Cấu tạo và nguyên lý làm việc của guồng tải Guồng tải là một máy vận chuyển liên tục dùng để vận chuyển vật liệu rời , vụn theo hớng thẳng đứng hoặc góc nghiêng đặt máy lớn hình 16-1..
Trang 1Chơng 16 Guồng tải
16.1 Những vấn đề chung
16.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của guồng tải
Guồng tải là một máy vận chuyển liên tục dùng để vận chuyển vật liệu rời , vụn theo hớng thẳng đứng hoặc góc nghiêng đặt máy lớn (hình 16-1) Guồng tải có các bộ phận chính: tang (hoặc đĩa xích, ròng rọc) dẫn động 1, băng vải (hoặc xích, cáp) 2; gầu chứa tải
3, tang (đĩa xích hoặc ròng rọc) bị động 4, cơ cấu cấp tải 5; cơ cấu dỡ tải 6, cơ cấu căng
băng 7 và khung đỡ 8
Khi cơ cấu dẫn động truyền chuyển động cho tang chủ động, tang chủ động quay làm cho băng có gắn gầu tải chuyển động theo Trong chu kỳ làm việc gầu tải sẽ đến vị trí cấp tải 5, tải sẽ điền đầy gầu và đợc chuyển động cùng băng lên trên Sau khi quay vòng qua tang chủ động vật liệu đựơc đổ ra ngoài hớng theo cơ cấu dỡ tải
Năng suất của guồng tải có thể đạt 500T/h, chiều cao máy có thể đạt H = 50 ữ 55 m
Bộ phận dẫn động cũng tơng tự nh cơ cấu dẫn động băng tải, vít tải Cấu tạo bao gồm
động cơ, phanh hãm, hộp giảm tốc và trục ra liên kết với tang chủ động (hình 16-3) Cơ cấu dẫn động đợc lắp lên khung đặt trên đỉnh của guồng tải Phần chất tải đợc bố trí ở phía dới
đáy guồng; ngời ta có thể cho vật liệu chảy theo máng cấp liệu ngợc dòng với gầu chuyển
động hoặc có thể cho chảy đầy xuống đáy máng, gầu chuyển động qua sẽ đợc điền đầy Guồng tải đợc sử dụng nhiều trong các xí nghiệp hoá chất, phân xởng sản xuất vật liệu xây dựng, trong các trạm trộn bê tông, xí nghiệp chế tạo máy, công nghiệp than và
nhiều nhà nhà máy xí nghiệp công nghiệp khác
Hình 16-1 Cấu tạo guồng tải: a-.Guồng tải dùng băng vải, b- Guồng tải dùng xích, c- Guồng tải
dùng cáp, d- Guồng tải đặt nghiêng kín, e-.Guồng tải đặt nghiêng hở.
1
2
3
1 2 3
1 2 3
1 2 3
1 2 3
6
6
6
8 4 7 5
a)
5
7 4 8
b)
5 c)
7 4
8 5
8
4
5 8
Trang 2Kết cấu của guồng tải gọn gàng, chắc chắn, choán ít diện tích công nghiệp, vận hành
đơn giản
Hình 16-2 Các dạng khác của guồng tải
Guồng tải đợc phân loại theo nhiều cách khác nhau Theo phơng pháp lắp đặt: guồng tải đứng, guồng tải nghiêng β = 60 ữ 750 Theo bộphận kéo: Băng vải, xích công nghiệp và cáp Theo phơng pháp chất tải và dỡ tải của gầu: dỡ tải bằng lực ly tâm và dỡ tải bằng trọng lợng bản thân vật liệu
Do vật liệu có nhiều kích thớc khác nhau, tính chất hoá học và vật lý khác nhau nên kết cấu gầu cũng phải có nhiều loại khác nhau Ngày nay gầu đã có kích thớc và hình dạng tơng
đối ổn định, thờng đã đợc tiêu chuẩn hoá Ngày nay ngời ta thờng sử dụng những loại: gầu
đáy tròn, gầu sâu, gầu nông và gầu có thành dẫn hớng ( bảng 16-3)
Theo nguyên lý kiểu guồng tải, ngời ta có thể chế tạo ra nhiều dạng của bộ công tác khác nhau để chuyên chở các vật liệu nh: gỗ tròn, phôi thép (hình 16-2)
16.1.2 Kết cấu các bộ phận
1 Nguyên lý dỡ tải
Đối với guồng tải vận tốc lớn (khoảng từ 1ữ3 m/s), dỡ tải nhờ lực ly tâm Vận tốc và
đờng kính tâm quay có quan hệ mật thiết với nhau, khi vận tốc tăng, đờng kính cũng phải tăng theo Xét gầu tải đang chuyển động quay trên tang dẫn đến vị trí dỡ tải (hình 16-3) Tại
vị trí A trọng tâm gầu và vật liệu có lực ly tâm mRω2 và trọng lực mg Hợp lực T của hai lực trên kéo dài gặp đờng tâm đứng của tang tại M xét hai tam giác OAM và BAE có:
2
2 R
