Nghiên cứu nâng cao độ bền mòn và sức bền của cơ cấu gầu tải xích vận tốc cao để vận chuyển hạt khô nhỏ có tính mài mòn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ BỀN MÒN VÀ SỨC BỀN KÉO CỦA CƠ CẤU GẦU TẢI XÍCH VẬN TỐC CAO ĐỂ VẬN CHUYỂN HẠT KHƠ NHỎ CĨ TÍNH MÀI MỊN TRƯƠNG HỒNG ANH Thái Ngun 2012 Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Ngành công nghệ chế tạo máy LỜI CAM ĐOAN Tên là: Trương Hoàng Anh Sinh ngày: 26 tháng 11 năm 1979 Học viên lớp cao học khóa 13 – Cơng nghệ chế tạo máy – Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Hiện cơng tác tại: Xưởng Cơ khí - Trung tâm thực nghiệm Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Xin cam đoan Đề tài: “Nghiên cứu nâng cao độ bền mòn sức bền kéo cấu gầu tải xích vận tốc cao để vận chuyển hạt khơ nhỏ, có tính mài mịn” thầy giáo PGS.TS Vũ Q Đạc hướng dẫn cơng trình nghiên cứu riêng Tất tài liệu tham khảo có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng Các số liệu kết luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố cơng trình khác Nếu sai tơi xin chịu hồn toàn trách nhiệm Thái nguyên, ngày tháng 12 năm 2012 Tác giả luận văn Trương Hoàng Anh Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Ngành công nghệ chế tạo máy LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu làm việc khẩn trương động viên, giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Vũ Quý Đạc luận văn với đề tài “Nghiên cứu nâng cao độ bền mòn sức bền kéo cấu gầu tải xích vận tốc cao để vận chuyển hạt khơ nhỏ, có tính mài mịn” hồn thành Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: Thầy giáo hướng dẫn trực tiếp PGS.TS Vũ Quý Đạc – Người Thầy tận tình dẫn, dẫn động viên tác giả hồn thành luận văn Phịng quản lý đào tạo Sau đại học, thầy cô giáo Khoa Cơ khí, Trung tâm thực nghiệm trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp giúp đỡ tác giả suốt trình học tập trình thực luận văn Tồn thể đồng nghiệp, bạn bè, gia đình người thân quan tâm động viên giúp đỡ tác giả suốt q trình học tập hồn thành luận văn Tác giả luận văn Trương Hoàng Anh Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Ngành công nghệ chế tạo máy MỤC LỤC  Trang LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN 11 DANH MỤC BẢNG BIỂU 12 MỞ ĐẦU 13 Tính cấp thiết đề tài 13 Mục đích, đối tượng phương pháp nghiên cứu 14 2.1 Mục đích đề tài 14 2.2 Đối tượng nghiên cứu 14 2.3 Phương pháp nghiên cứu 14 Ý nghĩa đề tài 14 3.1 Ý nghĩa khoa học 14 3.2 Ý nghĩa thực tiễn 15 Nội dung 15 Chương 16 1.1 Vận chuyển vật liệu rời 16 1.2 Gàu tải xích 16 a - Gầu tải dùng băng vải; b - Gầu tải dùng xích; c - Gầu tải dùng cáp 18 1.3 Cấu tạo phân loại gầu tải 24 Đại học Kỹ thuật Công nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Ngành công nghệ chế tạo máy 1.3.1 Cấu tạo gầu tải 24 1.3.2 Phân loại gầu tải 26 1.4 Kết luận chương 28 Chương 29 NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĂN KHỚP CỦA CƠ CẤU XÍCH KÉO TRONG HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG 29 2.1 Các phận chuyển động cấu gầu xích tải 29 2.1.1 Xích tải 29 2.1.2 Đĩa