Tính toán thông số thiết kế máy rửa quặng hai trục vít cánh vuông MRCV 2284 sử dụng trong nhà máy tuyển quặng bauxite

), mm (4)
2.2.5. Kích thước máng rửa
(1) Bề rộng và độ sâu thành máng rửa phải 
đảm bảo để tránh kẹt vật liệu. Khoảng cách giữa 
đường kính ngoài của vít xoắn với thành trong của 
máng rửa phải lớn hơn cỡ hạt lớn nhất của vật liệu 
cấp. Giá trị của nó có thể chọn lớn hơn 1,5 lần cỡ 
hạt quặng lớn nhất. Đồng thời, để giảm chuyển 
động của quặng làm mòn đáy dưới của máng 
rửa, giữa đáy máng và cánh cần có khoảng cách 
(80-140) mm, làm cho ở đáy máng hình thành lớp 
quặng, mà vật liệu thì chuyển động trên nó.
Theo hình 2, bề rộng máng rửa được xác định 
như sau:
B= L+D+2∙(80÷140), mm (5)
(2) Chiều dài máng rửa cần theo mức độ khó 
tuyển rửa của quặng mà xác định. Bởi vì chiều dài 
máng phụ thuộc vào quặng nhất thiết phải khuấy 
bằng cánh trộn khuấy nào, thời gian ngắn nhất 
đập vỡ, tuyển rửa quặng sau khi đã chọn số vòng 
quay và bước vít, còn với năng suất thì không liên 
quan. Thời gian tuyển rửa t với đoạn tuyển rửa 
của máng L1 (hình 3) tỷ lệ thuận, còn với bước vít 
và số vòng quay tỷ lệ nghịch. Đồng thời với góc 
nghiêng lắp đặt thân máng và môi chất tuyển rửa 
có ảnh hưởng.
Khi vít xoắn quay thì bề mặt vít đẩy quặng 
chuyển động lên trên. Đồng thời với điều này, 
quặng trên bề mặt nghiêng, do lực tác dụng của 
trọng lượng bản thân sinh ra chuyển động trượt 
xuống dưới. Công thức tính toán thời gian tuyển 
rửa xác định như sau [5]:
 , min (6)
v
n
.D
=
π
1
o
L
t
.s .n
=
θ
 KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
33
Trong đó:
- Giá trị θ phụ thuộc vào góc nghiêng β của 
máng. Khi β= (0o-20o) thì θ= (0,5-0,35). Góc 
nghiêng lớn chọn giá trị nhỏ và ngược lại.
- Về chiều dài đoạn tuyển rửa và thời gian 
tuyển rửa, Eudenic căn cứ hệ số dẻo của bùn đất 
và thời gian tuyển rửa trong máng nghiêng phân 
thành ba loại: Loại thứ nhất là quặng khó tuyển, 
nó chứa bùn sét dẻo, dính rất khó nhào nặn bằng 
tay. Hệ số “dẻo” K của loại đất này cao hơn (10-
15), cần tuyển rửa trong máng nghiêng của máy 
rửa quặng hơn 6 min, vì vậy cần qua tuyển rửa hai 
lần; Loại thứ hai là quặng khả tuyển trung bình. Nó 
chứa đất dính dễ dàng nhào, nặn bằng tay. Hệ số 
“dẻo” K của loại đất này là (5-10), thời gian tuyển 
rửa cần là 3-6 min; Loại thứ ba là dễ rửa, nó chứa 
đất có cát. Hệ số “dẻo” K của nó thấp hơn (3-5), 
thời gian cần tuyển rửa là (1,5-3) min.
Hệ số K tính theo công thức sau: K=B1-B2. 
Trong đó: B1 là phần trăm nước khi đất bắt đầu 
chảy và mất hình dạng ban đầu; B2 là phần trăm 
nước khi đất chịu nén và bắt đầu vỡ. Cuối cùng khi 
xác định chiều dài máng Lo thì có thể tham khảo 
chiều dài thoát nước ước tính là (1/3-1/2) toàn bộ 
chiều dài L1, tức là: 
 ,mm (7)
Đối với quặng sạch hàm lượng nước ít, chọn 
giá trị lớn, ngược lại chọn giá trị nhỏ.
2.2.6. Góc nghiêng máng rửa
Góc nghiêng máng rửa β nói chung chọn trong 
phạm vi (8o-14o30’). Nếu các điều kiện khác thay 
đổi, tăng góc máng rửa có thể nâng cao chất 
lượng tuyển rửa quặng. Nếu góc nghiêng quá 
lớn, tình trạng quặng trượt xuống (đặc biệt là hạt 
quặng lớn) gia tăng.