g mR
mg OA
OM
ω
= ω
ở đây OA=R;
30
n π
= ω 2
g h OM
ω
=
A A-A
A
Trang 3Nếu nh h < Rt thì lực ly tâm ảnh hởng tới vật liệu khi dỡ tải, loại này gọi là dỡ tải bằng lực ly tâm
Nếu nh
h > Rn thì
trọng lực ảnh
hởng tới vật
liệu khi dỡ tải,
loại này gọi là
dỡ tải bằng
trọng lợng bản
thân vật liệu
Tâm M
không nằm
trong khoảng
Rt và Rn do đó
Hình 16-3 Dỡ
tải của guồng
tải
điều kiện dỡ
tải của gầu không cần phải xét tới
Để lựa chọn dạng gầu, đổ hết vật liệu và kiểm tra bớc gầu nhất thiết phải biết quỹ đạo chuyển động của các hạt vật liệu khi ra khỏi gầu tải Xét trên hình 16-3b; tại vị trí P vật liệu bắt đầu dỡ ra khỏi gầu Trên các hạt tại cạnh dới của đáy gầu không có một phản lực nào của gầu tác dụng lên vật liệu mà chỉ ảnh hởng của trọng lực và lực ly tâm do khối lợng vật liệu gây nên, do đó có thể viết:
mRω2 - mgcosα = 0 (16-3)
Từ đó
Rg
v g
R cos
2 2
=
ω
=
Về mặt lý thuyết các hạt vật liệu chuyển động trên quỹ đạo parabôn, phơng trình toạ độ
đợc thiết lập theo xPy hình 16-3b:
y = - v sinα t - gt2
2
1
(16-6)
Từ công thức 16-5 và 16-6 xác định đợc:
2 2
cos v
g x
tg y
α
− α
−
Đờng di chuyển của hạt vật liệu ký hiệu là s Quĩ đạo này gặp quỹ đạo của miệng ngoài của gầu tải tại Q; đờng s' xác định vị trí giới hạn an toàn làm phễu hứng vật liệu Ta có thể xác định điểm Q hay có thể xác định góc β và từ đó tìm đợc thời gian quay một góc β của gầu:
n
30 t
π
β
= ω
β
trong đó n là tốc độ quay của tang chủ động Thay giá trị này vào công thức 16-5 đợc:
n
30 cos v x
π
β α
A B
E
O
R
T mg
ng
tr
0
R
B
β
A mg
α
y
x
M
c = mR ω 2
c = mR ω 2
Trang 4Chọn x > x' thì sự va chạm giữa gầu và phễu dỡ tải sẽ không xẩy ra.
2 Các bộ phận của guồng tải:
a) Băng : Băng kéo thờng là vải cao su có lớp vải i ≥ 4, băng đợc nối thành một vòng khép kín Mối nối bằng đinh tán hoặc hấp chín Gầu đợc kẹp vào băng bằng bu lông (hình 16-4a) Bulông không đợc lồi ra khỏi mặt băng để không ảnh hởng khi băng qua tang Đối với gầu có kích thớc nhỏ và chiều rộng B nhỏ dùng 1 bulông, kích thớc lớn hơn dùng 2 bu lông Tuỳ theo năng suất và dạng vật liệu có thể có 1 hoặc 2 dãy gầu lắp trên băng
Hình 16-4 Kẹp gầu vào băng và xích tải
b) Xích cũng đợc dùng rộng rãi trong guồng tải Do có lực kéo lớn, ít mòn, độ cứng dọc vừa phải, không bị trợt (hình 16-4c, d, e) Có thể dùng xích bản lề hoặc xích hàn Xích hàn
có u điểm là vật liệu ít bị kẹt, dễ uốn trong không gian Nhng có nhợc điểm là chóng mòn,
độ cứng chiều dọc xích nhỏ nên thờng gắn gầu cố định với xích Đờng kính thép làm xích d
=16 ữ 25mm, chiều dài mắt xích t =50 ữ 75mm Chiều cao nâng của loại này đến H =25m c) Gầu: chế tạo từ các tấm thép có chiều dày 2 ữ 4 mm theo phơng pháp hàn, đinh tán hoặc có thể đúc từ thép và gang Nếu sử dụng cho dây chuyền thực phẩm thì gầu đợc chế tạo bằng nhựa, thép không rỉ Khi miệng gầu B > 8000mm phải hàn thêm các gân tăng cứng phía trong
d) Tang dẫn động thờng chế tạo bằng gang hoặc thép đúc hoặc bằng phơng pháp lốc hàn tuỳ theo kích thớc đờng kính và chiều rộng băng Tỷ lệ giữa đờng kính tang và chiều dày băng có thể lấy:
D = (100 ữ 125)i trong đó i là số lớp vải của băng
Đờng kính tang đợc làm tròn theo dãy: 250, 320, 400, 500, 800, 1000mm
e) Đĩa xích thờng đúc bằng thép
45°
55° 50°
65°
45°
50°
c)
a)
L
B
e)
A-A
B
d) b)
B
B B
Trang 5Số răng của bánh xích thờng là z = 6ữ12; phụ thuộc vào bớc xích Giá trị nhỏ cho xích
b-ớc dài, gia trị lớn cho xích bb-ớc ngắn
16-2 Tính toán guồng tải:
16.2.1 Chọn gầu.
Căn cứ vào vật liệu vận
chuyển và năng suất yêu cầu
để chọn gầu:
k
t
q
v
6
,
3
Q
=
ε ; (16-10)
trong đó:
Q - năng suất yêu cầu của
máy, m3/h;
v -vận tốc bộ phận kéo, m/s
Đối với guồng tải vận
tốc cao chọn v =1 ữ 3m/s; đối
với guồng tải vận tốc thấp
chọn vận tốc kéo v = 0,32 ữ
0,63m/s Guồng tải thẳng
đứng chọn vận tốc theo dãy
số: 0,32 ; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8;
1; 1,25; 1,6; 2 m/s
q - dung tích của gầu, lít;
tk - bớc gầu, m;
ε - hệ số điền đầy gầu:
+ Gầu đáy sâu 0,6;
+ gầu đáy tròn 0,4
+ gầu nhọn 0,74
+ gầu hình thang 0,85
Từ dung tích của gầu, kết hợp kích thớc hạt để xác định chiều rộng A của miệng gầu
a = 0,25A đối với vật liệu đã phân cấp;
a = 0, 5A đối với vật liệu cha phân cấp
16.2.2 Tính toán bộ phận kéo
Chọn bộ phận kéo đợc tính theo lực căng lớn nhất: Đối với băng vải, lực căng lớn nhất
ở điểm vào tang dẫn, không kể tải trọng động, đợc xác định theo công thức:
Smax= Sv = Sd+ (qvl + qb) H (16-11) Đối với bộ phận kéo là xích, tải trọng lớn nhất có tính đến cả tải trọng động:
Smax= Sv+ Sđ =Sd+ (qvl + qb) H+ Sđ (16-12)
Đối với bộ phần kéo có hai xích, lực kéo
tính toán lớn nhất trong một xích:
S'max= 1,15.0,5.(Sv+ Sđ)=0,575.(Sv+ Sđ), N; (16-13) trong đó:
Hình 16-5 a) Cơ cấu dẫn động: 1- Động cơ, 2- Khớp và phanh,
3-Hộp giảm tốc, 4- Gối đỡ, 5- Tang; b) Cơ cấu dẫn động kiểu xích: 1- Động cơ, 2- Khớp + phanh, 3- Hộp giảm tốc, 4-Gối đỡ, 5- Xích ;
c) Lực trong băng kéo
1 2 3
4 5 S = S
q + q
v
S
S
S d min
qb
1 2 3
4 5 a)
Trang 6H - chiều cao guồng tải, m;
1,15 -hệ số kể đến sự phân bố lực căng không đều;
qb - trọng lợng băng trên 1m dài, N/m;
qvl - trọng lợng vật liệu trên 1m dài, N/m;
qvl=
v 36 , 0
Qγ
Q - năng suất guồng tải, t/h;
Lực căng Sd tại điểm ra của tang dới:
Sd = Smin +∑W, N
Smin= 500 ữ2000 N - lực căng nhỏ nhất trong bộ phận kéo Đối với guồng tải thẳng
đứng băng kéo và xích kéo với tang trơn:
1 e
W He
q H ) q q (
f b vl
b
+
− +
Nhng không đợc nhỏ hơn 1000N
Đối với guồng tải đặt nhiêng băng kéo hoặc xích kéo với tang trợn:
1 e
W e
) L H ( q ) L H )(
q q (
f b
vl b
+ ω
−
− ω + +
Nhng không đợc nhỏ hơn 1000N
trong đó:
f - hệ số ma sát giữa bộ phận kéo và tang;
α - góc ôm của bộ phận kéo trên tang dẫn, rad;
ω - hệ số cản chuyển động của xích kéo:
D
d ' f k
=
k - hệ số ma sát lăn, mm;
d - đờng kính ống xích hoặc ổ lăn, mm;
