BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO (font 13) BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM NGUYỄN THANH TRÍ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÚT XI MĂNG ĐỂ ĐẠT ĐƯỢC NĂNG SUẤT TỐI ƯU LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành Kỹ thuật Cơ Điện Tử Mã số ngành 8 52 01 14 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM NGUYỄN THANH TRÍ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÚT XI MĂNG ĐỂ ĐẠT ĐƯỢC NĂNG SUẤT TỐI ƯU LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành Kỹ thuật Cơ Điện Tử Mã số ngành 8 52 01 14 CÁN BỘ HƯ.
Tổng quan
Tổng quan
Nền kinh tế Việt Nam hiện đang phát triển mạnh mẽ với sự đa dạng trong các lĩnh vực, bao gồm sản xuất, lưu thông sản phẩm công nghiệp, nông nghiệp, khai khoáng và vật liệu xây dựng.
Nhu cầu thiết kế và chế tạo thiết bị vận chuyển liên tục kiểu vít tải phục vụ vận chuyển vật liệu rời như xi măng, clinker, sản phẩm nông nghiệp và than đang ngày càng tăng cao Tuy nhiên, việc tính toán thiết kế chủ yếu dựa vào các hệ số thực nghiệm, trong khi tài liệu kỹ thuật trong nước hiện nay đã phần nào lạc hậu và thiếu sót thông tin, gây khó khăn cho quá trình thiết kế kỹ thuật thiết bị vít tải.
Thiết bị vận chuyển liên tục dạng rơi từ sà lan đã trải qua nhiều cải tiến và hoàn thiện, nhằm đáp ứng nhu cầu vận chuyển đa dạng trong các ngành công nghiệp như khai thác khoáng sản, nông nghiệp và xây dựng.
Hướng nghiên cứu
Thiết bị vận chuyển liên tục đã tồn tại từ lâu và đang được nghiên cứu, cải tiến để đáp ứng nhu cầu đa dạng trong các ngành công nghiệp và nông nghiệp Sự phát triển này không ngừng nâng cao năng suất và hiệu suất vận chuyển của thiết bị, phù hợp với tiến bộ khoa học ngày càng cao.
Nghiên cứu cho thấy thiết bị vận chuyển vật liệu đã đạt được sự hoàn thiện về lý thuyết và kỹ thuật chế tạo Các thiết bị vít tải hiện có đa dạng về chủng loại, kích cỡ và năng suất, phục vụ cho nhiều loại vật liệu khác nhau.
Thiết bị bốc hàng rời dùng 1 vít tải
Hình 1.1 Thiết bị nạo vét hàng rời dùng 1 trục vít tải
Thiết bị bốc dỡ hàng rời của công ty Dongguan Yongrun Port Machinery Engineering chuyên vét hàng rời và chuyển vào trục vít, sau đó đưa lên băng tải để đưa vào bờ Một trong những ưu điểm nổi bật của thiết bị này là khả năng dỡ tải hàng rời có độ kết dính cao như than đá và đất Tuy nhiên, năng suất của thiết bị này thấp hơn so với loại sử dụng gàu ngoạm.
Hình 1.2 Bốc dỡ hàng bằng gàu ngoạm
Thiết bị vít tải của công ty TNHH Băng tải Thành Công
Vít tải được chế tạo từ vật liệu chịu mài mòn, ăn mòn(stainless steel) và chịu nhiệt độ, lắp đặt trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm
Hình 1.3 Thiết bị vít tải vận chuyển trong công nghiệp hóa chất
1.2.2 Ảnh hưởng của khe hở hướng kính của trụt vít
Cấu trúc thông thường của một cụm thiết bị vít tải được minh họa tại hình
1.4 bên dưới Các bộ phận cấu thành chính của thiết bị vít tải bao gồm:
Hình 1.4 Cấu tạo của vít tải
Các thành phần chính của trục vít bao gồm:
Theo nghiên cứu, khe hở hướng kính giữa vỏ và vít tải cần phải nhỏ để đảm bảo năng suất vận chuyển tối ưu Tuy nhiên, trong thực tế, các hạt vật liệu có thể bị kẹt, gây nghẽn và dừng hoạt động của vít tải Ngược lại, nếu khe hở này quá lớn, năng suất vận chuyển sẽ giảm nhanh chóng do vật liệu có xu hướng chảy ngược lại, không được vận chuyển hiệu quả.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng khe hở hướng kính giữa trụ biên cánh vít tải và vỏ chứa vít tải có ảnh hưởng đáng kể đến năng suất vận chuyển của thiết bị Những thành tựu đạt được từ nghiên cứu này góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống vận chuyển.
Khe hở hướng kính là một yếu tố quan trọng trong quá trình vận chuyển vật liệu, với kích thước rất nhỏ chỉ vài mm nhằm ngăn chặn sự di chuyển của các hạt vật liệu Tuy nhiên, khi tốc độ quay của trục vít tăng lên, khe hở này có thể gây ra tình trạng kẹt vật liệu do quán tính Để khắc phục vấn đề tắc nghẽn, cần tăng khe hở hướng kính, nhưng điều này lại dẫn đến giảm năng suất vận chuyển Do đó, việc lựa chọn giá trị tối ưu cho khe hở hướng kính phù hợp với từng loại vật liệu là rất cần thiết.
Theo nghiên cứu của Yoshiyuki Shimizu và Peter A Cundall, khe hở hướng kính có ảnh hưởng đáng kể đến công suất thực Khi khe hở tăng lên, công suất thực trở nên ổn định hơn, tuy nhiên tỷ lệ giữa công suất tổng và công suất thực cũng tăng theo Khe hở này phụ thuộc vào hệ số ma sát giữa các hạt liệu và các bộ phận trục vít, cũng như đặc tính của vật liệu Để nâng cao năng suất, trục vít cần quay với một ngưỡng vận tốc nhất định, tại đó các hạt đạt trạng thái cân bằng, với cả vít tải và trục dẫn động quay qua ba vòng hoàn chỉnh ở vận tốc góc xác định và không đổi, trong khi hộp vỏ vẫn giữ nguyên vị trí.
A.W Roberts tại [3] nói rằng các vít tải kiểu kín đã trở nên rất hiệu quả ở tốc độ quay cao hơn mà nguyên nhân là do việc giảm tốc độ quay hoặc chuyển động xoáy của vật liệu rời Ưu điểm này thường được bù đắp nhiều hơn bằng cách giảm
"Độ no" của vít tải tăng lên khi tốc độ vận hành cao hơn, dẫn đến năng suất vận chuyển cao nhờ giảm tốc độ quay của hạt Tuy nhiên, khi sử dụng kiểu nạp liệu tự trọng, tốc độ nạp liệu không đạt yêu cầu, gây giảm "độ no" Để tránh tình trạng mắc kẹt vật liệu, khe hở hướng kính nên lớn hơn 1,5 lần kích thước hạt lớn nhất, trong khi cần giới hạn ở mức tối đa không quá 3 lần kích thước hạt lớn nhất để duy trì năng suất Để nâng cao công suất vận chuyển, tốc độ quay có thể đạt tới 1000 vòng/phút Theo các nghiên cứu, góc nghiêng làm việc và khe hở hướng kính ảnh hưởng đến lưu lượng chảy vật liệu, và việc xác định các thông số tối ưu cần thực nghiệm để có kết quả chính xác.
