Tài liệu Giáo trình máy và thiết bị vận chuyển và định lượng tôn thất minh

rIỆ N \T R A N G 028 LM 1000019438 NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA - HÀ NỘI TÔN THẤT MINH Giáo Trình MÁY VÀ THIẾT BỊ VẬN CHUYỀN & ĐỊNH LƯỢNG TRƯỮU6 BẠI NỌCNHATMNO' THƠ v :f N 'Ọ NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA - HÀ NỘI Bản quyén thuộc vé Nhà xuẫt bản Bách Khoa - Hà Nội. Mọi hình thúc xuất bản, sao chụp mà không có sự cho phép bằng văn bản của nhà xuát bản là vi phạm pháp luật. M ã sổ: 292-2010/CXB/14-50/ Biên mục trên xuất bản phẩm của Thu viện Quốc gia Việt Nam Tôn Thất Minh Giáo trình máy và thiết bị vận chuyển định lượng / Tôn Thất Minh. - H .: Bách Khoa Hà Nội, 2010. - 192tr.; 24cm Thư mục: tr. 190-191 1. Máy vận chuyển 2. Máy định lượng 3. Thiết bị vận chuyển 4. Thiết bị định lượng 5. Giáoưình 621.8028-dc 14 BKB0002P-CIP 2 LỜI NÓI ĐẦU Các loại máy vận chuyển và định lượng được sử dụng rộng rãi ờ nhiéu ngành công nghiệp khác nhau. Trong công nghiệp thực phẩm, máy vận chuyển và định lượng được sử dụng nhiéu tại các nhà máy: sản xuát lương thực, thực phẩm, sản xuất thức ản gia súc, sản xuất nước giải khát, rượu, bia, đường, bánh kẹo... Giáo trình M áy và thiết bị vận chuyền và định lượng giới thiệu tương đối đẩy đù các dạng máy vận chuyển nguyên liệu khô rời, các máy và thiết bị định lượng các loại nguyên liệu khô, lỏng và dạng bột nhào thông dụng trong công nghiệp... Giáo trình bao gổm hai phán chính: Phân 1: Máy và thiết bị vận chuyển Phản 2: Máy và thiết bị định lượng. Nội dung từng phẩn trình bày cụ thể, có hệ thổng những vấn đé chung của các máy cũng như nguyên lý, cấu tạo và phương pháp tính toán cùa từng máy. Giáo trinh không những cẩn thiết cho sinh viên ngành máy thực phẩm, máy hóa chất trong các trường đại học, chuyên ngành mà còn là tài liệu bổ ích cho các cán bộ kỹ thuật của các ngành khác nhau khi tlm hiểu thiết kế, chế tạo các loại máy này để sử dụng trong đơn vị cùa mình. Quá trình biên soạn chắc chắn không tránh khỏi sai sót. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của dộc giả. Xin trân trọng giới thiệu cùng bạn đọc. Tác giả 3 MỤC LỤC Lời nói đ ẩu ............................................................................................................................... 3 Phẫn I M Á Y V À T H IẾ T BỊ V Ậ N C H U Y Ế N Chương I. NHỮNG VẤN ĐỂ CHUNG CỦA MÁY VÀ THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN................... ..8 1.1. Đặc điểm và tính chất của vật liệu vận chuyển............................................................8 1.2. Những thông só cơ bản của máy và thiết bị vận chuyển........................................ . 9 1.3. Bộ phận kéo và dản động..............................................................................................15 1.4. Nguyên lý truyển lực kéo bằng dính bám ...................................................................21 1.5. Khả năng tảng lực kéo cùa tang dẫn động............................................................... .23 Chươnng II. BẢNG T Ả I......................................................................................................................... 27 2.1. Cấu tạo và phân loại băng tải.......................................................................... ........... 27 2.2. Những cụm chủ yếu của băng tải................................................................................29 2.3. Tính toán băng tài........................................................................................................ 49 Chương III. GẮU TẢ I............................................................................................................................ 63 3.1. Phân loại gẩu tải............................................................................................... ........... 64 3.2. Các bộ phận chính cùa gẩu tải.................................................................................... 67 3.3. Các thông sổ chủ yếu của gẩu tải................................................................................ 80 3.4. Hướng dẳn chọn gấu tài.................................................................................. .......... 