Do vậy, tăng mạnh mòn hỏng bộ phận cánh vít 
công tác và tăng tiêu hao năng lượng. Đồng thời 
hãy còn giảm tốc độ quặng chuyển động lên trên, 
giảm năng suất.
2.2.7. Góc nghiêng lắp cánh so với đường tâm 
trục
Mục đích của cánh với đường tâm trục tạo 
thành góc xiên là làm cho khi cánh vít xoắn quay 
tạo ra lực đẩy vật liệu trong máng, làm cho vật 
liệu trong máng có được chuyển động lên trên sau 
mỗi vòng quay, để đạt được liên tục đẩy quặng 
một cách đan xen nhau. Góc nghiêng của nó cần 
tương thích ứng với hành trình vít.
Nói chung chọn trong khoảng (55o~80o). Hành 
trình nhỏ chọn giá trị lớn, (hành trình) lớn chọn giá 
trị nhỏ. Góc lắp đặt cánh với đường tâm trục Ø= 
90o-λ.
Trong đó, λ là góc nâng đường vít xoắn. Tức:
,mm (8)
2.3. Xác định năng suất máy rửa
Năng suất máy rửa quặng là tổng lượng sản 
phẩm đã rửa và lượng hạt rắn trong nước tràn. 
Năng suất lớn nhất quặng sản phẩm phụ thuộc vào 
năng lực vận chuyển của vít xoắn. Do vậy, cánh 
trộn khuấy lắp với góc nghiêng trên thực tế xem là 
có tác dụng như máy vận tải. Do vậy, năng lực vận 
chuyển với bình phương đường kính ngoài của 
cánh trộn khuấy, số vòng quay, tỷ trọng vật liệu tỷ 
lệ thuận. Đồng thời với tính chất bùn, lượng bùn 
trong vật liệu, lượng bùn trong sản phẩm, có liên 
quan. Trong đa số trường hợp, năng suất xử lý bị 
giới hạn bởi năng lực xử lý bằng cách tác động 
đập vỡ quặng của máy rửa. Do vậy, đối với tuyển 
rửa quặng chuẩn càng cần xem xét các nhân tố 
của các phương diện này, chọn số vòng quay, góc 
nghiêng và bước vít thích hợp.
2.3.1. Năng suất máy vít tải
Năng suất máy vận tải dạng trục vít (vít tải) đặc 
xác định như sau [5]:
, tấn/h (9)
Trong đó:
Q- Năng suất lớn nhất, tấn/h;
m- Số trục vít xoắn;
D- Đường kính vít xoắn, m;
βo- Hệ số ảnh hưởng của góc nghiêng máng, 
βo = 1-0,02.β (β- Góc nghiêng của máng).
ψ- Hệ số điền đầy. Trị số của nó theo độ tăng 
tính linh động và độ giảm tính mài mòn của quặng 
vận chuyển mà tăng. Đối với quặng nặng và có 
tính mài mòn thấp ψ = 0,25; Đối với quặng nặng và 
có tính mài mòn cao ψ = 0,125; Đối với quặng nhẹ 
và có tính mài mòn thấp ψ = 0,32; Đối với quặng 
nhẹ và không mài mòn ψ = 0,4.
so- Hành trình vít xoắn, m, so = 2s (s- Bước 
vít);
θ- Hệ số chuyển động của quặng trong máng 
nghiêng có bùn quặng;
n- Số vòng quay vít; r/min;
γ- Tỷ trọng của quặng, tấn/m3;
2.3.2. Năng suất máy rửa cánh vuông
o 1
3
L .L
2
=
1 o
1
s
tan
.k .D
−λ =
π
2
o oQ 47.m.D . . .s . .n.= β ψ θ γ
34 KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Trên cơ sở tính toán xác định năng suất của 
máy vít tải, so sánh diện tích mặt cắt lớp vật liệu 
vận chuyển bởi vít xoắn đặc thấy rõ khi mức chìm 
và độ sâu của quặng tương đồng thì diện tích mặt 
cắt ngang của lớp vật liệu vận chuyển bởi vít xoắn 
nhỏ hơn nhiều so với diện tích mặt cắt ngang vít 
xoắn đặc, tỷ số của nó là = Fa/Fb 0,5.