Nghiên cứu cho thấy khe hở hướng kính có ảnh hưởng đáng kể đến năng suất vận chuyển của vít tải, với thông số này phụ thuộc vào tốc độ quay, góc nghiêng làm việc và đặc tính vật liệu như cỡ hạt, độ kết dính, và hệ số ma sát Trong đề tài này, vít tải được sử dụng để vận chuyển xi măng rời từ các phương tiện chuyên chở đường thủy lên bờ Các thông số được tham khảo từ tài liệu và khe hở hướng kính giữa vít tải và vỏ đã được tính toán và thực nghiệm nhằm tìm ra giá trị tối ưu để đạt được năng suất cao nhất cho thiết bị.
Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu đề tài
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu và thiết kế thiết bị vít tải phục vụ vận chuyển vật liệu xi măng rời từ các phương tiện thủy lên bờ, đảm bảo tính khả thi trong công nghệ chế tạo trong nước Bên cạnh đó, nghiên cứu sẽ tập trung vào mối quan hệ giữa thông số khe hở hướng kính giữa đường kính biên dạng vít và vỏ chứa với năng suất vận chuyển, từ đó xác định bộ thông số khe hở tối ưu nhằm nâng cao hiệu suất vận chuyển xi măng rời tại Việt Nam.
Thiết kế và chế tạo thiết bị dỡ tải hàng rời từ tàu hoặc sà lan với mục tiêu đạt năng suất cao Thiết bị này cần có tính cơ động cao để nâng cao khả năng di chuyển và vận tải hàng hóa hiệu quả.
1 Nghiên cứu thực trạng và các giải pháp tổng thể cho việc dỡ tải hàng rời trong tình trạng thực tế của Việt nam, đặc biệt là TP Hồ Chí Minh
2 Nghiên cứu xây dựng mô hình tính toán toàn bộ máy trên máy tính Xây dựng mô hình thí nghiệm và các thiết bị hỗ trợ để nghiên cứu thực nghiệm và xử lý số liệu thực nghiệm
3 Tiến hành thực nghiệm xác định các hệ số và những thông số cơ bản làm cho cơ sở thiết kế hệ thống vít tải Vật liệu dự kiến vận chuyển có kích thước hạt nhỏ hơn 10mm, không dẻo dính, khô
4 Thực nghiệm thiết kế cánh quạt ly tâm để đưa vật liệu rời đi qua các vị trí bẻ góc, chuyển hướng của các trục vít Đặc biệt những chỗ bẻ góc 90 o
5 Tính toán thiết kế cơ khí cho toàn bộ phận vít tải, cánh gạt
6 Tính toán thiết kế điện động lực, điều khiển và an toàn sử dụng cho hệ thống vít tải
7 Chế tạo mô hình có kích thước thực tế để kiểm nghiệm và chế tạo thực tế.
Lựa chọn phương án thiết kế
Các phương án
Thiết bị dỡ tải của Juli Engineering cho phép dỡ hàng liên tục với ba loại thiết bị vận chuyển chính: gàu tải, vít tải và băng tải.
Gàu tải có chức năng lấy vật liệu rời từ bề mặt, sau đó chuyển vào vít tải Vít tải sẽ nâng vật liệu lên cao và đưa ngang, rồi đổ vào băng tải nằm ngang Cuối cùng, băng tải sẽ vận chuyển vật liệu đến silo hoặc xe hàng để tiếp tục vận chuyển.
Hình 2.1 Thiết bị dỡ tải sử dụng gàu tải [27] Đặc điểm:
- Ưu điểm: lấy hàng liên tục không cần thêm thiết bị phụ trợ
- Nhược điểm: o Khó vận chuyển hàng rời có kích thước lớn o Chưa linh hoạt được những ngóc ngách của sà lan o Bụi nhiều, ô nhiễm môi trường o Năng suất thấp
Thiết bị vận chuyển hàng rời liên tục bằng trục vít bao gồm các cụm vít tải và bộ phận chuyển hướng, với các thành phần chính được bố trí như trong Hình 2.2.
1 Vít tải gom liệu (VT1-1500) 5 Cánh quạt ly tâm
2 Vít tải đứng (VT2-3500) 6 Xylanh thủy lực
3 Cơ cấu 4 khâu 7 Vít tải nghiêng xuống (VT4-10710)
4 Vít tải nghiêng lên (VT3-4500) 8 Vít tải xả liệu (VT506500)
Hình 2.2 Mô hình thiết bị trục vít tải hàng rời phương án 2
Khi làm việc, máy được đặt cách mép sà lan khoảng 3m, giúp vít tải vươn ra xa nhất để hạ phần ống nạp liệu xuống ngập trong vật liệu Vật liệu rời sẽ được nạp vào ống thông qua chuyển động quay của vít tải Nhờ cánh quạt ly tâm, vật liệu được chuyển sang ống vít tải tiếp theo để tiếp tục quá trình tải hàng Quá trình này diễn ra liên tục cho đến khi vật liệu được đưa tới ống xả liệu, từ đó đổ vào container hoặc xilô.
Hệ thống nạp liệu mang lại nhiều ưu điểm vượt trội, bao gồm khả năng lấy hàng liên tục mà không cần thiết bị phụ trợ Cụm nạp liệu không chỉ đánh tơi mà còn ép vật liệu vào, giúp dễ dàng vận chuyển và nâng cao năng suất nạp Việc sử dụng ống và thiết bị có kích thước nhỏ gọn, thông dụng giúp giảm chi phí và dễ dàng thay thế Hệ thống này cũng linh hoạt trong việc gom các ngóc ngách của sà lan, đồng thời giảm thiểu bụi bặm, tránh ô nhiễm môi trường nhờ vào việc chuyển tải hoàn toàn trong các ống vít Tất cả những yếu tố này đều góp phần vào năng suất cao của hệ thống.
- Nhược điểm: o Đòi hỏi gia công, căn chỉnh chính xác cao o Khó tháo lắp
2.2 Đánh giá và lựa chọn phương án thiết kế
Chúng tôi tiến hành lựa chọn phương án dựa trên các tiêu chí từ yêu cầu kỹ thuật của máy và mức độ ưu tiên của từng tiêu chí Tổng điểm của phương án được tính bằng cách nhân điểm của các tiêu chí với trọng số tương ứng.