83 Chương 4. MẢNG CÀO............................................................................................................. . 86 4.1. Khái niệm ....................................................................................................................... 86 4.2. Nàng suất máng cào...................................................................................................... 88 4.3. Xác định lực và công suẵt động cơ................................................................... 91 Chương V. VÍT TẢ I..................................................................................................................... 98 5.1. Khái niệm chung vể vít tải...........................................................................................98 5.2. Vít tải nằm ngang.......................................................................................................... 99 5.3. Vít tải nằm đứng.......................................................................................................... 108 Chương 6. VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU BẰNG KHÔNG KHÍ 112 6.1. Hệ thống vận chuyển bằng không khí với áp suất thấp và trung bình................... 113 6.2. Hệ thống vận chuyển bằng không khí với áp suất cao.................................... ...113 6.3. Máy thổi không khí................................................................................... ................. 115 6.4. Tính toán hệ thống vận chuyển bằng khí.................................................................118 4 Chương 7. HỆ THỐNG VẬN CHUYẾN BẰNG THỦY L ự c 131 7.1. Công dụng và đặc điểm của vận chuyển thủy lực.................................................... 131 7.2. Tính toán hệ thóng vận chuyển bằng thủy lực.........................................................133 Chương 8. BỘ PHẬN T ự CHÁY......................................................................................................137 8.1. Mặt nghiêng............................................................................................................... 137 8.2. Máng và ổng thoát nước............................................................................................ 139 8.3. Dây xoắn chiếu hạ...................................................................................................... 141 8.4. Dây chuyển con lăn................................................................................................ 141 PHẨN II MÁY VÀ THIẾT BỊ NẠP LIỆU ĐỊNH LƯỢNG NHỮNG KHÁI NIỆM CHƯNG VỂ MẨY VÀ THIẾT BỊ NẠP LIỆU ĐỊNH LƯỢNG I. Mục đích và phạm vi ứng dụng...................................................................................143 II. Những yêu cẩu cơ bản đói với quá trình nạp liệu định lượng................................ 144 III. Phân loại các máy nạp liệu định lượng.................................................................... 145 Chương 9. CÁC MÁY NẠP LIỆU ĐỊNH LƯỢNG THEO THỂ T ÍC H ....................................... 147 9.1. Máy nạp liệu định lượng kiểu tang quay.................................................................. 147 9.2. Máy nạp liệu định lượng kiểu cánh.......................................................................... 150 9.3. Máy nạp liệu định lượng kiểu đĩa quay..................................................................... 153 9.4. Máy nạp liệu định lượng kiểu vít tải..........................................................................157 9.5. Máy nạp liệu định lượng kiểu băng tải..................................................................... 158 9.6. Máy nạp liệu định lượng có bộ phận chuyển động qua lại................................... 161 9.7. Máy định lượng kiểu cóc đong................................................................................ 166 9.8. Định lượng từng phẩn..............................................................................................167 Chương 10. CÁC m A y n ạ p l iệ u đ ị n h l ư ợ n g t h e o t r ọ n g l ư ợ n g .......................... 