xích 35 2.1.3 Gầu tải 38 2.2 Một vài nét động học truyền xích 38 2.2.1 Vận tốc tỉ số truyền 38 2.2.2 Đánh giá truyền xích 41 a Ưu điểm 41 b Nhược điểm 42 c Phạm vi sử dụng 42 2.3 Đặc điểm ăn khớp cấu xích kéo hệ thống dẫn động 43 2.4 Kết luận chương 45 Chương 47 NGHIÊN CỨU CÁCH TÍNH SỨC BỀN VÀ TÍNH THIẾT KẾ 47 CƠ CẤU XÍCH KÉO 47 3.1 Động lực học truyền xích 47 3.1.1 Lực tác dụng truyền xích 47 Đại học Kỹ thuật Công nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Ngành công nghệ chế tạo máy a Lực căng nhánh xích 47 3.1.2 Tải trọng động 49 3.1.3 Động va đập 50 3.2 Các dạng hỏng 50 3.3 Các tiêu tính thiết kế truyền xích 51 3.3.1 Tính tốn xích theo độ bền mịn 51 3.3.2 Kiểm nghiệm xích theo số lần va đập giây 52 3.3.3 Kiểm tra xích theo hệ số an tồn 52 3.3.4 Kiểm tra độ bền kéo xích 53 3.3.5 Vật liệu chế tạo 55 3.4 Trình tự thiết kế truyền xích 56 3.5 Kết luận chương 57 Chương 58 KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ CÁC DẠNG HỎNG VÀ NGUYÊN NHÂN 58 4.1 Kháo sát hệ thống gầu tải xích nhà máy nhiệt điện Phả Lại 58 4.1.1 Các thông số hệ thống 58 4.1.2 Cấu tạo hệ thống 59 4.2 Tính kiểm nghiệm lại tải hệ thống xích gầu tải 61 4.2.1 Tải trọng đơn vị chiều dài khối lượng hàng 61 4.2.2 Tải trọng đơn vị chiều dài khối lượng phần hành trình băng gầu 61 4.2.3 Lực cản múc hàng 61 4.2.4 Công suất cần thiết trục truyền động để xích làm việc 61 Đại học Kỹ thuật Công nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Ngành công nghệ chế tạo máy 4.2.5 Lực vòng vòng tròn sở đĩa xích 62 4.3 Xác định lực căng phận kéo phương pháp vòng chu vi 62 4.3.1 Lực căng điểm 62 4.3.2 Lực căng điểm 62 4.3.3 Lực căng điểm 63 4.3.4 Lực điểm 63 4.3.5 Lực căng tính tổng phận kéo 63 4.3.6 Bộ phận kéo dùng xích lực căng tính tốn xích 64 4.3.7 Tải trọng phá huỷ xích khơng nhỏ 64 4.4 Tính xác độ bền dây xích thời gian khởi động 64 4.4.1 Tính xác độ bền xích phận kéo 65 4.4.2 Tính xác độ bền dây xích thời gian khởi động 67 4.5 Tính kiểm nghiệm đĩa xích 67 4.6 Tính thiết bị phanh 68 4.7 Các dạng hỏng nguyên nhân 70 4.7.1 Mòn xích, gầu tải, chốt xích, đĩa xích 70 4.7.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới mòn 76 a Ảnh hưởng nhiệt độ đến mịn ơxy hố 76 b Ảnh hưởng điều kiện vận hành 77 c Ảnh hưởng lớp màng bề mặt 79 d Mịn chân khơng 79 e Lớp màng ơxy hóa 79 f Tác dụng nhiệt độ 80 Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Ngành công nghệ chế tạo máy 4.7.3 Rỗ vỡ gãy lăn 81 4.8 Kết luận chương 82 Chương 83 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC 83 5.1 Khắc phục tượng mòn 83 5.1.1 Mịn xích 83 5.1.2 Mòn lăn mòn chốt 84 5.1.3 Mịn đĩa xích 84 5.1.4 Mòn lưỡi gàu 85 5.2 Khắc phục tượng tải hệ thống 86 5.3 Kết luận chương 86 Chương 87 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 87 6.1 Kết luận chung 87 6.2 Hướng nghiên cứu đề tài 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 Đại học Kỹ thuật Công nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Ngành công nghệ chế tạo máy DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Hệ thống gàu tải xích cao