Nếu đem áp dụng công thức tính năng suất vít 
xoắn không liên tục theo cánh tính của vít xoắn 
đặc nhất thiết phải nhân với hệ số tỷ lệ diện tích α.
Năng suất máy vận tải vít xoắn cánh rời được 
xác định như sau:
, tấn/h (10)
Trong đó:
 - Tỷ số diện tích hiệu quả vận chuyển quặng 
của cánh vít xoắn Fa và diện tích tiết diện tương 
ứng của bản thân vít xoắn “đặc” Fb ; = Fa/Fb 
0,5.
2.4. Xác định công suất truyền động
Tính toán công suất truyền động R2VV tham 
khảo công thức tính công suất máy vít tải cùng 
dạng. Tuy nhiên, theo đặc điểm R2VV, khi chọn 
giá trị hệ số lực cản có một vài khác biệt.
2.4.1. Lực ma sát của máng lên quặng
Đối với lực cản ma sát quặng với máng 
nghiêng bao gồm: áp lực vuông góc và hai thành 
phần trọng lực.
; kG (11)
Hoặc: 
 ; kG (12)
Trong đó: 
p- Lực cản ma sát quặng với máng nghiêng, 
kG
q1- Trọng lượng quặng mà bị khuấy đưa lên bởi 
cánh vít xoắn, kG
 ; kG (13)
d- là đường kính ngoài của trục vít xoắn, m
f- Hệ số ma sát của quặng với đáy máng;
H- Chiều cao nâng quặng, m.
L’- Hình chiếu bằng của chiều dài máng rửa 
Lo, m.
2.4.2. Lực cản do khuấy trộn và đập quặng
Cánh vít xoắn quay trong máng rửa, không chỉ 
có tác dụng vận chuyển mà còn tiến hành khuấy 
và đập vỡ đối với quặng chứa bùn và hạt bùn, 
nâng cao hiệu quả rửa quặng. Cùng với điều này, 
lực cản chuyển động quặng tăng lên. Điểm này 
đối với vít xoắn cũng tồn tại tương tự. Tuy nhiên, 
do kết cấu của cả hai và trọng lượng không giống 
nhau, hệ số lực cản mà sinh ra do khuấy và đập 
vỡ quặng cũng không giống nhau.
Trong cùng một điều kiện, giá trị đối với cánh 
xoắn là lớn. Nói chung có thể lựa chọn trong 
phạm vi dưới đây: Vít xoắn đối với quặng dạng 
hạt trọng lượng tương đối lớn nhưng tính đập tách 
tương đối thấp, hệ số lực cản của nó ko=1,2~1,4 
(thậm chí 1,6); đối với quặng nặng tính đập tách 
cao ko=1,8~2,0; hệ số lực cản của cánh vít xoắn 
đối với quặng kim loại đen, có thể chọn trong ko= 
3,5~4,0. Do vậy, lực cản chuyển động của quặng 
2
o oQ 47.m. .D . . .s . .n.= α β ψ θ γ
Hình 2. Mặt cắt bố trí máng rửa
1 op q .L .(sin f.cos )= β + β
1p q .(H f.L ')= +
2 2
1 oq .(D d ).L . .4
π
= − ψ γ
 KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
35
trong máng là: 
 ; kG (14)
Hoặc: 
 ; kG (15)
2.4.3. Lực cản trên gối đỡ
Lực cản trên gối đỡ được tính toán dựa trên 
hiệu suất truyền động qua gối đỡ, hiệu suất qua 
gối ký hiệu là ηg.
Đối với ổ trượt: ηg= 0,9÷0,93
Đối với ổ lăn: ηg= 0,95÷0,96
2.4.4. Hiệu suất bộ dẫn động
Lấy hiệu suất bộ dẫn động là ηdđ, giá trị của nó 
theo tính toán tổng hiệu suất bộ truyền động.
2.4.5. Mô men xoắn cần để khắc phục lực cản 
chuyển động
 ; kGm (16)
 ; kGm (17)
Hoặc:
 ; kGm (18)
Trong đó:
r1 (m) là khoảng cách từ đường tâm vít xoắn 
đến điểm đặt lực trên cánh xoắn. r1 = k1∙D/2 (m), 
trong đó k1=0,7-0,9 là hệ số xác định căn cứ theo 
hệ số điền đầy. Hệ số điền đầy lớn chọn giá trị 
nhỏ, ngược lại cho giá trị lớn.