168 10.1. Máy định lượng làm việc gián đoạn...................................................................... 168 10.2. Máy định lượng liên tục.........................................................................................172 Chương 11. NHỮNG MẢY đ ị n h l ư ợ n g s ả n PHẨM T H ự C PHẨM LỎNG, BỘT NHÀO VÀ BỘT NHẢO...................................................................................176 11.1. Những máy định lượng sản phẩm thực phẩm lòng.............................................176 11.2. Các máy định lượng dùng cho sản phẩm dạng bột nhào và bột nhão............... 188 Tài liệu tham khảo............................................................................................................................. 191 5 Phán I MÁY VÀ THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN Trong các nhà máy sàn xuất và chế biến lương thực thực phẩm củng như ở các nhà máy xí nghiệp công nghiệp, máy và thiết bị vận chuyển đóng vai trò quan trọng trong quy trình công nghệ sản xuất liên tục hoặc gián đoạn. Muổn vận chuyển những vật liệu rời, đóng túi, những kiện hàng hoặc những vật liệu đơn chiếc theo hướng nằm ngang, thẳng đứng hoặc nằm nghiêng thì chủ yếu người ta dùng máy và thiết bị vận chuyển liên tục. Khác với các máy và thiết bị vận chuyển gián đoạn (Cẩu, palãng, can trục thang máy...), máy và thiết bị vận chuyển liên tục có thể làm việc trong thời gian không giới hạn chuyên chở vật liệu theo hướng đã định, không dừng lại khi nạp và tháo liộu. Nhờ có đặc điểm này mà nàng suất của chúng tương đối lớn so với các máy và thiết bị vận chuyển gián đoạn. Các máy và thiết bị vận chuyển liên tục hiện nay có thể chia ra làm 2 nhóm chính: Máy có bộ phân kéo và máy không có bộ phận kéo. Nhóm thứ nhẫt góm có bảng tải, cào tải, gầu tải, nôi tải, giá tải. Nhóm thứ 2 có các loại vít tải, các máy vận chuyển quán tính, các hệ thổng vận chuyển bầng không khí và vận chuyển bằng thủy lực. Đối với máy và thiết bị vận chuyển, khi thiết kế và chế tạo phải cản cứ vào tính chất của vật li£u vận chuyến và điểu kiện làm việc cùa máy: Máy và thiết bị làm việc thích nghi tương ứng trong điểu kiện luôn luôn dịch chuyển; trong quá trình làm việc có thể nổi dài thêm thiết bị cho phù hợp với diéu kiện nơi vào liệu và ra liệu thay đổi vị trí; có thể làm việc trong điểu kiện chật hẹp; có thể làm việc ở các tuyến uổn cong; có độ dốc luôn thay đổi; có các trạm nạp liệu ở giữa khoảng; vật liệu cỏ tính mài mòn; điểu kiện có độ ẩm, áp suất, nhiệt độ cao hoặc điểu kiện môi trường có tính axít ản mòn các chi tiết kim loại của máy... Từ những yêu cẩu cụ thể vể điểu kiện làm việc của máy và thiết bị vận chuyển dẫn đến thay dổi kết cấu, kích thước hình học của máy, lựa chọn vật liệu, nâng cao độ bén vật liệu chế tạo, nâng cao độ cứng vững của máy, đô tin cậy cùa máy và tính an toàn cao trong quá trình vận hành. 7 chương I NHỮNG VẤN ĐỂ CHUNG CỦA MẤY VÀ THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN 1 .1 . Đ Ặ C Đ IẾ M V À T ÍN H C H Á T C Ủ A V Ậ T L IỆ U V Ậ N C H U Y Ê N Các loại vật liệu được chuyên chở trên máy vận chuyển có thể là vật liệu rời như thóc, gạo, ngô lúa mi, các loại bột (lương thực) than, đất, đá, các loại quặng, cát, các loại vật liệu khác (trong công nghiệp xây dựng) hoặc vật liệu đã được định hình dưới những hình dạng và kích thước khác nhau như như các loại bao bì chứa thóc, gạo, ngô, các chi tiết thành phẩm hoặc bán thành phẩm trong nhà máy, các loại xi mảng bao, gạch, ngói... Vật liệu rời được đặc trưng bằng các kích thước hạt, loại vật liệu vận chuyển, khối lượng riêng, góc chảy tự nhiên của vật liệu, tính mài mòn, độ ẩm vật liệu, tính bám dính của vật liệu, vật liệu có tính kết dính tự đóng thành mảng, có tính tự cháy và các tính chẫt khác. - Hạt vật liệu vận chuyển có thể được phân loại theo kích thước của chúng. Theo độ lớn của hạt người ta chia ra: Dạng bụi, kích thước hạt a < 0,05mm; Dạng bột a = 0,05 - 0,5mm; Dạng hạt a = 0,5 - lOmm; Dạng cục bé a = 11 - 60mm; Dạng cục trung binh a = 61 - 160mm; Dạng cục lớn a > 161mm. Có thể phân loại vật liệu nguyên khai và vật liệu đã dược tuyển chọn qua các tỷ số dưới dẳy: Đỗi với vật liệu nguyên khai, tỷ sổ kích thước của hạt lớn nhất trên kích thước hạt nhỏ nhất bằng hoặc lớn hơn 2,5 lẩn. Đối với vật liệu đả được tuyển chọn phân cấp, tỷ só trên phải nhỏ hơn 2,5 lỉn. Đ ỉ đặc trưng cho vật liệu đã được tuyển chọn dùng khái niệm kích thước hạt trung binh. a max * a min a tb = , mm ( 1. 