tốc…………………………………… Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo loại gầu tải Hình 1.3 Các dạng khác cấu gầu tải Hình 1.4 Một số kiểu gầu Hình 1.5 Ứng dụng gàu tải tải thóc Hình 1.6 Gàu tải dùng truyền động xích Hình 1.7 Gàu tải dùng khai thác vật liệu xây dựng Hình 1.8 Hệ thống gầu tải dùng nhà máy xi măng Hình 1.9 Hệ thống gầu tải xích dùng tàu thủy Hình 1.10 Hệ thống gầu tải xích dùng khai thác khống sản Hình 1.11 Cấu tạo gầu Hình 1.12 Puli căng dạng cánh chống nghiền nát vât liệu Hình 1.13 Cấu tạo gàu tải đổ theo phương pháp ly tâm phương pháp trọng lực – Cách bắt gầu lên đai Hình 1.14 Xả tải cuả gầu liên tục li tâm Hình 2.1 Các loại xích Hình 2.2 Các thành phần xích ống lăn Hình 2.3 Xích bắt gầu tải Hình 2.4 Một số loại xích đặc biệt Hình 2.5 Cấu tạo xích Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Ngành công nghệ chế tạo máy Hình 2.6 Bộ truyền xích Hình 2.7 Một số loại xích Hình 2.8 Ứng dụng truyền xích ngành cơng nghiệp Hình 2.9 Biên dạng kết cấu đĩa xích Hình 2.10 Một số dạng đĩa xích Hình 2.11 Đĩa xích hệ thống gầu tải Hình 2.12 Gầu tải hệ thống Hình 2.13 Bộ truyền xích Hình 2.14 Sơ đồ ăn khớp xích với đĩa chủ động Hình 2.15 Vận tốc truyền xích Hình 2.16 Bộ truyền xích dùng hệ thống gara để xe Hình 2.17 Bộ truyền xích dùng hệ thống đóng mở lọc xử lý nước thải Hình 2.18 Bộ phận đĩa xích hệ thống Hình 2.19 Xích mang gầu Hình 3.1 Sơ đồ tính lực căng ban đầu xích Hình 3.2 Sơ đồ phân bố lực xích làm việc Hình 3.3 Xích bị hỏng mịn Hình 3.4 Sơ đồ kéo đứt xích Hình 3.5 Đồ thị ứng suất kéo xích Hình 3.6 Độ bền kéo Hình 3.7 Sơ đồ độ trùng dây xích Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 75 Ngành công nghệ chế tạo máy Các bề mặt kim loại hợp kim tiếp xúc rắn biểu tính dính cao ma sát mịn cao, đặc biệt tiếp xúc bề mặt chân không cho tốc độ mịn cao Các lớp màng hố học mỏng hình thành bề mặt tiếp xúc có khả giảm dính dẫn đến giảm ma sát mòn Trong trường hợp kim loại mềm In, Pb Sn tiếp xúc đỉnh nhấp nhô rộng chí tỷ trọng nhỏ tốc độ mịn cao Các kim loại có cấu trúc lục giác xếp chặt Co Mg kim loại khơng có cấu trúc Mo, Cr biểu ma sát mòn thấp Do Co, Mo Cr nguyên tố hợp kim thông dụng thép để giảm ma sát mòn đồng thời tăng khả chống ăn mòn Nói chung mịn hợp kim thấp ngun tố nguyên chất Hệ số mòn k cho loạt kim loại giống khác Thép dạng vật liệu thông dụng sử dụng ứng dụng cấu trúc tribological Trên sở thành phần hoá học ( tỷ lệ % nguyên tố hợp kim bon) đặc điểm trình gia cơng, loạt tính chất vật lý cấu trúc tế vi khác hình thành Khả chống mịn thép có cấu trúc khác hình II.13 Các liệu mịn số loại thép thí nghiệm kiểu từ 201 – 301 độ cứng đạt 440C thép loại Nitronic cho khả chống mòn tốt thân chúng trượt với điều kiện khơng bơi trơn Tốc độ mịn thép hợp kim niken cao nằm khoảng thép trắng macténit ốtstennit Các hợp kim Co có tính chống mòn cao Sự phối hợp vật liệu khác thép với đồng Si hợp kim Stellite Các liệu mịn cải thiện khả chống mòn việc thay đổi tính chất lớp bề mặt biện pháp xử lý bề mặt phủ bề mặt vv… thông số vận hành tải trọng pháp tuyến, tốc độ trượt tương Đại học Kỹ thuật Công nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 76 Ngành công nghệ chế tạo máy đối, mơi trường có ảnh hưởng lớn đến chế độ mòn tốc độ mòn 4.7.