λ- Góc nâng vít xoắn:
(19)
ρ- Góc ma sát giữa quặng và cánh xoắn;
 (20)
μ- Hệ số ma sát giữa quặng và cánh xoắn: μ= 
0,57~0,84
Từ các công thức:
 ; kG (21)
 ; m/s (22)
 ; m (23)
 ; m (24)
Thay thế vào ta được:
 ; kGm (25)
Hoặc: 
 ; kGm (26)
2.4.6. Công suất cần để khắc phục lực cản 
chuyển động
(kW)
và (rad/s)
Từ đó: 
 ; kGm/s (27)
Hay là: 
 ; kGm/s (28)
Hiệu suất vít xoắn xác định theo công thức:
(29)
Thay vào công thức (27), (28) ta có:
; kW
→ ; kW (30)
Hoặc: 
 ; kW (31)
2.4.7. Công suất động cơ điện truyền động
Xem xét đến công suất, trọng lượng vít xoắn 
có ảnh hưởng rất lớn và một số tổn thất chưa tính 
vào, cần tăng công suất động cơ điện.
 ; kW (32)
Hoặc: 
 ; kW (33)
Với k’ là hệ số dự trữ công suất điện.
2.5. Tính toán lựa chọn các tham số thiết kế 
máy rửa cánh vuông MRCV 2284
2.5.1. Xác định các thông số hình học
1 o o 1 op k .p k .q .L .(sin f.cos )= = β + β
o 1p k .q .(H f.L ')= +
1 1M p .r .tan( )= λ + ρ
o 1 o 1M k .q .L .(sin f.cos ).r .tan( )= β + β λ + ρ
o 1 1M k .q .(H f.L ').r .tan( )= + λ + ρ
1 o
1
s
tan
.k .D
−λ =
π
1tan−ρ = µ
1
Q
q
3,6.v
=
os .nv
60
=
o 1s .k .D.tan= π λ
1
1
k .Dr
2
=
o o60.k .Q.L .(sin f.cos ).tan( )M
7,2. .n.tan
β + β λ + ρ
=
π λ
o60.k .Q.(H f.L ').tan( )M
7,2. .n.tan
+ λ + ρ
=
π λ
oN M.= ω
.n
20
π
ω =
o o
o
k .Q.L .(sin f.cos ).tan( )
N
3,6.tan
β + β λ + ρ
=
λ
o
o
k .Q.(H f.L ').tan( )
N
3,6.tan
+ λ + ρ
=
λ
v
tan
tan( )
λ
η =
λ + ρ
o o
o
v
k .Q.L .(sin f.cos )
N
3,6.102.
β + β
=
η
o o
o
v
k .Q.L .(sin f.cos )
N
367.
β + β
=
η
o
o
v
k .Q.(H f.L ')
N
367.
+
=
η
o o
o
v g td
k '.k .Q.L .(sin f.cos )
N k '.N
367. . .
β + β
= =
η η η
o
o
v g td
k '.k .Q.(H f.L ')
N k '.N
367. . .
+
= =
η η η
36 KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Năng suất thiết bị yêu cầu thiết kế: 
Q= 120, tấn/h
Cỡ hạt lớn nhất: 
amax= 50 mm
Số trục vít xoắn: 
m= 2 trục
Tỷ số diện tích: 
α= Fa/Fb = 0,35
Góc nghiêng của máng: 
β= 14 độ 
Hệ số ảnh hưởng của góc nghiêng máng: 
β0= 1-0,02.β = 0,995
Hệ số điền đầy với quặng nhẹ: 
ψ= 0,32
Kích thước vít xoắn tính theo điều kiện cỡ hạt 
như sau:
D>10∙amax= 10∙50= 500 mm
Chọn sơ bộ đường kính vít D= 700 mm.
Bước vít xác định theo công thức (2): 
s= (0,25÷0,5)∙D = 175÷350 mm
Chọn bước vít: 
s= 300mm
Hành trình vít xoắn: 
so = 2.s = 600 mm
Số vòng quay trục vít theo công thức (3) với v= 
42,7-57,9 r/min [5]:
Chọn n= 24 r/min;
Với góc nghiêng của máng β= 14o, chọn hệ số 
chuyển động của quặng trong máng nghiêng có 
bùn quặng θ=0,42.
Thay các số liệu trên vào công thức (1) xác 
định đường kính vít xoắn:
Chọn kích thước đường kính vít xoắn D= 1.060 
mm.
Khoảng cách giữa hai trục vít xác định theo 
công thức (4): 
L= D – (50÷200)= 860÷1.010 (mm)
Chọn khoảng cách giữa hai trục vít L= 880 mm.