Tiêu chí đánh giá Phương Án
Khả năng cải tiến tính năng
Bảng 2.1 Đánh giá các tính năng của các phương án dựa trên trọng số
Dựa trên phân tích và Bảng 2.1, phương án 2 được xác định là lựa chọn tối ưu nhất, đảm bảo khả năng cải tiến, an toàn trong vận hành và độ tin cậy cao Do đó, phương án này sẽ được áp dụng cho quá trình tính toán thiết kế.
2.3 Tính toán thông số kỹ thuật
Phần này sẽ tập trung vào việc xác định đặc điểm kết cấu và yêu cầu kỹ thuật của từng đoạn vít tải, từ đó tính toán và thiết kế để đảm bảo năng suất vận chuyển, cao độ và chiều dài theo yêu cầu kỹ thuật Đồng thời, sẽ tiến hành tính toán và lựa chọn các chi tiết, bộ phận để đảm bảo khả năng chịu lực Đến nay, vít tải vẫn là một thiết bị phổ biến để vận chuyển vật liệu rời, bên cạnh các loại máy vận chuyển liên tục khác như gàu tải, băng tải, và bơm hút Tuy nhiên, vít tải nổi bật với độ chắc chắn cao và khả năng vận chuyển trong ống hoặc máng kín.
Hệ thống vận chuyển có nhiều ưu điểm nổi bật như cấu tạo đơn giản, không yêu cầu độ chính xác cao, và khả năng vận chuyển các vật nóng Ngoài ra, nó cho phép chất tải và dỡ tải ở bất kỳ vị trí nào trên máng, giúp giảm thiểu bụi bặm và tránh ô nhiễm môi trường do các hoạt động chuyển hoàn toàn diễn ra trong các ống vít Đặc biệt, tổn thất vật liệu trong quá trình vận chuyển gần như là rất nhỏ.
- Nhược điểm: o Dễ làm vỡ vụn và mài mòn vật liệu o Hiệu suất vận chuyển thấp vì có sự khuấy trộn mạnh các phần tử vật liệu
Tính toán thông số kỹ thuật
Dựa trên nguyên lý đã chọn, phần này sẽ xác định các đặc điểm kết cấu và yêu cầu kỹ thuật của từng đoạn vít tải, từ đó tính toán và thiết kế để đảm bảo năng suất vận chuyển, chiều cao và chiều dài phù hợp với yêu cầu kỹ thuật Đồng thời, sẽ tiến hành tính toán và lựa chọn các chi tiết, bộ phận để đảm bảo khả năng chịu lực Hiện nay, vít tải vẫn là lựa chọn phổ biến để vận chuyển vật liệu rời, bên cạnh các thiết bị vận chuyển liên tục khác như gàu tải, băng tải, và bơm hút, nhờ vào độ chắc chắn cao và khả năng vận chuyển trong ống hay máng kín.
Hệ thống vận chuyển bằng ống vít có nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm cấu tạo đơn giản và không yêu cầu độ chính xác cao Nó có khả năng vận chuyển các vật liệu nóng và cho phép chất tải cũng như dỡ tải ở bất kỳ vị trí nào của máng Hệ thống này giúp giảm thiểu bụi bặm, tránh ô nhiễm môi trường nhờ vào việc các hoạt động chuyển hoàn toàn diễn ra trong các ống vít Đặc biệt, tổn thất vật liệu trong quá trình vận chuyển gần như là nhỏ nhất.
- Nhược điểm: o Dễ làm vỡ vụn và mài mòn vật liệu o Hiệu suất vận chuyển thấp vì có sự khuấy trộn mạnh các phần tử vật liệu
Tính toán và thiết kế các bộ phận mô hình trục vít
Thiết kế vít tải
Chương này dựa trên nguyên lý đã chọn để xác định các đặc điểm kết cấu và yêu cầu kỹ thuật cho từng đoạn vít tải Từ đó, tiến hành tính toán và thiết kế kết cấu nhằm đảm bảo năng suất theo yêu cầu.
3.1.1 Đặc điểm kết cấu và yêu cầu kỹ thuật vít tải
Vít tải là thiết bị lý tưởng để vận chuyển vật liệu rời, nổi bật với độ chắc chắn cao và khả năng vận chuyển trong máng kín Với cấu tạo đơn giản và giá thành phải chăng, vít tải có kích thước nhỏ gọn, cho phép vận chuyển các vật nóng và thực hiện chất tải, dỡ tải ở bất kỳ vị trí nào trong máng mà không gây tổn thất vật liệu Đặc biệt, vít tải giúp hạn chế bụi bẩn phát tán ra môi trường nhờ vào thiết kế kín, đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc và bảo trì.
Vít tải có một số nhược điểm đáng chú ý, bao gồm việc làm vỡ vụn và mài mòn vật liệu, đòi hỏi phải định lượng chính xác để tránh tình trạng tắc nghẽn ở các gối tựa trung gian, dẫn đến dừng hoạt động Sự mài mòn mạnh mẽ xảy ra ở máng, cánh vít và các ổ đỡ treo, gây ra chi phí năng lượng cao do sự khuấy trộn mạnh của các phần tử vật liệu Năng suất của vít tải tương đối thấp, chủ yếu do tốc độ chuyển động tịnh tiến của các phần tử thấp, cùng với ma sát giữa vật liệu và máng, cánh vít, cũng như tại các gối tựa đầu và gối tựa trung gian, gây ra sự kẹt và đè nén các phần tử trong khe hở giữa máng và vít.
3.1.1.2 Ảnh hưởng khe hở giữa trục vít và tải
Băng tải trục vít là thiết bị phổ biến trong vận chuyển vật liệu rời như khoáng sản công nghiệp, nông nghiệp, dược phẩm, hóa chất, lợn, nhựa, xi măng, cát, muối và chế biến thực phẩm Ngoài ra, chúng còn được sử dụng để đo tốc độ dòng chảy từ các thùng lưu trữ và định lượng nguyên liệu vi lượng như chất màu vào vật liệu dạng hạt hoặc bột.
