết lại xích nối, chốt.   Máy rung khi hoạt động.  Do trục bị rơ.  Dừng máy kiểm tra có thể phải thay trục.   Máy hoạt động có tiếng kêu lạ, hoặc quay không đạt vận tốc.  Do vỡ bi ổ lăn, ổ bi nghiền hoặc ổ đỡ. Kẹt ổ bi do sơn dính vào ổ.  Dừng máy kiểm tra và thay bi. Dùng dung môi xăng rửa máy.   Lưu lượng nguyên liệu không ổn định.  - Bơm nhập liệu mòn bánh răng.  Dừng máy kiểm tra và thay bánh răng.   Sơn xì ra ngoài.  Do hở bích.  Xiết lại bulông nếu không được thì tháo bích thay tấm lót.   Bảng 5: Sự cố của thiết bị trong quá trình làm việc. Sự cố  Nguyên nhân  Khắc phục   Nhiệt độ của sơn vượt quá giới hạn cho phép.  Quên mở van nước làm mát. Độ nhớt của sơn cao. Thời gian lưu lâu. Tốc độ trục nghiền cao.  Nhanh chóng mở van nước làm mát. Bổ sung thêm dung môi vào bồn nghiền. Tăng tốc độ bơm sơn. Giảm tốc độ quay của trục nghiền.   Sơn không đạt độ mịn theo yêu cầu.  Tốc độ bơm sơn cao, hoặc thời gian lưu của sơn trong máy nghiền chưa đủ. Do lượng sơn bám ở thành và đáy tố. Cũng có thể do tốc độ trục quay không thích hợp. Nguyên liệu theo phiếu sản xuất không đúng.  Điều chỉnh tốc độ bơm sơn. Đem khuấy trộn đều sơn. Điều chỉnh tốc độ trục. Tiến hành nghiền lại. Kiểm tra phiếu, khuấy trộn lại hoặc trộn cho các mẻ sơn khác.   Sơn bị sạn.  Do bi nghiền bị vỡ. Tố chứa sơn đã nghiền không được đậy nắp.  Thay bi. Đậy nắp.   Sơn bị lẫn màu.  Máy nghiền không sạch.  Phải rửa sạch máy sau mỗi lần nghiền   Sơn bị trào lên trục dẫn.  Độ nhớt của sơn cao.  Giảm độ nhớt của sơn bằng cách pha loãng bằng dung môi. Giảm tốc độ bơm sơn để giảm lượng sơn trong máy.   Bảng 6: Sự cố và cách khắc phục trong quá trình nghiền. An toàn khi sử dụng máy Trước khi vận hành máy cần cho máy chạy không tải 2 – 3 phút. Cần lưu ý hệ thống quạt bên trong tủ điện vì khi làm việc bộ tăng áp tỏa nhiều nhiệt.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docCO SO LY THUYETda hoan chinh.doc
Luận văn liên quan