Đồ án thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển than

MỤC LỤC - 1 - NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 2 - LỜI NÓI ĐẦU Trong nền kinh tế quốc dân hiện nay, các hệ thống vận chuyển được sử dụng rộng rãi. Trong nhiều công trình xây dựng dân dụng cũng như công nghiệp, các máy vận chuyển không những là trang thiết bị phụ trợ mà còn tham gia trực tiếp vào quá trình công nghệ. Trước thực tế trên, đòi hỏi người kĩ sư sau khi ra trường phải nắm vững kiến thức và đặc trưng của các hệ thống vận chuyển, hiểu được kết cấu, nguyên lý làm việc cũng như cách tính toán những thông số của máy vận chuyển. Đề án kĩ thuật nằm trong học phần đào tạo của ngành Kĩ thuật cơ khí với mục đích giúp sinh viên tiếp cận và tìm hiểu về các hệ thống vận chuyển như băng tải, xích tải, cầu trục, từ đó giúp sinh viên sau khi ra trường có khả năng phân tích điều kiện thực tế để đưa ra phương án vận chuyển phù hợp, tính toán và lắp đặt dây truyền, hệ thống đảm bảo chỉ tiêu kĩ thuật và kinh tế. Đề tài của em được giao là "Tính toán thiết kế hệ thống vận chuyển than đá". Sau một quá trình tìm hiểu và tính toán với sự giúp đỡ tận tình của cô giáo Th.s Nguyễn Thị Hồng Cẩm, em đã hoàn thành đề tài đề án của mình. Tuy nhiên, do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót. Kính mong các thầy cô và các bạn đóng góp để đề tài của em được hoàn thiện hơn nữa. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 4 tháng 6 năm 2013 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Hưng - 3 - Phần 1 GIỚI THIỆU 1.1. Khái quát về máy vận chuyển liên tục Máy vận chuyển liên tục là loại máy mà vật phẩm được di chuyển liên tục thành dòng lên tục và ổn định, có thể bốc dỡ ngay trong quá trình vận chuyển. 1.1.1. Đặc điểm của đối tượng vận chuyển Các vật phẩm được vận chuyển có thể có dạng cục, hạt, bột như quặng, đá, than, cát, sỏi, các dạng vật phẩm có tính chất đặc biệt như bao xi măng, bao đường, bao gạo, các dạng thỏi lớn, nặng như thỏi thép nóng, khúc gỗ to, các dạng thanh dài như thanh thép, ống nhựa dài, các dạng tấm rộng như tấm thép, tấm gỗ dán, Loại vật phẩm dạng cục, hạt, bột khi vun đống tự nhiên, góc ở đỉnh đống vật phẩm được gọi là góc mái. Góc này giảm xuống khi vận chuyển vật phẩm và ổn định ở một giá trị. Độ lớn của góc mái phụ thuộc vào độ hạt và hệ số ma sát. 1.1.2. Đặc điểm của máy vận chuyển liên tục và phân loại a) Đặc điểm – Không dùng cơ cấu nâng; – Vật phẩm được di chuyển liên tục theo một hướng dòng chảy, có thể rẽ nhánh hoặc dỡ tải giữa đường; – Mỗi loại máy chỉ vận chuyển được một số loại vật phẩm nhất định. b) Phân loại – Máy có bộ phận kéo: Điển hình là các loại băng tải, xích tải, gầu tải, guồng tải; – Máy không có bộ phận kéo như: Hệ thống đường lăn, con lăn, hệ thống đường xoắn ruột gà (vít tải), đường vận chuyển bằng khí nén, thủy lực. - 4 - 1.2. Giới thiệu một số máy vận chuyển liên tục 1.2.1. Băng tải Băng tải (hình 1.2) là một loại máy vận chuyển liên tục được sử dụng khá phổ biến trong các nhà máy, công