Hình 3.1 Cấu tạo của vít tải
Các thành phần chính của trục vít bao gồm:
Trong băng tải trục vít, năng suất là một thông số rất quan trọng Có thể dễ dàng minh họa nó trong Công thức (1) t V
Qt thông lượng thể tích lý thuyết tối đa với băng tải chạy đầy 100% và vật liệu rời di chuyển theo trục mà không quay ηV : thể tích hiệu quả
Dc: đường kính lõi (m) p: mật độ đo lường (m) ω: vận tốc góc (r/s)
C: khe hở đường kính (m) ts: độ dày (m)
Năng suất của băng tải kíp bao gồm hai thành phần như sau ηV = ηVR.ηF (4)
Trong đó ηVR: hiệu năng của vật h av : chiều cao trung bình của vật liệu trên bề mặt vít
Với năng suất được cho trong Công thức (1), vận tốc góc của trục chính N s như sau:
R 0 : bán kính ngoài g: gia tốc trọng trường
N: Tốc độ quay (vòng/phút)
Băng tải trục vít có đường kính lớn sẽ đạt được năng suất cao hơn khi vận hành với tốc độ quay thấp, so với băng tải có đường kính nhỏ.
Với thể tích cho trong Công thức (1), thông lượng khối lượng của băng tải trục vít tính bằng kg / s được biểu diễn như sau:
Trong đó ρ: mật độ khối lượng lớn, kg/m3
Mật độ của vật liệu rời tăng lên khi được nén trong băng tải, đạt đến giá trị giới hạn tối đa Mật độ khối phụ thuộc vào áp lực cố kết chính của mẫu xi măng điển hình.
Một hạt trong băng tải đoàn thẳng đứng sẽ có biểu đồ vận tốc như Hình 3.3
V s là vận tốc của trục vít khi quay
V r là vận tốc tương đối của hạt đối với đến bề mặt vít
V A là vận tốc tuyệt đối của hạt theo góc λ Để đơn giản trong tính toán, biểu đồ vận tốc (Hình 3.3) sẽ được mở ra trong
Biểu đồ vận tốc cho thấy vận tốc tuyệt đối được phân tách thành hai thành phần: vận tốc truyền tải hữu ích V L và thành phần quay V T Góc xoắn a của đường bay trục vít nhỏ hơn ở phía ngoài so với trục, trong khi góc l thay đổi theo hướng tâm từ ngoài vào trục Sự biến thiên của V T theo bán kính minh họa chuyển động xoáy trong trục vít, thể hiện rõ sự chuyển động này.
Giá trị “n” là chỉ số xoáy Nó thường bằng 0, do đó, thành phần vận tốc V T là không đổi và không thay đổi theo bán kính
Theo hình 3.5, tỷ số giữa vận tốc chuyển tải thực tế V L và vận tốc truyền tải lý thuyết tối đa V Lt cung cấp một thước đo hiệu quả truyền tải, cho phép đánh giá các tổn thất do chuyển động quay hoặc xoáy.
Trong hoạt động vận chuyển, sự biến thiên của góc xoắn l phụ thuộc vào bán kính và tốc độ quay của băng tải Tốc độ V T được giữ không đổi và không thay đổi theo bán kính Để đơn giản hóa phân tích băng tải trục vít, khối lượng quay và lực kết quả tại bán kính hiệu dụng R e được gộp lại.
R o bán kính ngoài của đường bay trục vít
R i bán kính trong của bán kính
Góc xoắn của chuyến bay trục vít tương ứng với R e tan 1 o e e
(10) Trong đó p: mật độ đo lường
Góc xoắn λ của đường đi và tốc độ quay của trục có mối quan hệ được nghiên cứu trong Aϕepo K (1955), Alma K (2005), Yoshiyuki S và Peter AC
(2001) Với trường hợp đặc biệt của bán kính hiệu dụng, mối quan hệ giữa tốc độ quay riêng và góc xoắn được biểu thị như sau: tan 2
ϕ s Góc ma sát cho bề mặt vít k j 0.4 η F Tỷ lệ lấp đầy hoặc đầy đủ à C Hệ số ma sỏt cho vật liệu rời trờn vỏ bề mặt
Theo công thức (8) hiệu năng xoáy được hiển thị như sau tan tan tan
(12) αeGóc xoắn hiệu quả - Công thức 10 λ e Góc xoắn hiệu quả của đường dẫn – Công thức 11
Hình 3.2: Cấu tạo chi tiết của vít tải
Nghiên cứu cho thấy rằng đối với băng tải trục vít nằm ngang, góc β (trong
Hình 3.4) bằng không Điều đó có nghĩa là góc xoắn của đường dẫn không phụ thuộc vào tốc độ trục vít và được cho bởi λ = 900 − (α − ϕs) (13)
Mối quan hệ này cũng áp dụng cho băng tải trục vít hoạt động ở các góc độ khác nhau, với hiệu suất chuyển tải q = 250 Hiệu suất này có thể suy ra từ Công thức (8) và Công thức (11).
Phân tích hoạt động ở các góc nâng từ 30 độ đến 90 độ phức tạp hơn, tuy nhiên, công thức (11) vẫn có thể áp dụng với một số điều chỉnh cần thiết.
Hàm số f 1 (θ) và f 2 (θ) được xác định khi N s = λ e từ đó công thức 14 được dùng để xác định η VR thông lượng cần được tính toán
Hình 3.3 Động lực học của các hạt
Hình 3.4 Đồ thị vận tốc
Có một sự thay thế khác để tính toán hiệu suất băng tải hoặc dòng xoáy η VR cho băng tải thẳng đứng theo công thức 9 và công thức 11 Đối với băng tải ngang, hiệu suất η VR được tính toán bằng công thức 12 Ngoài ra, để nội suy hiệu suất truyền tải cho góc nghiêng q, ta có thể sử dụng công thức ηVRθ = ηVRh − (ηVRh − ηVR) sinθ (16).
Khi băng tải trục vít hoạt động, có hai loại mômen cần chú ý: mômen do khối lượng lớn trên trục T sh và mômen trên mỗi bước do khối rắn trên mặt bay T sb Mômen trên mỗi bước được xác định thông qua một phương trình cụ thể.
(17) ϕs: Góc ma sát cho bề mặt vít
Re: Bán kính hiệu quả αe: Góc xoắn hiệu quả
L: Chiều dài vít tải p: Mật độ đo lường
Mômen do khối rắn tác dụng lên trục là
Tổng mômen xoắn trên trục là
Như vậy, công suất cho động cơ là
N: số vòng trên phút η d : hiệu suất vòng quay
Vì năng suất bộ phận sau phải lớn hơn hoặc bằng năng suất bộ phận trước nên các vít tải được tính toán sơ bộ trong bảng sau:
STT Loại vít tải Chức năng Tốc độ rev/min
2 VT2 - 3500 Vận chuyển thẳng đứng 280 100 2
3 VT3 - 4500 Vận chuyển nghiêng lên 280 100 2
4 VT4 - 10710 Vận chuyển nghiêng xuống 105 200 1
Bảng 3.1 Thống kê yêu cầu kỹ thuật của vít tải 3.1.2 Tính toán các thông số vít tải
Theo công thức 12.3 trang 259[8], đường kính trục vít của vít tải:
K = 0,8 theo trang 258[8] n : Số vòng quay của trục vít trong một phút, n = 150 (vòng/phút)
: Hệ số điền đầy diện tích tiết diện ngang của trục vít trong vít tải ngang,
Tỷ trọng của vật liệu được xác định là 1,2 tấn/m³ Hệ số c được sử dụng để tính đến sự giảm điền đầy khi vật liệu di chuyển lên theo độ nghiêng và sự giảm năng suất của vít tải, với giá trị c được chọn là 1.