D - đờng kính bánh lăn của xích, mm;
C =1,1 ữ 1,2 hệ số ma sát của gờ bánh xe của xích, khi không có gờ c =1;
f' - hệ số ma sát giữa chốt và ống lót hoặc giữa bi và vòng lăn; f'= 0,01ữ0,03 cho ổ lăn, f' = 0, 15 ữ 0,25 cho xích ống con lăn
Tải trọng động của xích:
Sđ=
t z
Gv
3 2
2
Trọng lợng chuyển động của bộ phận xích, N:
G=(2qb+qvl)H
z -số răng đĩa xích;
t -bớc xích, m;
Lực cản chuyển động của bộ phận xích kéo:
Trang 7∑W = Wd + Wxvl (16-19) lực cản của trục dới:
ξ - hệ số lực cản cho trong bảng 6-1
lực cản xúc vật liệu:
k1 = 2 ữ 5 hệ số phụ thuộc loại guồng tải, vận tốc và vật liệu vận chuyển
Sau khi xác định đựơc lực kéo cực đại, lấy thông số đó để chọn băng hoặc xích theo catalô Số lớp vải cao su cần thiết:
3 p
2 max Bk k
k S
k2 - hệ số dự trữ bền của băng (bảng 16-2)
kp - giới hạn bền của một đơn vị dài của lớp vải
k3 - hệ số kể đến sự giảm sức bền do chỗ nối gây ra, k3=0,7 ữ 0,9;
B - chiều rộng băng, m;
Xích chọn theo tải trọng cho phép:
max 4
p S k
S ] S
trong đó:
Sp - lực kéo đứt xích, N;
K4 - hệ số dự trữ bền: k4 = 8ữ12 cho xích bản, k4 = 8ữ14 cho xích bản hàn mắt tròn Lực kéo ở đầu ra của tang dẫn:
Lực vòng trên tang dẫn:
16.2.3 Công suất trên trục tang dẫn:
η
= 1000
Pv
Công suất của động cơ:
Bảng 16-1 hệ số lực cản
Trang 8Băng 0,05 ữ 0,06 0,03 ữ 0,04
Bảng 16-2 Hệ số dự trữ bền của băng
Thể tích,
l
Chiều dài B Chiềurộng A Chiều caoh Bán kínhđáy gầu R
Gầu sâu
R
A
6 °
B
65 °
100 125 160 200 250 320 400 500 650 800 1000
75 90 105 125 140 175 195 235 250 285 310
80 95 110 135 150 190 210 255 275 325 355
25 30 35 40 45 55 60 75 80 85 95
0,2 0,4 0,6 1,3 2,0 4,0 6,5 12 18 32 45
Gầu nông
B A
45 °
100 125 160 200 250 320 400
50 65 75 95 120 145 170
65 85 100 130 160 190 220
25 30 35 40 55 70 85
0,1 0,2 0,35 1,4 2,7 4,2
Gầu đáy
nhọn
B
A
160 200 250 320 400 500
105 125 140 165 225 280
155 195 195 245 310 390
0,35 1,3 2 4 7,8 6,5
Gầu có
thành định
hớng đáy
tròn
B
45 °
A
R
320 400 500 650 800
165 215 270 340 435
235 305 385 485 615
60 80 100 125 160
6,4 14 28 60 118
Trang 91000 435 615 160 148
B¶ng 16-4 Híng dÉn chän guång t¶i
Guång b¨ng, vËntèc cao,
Guång xÝch, v cao, gÇu
Guång xÝch, v cao, gÇu
Tµi LIÖU THAM KH¶O
1 §inh Ngäc ¸i, §Æng Huy Chi, NguyÔn Phíc Hoµng, Ph¹m §øc NhuËn Thuû lùc
vµ m¸y thuû lùc tËp 1, 2, Nhµ xuÊt b¶n §H & THCN n¨m 1972.