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới mịn Thực chất có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ mòn bề mặt trượt Tuy ảnh hưởng yếu tố phân chia theo nhiều đề mục nhỏ thực chất chúng có mối quan hệ với khó tách yếu tố riêng biệt Ví dụ: nhiệt độ cao sinh bề mặt tiếp xúc tải trọng tốc độ trượt lớn Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến hình thành lớp màng bề mặt tạo thay đổi cấu trúc tế vi độ cứng mặt a Ảnh hưởng nhiệt độ đến mịn ơxy hố Sự hình thành lớp màng ơxy hố bề mặt có giảm tốc độ mịn tới hai lần so với làm việc mơi trường khí trơ Ở nhiệt độ thấp, sản phẩm q trình ơxy hố bề mặt hình thành đỉnh nhấp nhơ tiếp xúc Ở nhiệt độ cao hơn, ơxy hố xảy tồn bề mặt ảnh hưởng tới mịn Khi sử dụng thép làm đơi ma sát, sản phẩm ơxy hố hạt mòn phụ thuộc vào điều kiện trượt Ở tốc độ thấp, hạt mòn chủ yếu α- Fe3O4 , tốc độ cao FeO Ôxy phân tử nguyên tố khác hấp thụ bề mặt kim loại tạo nên liên kết hoá học mạnh với bề mặt Sự khuyếch tán ngun tố có hoạt tính qua lớp bị chậm dần theo thời gian Tốc độ ơxy hố sắt nhiều kim loại tn theo quy luật parabol h = Ct1/2 Trong : h chiều dày lớp màng ơxy hố, t giá trị tăng trung bình thời gian, C là số parabôn Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 77 Ngành công nghệ chế tạo máy Bời tượng khuyếch tán phụ thuộc vào tác động nhiệt, tốc độ dày lên lớp màng ơxy hố q trình trượt hàm số nhiệt độ tương tự ôxy hoá điều kiện tĩnh K = e(-Q/RT) K số parabol mô tả tốc độ dày lên lớp màng ơxy hố, A số Arrhenius (kg2/(m4s)) phản ứng ơxy hố, Q lượng hoạt tính parabơn liên quan đến ơxt (KJ/mole), số khí Arhenius trường hợp trượt Hằng số gấp khoảng vài lần số điều kiện tĩnh Điều có nghĩa tốc độ ơxy hố điều kiện trượt xảy nhanh điều kiện tĩnh nhiều tốc độ khuyếch tán sắt qua lớp màng ơxy hố tăng b Ảnh hưởng điều kiện vận hành Bản đồ mòn loại trừ ảnh hưởng mơi trường đến chế mịn Khơng có chế mòn đơn xảy dải rộng điều kiện vận hành, thực tế tồn vài chế mòn mà vai trò chúng mòn thay đổi điều kiện vận hành thay đổi Sự chuyển tiếp chế mịn gây nên thay đổi tốc độ mòn, điều thường xảy theo hàm số thời gian Sự thống trị chế mòn tuỳ theo sức bền học mức độ dính chỗ tiếp xúc Tăng tải trọng pháp tuyến dẫn đến phá huỷ học bề mặt ứng suất tiếp xúc cao.Tăng tải trọng pháp tuyến vận tốc trượt dẫn đến tăng nhiệt độ lớp bề mặt nguyên nhân tạo thành lớp màng hoá học bề mặt ( chủ yếu màng ôxy hoá) đồng thời giảm sức bền học thay đổi cấu trúc tế vi bề mặt Trong điều kiện tích PV lớn, xảy tượng chảy cục vùng gần bề mặt Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 78 Ngành cơng nghệ chế tạo máy Mịn nhẹ xảy tiếp xúc trực tiếp kim loại – kim loại đỉnh nhấp nhô giảm tới tối thiểu hình thành lớp màng ơxy hố nhiệt ma sát Mòn nhẹ xảy bốn điều kiện phân biệt sau đây: - Áp xuất tiếp xúc vận tốc trượt thấp, lớp màng ơxy hố có chiều dày khoảng vài nanơ mét hình thành ngăn tiếp xúc kim loại trực tiếp không bị phá vỡ tải