Năng suất thực: QTH = 128,2 (tấn/giờ) Đối với vít tải đứng, công suất cần thiết trên trục vít:
L : chiều đai của vít tải, L 1, 5( ) m
: Hệ số cản chuyển động, 3,2theo trang 260[8]
Công suất cần thiết của động cơ:
Chọn động cơ điện (có tích hợp hộp giảm tốc) loại Helical Geared Motor, mã
HF 70A 3C 132S-04E-TH-TF với công suất 5,5 (kW), số vòng quay 284 (vòng/phút)[16]
Hình 3.5 Động cơ điện loại Helical Geared Motor
Theo công thức 12.6 trang 260[8], moment xoắn trên trục vít:
Theo công thức 12.7, lực dọc trục lớn nhất tác dụng lên trục vít:
Do yêu cầu về khả năng chịu lực dọc trục lớn và hạn chế di động dọc trục, ổ đũa côn được lựa chọn để hỗ trợ toàn bộ khối lượng của trục vít Ổ đũa côn không chỉ chịu được tải trọng lớn mà còn có độ cứng cao, giúp việc tháo lắp trở nên thuận tiện hơn.
Thiết kế kết cấu thép
3.2.1 Đặc điểm của kết cấu thép
Kết cấu thép mang lại sự bền bỉ và đáng tin cậy trong quá trình sử dụng nhờ vào tính đồng nhất và độ cứng cao Với cường độ chịu lực vượt trội và mô-đun đàn hồi lớn, vật liệu thép là lựa chọn tối ưu cho các công trình xây dựng.
Có khả năng vận chuyển đi xa mà giá thành vận chuyển vẫn rẻ, dựng lắp rất nhanh, tạo điều kiện sớm đưa công trình vào sử dụng [17]
Khi thiết kế kết cấu thép, cần chú ý tránh các khe, rãnh và chỗ lồi lõm dễ đọng nước, vì chúng có thể gây han rỉ và làm tăng chi phí sơn, mạ Việc lựa chọn loại sơn và quy trình sơn phù hợp cho từng cấu kiện là rất quan trọng Đối với những khu vực khó sơn hoặc không thể sơn, nên xem xét sử dụng mạ hoặc thép không rỉ để đảm bảo độ bền và giảm thiểu chi phí bảo trì.
Phòng hỏa và chống cháy rất kém: Thép không bị cháy nhưng do bị dẻo vì nhiệt và truyền nhiệt nhanh nên chịu lửa rất kém
Để bảo vệ kết cấu thép trong các công trình dễ xảy ra cháy khỏi nhiệt độ cao, có thể sử dụng các vật liệu như gạch chịu lửa, bê tông hoặc amilăng để bọc bên ngoài kết cấu thép.
3.2.2 Những yêu cầu cơ bản đối với kết cấu thép
3.2.2.1 Yêu cầu về sử dụng
Kết cấu thép cần đạt độ bền, độ cứng và an toàn trong quá trình sử dụng, đồng thời phải có biện pháp bảo vệ như chống rỉ và chống cháy Việc đảm bảo niên hạn sử dụng theo quy định là rất quan trọng Trong một số trường hợp, có thể áp dụng các thiết kế kết cấu đẹp và hiện đại để tăng tính thẩm mỹ.
3.2.2.2 Yêu cầu về tiết kiệm
Thép là vật liệu quý giá, đặc biệt ở Việt Nam, nơi ngành luyện kim đen chưa phát triển, nên việc tiết kiệm thép là rất cần thiết Cần lựa chọn kết cấu sao cho mỗi yếu tố đều phát huy tối đa khả năng chịu lực Việc áp dụng các hình thức cấu tạo đơn giản, dễ thi công và tiêu tốn ít thép sẽ mang lại hiệu quả cao Bên cạnh đó, sử dụng các phương pháp và công cụ tính toán hiện đại cũng giúp tiết kiệm đáng kể lượng thép sử dụng.
3.2.3 Thiết kế kết cấu thép
3.2.3.1 Phân tích và lựa chọn
Dựa trên sơ đồ nguyên lý, kết cấu thép được lựa chọn là dạng khâu khớp Về cơ bản, gồm 6 phần với các chức năng như sau:
STT TÊN GỌI NHIỆM VỤ
1 Chân đế Tham gia chịu lực của toàn bộ cần trục (mang vít tải), gắn trực tiếp lên mâm xoay thông qua mối lắp bulong - đai ốc
Sử dụng các chi tiết càng để mang vít tải VT4-10710, là cơ cấu trung gian để kết nối chân đế và phần vươn ra xa hơn
Để lắp đặt vít tải VT3-4500, cần sử dụng các chi tiết phù hợp ở hai bên hông, đồng thời đảm bảo có không gian tránh va chạm với động cơ dẫn động của vít tải VT2-3500 và vít tải VT4-10710 khi hoạt động gần nhau Vít tải VT3-4500 đóng vai trò là cơ cấu trung gian kết nối KCT10710 với phần còn lại của cần trục.
Sử dụng các chi tiết càng để mang vít tải VT2-3500 dọc hai bên hông Là cơ sở để gắn kết cấu thép của bộ phận gom liệu
Thiết kế đơn giản, thuận tiện vì vít tải VT1-1500 cũng không quá nặng và phức tạp
Bộ phận này có khả năng hoạt động độc lập với cần trục, nhưng cần đảm bảo chiều cao đủ thấp để tránh va chạm với vít tải VT4-10710 trong quá trình làm việc.
Để tiết kiệm vật liệu và giảm chi phí, nên sử dụng thép tấm CT3 trong chế tạo kết cấu thép Đồng thời, tại các khớp xoay, nên áp dụng bạc trượt thường gặp trong các loại xe múc và xe cẩu.
