CHƯƠNG 15: VÍT TẢI pptx

Vật liệu vận chuyển không bám vào cánh là nhờ trọng lợng bản thân vật liệu và ma sát giữa vật liệu và vỏ máng, do đó vật liệu chuyển động trong máng theo nguyên lý vít đai ốc; vai trò đa

Chơng 15 Vít tải

15.1 Những vấn đề chung

15.1.1 Cấu tạo chung và nguyên lý làm việc

Vít tải là một loại máy vận chuyển liên tục không có bộ phận kéo Cấu tạo của vít tải thể hiện trên hình 15-1 Động cơ 1 truyền chuyển động qua hộp giảm tốc 2 đến khớp nối 3

và trục vít xoắn 4 Bộ phận công tác chính của vít tải là cánh vít xoắn 8 chuyển động quay

trong một vỏ hộp kín 9 có tiết diện tròn ở phía đáy Trục vít xoắn đợc đỡ chặn hai đầu nhờ

các gối 6 Đối với trục dài quá 3 m có thêm các gối đỡ treo trung gian 5 Khi vít chuyển

động, cánh xoắn đẩy vật liệu di chuyển tịnh tiến dọc trong lòng vỏ máng Vật liệu vận chuyển không bám vào cánh là nhờ trọng lợng bản thân vật liệu và ma sát giữa vật liệu và

vỏ máng, do đó vật liệu chuyển động trong máng theo nguyên lý vít đai ốc; vai trò đai ốc ở

Hình 15-1 a) Vít tải đặt ngang: 1- Động cơ, 2 - Hộp giảm tốc, 3 - Khớp nối, 4 - Trục vít

xoắn, 5- Gối treo trung gian, 6 - Gối đỡ hai đầu, 7 - Cơ cấu dỡ tải, 8 - Cánh vít, 9 - Vỏ

hộp, 10- Cơ cấu cấp tải, 11 - Nắp hộp

b) Vít tải đặt đứng.

A-A

1 2 3 4 5 11 10

7 8 9 6

A

A a)

b)

đây là vật liệu vận chuyển Vít tải có thể có một hoặc nhiều cánh xoắn Cánh xoắn càng nhiều vật liệu chuyển động càng êm Vật liệu đợc cấp vào đầu máng từ cơ cấu 10 và lấy tải

ra khỏi máng bằng cơ cấu 7 Để bảo đảm an toàn, vít tải có thêm nắp 11.

Vận chuyển vật liệu bằng vít tải có nhiều u điểm: Vật liệu chuyển động trong hộp kín, nhận và dỡ tải bất cứ vị trí nào nên không bị tổn thất, rơi vãi, an toàn Loại này sử dụng tốt nhất cho vật liệu nóng và độc hại Kết cấu đơn giản, rẻ tiền, có thể vừa vận chuyển vừa trộn Diện tích chiếm chỗ lắp đặt nhỏ

Tuy vậy cũng có những nhợc điểm và hạn chế nhất định: Do có khe hở giữa lòng máng

và cánh vít nên dễ nghiền nát một phần vật liệu Vì có ma sát lớn và chủ yếu là ma sát trợt nên chóng mòn cánh xoắn và lòng máng Cũng chính nguyên nhân này mà tổn thất năng l -ợng lớn, không dùng cho vật liệu dính nhiều

Do có những u điểm nhất định và thích hợp với một số loại vật liệu và công nghệ vận chuyển nên vít tải đợc sử dụng trong ngành xây dựng và các ngành công nghiệp hoá chất, thực phẩm

Vít tải dùng để vận chuyển vật liệu có chiều dài đến 40 m, chủ yếu dùng để vận chuyển vật liệu hạt rời và mịn nh xi măng, sỏi, cát, đá dăm và các loại hỗn hợp ẩm nớc nh

bê tông, vữa Dùng làm cơ cấu cấp liệu cỡng bức (hình 15-1b), trong các trạm trộn bê tông, máy san hỗn hợp làm đờng nhựa

Năng suất vận chuyển có thể đạt 20 ữ 30 m3/h, đối với loại vít có kích thớc lớn có thể

đạt 100m3/h

Kích thớc đờng kính ngoài của vít tải thờng đợc tiêu chuẩn hoá và đợc quy định theo dãy kích thớc: 150, 200, 250, 30, 400; 500; 600mm

- Thờng đặt đứng, nghiêng hoặc ngang (hình 15-1)

15.1.2 Kết cấu các bộ phận

1 Cánh xoắn

Hình dạng và kết cấu của cánh xoắn phụ thuộc vào mục đích sử dụng để vận chuyển các loại vật liệu khác nhau Dựa vào tính chất vật liệu vận chuyển ngời ta sử dụng các loại vít xoắn:

Khi vận chuyển các loại vật liệu có dạng bột, hạt nhỏ và trung bình rời khô min nh: xi măng, tro, bột, cát khô thì dùng vít có cánh xoắn liền trục (hình 15-2a) Loại này cho năng suất vận chuyển cao Hệ số điền đầy ε = 0,125 ữ 0,45 và tốc độ quay của vít từ n = 50 ữ 120 vg/ph

Vít liên tục không liền trục (hình 15-2b) dùng vận chuyển hạt cỡ lớn nh: sỏi thô, đá vụn .Hệ số điền đầy của loại này đạt ε = 0,25 ữ 0,40, và tốc độ quay của vít từ n = 40 ữ

100 vg/ph

Vít tải dạng lá liền trục (hình 15-2c) dùng cho vật liệu dính, dùng vừa trộn, tẩm vừa vận chuyển nh: đất sét ẩm, bê tông, xi măng Hệ số điền đầy của loại này đạt ε = 0,15ữ0,3

và tốc độ quay của vít n = 30 ữ 60 vg/ph

nh: sỏi thô, đá dăm, đất sét ẩm, bê tông, xi măng Hệ số điền đầy của loại này đạt ε = 0,15

ữ 0,4 và tốc độ quay của vít từ n = 30 ữ 60 vg/ph

Kích thớc của trục vít xoắn và bớc xoắn vít thờng đợc tiêu chuẩn hoá: Đờng kính d =

100 đến 320 mm, bớc xoắn từ 80 đến 320 mm Theo tiêu chuẩn trên bớc xoắn

thờng bằng 0,8 đến 1 lần đờng kính cánh xoắn Tốc độ quay thờng từ 10 ữ300 vòng/ phút

Hình 15-2 Các dạng vít tải: a- vít có cánh xoắn liền trục, b- vít có cánh xoắn liên tục không liền trục, c- Vít dạng lá liên tục, c- Vít có cánh xoắn dạng lá không liên tục Sơ đồ vận chuyển: e- Sang trái, f- Sang phải, g- Đẩy sang hai phía, h- Dồn vào giữa k- Hệ số điền đầy vít tải

a)

b)

c)

d)

k)

h)

f) e)

g)

Trên hình 15-2 e ữ h là sơ đồ hớng vận chuyển vật liêu: Vận chuyển sang trái, sang phải, phân sang hai phía, hai đầu dồn vào giữa

Trong trờng hợp vận

chuyển vật liệu dính, ẩm ngời ta

sử dụng vít có hai cánh xoắn

hay còn gọi là vít kép Loại này

thích hợp trong vận chuyển vữa

bê tông hoặc bột than

Đối với vít tải đặt đứng

th-ờng vận chuyển vật liệu tơi vụn

ở đây sử dụng cánh xoắn liên

tục liền trục, trong quá trình vận

chuyển có xuất hiện ma sát giữa

vật liệu và cánh xoắn Dới tác

dụng của lực ly tâm, vật liệu áp

sát vào thành máng và bị vỏ máy

hãm chuyển động quay lại và

nhờ cánh xoắn đẩy nâng vật liệu

đè lên trong máng Muốn vật

liệu không có chuyển động quay

khi ra đến thành máng thì lực ly

tâm phải lớn Vì vậy vít tải đặt

đứng có tốc độ quay lớn hơn

nhiều so với tốc độ của vít tải đặt

nằm ngang Vít tải đặt đứng tiết

kiệm đợc diện tích, kín và dỡ tải

bất cứ vị trí nào cần thiết Tuy

vậy loại này tốn năng lợng,

chóng mòn cánh Chiều cao máy bị hạn chế bởi không lắp đợc gối đỡ trung gian

2 Kết cấu chi tiết:

Máng của vít tải đợc chế tạo bằng phơng pháp dập từ thép tấm có chiều dày δ = 4 ữ 8

mm, mỗi đoạn có chiều dài đến 4m Dung sai khe hở giữa máng và cánh xoắn không quá 60% khe hở bình thờng giữa cánh xoắn và máng Nửa dới của mặt cắt ngang máng có dạng nửa hình tròn đồng dạng với kích thớc đờng kính của cánh xoắn; nửa trên có dạng hình chữ nhật có chiều rộng bằng đờng kính đáy để lắp đặt trục cánh xoắn và dễ dàng trong việc chế tạo nắp đậy.Trên nắp ở đầu máng tải có cửa cấp tải tiết diện vuông; còn ở đáy máng cũng có các cửa dỡ tải đặt ở những vị trí cần thiết theo yêu cầu