trường, Băng tải làm việc được nhờ lực ma sát giữa bề mặt đai (băng tải) và tang dẫn. 1 2 5 4 9 3 7 8 6 Hình 1.2: Cấu tạo chung băng tải 1-Đai; 2-Tang dẫn; 3-Tang bị dẫn; 4-Con lăn trên; 5-Con lăn dưới; 6-Giá máy; 7-bộ phận căng đai; 8-Bộ phận rải liệu; 9-bộ phận trút liệu và chống dính Cấu tạo chung băng tải gồm có đai 1 mắc qua tang 2, tang bị dẫn 3. Vì khoảng cách giữa 2 tang khá xa nên đai được tì lên các trục con lăn trên 4 và trục con lăn dưới 5 đặt trên giá 6, bộ phận căng đai 7 đảm bảo đủ lực ma sát giữa đai và tang, bộ phận rải liệu 8 bố trí đầu băng tải và bộ phận trút liệu làm sạch chống dính 9 được bố trí cuối băng tải. Băng tải có ưu điểm là kết cấu đơn giản, vận chuyển êm, giá thành rẻ, phù hợp với nhiều loại vật phẩm, khoảng cách vận chuyển đa dạng. Nhược điểm của băng tải là độ bền của đai kém, với đai cao su không chịu được dầu mỡ, không làm việc được dưới nhiệt độ môi trường khắc nghiệt, không bố trí được ở độ dốc cao. 1.2.2. Xích tải Xích tải là một loại thiết bị vận chuyển khá phổ biến trong nhiều nhà máy, xí nghiệp. Về cấu tạo cơ bản giống như băng tải, chỉ khác ở chi tiết mang vật phẩm được chế tạo riêng rồi lắp trên xích truyền lực. Chính vì thế mà xích tải có độ bền cao hơn, chịu được nhiệt độ và mô trường khắc nhiệt hơn so với băng tải, có thể bố trí ở độ dốc cao hơn, thậm chí vị trí thẳng đứng. Nhưng kèm theo đó, nó có các nhược điểm như trọng lượng bản thân lớn, kích thước cồng kềnh, tải va đập lớn. Theo kết cấu của chi tiết mang tải, xích tải được phân thành: – Xích tải kiểu tấm: Các tấm phẳng chở vật phẩm gắn trên xích truyền động (hình 1.3). - 5 - 7 5 1 4 3 2 6 Hình 1.3: Xích tải kiểu tấm 1-Đĩa xích dẫn; 2-Đĩa xích bị động; 3-Đường lăn; 4-Tấm xích mang tải;5-Xích kéo;6-Bộ phận căng xích; 7-Bộ phận tiếp liệu – Xích tải kiểu tấm cào: Các tấm gắn ngang trên xích tải kéo vật phẩm đi theo trong quá trình chuyển động của xích tải. – Xích tải kiểu gầu cào: Kết cấu tương tự như tấm cào, nhưng ở đây gầu thay cho tấm. Nó thường được bố trí thẳng đứng với nhiều phương án khác nhau. – Xích tải kiểu treo: Dọc đường đi của xích người ta treo các móc để treo vật phẩm. – Xích tải kiểu gầu: Cấu tạo cơ bản giống như xích tải gầu cào, chỉ khác thời kì chuyển động tiếp nhận tải gầu có vị trí thẳng đứng để hứng vật phẩm, còn khi hạ tải thì gầu được lật nghiêng và úp để trút vật phẩm. – Xích tải kiểu xe: Xe chở vật phẩm gắn trên xích dẫn có thể dùng kiểu xe lật hoặc kiểu xe đảo đầu hoặc kiểu xe chạy vòng thường dùng trong phân xưởng đúc. 1.2.3. Vít tải Vít tải là một loại máy vận chuyển liên tục không có bộ phận kéo. Vật phẩm vận chuyển trong máng theo nguyên lý vít - đai ốc mà vai trò của đai ốc chính là vật phẩm được vận chuyển. Vít tải thường dùng để vận chuyển vật phẩm trong khoảng cách chiều dài 30 ÷ 40m, có khi tới 50 ÷ 60m; chủ yếu được dùng để vận chuyển vật phẩm dạng hạt rời hoặc mịn như xi măng, sỏi, cát, đá dăm, các loại hỗn hợp ẩm như bê tông, vữa trong xây dựng, tương tự như bộ phận tiếp liệu cưỡng bức dùng trong các hệ thống vận chuyển liên tục thủy động, Năng suất của vít tải khá lớn, có thể lên tới 100m 3 /h. Kích thước đường kính ngoài vít tải thường được tiêu chuẩn hóa và thường được quy định theo dãy kích thước (tính bằng mm) 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600. 