STT ĐẶC TÍNH THÔNG SỐ
1 Khối lượng riêng - Mass density, kg/m 3 7850
2 Ứng suất chảy - Yield strength, MPa 250
3 Ứng suất kéo - Tensile strength, MPa 373
4 Hệ số Poisson - Poisson’s ratio 0,3
Bảng 3.9 Đặc tính kỹ thuật của thép CT3
Bằng sự hỗ trợ của phần mềm Solidworks 2016, kết cấu thép được thiết kế sơ bộ như Hình 3.6
Hình 3.6 Kết cấu thép sơ bộ
Khớp xoay sử dụng bạc trượt được chọn theo [18] với số lượng như sau:
STT MÃ SẢN PHẨM SỐ LƯỢNG
Bảng 3.10 Thống kê bạc trượt theo Kingsbury, Inc
Sử dụng phần mềm AnsysWorkbench 15.0 để phân tích mô hình kết cấu, giúp nghiên cứu những hạn chế về sức bền và chuyển vị Qua đó, thực hiện tinh chỉnh và tối ưu hóa mô hình nhằm giảm chi phí vật liệu nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Đối với kết cấu thép, việc kiểm tra các yếu tố này là rất cần thiết.
Vị trí làm việc xa nhất có gắn xe múc (trọng lượng: 3 tấn)
Vị trí làm việc gần nhất
Vị trí thu gọn lúc xe cơ sở di chuyển
Kết cấu thép mang vít tải VT4-10710
Kết cấu thép mang vít tải VT2-3500
Nhằm làm cho quá trình phân tích đơn giản và nhanh chóng hơn, trước khi đưa mô hình 3D vào phần mềm AnsysWorkbench 15.0 cần:
Lược bỏ các chi tiết không cần thiết: bulong, đai ốc, ổ bi,
Thay các xylanh bằng các thanh rắn
Tại khớp xoay, gộp bạc trượt và trục lại thành 1 chi tiết trục
Vị trí làm việc xa nhất có gắn xe múc
Bước 1: Gán vật liệu là thép CT3 cho toàn bộ mô hình trong phần mềm Solidworks 2016
Bước 2: Đưa chi tiết vào phần mềm AnsysWorkbench 15.0, tiến hành chia lưới Với mô hình này, số điểm nút là 134852 điểm
Hình 3.7 Kết quả chia lưới
Bước 3: Thiết lập các thông số trong môi trường tính toán: trọng trường, ngàm, lực, áp suất,
Hình 3.8 Thiết lập thông số trọng trường
Lựa chọn mặt dưới của chân đế là ngàm (Fixed support), vì đây là mặt phẳng tiếp xúc trực tiếp với mâm xoay
Hình 3.9 Thiết lập ngàm cho mô hình
Kết cấu thép chủ yếu chịu tác động của trọng lực, do đó, cần đặt khối lượng của toàn bộ vít tải và xi măng lên các mặt của kết cấu thép chịu lực tương ứng Máy hoạt động ổn định trong điều kiện thời tiết không mưa, với gió cấp 6-7 và áp lực gió đạt 138 (N/m²).
Hình 3.10 Thành phần lực tác dụng lên toàn bộ kết cấu thép
STT TÊN LỰC VỊ TRÍ ĐẶT LỰC ĐỘ LỚN
Bảng 3.11 Thành phần lực tác dụng lên toàn bộ kết cấu thép
Bước 4: Giải và xem kết quả Cần chú ý đến ứng suất và chuyển vị của kết cấu Thép CT3 có ứng suất cho phép là 250 MPa, với hệ số an toàn 1,2, vùng ứng suất cho phép còn lại là 208 MPa Chuyển vị cho phép đối với thép thế giới là (1/1000)L, trong đó L là khả năng vươn xa của cần, trong khi tại Việt Nam, giá trị này là (1/750)L Đối với dạng kết cấu cần phân tích, giá trị ngưỡng là 30 cm Để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, cần thực hiện các thay đổi phù hợp.
Tăng bề dày thép tấm dùng để chế tạo chân đế lên 20 (mm)
Sử dụng tấm ốp dày 15-20 (mm) tại các khối tam giác ở đầu và chân xylanh
Hình 3.11 Khối tam giác sau khi gia cường
Thực hiện bo tròn tại các góc để giảm tập trung ứng suất, tránh gây rách, nứt
Hình 3.12 Bo trong tại phần dưới của KCT10710
Sử dụng tấm đế để dàn trải lực, tránh hàn trực tiếp 2 tấm tam giác lên kết cấu thép, nhằm giảm đáng kể ứng suất
Hình 3.13 Sử dụng tấm đế trên KCT10710
Tăng cường gân trợ lực tại những vị trí chịu lực kém, dễ bị uốn cong
Hình 3.14 Gân trợ lực tại KCT6500
Kết cấu thép KCT10710 được thiết kế để chịu uốn lớn ở đầu cần trục, vì vậy cần gia cường bằng thép V8 dọc theo chiều dài kết cấu Việc gia cường này được thực hiện ở cả mặt trên và mặt dưới với khoảng cách 100 mm giữa các thanh thép.
Hình 3.15 Thép V8 được gia cường bên trong KCT10710
Bước 5: Nhận xét, phán đoán và tinh chỉnh kết cấu, đưa kết quả phân tích về trong vùng cho phép
Phần mềm AnsysWorkbench 15.0 sử dụng màu sắc để thể hiện trạng thái ứng suất của mô hình, cùng với chỉ số ứng suất hiển thị ở góc trái Kết quả cho thấy toàn bộ kết cấu đảm bảo an toàn khi làm việc, vì giá trị ứng suất đều nằm trong vùng cho phép.
Hình 3.16 trình bày kết quả ứng suất tại vị trí làm việc xa nhất có gắn xe múc, cho thấy rằng các giá trị chuyển vị cũng được hiển thị tương tự và đều đạt yêu cầu.