1) Trong đổ: &II1U kích thước hạt lớn nhất amin - kích thước hạt bé nhất - Cản cứ vào khối lượng riêng vật liệu có thể chia ra: Vật liệu nhẹ Y< 0,6 Ưm3; vật liệu trung bình Y = 0,6 - 1,1 Ưm3; vật liệu nặng Y= 1,1 - 2Ưm3; vật liệu rát nặng Y> 2t/m3. Gỏc chảy tự nhiên của vật liệu cpt là góc tạo nên do vật liệu rời chảy tự nhiên khi vun đóng so với mặt phằng nằm ngang. Góc chày tự nhiên (còn gọi là góc nghiêng tự nhiên) phụ thuộc vào hlnh dạng kích thước hạt vật liệu, độ ẩm, độ dính kết vật liệu. Do vậy góc chảy tự nhiên của một loại vật liệu không chỉ có một giá trị. Trong quá trình vận chuyến vật liệu trên máy vận chuyển, 8 góc chảy tự nhiên của vật liệu thường nhỏ hơn góc chảy tự nhiên ở trạng thái tĩnh. Do vậy có khái niệm góc chày tự nhiên tĩnh (cpt) và góc chày tự nhiên động ((pd) của vật liệu chuyền tải. Theo thống kê của nhiểu tài liệu thực nghiệm thì góc chảy tự nhiên động (Pd = (0,35 - 0,70)(pt. Góc chảy tự nhiên của vật liệu có liên quan đến diện tích tiết diện vật liệu chứa trên bộ phận mang tải, dùng tiết diện này để tính năng suẫt. Bảng 2.4 cho biết một số thông só vật liệu khi vận chuyển trên băng tải. Khi vận chuyển vật liệu thường gây mài mòn thiết bị trong quá trình chát, dỡ tải cũng như quá trình chuyển tài trên đường. Tính mài mòn của vật liệu ành hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn phương tiện vận tải và các trang bị đế phòng sự mòn nhanh các bộ phận máy và chi tiết máy. Như vậy khi tính toán máy và thiết bị vận chuyển cẩn phải chú ý đén từng loại nguyên liệu cần vận chuyển cụ thể, trong môi trường cụ thể dể có tính toán và kết cẫu hợp lý hơn. Mối loại vật liệu vận chuyển có độ ấm khác nhau. Cấn lưu ý khi vận chuyển, các loại vật liệu dạng bột dẻ bị đóng cục, các loại vật liệu rời khác dể hút ấm làm ảnh hưởng đến chẫt lượng trong quá trình bảo quản cũng như các công đoạn tiếp theo. Vật liệu có xu hướng tự cháy. Trường hợp vật liệu có xu hướng tự cháy chỉ xảy ra đổi với một sỗ quặng sunphít than đá khi đã được đập nhỏ và chất thành đóng vật liệu, dẫn đến hiện tượng tự cháy. Vì vậy khi cẩn bào quản vật liệu, đặc biệt là các loại vật liệu như trên trong thời gian dài, cán chú ý xem xét hiện tượng tảng nhiệt độ trong đống vật liệu. Khi vận chuyển trong lương thực, thực phẩm, xu hướng vật liệu tự cháy háu như không xảy ra. 1.2 . N H Ữ N G T H Ô N G S Ố c ơ BẢ N C Ù A M Á Y V À T H IẾ T B| V Ậ N C H U Y Ê N 1.2.1. Năng su ất Nàng suất cùa máy và thiết bị vận chuyển là sổ lượng vật liệu vận chuyển được thông qua diện tích tiết diện thiết bị trong một đơn vị thời gian và có thế tính bằng (t/h), (m3/h) hoặc số lượng một loại sản phẵm nào đó trên một giờ. Quan hệ giữa hai đại lượng này được biểu thị qua công thức. Q = V. Ỵ, Ưh. (1.2) Trong đó: Q - năng suất khối lượng, t/h; V - nàng suất thể tích của máy, m3/h; y - Khỗi lượng riêng của vật liệu vận chuyển, t/m 3. Trong một vài trường hợp nảng suất còn được xác định bằng só lượng vật liệu chuyển dịch qua một khoảng cách L, km và được biểu thị dưới dạng công QL, t km/h. Cắn phân biệt ba loại nàng suất của máy và thiết bị vận chuyển. Nảng suất tính toán Qtt, Ưh là sỗ lượng vật liệu lớn nhất được vận chuyển qua thiết bị. Nảng suất kỹ thuật Qkt hay còn gọi là n&ng suít theo lịch máy, tương ứng với sồ lượng vật liệu vận chuyển qua thiết bị theo khả năng kết 9 cấu của máy vận chuyển. Năng suất vận hành hay nảng suất thực tế Q vh tương ứng với số lượng vật liệu được vận chuyển qua máy trong điéu kiện vận hành cho trước. Cản cứ vào nảng suất tính toán để lựa chọn phương tiện vận chuyển và nàng suẵt của thiết bị được lựa chọn cẩn phải tương ứng hay lớn hơn số lượng vật liệu yêu cẩu cẩn chất lên thiết bị vận chuyển vào bất kỳ thời gian nào. Vi vậy, khi lựa chọn phương tiện vận chuyển tiêu chuẩn thì năng suất kỹ thuật luôn phải bằng hay lớn hơn nảng suất tính toán. Qkt>Qtt (1.3) Nàng suát vận hành luôn nhỏ hơn nảng suất kỹ thuật, đặc trưng cho khả nàng hoàn thiện việc tổ chức công tác vận chuyển trong xí nghiệp và được biểu thị bằng hệ số sử dụng máy theo nàng suất. k ns = ^ h - < l Qk. (1.4) Đỗi với máy và thiết bị vận chuyển liên tục, nàng suất bằng khói lượng vật liệu chuyển dịch qua một đơn vị diện tích tiết diện trong một đơn vị thời gian khảo sát. Q hay = 3600. F. Ỵ . kg/h V Q = 3,6F. Ỵ. V (1.5) t/h Trong đó: F - Diện tích tiết diện cắt qua đống vật liệu trên máy, m2 V - Vận tốc chuyển dộng của vật liệu, m/s Ỵ- Khối lượng riêng của vật liệu vận chuyển, kg/m3 Thực t í nảng suất của máy vận chuyển được xác định như sau: Q„ = 3600. Qtt = 3, 6 . F . Ỵ. V. % F .y .v . kg/h ( 1. 