nhẹ - Vận tốc trượt cao hơn, lớp màng ơxy hố dày dịn liên tục tạo nhiệt độ cao Q trình ơxy hố liên tục lớp màng ơxít - Tải trọng cao hơn, lớp bề mặt cứng( mactensit) tạo thành bề mặt thép bon nhiệt ma sát cục đỉnh nhấp nhô tượng xảy nhiệt độ tản vào bề mặt Nhiệt độ bề mặt cao tạo lớp màng ơxy hố dày đỡ lớp cứng bề mặt - Tốc độ trượt cao hơn, nhiệt độ bề mặt tiếp xúc tăng lên tạo nên lớp màng dày Các lớp màng ơxy hố có tác dụng giảm dòng nhiệt từ bề mặt vào nguyên nhân làm cho tượng ơxy hố trở nên khốc liệt - Mòn khốc liệt xảy điều kiện tiếp xúc trực tiếp kim loại – kim loại xảy Mòn khốc liệt xảy ba điều kiện phân biệt - Áp suất tiếp xúc lớn vận tốc trượt nhỏ, áp xuất lớn đủ phá vỡ màng mỏng ôxuýt dẫn đến tiếp xúc trực tiếp kim loại – kim loại đỉnh nhấp nhô - Áp suất tiếp xúc vận tốc trượt trung bình, tải trọng lúc đủ lớn để phá vỡ lớp màng ơxy hóa dày dịn sinh - Cả áp suất tiếp xúc vận tốc trượt cao, điều kiện trượt khốc liệt tới mức mà nhiệt độ cục đạt tới nhiệt độ nóng chảy thép tạo thành lớp màng lỏng chỗ tiếp xúc dẫn đến mòn khốc liệt Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 79 Ngành công nghệ chế tạo máy c Ảnh hưởng lớp màng bề mặt Cả ma sát mòn tượng xảy chủ yếu bề mặt Sự tồn lớp màng ( films) có ảnh hưởng định đến ma sát mịn d Mịn chân khơng Trong mơi trường chân không với độ chân không tới 10-8mm Hg, tác dụng tải trọng pháp tuyến tiếp tuyến, tiếp xúc đỉnh nhấp nhô phát triển không bị hạn chế khơng bị ngăn cản lớp màng bề mặt ( chúng khơng thể hình thành chân không) Các tiếp xúc bị “ hàn” lại với diện tích tiếp xúc lớn tạo nên hệ số ma sát cao Khi hai bề mặt chuyển động tương đối liên kết tiếp xúc nhấp nhơ phải bị phá vỡ Theo thuyết mịn dính, tốc độ mịn phụ thuộc vào vị trí bị cắt so với chỗ tiếp xúc diện tích tiếp xúc lớn tốc độ mịn lớn Các thí nghiệm ma sát mịn chân khơng có ý nghĩa quan trọng thiết kế máy bay độ cao lớn, tên lửa tàu vũ trụ Các chất bôi trơn truyền thông dầu, mỡ tất nhiên sử dụng thời gian dài Giải pháp cho vấn đề bôi trơn chân không màng kim loại có sức bền thấp, chất bơi trơn rắn dẻo Gần người ta sử dụng kim loại cấu trúc lục giác xếp chặt làm vật liệu ổ môi trường vũ trụ để giảm ma sát mòn e Lớp màng ơxy hóa Sau gia cơng bề mặt kim loại tồn lớp màng ơxy hóa dày khoảng – 50 lớp phân tử Khi hai bề mặt trượt với khơng khí, lớp màng bị phá vỡ bề mặt kim loại bao phủ lớp phân tử đơn Trừ tải trọng nhỏ, lớp màng ôxy hóa không ngăn cản tiếp xúc trực tiếp đỉnh nhấp nhô hai kim loại điều thể thí nghiệm Wilson đo điện trở tiếp xúc nhiều Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 80 Ngành công nghệ chế tạo máy cặp vật liệu tiếp xúc trượt với Tuy nhiên lớp màng ơxy hóa có tác dụng ngăn cản phát triển diện tích tiếp xúc nhấp nhơ bề mặt dẫn đến giảm ma sát mịn Nhiều nhà nghiên cứu phát biểu đồ mòn kim loại chia thành hai vùng: mịn trung bình mịn khốc liệt Vùng mịn trung bình vùng tương ứng với tải trọng thấp, cản trở chỗ tiếp xúc cao dẫn đến hạt mòn mịn chủ yếu ôxit kim loại nên bề mặt mòn nhẵn Vùng mòn khốc liệt tương ứng với tải trọng lớn, cản trở tiếp xúc