Bề rộng máng rửa được xác định theo công 
thức (5): 
B= L+D+2∙(80÷140)= 2.100÷2.220 (mm)
Chọn bề rộng máng rửa B= 2.200 mm.
Theo công thức (6) chiều dài đoạn máng rửa 
được xác định như sau: 
L1= θ.so.n.t= 0,42∙0,6∙24∙1,85= 5.595 (mm)
Chiều dài máng rửa xác định theo công thức 
(7):
(mm)
Chọn chiều dài máng rửa Lo= 8.400 mm.
Góc nâng đường vít xoắn được xác định theo 
công thức (19) với k1=0,8:
Chọn góc nâng λ= 15 độ.
Góc ma sát giữa quặng và cánh xoắn xác định 
theo công thức (20),với hệ số ma sát giữa quặng 
và cánh xoắn μ= 0,8 thay số ta được:
2.5.2. Tính toán công suất truyền động
Hiệu suất vít xoắn theo công thức (29):
Hiệu suất ổ trượt: ηg = 0,9
Hiệu suất bộ truyền động: ηtd = 0,85
Công suất động cơ điện yêu cầu theo công 
thức (32):
Trong đó:
- Với quặng bauxite (kim loại màu) chọn hệ số 
lực cản ko= 3,5.
- Hệ số dự trữ công suất điện k’= 1,2.
Theo tiêu chuẩn, chọn động cơ điện N= 75 kW.
Momen tác dụng lên trục vít tải xác định theo 
công thức (25):
Hay M = 36,1 kNm.
3. Kết luận
- Nguyên lý làm việc của máy rửa cánh vuông 
tương đối giống so với máy vít tải, do đó có thể 
tham khảo các lý thuyết về máy vít tải trong tính 
toán thiết kế máy rửa cánh vuông;
- Kết quả tính toán các tham số chính phục vụ 
thiết kế máy rửa cánh vuông MRCV 2284 với năng 
o o
Q
D 1,06 (m)
47.m. . . .s . .n.
= =
αβ ψ θ γ
o 1
3 3
L .L .5595 8392
2 2
= = =
1 oo
1
s
tan 0,22 12,7
.k .D
−λ = = =
π
1 otan 0,67 38,7−ρ = µ = =
v
tan
0,21
tan( )
λ
η = =
λ + ρ
o o
v g td
k '.k .Q.L .(sin f.cos )
N 69,7 (kW)
367. . .
β + β
= =
η η η
o o60.k .Q.L .(sin f.cos ).tan( )M 3.608 (kGm)
7,2. .n.tan
β + β λ + ρ
= =
π λ
o o60.k .Q.L .(sin f.cos ).tan( )M 3.608 (kGm)
7,2. .n.tan
β + β λ + ρ
= =
π λ
v
n 19,4 26,3 (r / min)
.D
= = ÷
π
 KHCNM SỐ 2/2021 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
37
suất 120 tấn/h cho thấy các kết quả tương tự với 
máy rửa cánh vuông CX 2284 đang sử dụng tại 
nhà máy tuyển bauxite Tân Rai;
- Phương pháp tính toán các thông số kỹ thuật 
phục vụ thiết kế chế tạo máy rửa cánh vuông 
MRCV 2284 có thể tham khảo trong tính toán các 
thiết bị máy rửa cánh vuông khác.
Tài liệu tham khảo:
[1]. Nguyễn Bơi, Trần Văn Lùng, Phạm Hữu 
Giang (1999), Cơ sở tuyển khoáng, Nhà xuất bản 
Giao thông vận tải.
[2].Taggart, Handbook of Mineral Dressing, 
Volume III, Publised by John Wiley, Newyork, 
1967.
[3]. Оборудование для переработки сыпучих 
материалов, В.Я. Борщев, Ю.И. Гусев, М.А. 
Промтов, А.С. Тимонин.
[4]. 黄慕礼 (2002), 双螺旋槽式洗矿机设计参数
的 确定和传动功率计算,长沙黑色冶金矿山设计研
究院.
Calculation of design parameters of the MRCV 2284 type square-wing two-screw 
ore washer 2284 in the bauxite ore processing plant
MSc. Tran Ngo Huan - Vinacomin – Instiute of Mining Science and Technology
Eng. Nguyen Van Dong - Vinacomin Motor Industry Joint Stock Company
Abstract:
The paper presents the calculation results of basic parameters for the design and manufacture of the 
MRCV- 2284 type square wing washer in the bauxite ore processing plant.