6 ) ¥ ,t/h Trong đó: 4 ' - Hộ số chất đẩy V = — ; F Fo - Diện tích tiết diện dòng vật liệu vận chuyển, m2 F - Diện tích tiết diện bộ phận mang tải của máy, m2 Trường hợp vật liệu vận chuyển có dạng định hình và rải đéu theo chiéu dài thiết bị vận chuyến (h.1.1) thì t/h (1.7) Đ6i với các máy và thiết bị vận chuyển làm việc có tính chất chu kỳ (một hành trình có mang tải, hành trinh trở lại chạy không mang tảỉ), nảng suất của máy vận chuyển được xác định: 10 Hình 1.1. Sơ đồ xác định nàng suất máy vận chuyển liên tục Q = G.n = 3600.G It ’ t/h ( 1.8) Trong đó: G - Khói lượng vật liệu chứa trong thùng vận chuyển, t; n= _ Sô chuyến vận chuyển được trong 1 giờ; I t - Thời gian của một chu kỳ, phụ thuộc vào thời gian hoàn thành từng công việc cụ thể. _ IL IL I t = tc + ------ h------ h tj, V1 v2 s (1.9) tc - Thời gian tiếp liệu vào thùng chứa, s; IL - Tổng chiéu dài có địa hình khác nhau máy đi qua, m; Vị - Vận tốc chuyển động của máy trên hành trình có tải, m/s; v2 - Vận tóc chuyển động của máy trên hành trình không tài, m/s; td - Thời gian tháo liệu ra khỏi thùng, s. 1.2.2. Lực cản chuyển động Khi máy vận chuyển làm việc, lực cản chuyển động gây trờ ngại cho chuyển động cùa máy, như vậy trạm dẳn động của máy vận chuyển phải tạo ra lực kéo để khắc phục lực càn chuyển động dỏ và đưa vật liệu lên một độ cao nhất định. Lực càn chuyển động phụ thuộc vào kết cấu cùa máy, mức độ chứa tải, góc nghiêng đặt máy, bán kính lượn vòng của tuyến, tổc độ chuyển động của máy và các điểu kiện khác. Lực cản chuyển động tỷ lệ với trọng lượng vật liệu được chuyên chở trên máy, vl vậy trong tính toán thường sừ dụng hệ sỗ cản riêng chuyển động, là lực cản tính cho một đơn vị trọng lượng vật liệu được vận chuyển trên máy có thứ nguyên N/N hoặc kN/N. 11 Lực cản có hai loại: Lực cản chính Wc và lực cản phụ Wp. Tùy thuộc vào loại lực cản mà có hệ số cản chính C0c và hệ số cản phụ CDp. Lực cản chính chuyển động có liên quan đến lực m a sát giữa vật liệu và bộ phận mang tải không chuyển động, lực ma sát trong các ổ làn và các bộ phận khác của máy. Lực cản của dường xuất hiện do ma sát làn và ma sát trượt giữa bánh xe và thanh ray dẫn hướng, cùa các con lăn. Khi vận chuyển vật liệu trong mặt phẳng nằm ngang với tốc độ không thay đói, lực càn chính bằng lực ma sát Fms. Lực ma sát bằng trọng lượng vật liệu nhân với hệ số ma sát. Wc = Fms = G. f ( 1. 10) Trong đó: Fm$ - Lực ma sát, N; G - Trọng lượng vật liệu vận chuyển, N; f - Hệ sổ ma sát. Hệ sổ cản chính trong trường hợp đả cho bằng hệ sổ ma sát: ( 1. 11) Khi vận chuyển vật liệu với vận tỗc không đổi trên đường nằm ngang, lực cản chính bao gổm lực cản lăn của bánh xe, lực cản ma sát trong ổ làn (h. 1.2). Lực cản lản sinh ra do sự biến dạng V của bé mặt tiếp xúc bánh xe và ổ lăn dẫn đến có tâm quay túc thời Đ. Việc xuẫt hiện tâm quay tức thời tại điếm B sinh ra một cặp lực ma sát lản. Giá trị cánh tay dòn k của cặp lực này phụ thuộc vào vật liệu làm bánh xe và ổ lăn, lực nén lén bánh xe N. k được gọi là hệ số ma sát lãn cỏ thứ nguyên cm hoặc mm. Giá trị cực đại của mô men ma sát lãn. Mi = N. k, Nm (1.12) Hlnh 1.2. Lực tác dụng lén bánh X9 hay ccn lán trong quá trinh lồm vlộc trên m ịt phing nằm ngang Giá trị cực đại của mô men lực ma sát trong ổ lăn. M4 =Fm^ + F : , | = M ^(N + Wc),N m . Trong đó: Fm*> “ Lực ma sát ưong ổ lản, N; d - Đường kính ngống trục, cm; p - Hệ sổ ma sát trong ổ làn 12 (1.13) Lực lớn nhất làm quay bánh xe bằng lực cản chính wcvà được xác dịnh từ sự cân bằng mô men. w c — = M, + M Ó= k N + mN - + hW c- , Trong đó D - Đường kính bánh xe, cm. Từ đó suy ra: 2k + ud wc = 1 N, N. c D -p d Giá trị của D lớn hơn nhiéu giá trị của Ịid nên ta có thế bỏ qua giá trị Ịid ở mẫu số, ta có: 2k + Ịid wc « N.