15.2 Tính toán vít tải

15.2.1 Xác định kích thớc cơ bản

1 Cách tạo cánh xoắn

Hình 15-3 Xác định kích thớc vít xoắn: a- Tạo cánh

xoắn và trục, b- Triển khai góc nâng theo đờng kính ngoài, c- Triển khai góc nâng theo đờng kính trong

φ

D'

d'

b

t

α

a'

α

c) b) a)

-cosα

π = Dπ - 2

φ

π D D

2

φ

d'

π

π

= d ' d

cos

π

π d

D

N

P

Chiều dài mỗi đoạn cả trục không quá 3 m (hình 15-2 aữd) Nh vậy mỗi bớc vít xoắn đợc chế tạo từ một hình vành khuyên có đờng kính ngoài D', đờng kính trong d' Chiều rộng của cánh vít là (hình 15-3a):

b = 0,5(D' - d') Gọi góc nâng của vít là α và triển khai chu vi theo đờng kính trong và ngoài cánh vít đợc hình 15-b, c

' D ) 5 , 0 ( ' D 5 , 0 ' D cos

D

φ

− π

= φ

− π

= α π

α = arctg

D

t π

d' 0, d' d'( 0,5 )

cos

α π

α' = arctg

d

t π

Từ các biểu thức trên ta xác định đợc đờng kính ngoài cánh vít:

1 cos

' cos d

' cos d

D b ' D

− α

α

= (15-1)

2

1 cos

' D

D

− π

π α

=

φ

Đờng kính trong lỗ cánh vít:

Bớc vít xoắn:

ở đây: ξ = π tgα = 0,8 ữ 1 cho góc nâng vít α =14 ữ 180 Đối với các loại vít thông th-ờng chọn ξ = 0,5 cho α≅ 90

Mỗi một vít tải có 2 ổ đỡ hai đầu trục vít, trờng hợp trục dài hơn 3m phải cấu tạo thêm các ổ trung gian Khi làm việc trục vít tải chủ yếu chịu lực dọc tâm trục, do đó các ổ bi phải

đỡ chặn và chặn là chủ yếu Các ổ bi có thể lắp trong gối đỡ đặt trên thành hai đầu máng và cũng có thể đặt riêng biệt ra ngoài (hình 15-1a) Cần chú ý sự dãn nở của trục trong quá trình làm việc

Các ổ đỡ trung gian, phần đế đợc treo ngợc lên nắp để không chặn đờng vận chuyển của vật liệu trong lòng máng Diện tích tiết diện của gối đỡ trung gian không lớn hơn 25% diện tích tiết diện máng kể từ trục vít đến đáy máng

2 Kích thớc cơ bản và năng suất:

Đờng kính D, bớc t, tốc độ quay trục vít n, ε - hệ số điền đầy, hệ số ảnh hởng góc nghiêng đặt máy cβ = 1 ữ 0,65 khi β từ 0 ữ 20o), γ là trọng lợng riêng vật liệu vận chuyển Năng suất của máy vận chuyển liên tục đợc tính theo công thức:

Q= V γ = 3,6 F v γ t/h (15-4) Diện tích trung bình của dòng vật liệu trong vít tải:

2 0,785 D2

4

D

Vận tốc của dòng vật liệu trong máng đợc tính:

60

tn

trong đó:

ε - hệ số điền đầy vật liệu vào máng vít;

n - tốc độ quay của vít, vg/ph

t = πDtgα=ξ D ⇒

60

Dn

v=ξ Thay vào công thức năng suất:

Q = V γ = 3,6 F v γ = 3,6 0,785.ε.D2

60

Dn ξ

γ = 0,047 εξ n D3γ (15-7) Năng suất vít tải còn phụ thuộc vào góc nghiêng đặt máy β; vì vậy cần thêm vào công thức hệ số cβ Hệ số này có thể chọn theo bảng 15-1

Từ công thức trên tính đợc đờng kính của vít tải:

3

n c 047 , 0

Q D

β

εξ

Khi tính đờng kính vít tải cần kiểm tra lạitheo đờng kíng lớn nhất của cục vật liệu:

D = (4 ữ 6)amax đối với vật liệu nguyên khai;

D = (8 ữ 10)amax đối với vật liệu đã phân loại

Số vòng quay của vít tải đợc lựa chọn phụ thuộc loại vật liệu vận chuyển và đờng kính của vít:

K

Các gia trị K phụ thuộc loại vật liệu vận chuyển cho trong bảng 15-2

15.2.2 Công suất vít tải

Khi làm việc, lực cản xuất hiện trong máy chống lại chuyển động vít gồm: ma sát giữa máng và vật liệu, ma sát giữa vật liệu và cánh vít, lực đẩy giữa vật liệu với nhau, lực cản trong các ổ trục, các vật liệu bị vỡ Công suất cần thiết của vít xoắn để khắc phục các lực đó cũng rất phức tạp và khó xác định chính xác, do vậy thờng tính theo công thức kinh nghiệm:

) sin ( 360

QL

ω -hệ số lực cản, ví dụ than bụi ω = 2,5 Công suất động cơ của vít tải:

η

dc

N

η = 0,8 ữ 0,85 - hiệu suất c hộp giảm tốc

Mô men xoắn trên trục vít tải:

n

N 9550

Lực dọc trục:

) ( rtg

M P

ρ + α

r - bán kính trung bình đặt lực P, r = (0,35 ữ 0,4)D, m;

α - Góc nâng vít

ρ - góc ma sát giữa vật liệu và vít xoắn, ρ = 450

Bảng 15-2 Các hệ số tính toán cho vật liệu vận chuyển trong vít tải

Bảng 15-3 Tốc độ quay của vít xoắn phụ thuộc đờng kính vít

200 23,6 150

15-3 thí dụ Tính toán vít tải

Tính toán các thông số cơ bản vít tải dùng để chuyên chở xi măng khô có trọng l ợng riêng γ = 1,2T/m3, có độ dốc đặt máy β = 100, năng suất yêu cầu Q = 35T/h; chiều dài máy

L = 20 m

Năng suất của vít tải tính theo công thức:

= π tnγεcβ

4

D 60 Q

2

, T/h;

trong đó:

D - đờng kính vít, D=100ữ800mm;

t - bớc xoắn của vít, mm;

n - tốc độ quay của vít, vg/ph;

ε - hệ số điền đầy vật liệu vào lòng máng;

cβ - hệ số ảnh hởng của góc nghiêng đặt máy

Bớc vít t đợc chọn theo công thức: t = (0,5 ữ 1)D, giá trị lớn dùng cho vật liệu nhẹ ở

đây vận chuyển xi măng nên chọn t = 0,8D

Vậy ta chọn sơ bộ n = 36 vg/ph phù hợp điều kiện cho trong bảng 15-3

Chuyên chở xi măng ta có hệ số K = 30 và ε = 0,125 ( bảng 15-2) Góc đặt máy β=100 nên cβ=0,8 ( bảng15-1) Thay các giá trị vào công thức tính năng suất ta đơc:

35 8 , 0 125 , 0 2 , 1 36 8 , 0 4

D 14 , 3 60 Q

3

=

Từ đó tính đợc D ≈ 600 mm

Đờng kính này phải kiểm tra theo điều kiện:

D ≥ (4 ữ 6)amax đối với vật liệu nguyên khai là hoàn toàn thoả mãn

Vậy t = 0,8.600 = 480mm

Tốc độ quay của vít kiểm tra theo điều kiện:

n ≤ nmax = 38,7

6 , 0

30 D

K = = vg/ph Tốc độ chọn phù hợp điều kiện.

Công suất trên trục vít tải:

55 , 9 ) 1736 , 0 4 (

360

20 35 2 , 1 ) sin ( 367

L Q k

kt - hệ số tăng công suất, kt=1,2

ω = 4 - hệ số lực cản (bảng 15-2)

Công suất cần thiết của động cơ:

2 , 11 85 , 0

55 , 9 N

η

Tra theo catalô chọn đợc động cơ loại AOΠ2-61-4 có các thông số:

Nđc=13 KW, n =1440 vg/ph, J = 0, 102 Nm/s2, 1,8

M

M

; 2 , 2 M

M

dn

kd dn

Tỷ số truyền chung:

36

1440 n

n

Có thể thiết kế hoặc lựa chon hộp giảm tốc theo ca ta lô Ví dụ ở đây có thể chọn hộp giảm tốc PM-650-II có tỷ số truyền igt= 40,17

Tính lại tốc độ quay thực của vít tải:

17 , 40

1440 i

n n gt

dc

Mô men xoắn trên trục vít:

2600 8

, 35

55 , 9 9750 n

N 975

Lực dọc trục:

8921 )

33 ' 48 18 ( tg 225 , 0

2548 )

( rtg

M

+

= ρ + α

r - bán kính trung bình đặt lực P, r = (0,35 ữ 0,4)D, m;

r = 0,75.0,3=0,225m

α - góc nâng vít xoắn:

' 48 18 34

, 0 225 , 0 14 , 3 2

48 , 0 r

2

t

π

= α

ρ - góc ma sát giữa xi măng và máng, lấy f = tgρ = 0,65⇒ρ = 330

Từ đó có thể thiết kế vít tải nh hình 15-1a