Hình 3.17 Kết quả chuyển vị tại vị trí làm việc xa nhất có gắn xe múc
Thực hiện quá trình phân tích theo các bước như trên, kết quả đạt được như sau:
Vị trí làm việc gần nhất
Hình 3.18 Kết quả ứng suất tại vị trí làm việc gần nhất
Hình 3.19 Kết quả chuyển vị tại vị trí làm việc gần nhất
Vị trí thu gọn khi xe cơ sở di chuyển
Hình 3.20 Kết quả ứng suất tại vị trí thu gọn lúc xe cơ sở di chuyển
Hình 3.21 Kết quả chuyển vị tại vị trí thu gọn lúc xe cơ sở di chuyển
Kết cấu thép mang DN10710
Hình 3.22 Kết quả ứng suất của kết cấu thép mang DN10710
Hình 3.23 Kết quả chuyển vị của kết cấu thép mang DN10710
Kết cấu thép mang DN3500
Hình 3.24 Kết quả ứng suất của kết cấu thép mang DN3500
Hình 3.25 Kết quả chuyển vị của kết cấu thép mang DN3500
3.2.4 Thiết kế bộ mâm xoay
3.2.4.1 Tính toán động cơ Đặc điểm của cơ cấu quay là khi quay, thời gian chuyển động không ổn định (mở máy và phanh) chiếm phần lớn thời gian quay (thời gian chuyển động ổn định nhỏ) Vì vậy, công suất động cơ điện không tính theo moment tĩnh, mà tính theo tổng moment trong thời kỳ mở máy
Xác định moment cản quay
Trong thời kỳ mở máy moment cản quay đối với trục quay xác định theo công thức: q 1 2 3 4
M1: moment cản do ma sát trong hệ thống tựa quay
M2: moment cản do độ nghiêng của mặt nền
M4: moment cản do lực quán tính
Moment cản do ma sát
Theo công thức (9.5), với hệ thống tựa quay của thiết bị:
R0 = 550000 : Tổng tải tọng tác dụng lên con lăn, N
R’0 = 0 : Tổng tải trọng lên các con lăn ngược, N
Dr = 144 : Đường kính trung bình của vòng ray, mm
Dl = 60 : Đường kính trung bình của con lăn, mm μ = 0,25: Hệ số ma sát tương đương f = 0,3: Hệ số ma sát trượt d0 = 0: đường kính trục con lăn, mm
R1 = 0: Tải trọng ngang tác dụng lên trục giữa, mm d1 = 55: Đường kính ngõng trục của trục giữa lắp ổ chịu tải trọng ngang R1, mm
Thiết kế cụm đối trọng
Để đảm bảo an toàn làm việc cho các cụm và ống vít tải, cần duy trì độ ổn định chống lật máy Hệ số dự trữ ổn định và phương pháp xác định được quy định trong tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn sử dụng máy nâng (TCVN 4244:2005) Điều kiện cân bằng của cần trục được xác định thông qua tỷ số giữa moment chống lật và moment gây lật máy tác động lên đường trục lật của thiết bị.
3.3.2 Tính toán moment cần thiết để tạo đối trọng
Ta có: M dt 1.15M lat 1.15 max M tbi M xi , M tbi M xemuc
M Moment do trọng lượng đối trọng gây ra lat :
M Tổng moment làm lật máy tbi :
M Moment do trọng lượng thiết bị gây ra xi :
M Moment do tổng trọng lượng xi măng gây ra xemuc :
M Moment do trọng lượng xe múc được treo trên thiết bị gây ra
Khi sử dụng phần mềm SolidWorks, chúng ta có thể cài đặt loại vật liệu và tính toán khối lượng của thiết bị, đồng thời xác định khoảng cách khối tâm so với tâm lật của thiết bị, cho kết quả khối lượng thiết bị là 18300 kg.
4600 4,6 d mm m Khi đó M tbi m tbi g d 1 18300 10 4, 6 841800 Nm
Ta giả sử, xi măng lắp đầy hết các ống
Thể tích xi măng chiếm chỗ: V xi V longong V vittai
Khối lượng xi măng: m xi xi V xi 1,2tan m/ 3 1000kg tan V/ xi
Moment lật do xi măng từng ống gây ra M xi i m xi i g d i i
Khi đó, ta tính được moment lật do xi măng gây ra:
xi xi i xidung xixien xingang xixa
Ta có bảng kết quả như sau: d L V longong V vit V xi m xi d i M xi
Vít đứng 0,3239 4,01 0,33 0,03 0,3 360,4 11,106 40024,67 Vít xiên 0,3239 5,15 0,424 0,039 0,386 462,8 9,584 44356,02 Vít ngang 0,4064 11,305 1,467 0,137 1,329 1594,9 4,251 67797,87 Vít xả 0,4064 6,615 0,858 0,078 0,78 935,6 4,997 46752,21
Bảng 3.13 Các thông số tính toán moment lật do xi măng gây ra
Khối lượng xe: m xe 3000 kg
Khoảng cách vị trí móc xe đến tâm lật: d xe 11106 mm 11,106 m
Khi đó, moment lật do xe múc gây ra là:
Do đó, M dt 1,15 M tbi M xe 1,15 841800 333180 1351227 Nm
Nhóm đã sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế mô hình như Hình 5.1, đảm bảo cả Moment cần thiết và tránh va chạm trong quá trình làm việc Ngoài ra, thùng chứa dầu được thiết kế và tính toán để cân bằng khối lượng hai bên, trong khi bên kia có đủ khoảng trống để đặt động cơ, giúp xoay được mâm xoay.
Hình 3.26 Mô hình cụm đối trọng
1 – Bê tông; 2 – ti; 3 – Thùng chứa dầu; 4 – Dàn thép chữ I120; 5 – Kết cấu thép phụ
Hình 3.27 Thông số đối trọng
Khối lượng đối trọng: m dt 33318, 77 kg
Khoảng cách từ tâm xe đến tâm lật (chân chống bên trái) là 2,5 m, với khả năng điều chỉnh từ 0 đến 3 m Do đó, khoảng cách từ tâm đối trọng đến tâm lật được tính là 4,21 m.
Moment đối trọng gây ra: M dt m dt g d3318,77 10 4,2199388,34Nm Thỏa điều kiện M dt 1351227 Nm
Thiết kế hệ thống thủy lực
Hệ thống thủy lực của máy bao gồm bộ nguồn cho hai động cơ tại bộ phận gom liệu, năm xylanh và bộ chân chống Cần trục quay được trang bị cơ cấu thay đổi tầm với kết hợp với cơ cấu nâng hạ, cho phép di chuyển đến bất kỳ tọa độ nào trong khu vực phục vụ Cơ cấu thủy lực sử dụng xylanh có khả năng quay quanh bản lề, với cần của piston nối với cần trục thông qua bản lề, hoạt động theo phương pháp kéo khi xylanh ở trên cần và đẩy khi xylanh ở dưới cần.
Cơ cấu thủy lực hoạt động êm ái nhưng có thiết kế phức tạp, đòi hỏi sự chú ý trong quá trình chế tạo, sử dụng và bảo trì Dù vậy, nó vẫn được ứng dụng phổ biến trong các loại ô tô và cần trục hiện nay.