— —— , N D Hệ só cản riêng chuyển động chính: w 2k+pd w = —£»= — — c N D Trên thực tế khi bánh xe hay con làn quay, mép vành bánh xe có ma sát với vành và mép ố tựa, do vậy hệ số cản chính riêng phẩn của chuyển động cán nhân thêm hệ sổ. CDc = Trong đó: c- 2k + ud c—zr — D (1.14) Hệ sổ tính đến hiện tượng trượt phán côn bánh xe với ổ tựa hoặc ma sát mép b in h xe. Hộ sỗ càn chính riêng của chuyển động phụ thuộc vào kết cấu và thay đổi trong giới hạn rộng. Giá ư ị này sẽ giảm xuống khi tảng tải trọng tác dụng lén nó, ngoài ra còn phụ thuộc vào mức độ ch ít tải và tình trạng kỹ thuật của máy. Tại các trạm chất tải bẩn và ấm ướt, hoặc khi khởi động tại chố có đấy tải thì hệ số cản riêng sẻ tảng lên 1,5 lẩn. Giá trị trung bình của hệ số cản chính riêng đối với một sổ máy vận chuyến đặt trên tuyến cố định và di động như sau: Bảng chuyển dặt cố định C0c = 0,02 - 0,03 N/N Đảng chuyển đật nửa cố định CDc = 0,03 - 0,04 N/N Bảng chuyển cáp dặt nửa cỗ định CDc = 0,04 N/N Băng chuyển xích G)c Bảng bàn đặt trên tuyến thẳng ũ)c = 0,02 - 0,03 N/N = 0,04- 0,12 N/N Khi vận chuyển vật liệu trên độ dóc p, đói với các máy vận chuyển liên tục như bảng chuyên, máng cào lực cản chính dược xác định như sau: - Lực cản trên nhánh có tải băng chuyên. 13 Wc, = Ị(q + q0) (cocosp ± sinP) + qcl 0)”*] L.g, N (1.15) - Lực cản trên nhánh không bảng tải chuyên. w k, = [qo(co”cosp ± sinp) + q ta CDm] L. g, N (1.16) Trong đó: co’ - Hộ sỗ cản chuyển động của bảng trên nhánh có tải; G)” - Hệ sổ cản chuyển động cùa băng trên nhánh không tải; com - Hệ số cản của con lãn. Trong hai dấu M±” thì dấu “+” tương ứng chiểu chuyển động lên dốc, dấu “-** tương ứng chiéu chuyển động xuống dốc. Trong tính toán thực tế thường các hệ só co*, co”, ©m có giá trị xấp xỉ gẩn bằng nhau, do vậy chọn co* dể đặc trưng chung cho các hệ số trên để tính toán. Từ (1.15) và (1.16): w ct = [(q + 1. Trong tính toán gấn đủng lực cản chung trên toàn bộ bàng chuyển có chiểu dài L được tính theo: Wo = c(Wct + W|a)> N (1.19) Trong đó: c - Hệ sổ kế đến sức cản của bảng khi chuyển động qua các đoạn cong, xác định bằng thực nghiệm; q - Khối lượng vật liệu vận chuyển phân bố trên lm của bộ phận mang tải, kg/m; q0 - Khối lượng phân bố của bàng, kg/m; qa , q ^ -K h ỗ i lượng phán quay của con lăn phân bố đểu trên lm ở trên nhánh có tải và nhánh không tải, kg/m; L - Chiéu dài thiết bị bảng chuyển, m; g - Gia tốc trọng trường, m .s'2. Lực cản chuyển động của máng cào đật trên tuyến thẳng với chiểu dài thiết bị L. Trên nhánh có tải: Wct = [q(fiCosP ± sinP) + qotàcosP ± sinP)]L.g, N ( 1.20 ) Trên nhánh không tải: Wct = [q(f2cosp ± sinp)] L.g, 14 N ( 1.21) Trong đó: fl - Hệ sổ ma sát giữa vật liệu và máng; íi - Hệ só ma sát giữa xích và máng; q0 - Khối lượng xích phân bố trên lm, kg/m Lực càn chuyển động băng bản Trên nhánh có tải: Wct= [(q + qo) (co’cosß ± sinß)] Lg, N (1.22) Trên nhánh không tải: Witt = [q0(co cosß ± sinp)] Lg, N (1.23) Trong đó: co’ - Hệ só càn trong ngống trục bánh xe và giữa bánh xe với thanh ray dẫn hướng. 1 .3 . B ộ P H Ạ N K É O V À DẲN đ ộ n g 1.3.1. c á u tạ o và phân loại Bộ phận kéo dùng để truyển lực kéo từ trạm dẵn động của máy vận chuyển đến bộ phận mang tải. Theo kết cấu cùa máy vận chuyển, bộ phận kéo thường dùng xích, tắm bảng, dây cáp và bánh xe... Theo cẫu tạo của bộ phận kéo mà lực kéo của máy vận chuyển có thể được truyén bằng một trong các phương pháp dưới đây: Bằng sự ản khớp của các chi tiết chuyển động, bằng ma sát hay dính bám và bằng lực quán tính. Lực kéo được truyén bằng sự ản khớp các chi tiết truyén động, trong máy vận chuyển thường dùng xích kéo (như máng cào, băng bản, băng truyén xích, gáu tải). Lực kéo được truyển bằng ma sát thường dùng bảng (như bảng chuyển, bảng chuyển cáp) hoặc dây cáp. Lực kéo truyển bằng dính bám thường dùng bánh xe lản trên các đường ray dẳn hướng hay bánh xe lăn trên nén. Lực kéo truyển bằng quán tính thường dùng trong các bảng lắc và băng rung. Theo kết cấu xích kéo có ba loại: Xích hàn, xích dập và xích bàn (h.1.3). Riêng loại xích bản có thé bản phẳng hay bàn uón cong. Những thông số cơ bản cùa xích kéo là: bước xích lx (mm), khối lượng của xích tính cho một mét dài (kg/m) và lực kéo đứt xích Sd, (N). Xích kéo có thể làm việc ản khớp với bánh xe dẫn động hay ròng rọc (h.1.4). Bước xích kéo dùng trong máy vận chuyển: Đói với xích hàn thường có 50, 64, 80, 86mm; đối với xích dập 80mm; đổi với xích bản lể 100, 125, 160, 200mm. Xích kéo có bước ngắn thường dùng để giảm kích thước trạm dẳn động và giảm tải trọng động xuất hiện trên máy trong quá trình vận hành. Bước xích kéo dùng trong băng bản có thể lên đến 100, 125, 160, 200, 250, 350, 400, 500, 630,800, lOOOmm. 