1.3. Lựa chọn hệ thống vận chuyển phù hợp Việc lựa chọn phương án thiết bị vận chuyển liên tục phụ thuộc vào các yếu tố: – Đặc tính chủng loại của vật phẩm; - 6 - – Công suất, khối lượng vận chuyển; – Các yếu tố không gian, bố trí thiết bị, các kho chứa, bến bãi, ở đầu và cuối đường vận chuyển; – Các yếu tố sản xuất liên quan và những yêu cầu đặc biệt khác đối với máy vận chuyển. Các yêu cầu của hệ thống vận chuyển: – Đặc tính của vật liệu: Khô, cỡ hạt trung bình δ<100; – Vận chuyển theo hai phương: đoạn 1 theo phương ngang với chiều dài vận chuyển L 1 = 60m; đoạn 2 theo phương nghiêng với góc nghiêng β = 21 0 , chiều dài vận chuyển theo phương ngang L 2 =50m; – Năng suất Q = 180 tấn/h. Với đặc tính của vật liệu như trên, ta có thể lựa chọn nhiều hệ thống vận chuyển khác nhau như băng tải, xích tải, vít tải, nhưng hệ thống băng tải sẽ tối ưu hơn cả vì : – Chi phí lắp đặt và vận hành rẻ hơn so với xích tải; – Phương vận chuyển có góc nghiêng không quá lớn, hoàn toàn có thể bố trí hệ thống băng tải; – Môi trường làm việc không khắc nghiệt. Với các lí do trên, ta chọn hệ thống vận chuyển là hệ thống băng tải. - 7 - Phần 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BĂNG TẢI 2.1. Tính toán thiết kế băng tải 2.1.1. Lựa chọn bề mặt băng tải Hệ thống băng tải chỉ có thể vận chuyển vật phẩm dưới một góc nghiêng tối đa (góc dốc). Góc dốc này phụ thuộc vào đặc tính và cỡ hạt vật phẩm. Khi vượt quá góc dốc này, vật phẩm sẽ trượt khỏi băng tải. Để tăng góc dốc băng tải, ta có thể sử dụng băng tải có bề mặt dập nổi (tăng ma sát giữa vật phẩm và bề mặt băng tải). Với vật phẩm vận chuyển là than đá, cỡ hạt trung bình δ<100, góc dốc của băng tải có bề mặt nhẵn là 16 0 [1]. Trong khi yêu cầu hệ thống vận chuyển với góc nghiêng 21 0 , do đó ta chọn băng tải có bề mặt dập nổi hình chữ V (chevron conveyor). 2.1.2. Bề rộng băng tải Độ rộng băng tải phụ thuộc lưu lượng cần vận chuyển và kích cỡ vật phẩm (hay kích thước của các “hạt” vật liệu) cần vận chuyển trên băng. Nếu kích cỡ vật phẩm càng lớn thì độ rộng băng tải càng phải rộng. Theo [1], với cỡ hạt trung bình δ<100, ta chọn bề rộng băng tải là 600mm. 2.1.3. Góc máng và con lăn a) Góc máng Có thể bố trí dây băng tải nằm ngang tương tự như ở bộ truyền đai dẹt. Tuy nhiên, đối với than đá và các loại vật liệu rời, thường sử dụng các con lăn đặt nghiêng để uốn dây băng tải thành dạng máng giúp vận chuyển vật liệu ổn định hơn. Theo tiêu chuẩn, số con lăn được sử dụng là 3 con lăn. Với phương vận chuyển nghiêng, ta bố trí góc máng là 35 0 , đây là góc máng thường được dùng. Cũng có thể sử dụng góc máng lớn hơn hoặc nhỏ hơn, sử dụng góc máng lớn giúp tăng lưu lượng vận chuyển nhưng sẽ gây ra một số vấn đề khi băng tải chuyển tiếp từ phương