3.4.2 Tính toán xylanh Để rút ngắn thời gian tính toán và nâng cao độ chính xác, cần chuyển kết cấu thép về dạng khung Kết hợp với sự trợ giúp của phần mềm SAP 2000, quá trình được thực hiện như sau:
3.4.2.1 XL700: số lượng 01, hành trình 700 ( mm )
Bước 1: Chuyển đổi về bài toán dạng khung
Hình 3.28 Dạng khung của kết cấu thép tại vị trí của xylanh XL700
Bước 2: Đặt lực Đối với dạng toán này, chủ yếu chịu tác dụng của khối lượng kết cấu thép, cụ thể là 2880 (kg) tại gốc tọa độ Oxz
Bước 3: Xem kết quả Sơ đồ lực được hiển thị thông qua màu sắc như Hình 3.29
Hình 3.29 Sơ đồ lực của dạng khung tại xylanh 700
Lực dọc trục lớn nhất của xylanh XL700 là 29499,77 (N)
Hình 3.30 Kết quả lực dọc trục của xylanh XL700
Bước 4: Tính toán và chọn xylanh
F F 1,529499,77.1,544249,66(N) Áp suất dầu của bộ nguồn là P = 150 (bar)
Theo [21], chọn xylanh kiểu AMP5 - RB - W, kiểu đầu cần RB (sử dụng bi cầu) với đường kính ống 70 (mm), đường kính cần là 35 (mm)
3.4.2.2 XL1000_1: số lượng 01, hành trình 1000 ( mm )
Bước 1: Chuyển đổi về bài toán dạng khung
Hình 3.31 Dạng khung của kết cấu thép tại vị trí của xylanh XL1000_1
Bước 2: Đặt lực Đối với dạng toán này, chủ yếu chịu tác dụng của khối lượng kết cấu thép, cụ thể là 1700 (kg)
Bước 3: Xem kết quả Sơ đồ lực được hiển thị thông qua màu sắc như Hình
Hình 3.32 Sơ đồ lực của dạng khung tại xylanh XL1000_1
Lực dọc trục lớn nhất của xylanh XL1000_1 là 4096 (N)
Hình 3.33 Kết quả lực dọc trục của xylanh XL1000_1
Bước 4: Tính toán và chọn xylanh
F F 1,54096.1,56144(N) Áp suất dầu của bộ nguồn là P = 150 (bar)
Theo [21], chọn xylanh kiểu AMP5 - RB - W, kiểu đầu cần RB (sử dụng bi cầu) với đường kính ống 40 (mm), đường kính cần là 20 (mm)
3.4.2.3 XL1000_2: số lượng 02, hành trình 1000 ( mm )
Bước 1: Chuyển đổi về bài toán dạng khung
Hình 3.34 Dạng khung của kết cấu thép tại vị trí của xylanh XL1000_2
Bước 2: Đặt lực Đối với dạng toán này, chủ yếu chịu tác dụng của khối lượng kết cấu thép, cụ thể là 16224 (kg)
Bước 3: Xem kết quả Sơ đồ lực được hiển thị thông qua màu sắc như Hình 3.35
Hình 3.35 Sơ đồ lực của dạng khung tại xylanh XL1000_2
Lực dọc trục lớn nhất của xylanh XL1000_2 là 526258 (N)
Hình 3.36 Kết quả sơ đồ lực của dạng khung tại xylanh XL1000_2
Bước 4: Tính toán và chọn xylanh
F F 1, 2526258.1,5789387 (N) với 1,5 là hệ số an toàn Áp suất dầu của bộ nguồn là P = 150 (bar)
Vì số lượng là 2 nên đường kính mỗi xylanh là 126 (mm)
Theo [21], chọn xylanh kiểu AMP5 - RB - W, kiểu đầu cần RB (sử dụng bi cầu) với đường kính ống 140 (mm), đường kính cần là 70 (mm)
3.4.2.4 XL1500: số lượng 01, hành trình 1500 ( mm )
Bước 1: Chuyển đổi về bài toán dạng khung
Hình 3.37 Dạng khung của kết cấu thép tại vị trí của xylanh XL1500
Bước 2: Đặt lực Đối với dạng toán này, chủ yếu chịu tác dụng của khối lượng kết cấu thép, cụ thể là 5634 (kg)
Bước 3: Xem kết quả Sơ đồ lực được hiển thị thông qua màu sắc như Hình
Hình 3.38 Sơ đồ lực của dạng khung tại xylanh XL1500
Lực dọc trục lớn nhất của xylanh XL1500 là 16712,25 (N)
Hình 3.39 Kết quả lực dọc trục của xylanh XL1500
Bước 4: Tính toán và chọn xylanh
F F 1, 216712, 25.1,525068,375(N) với 1,5 là hệ số an toàn Áp suất dầu của bộ nguồn là P = 150 (bar)
Theo [21], chọn xylanh kiểu AMP5 - RB - W, kiểu đầu cần RB (sử dụng bi cầu) với đường kính ống 50 (mm), đường kính cần là 25 (mm)
3.4.3 Thiết kế bộ chân chống Để máy làm việc an toàn, tại vị trí đặt phải có bộ chân chống thủy lực giúp giữ thằng bẳng, tạo độ ổn định Tránh các trường hợp lật nhào khi độ sụt lún của đất lớn, gây nên mặt phẳng nghiêng Yêu cầu kỹ thuật:
Nâng cao hơn 1,5 (m) để rút romooc ra khi đã di chuyển tới vị trí yêu cầu
Vươn xa 2,5 (m) mỗi bên tính từ tâm xoay
Xuất phát từ những lí do trên, có thể chọn bộ chân chống loại E - Parallel Beam Extra Wide với với cần trục từ 80 (ton.m) đến 120 (ton.m)[20]
Hình 3.40 Bộ chân chống loại E[20]
Adjustable leg cylinder dimensions, mm
B C L CV ỉP ỉE ỉS H W kg
Bảng 3.14 Trích xuất kích thước của bộ chân chống loại E từ [20]
3.4.4 Thiết kế bộ nguồn thủy lực
Bộ nguồn thủy lực, hay còn gọi là trạm nguồn thủy lực, là thiết bị thiết yếu cung cấp dòng chảy áp suất cho động cơ, xylanh và các bộ phận thủy lực khác Hệ thống thủy lực hoạt động dựa trên việc sử dụng chất lỏng để chuyển đổi năng lượng từ nguồn này sang nguồn khác, từ đó tạo ra chuyển động quay, chuyển động tuyến tính hoặc lực.
Đối với bơm thủy lực
Qmax 75,7 (l / min) Tổng lưu lượng là:
Áp suất tại bộ nguồn được chọn p = 150 (bar)
Áp dụng công thức tính tương tự cho các đối tượng còn lại, lập được bảng tổng kết như sau:
STT SL Đối tượng Đường kính, mm
Tổng lưu lượng, l/min Áp suất, bar
Bảng 3.15 Thống kê yêu cầu kỹ thuật của các đối tượng thủy lực
Lưu lượng của xylanh XL700:
v5 m / min : Vận tốc thay đổi tầm với, theo trang 14[7]
Tổng lưu lượng của xylanh XL700:
Áp suất bộ nguồn là p = 150 (bar), hiệu suất H = 80% Khi đó, tổng công suất: p Q 150.19, 2
Các xylanh còn lại được tính tương tự
![Hình 2.1 Thiết bị dỡ tải sử dụng gàu tải [27] - Nghiên cứu thiết kế hệ thống hút xi măng để đạt được năng suất tối ưu](https://media.store123doc.com/figures/001/502/hinh-thiet-do-tai-su-dung-gau-tai-1502719.png)