15 Hình 1.3. Xich kéo a) Xích hàn; b) Xích dập; c) Xích bồn phẳng; d) Xích bồn cong Khối lượng xích phân bố trên một mét dài thay đổi trong khoảng từ 3 - 20kg/m, trong một vài trường hợp có thế lớn hơn. Lực kéo đút xích thay dổi trong khoảng từ 100 - 1600 kN. Trong hình 1.4, Hlnh 1.4. Sơ đồ bánh xích d in động án khớp vói xích bánh xích dẫn ản khớp với xích. a) Xích thào lèp được; b) Xlch bàn 1.3.2. D ộng học và động lực học của xích kéo Động học của xích kéo Chuyển động không điểu hòa là đặc điểm làm việc của xích kéo. Sự thay đổi các bán kính quay túc thời bánh xe dẫn dộng làm cho xích củng uốn theo trong quá trinh ăn khớp, túc là thời gian quay góc tâm a 0 của bánh xe tương ứng với chuyển động một mắt xích hay một bước xích. VI vậy có sự khác biệt giữa vận tốc ưung binh và vận tóc hoạt dộng của xích kéo. Nếu biết sỗ m ắt xích z chuyển động qua bánh xe dẫn động sau một vòng quay và Lx là bước xích, n là vận tốc quay của bánh xe dẫn động, chúng ta dễ dàng xác định được vận tốc trung bình của xích. Z.n.Lx v tb = 16 60 * m/s (1.24) Vận tóc hoạt động thực tế cùa xích V, vận tổc góc cùa bánh xe dẫn động không thay dổi 0) và bán kính vòng lăn cùa bánh xe dẫn động Ro sẽ thay đổi trong quá trình quay bánh xe trên một góc tâm ao trong giới hạn sau: a0 vt = co.Rn.cos—1' 0 2 Khi bắt đẩu ản khớp co.t = 0: Ở giữa thời kỳ ản khớp 0).t = — : v2 = co. Ro Cuối thời kỳ ăn khớp: V, Trường hợp chung: V = CO.R q .COS 2 3 a0 = co.Rncos—1- 0 2 ( af cot - ■ m/s (1.25) Đạo hàm biểu thức trên đây theo thời gian sẽ tìm được gia tốc của xích. / af dv d _ a = —- = — .co.Rncos cot dt dt 0 V = -co2. R0.sin (1.26) m/s2 Từ hai công thức (1.25) và (1.26) ta thấy sự thay đổi vận tốc thực tế cùa xích tuân theo quy luật cosin, còn gia tốc thay đổi theo qui luật sin. Gia tóc cực đại cùa xích đạt được khi cot = 0 và cot = a 0 tức là vào điểm đẩu và điểm cuối của quá trinh ãn khớp. = ±G)2.Rnsin-~*, m/s2 (1.27) Thay thế vào (1.27) cùa thông sỗ: Tin « . a 0 K 1 _ 60.V. co = — , Rn sin— = — và n = b ta được: 30 0 2 2 Z.L 2 (n .v ,b)2 **max 2Q.V,2b m/s2 (1.28) Gia tốc cực đại của xích phụ thuộc vào vận tốc quay cùa bánh xe dản động, chiểu dài bước xích hay mắt xích. Để giảm tải trọng động xuất hiện trong xích khi vận tóc xích tương đói lớn, người ta thường dùng xích có bước ngắn. Việc xuất hiện tải trọng động trong xích sẽ dàn đến làm xích bị hòng vì mỏi. Để khắc phục hiện tượng này, cấn nâng cao độ bén vật liệu chế tạo xích và giảm tài trọng động xuất hiện trong xích. Động lực học trong xích kéo Tải trọng động xuất hiện trong xích kéo do sự chuyển động không điểu hòa của xích. Tải trọng động trong trường hợp chung tỷ lệ với gia tóc cùa xích, các khổi lượng tham gia chuyển động của xích kéo và vật liệu vận chuyển. 17 Khi gia tốc xích thay đổi từ v0= wR0 +amax đến -a m„ thì lực quán tính của xích cũng thay đổi với các giá trị khác nhau. Trong trường hợp chuyển động có gia tốc dương dẫn đến làm tảng sức cảng của xích, lực quán tính có chiếu ngược với chiễu chuyển động. Khi chuyển động giảm tốc (gia tốc âm) lực quán tính có chiểu cùng chiéu chuyển động và giảm lực cảng xích. Vì vậy tải trọng động xuất hiện trong xích kéo luôn thay đổi dấu và có giá trị dương cực dại khi gia tốc dương. Tại thời điểm va đập giữa bánh xe và xích gây ra tải trọng động trong xích kéo. Có thể dùng hệ sỗ tải Hình 1.5. Sơ đồ đ i xác ƠỊnh các thông số động học và động lực học của xích kéo trọng động Kd = 2. Lúc đó tải trọng a) Vị trí xích kéo trồn bành dàn động trong xích được xác định: Sd = Kd.M .a = 2M.a, N; b) Btẻu dồ thay dổi vận tóc V vồ gia tóc a của xích theo thời gian (1.29) Trong dó: M - Khối lượng tham gia chuyển dộng, kg; a - Gia tổc của xích kéo, m /s2; Khi máy vận chuyển có chiểu dài L, khổi lượng các bộ phận tham gia chuyển động theo vòng xích chuyển động khép kín. g $<,= 2 .a .L ^q + q °? . g N (1.30) Trong đó: L - Chiểu dài máy vận chuyển, m; q - Trọng lượng vật liệu vận chuyển phân bố trên một mét dài, N/m; q0 - Trọng lượng xích phân bó trên một mét dài, N/m. Thực tế gia tốc cực đại không thế truyển tức thời cho tát cả khối lượng tham gia chuyển động, bởi xích có tính đàn hổi và việc ản khớp giữa xích với bánh xe dẵn động, vật liệu vận chuyển kéo theo khổng phải cứng tuyệt đổi. Do vậy khi xác định lực quán tính cực đại, ta chỉ tính đến những khỗi lượng nào trực tiếp tham gia gây tải trọng động. Khối lượng đó được xác định theo công thúc: 18 (1.31) g Trong đó, K\ K” - Hệ sổ kể đến ảnh hưởng các khối lượng vật liệu và xích trực tiếp gằy tải trọng động. Các hệ sổ này sẽ có những giá trị khác nhau khi dùng các loại xích khác nhau và chờ các loại vật liệu khác nhau. Có thể lấy hệ só K’ khi vận chuyển vật liệu trên máng cào bằng 0,3 0,5; trên băng bản K’ = 0,8 - 0,9; đổi guồng tải K’ = 1. Hệ só K” phụ thuộc chiếu dài thiết bị: K" = 1 khi L < 25m; K” = 0,75 khi L = 26 - 60m; K” = 0,5 khi L > 60m. Trong trường hợp tính toán tải trọng động cho những máy vận chuyển có chiểu dài rất ngắn có thể sử dụng công thức được bổ biến rộng rải Ganstenghen. N (1.32) g Tải trọng động tính theo công thức trên sẻ có giá trị lớn hơn so với giá trị cực đại (với k* = 1 và k” = 1). Hệ sỗ tải trọng dộng trong trường hợp này kd = 3 tức là lớn hơn 1,5 lán so với trường hợp bình thường trong chế tạo máy. Độ cứng của xích có ảnh hưởng đến vận tốc lan truyễn dọc sóng đàn hổi. Tốc độ lan truyển dọc sóng đàn hổi với xích bản uốn cong có bước xích 0,07m là c = 600m/s; đói với xích dập có thể tháo lắp được với bước xích 0,08m, c = 1000 - 1200m/s. Những giá trị ưên đây tương ứng với trường hợp khi xích kéo không có độ võng theo tuyến đặt. Trên thực té vi có độ vỏng của xích giữa hai gối đỡ nên trong xích xuất hiện những dao dộng ngang. Do ảnh hưòng của những dao động này mà nảng lượng bị mất trong các khớp của xích và vận tóc lan truyén dọc sóng đàn hổi trong xích giảm xuóng. Điếu kiện xuất hiện cộng hường trong xích kéo Phương pháp xác định tải động trên đây không tính dao động đàn hổi trong xích kéo, vi vậy nổ chỉ được áp dụng để tính toán gán đúng cho những máy vận chuyến ngắn. Ở những máy vận chuyển dài có lực cảng xích lớn với các thông số nhất định vể vận tốc, chiéu dài, bước xích, có khả nàng sinh ra hiện tượng cộng hưởng nếu chu kỳ dao động riêng của xích bằng chu kỳ dao động cưỡng bức. Tải trọng động khi cộng hưởng sẽ có những giá trị lớn và trong một vài trường hựp có thể dẫn đến làm đứt xích. Vì vậy không cho phép máy vận chuyển làm việc trong chế độ cộng hưởng hay gần chế độ cộng hưởng. Chu kỳ dao động cưỡng bức từ ngoài cùa xích kéo bằng chu kỳ ản khớp một rảng cùa bánh dẫn: (1.33) 19 Chu kỳ dao động riêng của xích 4L T (1.34) s Trong đó: ljt - Bước xích, m; Vib - Tổc độ trung bình của xích, m/s; z- Sổ răng của đĩa xích dẫn động; L - Chiéu dài máy vận chuyển, m; c*- Tốc độ trung bình của hệ lan truyển dọc sóng đàn hổi, m/s. c = Trong đổ: C o Ck 2Cc. C K m/s Cc + C K - Tốc độ lan truyén sóng đàn hổi tương ứng nhánh cỏ tải và nhánh không tải. Có thể tính chiểu dài tới hạn của thiết bị máy vận chuyển khi xuất hiện cộng hưởng. Cân bằng hai phương trinh (1.33) và (1.34) trên ta có: 2n 1, vlb 4L ~ <ùZ~: C’ n T _ h -C ' Lth 4Vlh ~ 2.(I).Z (1.35) Từ đây xác định vận tóc tới hạn: L .C ’ v th = — 4L ■h m/s (1.36) SỐ ràng tới hạn trên đĩa xích dẫn: C’ z«h = 2.CC.L (1.37) th Bước xích tới hạn: . ‘ xth = 4Lth.V tb C’ (1.38) Hiện tượng cộng hưởng có thể loại trừ bằng cách điéu chỉnh một trong nhũng thông sổ dã tính toán trên đây. Trong thực tế, việc điéu chỉnh vận tỗc chuyển động của xích dễ tiến hành hơn cả. Tải trọng dộng xuất hiện trong thời kỳ cộng hưởng đối với máng cào năng suất trung binh thay đổi trong khoảng 5 - 12kN. Hiện tưởng cộng hưởng trong xích kéo ít xảy ra à điéu kiện tới hạn, bởi vì trọng tải đơn vị, độ cúng của xích kéo ít xảy ra ở diểu kiện tới hạn, bởi vì trọng tải dơn 20