2 NguyÔn §øc ¢n, NguyÔn B©n , Sæ tay kü thuËt tµu thuû tËp 1, NHµ XBKHKT Hµ
Néi 1978
3 NguyÔn V¨n Cung, Sæ tay kü thuËt thuû lîi tËp 5, Nhµ xuÊt b¶n N«ng nghiÖp n¨m
1996
Trang 104 Nguyễn Đăng Cờng, Trần Đình Hoà, Nguyễn Thị Việt ánh, Đoàn Yên Thế.
Máy đóng mở cửa van, Báo cáo kết quả đề tài NCKH, Hà Nội năm 2001.
5 Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh Kỹ thuật điện, nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật,
Hà Nội 1995
6 Vũ Thành Hải Kết cấu thép, Nhà xuất bản nông nghiệp Hà Nội năm 1983.
7 Huỳnh Văn Hoàng, Đào Trọng Thờng Tính toán máy trục, Nhà xuất bản Khoa
học và kỹ thuật 1975
8 Trơng Quốc Thành, Phạm Quang Dũng Máy và thiết bị nâng, nhà xuất bản Khoa
học và Kỹ thuật, Hà Nội 1999
9 Bùi Đình Tiếu, Phạm Duy Nhi Cơ sở truyền động điện trị động, nhà xuất bản Đại
học & Trung học chuyên nghiệp Hà Nội 1982
10.M.G Trilikin-Bùi Đình Tiếu, Lê Tòng, Nguyễn Bính dịch Cơ sở truyền động điện tự trị, nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 1979.
11 Đào Trọng Thờng, Nguyễn Đăng Hiếu, Trần Doãn Thờng, Võ Quang Phiên.
Máy nâng chuyển tập 1, 2, 3, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 1986.
12.Lều Thọ Trình, Hồ Tuấn Anh, Đoàn Hữu Quang Cơ học kết cấu tập 2, Hà Nội
1970.
13.TCVN 5862, 5863, 5864, 5866, 5867 -1995 Thiết bị nâng,thang máy, HN 1995.
14.Technical Standrds for Getes and Penstocks, Hydraulic Gate and Penstock
Association.
15.Manneesmann Rexroth, Symposium Civil and Water Engineering, 1993.
16.Jack Lewin Hydraulic Gates and Valves in free flow and submerged
outlets,Thomas Telford Publication London 1995
17 М П Александров, Подъемно-Транспортныи машины, Машиностроение
Москва 1973
18 А А Вайнсон Подъемно-транспортные машины Машиностроение Москва
1975
19 ф К Иванчеко, В С Бондарев, Н П Колесник, В Я Барабанов Расчеты
гpузоpодьемныx и транcпортрующиx машин, Вища школа, Киев 1978.
20 Г А Полонский Механическое оборудование и металлические констукции
гидротехнических сооружений и их монтаж Энергия Москва 1967
21 F.Dražan, L Kupka Transportní za řizeni, SNTL/SVTL, Praha 1966
22 F.Dražan, Ladislav Kupka Jeřby, SNTL Praha 1970.
23 František Remta,Ladislav Kupka, F.Dražan Jeřby I díl,
SNTL Praha 1974
24 František Remta, Ladislav Kupka, F.Dražan Jeřby II díl,
SNTL Praha 1975
25 V Kolár, C Patočka Hydraulika, SNTL/ALFA, Praha 1983.
26 B Pacas a kolektiv, Teorie stavebnch stroj, SNTL Praha 1983.
27 J.Vogelu, Grundlagen der elektrischen Antriebstechnik mit Berechnungsbeispielen
Trang 11Dr Alfred Hthig Verlag Heidelberg - Basel 1977.
28 Elektrische Steuerungs - und Antriebstechnik, Boy, Bruckert, Wessels, Volgel
verlag 1998
I Mục lục
1.1 Một vài nét về sự phát triển máy nâng 5
1.2 Phân loại nâng vận chuyển và vật liệu vận chuyển 6 1.3 Các yêu cầu chính của máy nâng 9 Chơng 2 Cơ sở thiết kế máy nâng 12
2.1 Những thông số cơ bản của máy nâng 12
2.2 Phân loại máy trục 24
2.3 Phơng pháp tính toán các cơ cấu máy nâng 24
2.4 Yêu cầu an toàn trong lắp đặt và sử dụng 27
Chơng 3 Các chi tiết của bộ phận mang tải 33
3.1 Cáp thép 33
3.2 Xích 46
3.3 Ròng rọc xích 49
3.4 Ròng rọc cáp 52
3.5 Tang cuốn cáp 58
3.6 Tang và ròng rọc ma sát 65
3.7 Thiết bị mang tải hàng khối 68
3.8 Thiết bị mang tải hàng rời 77
Chơng 4 Các bộ phận phanh hãm 85