ngang sang phương nghiêng [2]. - 8 - Hình 2.2: Tạo máng băng tải bằng con lăn tạo máng b) Con lăn Con lăn đỡ băng tải được chia làm 3 loại: – Con lăn nhánh mang tải: Đây là các con lăn đỡ băng tải nhánh căng. Như đã nói ở trên, mỗi bộ con lăn bao gồm ba con lăn được bố trí để tạo máng băng tải. – Con lăn nhánh không tải: Có nhiệm vụ đỡ băng tải nhánh chùng. Do không mang tải nên mỗi bộ con lăn chỉ gồm một con lăn và khoảng cách giữa các con lăn lớn hơn so với các con lăn mang tải. – Các con lăn giảm chấn: Đây là các con lăn được bố trí ở vị trí cấp liệu để giảm rung động và va đập khi vật phẩm rơi xuống băng tải. Để thực hiên điều này, các con lăn có bề mặt được bọc cao su. Đôi khi người ta sử dụng dạng tấm phản thay cho các con lăn loại này. - 9 - Với cỡ hạt trung bình δ<100, khối lượng riêng tính toán của khối vật liệu γ = 900 kg/m 3 (bảng 6[1]), thì đây thuộc loại tải trung bình (bảng 14[2]). Căn cứ vào loại tải và bề rộng băng tải ta chọn được đường kính (bảng 10[2]), khối lượng (bảng 9[2]) và khoảng cách ([1], bảng 5[2]) các con lăn: Bảng 2.1: Thông số các con lăn Loại con lăn 3 con lăn nhánh mang tải Con lăn nhánh không mang tải 3 con lăn giảm chấn Đường kính (mm) 127 127 159 Khối lượng I d (kg) 12,4 9,6 13,6 Khoảng cách L d (m) 1,5 3 0,45 2.1.4. Vận tốc băng tải Vận tốc băng tải cần giới hạn tùy thuộc dung lượng của băng, độ rộng của băng và đặc tính của vật liệu cần vận chuyển. Sử dụng dây băng hẹp chuyển động với vận tốc cao là kinh tế nhất; nhưng vận hành băng tải có độ rộng lớn lại dễ dàng hơn so với băng tải hẹp. Theo [1], vận tốc băng tải được xác định như sau: ( / ) 60. . . = γ t Q V m ph A s (2.1) Trong đó: –V: Vận tốc băng tải (m/ph); – Q t : Lưu lượng vận chuyển, Q t = 180 (tấn/ h); – A: Diện tích mặt cắt ngang dòng vận chuyển (m 2 ); – γ: Khối lượng riêng tính toán của khối vật liệu, γ = 0,9 (tấn/ m 3 ) (bảng 6[1]); – s: Hệ số ảnh hưởng của góc nghiêng (độ dốc) của băng tải, s = 0,78 (bảng 7[1]). - 10 - [...]... vòng Băng tải càng ngắn, ảnh hưởng của lực cản thứ cấp càng lớn nên hệ số c càng lớn Khi chiều dài băng tải lớn hơn 2000m, lấy hệ số c = 1 – fx; fy; fs: Lần lượt là hệ số ma sát của băng tải trong trường hợp băng tải không có tải, băng tải có tải và của băng tải với tấm chắn viền băng tải (bảng 6 [2]) – H: Chiều cao vận chuyển vật phẩm của hệ thống băng tải – LS: Chiều dài của tấm chắn viền băng tải. .. mòn; cỡ hạt trung bình δ . dẫn. 1 2 5 4 9 3 7 8 6 Hình 1.2: Cấu tạo chung băng tải 1- ai; 2-Tang dẫn; 3-Tang bị dẫn; 4-Con lăn trên; 5-Con lăn dưới; 6-Giá máy; 7-bộ phận căng đai; 8-Bộ phận rải liệu; 9-bộ phận trút liệu và chống dính Cấu. truyền động (hình 1.3). - 5 - 7 5 1 4 3 2 6 Hình 1.3: Xích tải kiểu tấm 1- ĩa xích dẫn; 2- ĩa xích bị động; 3- ường lăn; 4-Tấm xích mang tải;5-Xích kéo;6-Bộ phận căng xích; 7-Bộ phận tiếp liệu –. Ví dụ Nhóm A - Chịu áp lực lớn và có góc ôm > 45 0 - Puly đầu hệ thống; - Puly dẫn động. Nhóm B - Chịu áp lực thấp và có góc ôm > 45 0 - Chịu áp lực lớn và có góc ôm < 45 0 - Puly cuối