thấp, mảnh mịn gồm mảnh kim loại có kích thước đáng kể nên bề mặt mịn ráp Tính chất lớp màng ơxy hóa quan trọng Ví dụ bề mặt nhơm, lớp ơxit dịn cứng cho khả chống mịn khốc liệt Thí nghiệm Brawell cho thấy thép trượt so với thép độ chân khơng 10-4 mm thuỷ ngân, mịn thấp trượt xảy khơng khí Có thể giải thích tượng sau : Ở áp suất 10-4 mm thủy ngân lớp màng ơxít hóa mỏng dai liên kết bền cịn khơng khí lớp màng trở nên dày tác dụng bảo vệ Ngồi lớp màng xy hóa có ảnh hưởng tới mịn cào xước ơxít kim loại cứng tồn dạng hạt mịn có tác dụng hạt cứng gây mòn f Tác dụng nhiệt độ Nhiệt độ bề mặt tiếp xúc chung ảnh hưởng tới mòn theo hướng - Thay đổi tính chất cặp vật liệu chỗ tiếp xúc - Thay đổi dạng lớp màng tạp chất bề mặt - Thay đổi tính chất chất bơi trơn Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 81 Ngành công nghệ chế tạo máy Nhiệt độ cao làm giảm độ cứng nhấp nhô bề mặt làm tăng mịn Vì nên sử dụng vật liệu có độ cứng nóng cao cho bề mặt làm việc điều kiện nhiệt độ cao Nhiệt độ cao cịn ngun nhân làm thay đổi dáng kể tính chất pha vật liệu Sự hình thành lớp màng ôxy hoá phụ thuộc vào nhiệt độ 4.7.3 Rỗ vỡ gãy lăn Do tác dụng ứng suất thay đổi va đập, thường xảy truyền chịu tải trọng lớn, vận tốc cao, làm việc hộp kín, bơi trơn tốt mịn Hình 4.9 Con lăn bị nứt vỡ Khi tải trọng vượt giới hạn cho phép tải tăng đột ngột có va đập chốt xích bị đứt Hình 4.10 Chốt xích bị phá hủy tải Đại học Kỹ thuật Công nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 82 Ngành công nghệ chế tạo máy Do môi trường làm việc truyền bị bụi than nước ẩm thường xuyên nên chốt xích bị ăn mịn nhanh Và chốt xích phận phải thay thường xuyên 4.8 Kết luận chương Qua thực tế khảo sát hệ thống xích gàu tải than nhà máy nhiệt điện Phả Lại mơi trường làm việc có chứa nhiều bụi bẩn nước nên xích bị mịn nhanh đặc biệt chốt xích phải thay thường xun bị mịn Việc mịn xích ăn mịn hóa chất, vật liệu rơi vãi vào truyền làm truyền mòn nhanh Gàu thường bị mịn phần lưỡi gàu vào múc than lưỡi gàu thường xuyên ngập vào than Đánh giá dạng hỏng hệ thống nguyên nhân cần khắc phục để nâng cao tuổi thọ khả làm việc hệ thống tăng hiệu làm việc Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 83 Ngành công nghệ chế tạo máy Chương ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC 5.1 Khắc phục tượng mòn 5.1.1 Mịn xích Do truyền xích làm việc hệ thống gầu tải không che chắn thường xuyên bị bụi bẩn Hơn trình làm việc liên tục lại không bôi trơn đầy đủ nên thường xuyên bị mòn Trong cá dạng hỏng trình bày hệ thống gàu tải xích hỏng mịn nguy hiểm Qua nghiên cứu khảo sát trực tiếp gầu tải than để khắc phục tượng mịn cần bơi trơn đầy đủ cho hệ thống xích Hình 5.1 Sơ đồ bơi trơn xích Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 84 Ngành công nghệ chế tạo máy Bảng 5.1 Dầu bôi trơn Nhiệt độ xung quanh Chuỗi số -10 ° C - ° ° C - 40 ° 40 ° C - 50 ° 50 ° C - 60 ° C C C C RS50 nhỏ SAE10W SAE20 SAE30 SAE40 RS60 • RS80 SAE20 SAE30 SAE40 SAE50 RS100 SAE20 SAE30 SAE40 SAE50 SAE30 SAE40 SAE50 SAE60 RS120 lớn Vật liệu chế tạo xích cần thay đổi để phù hợp với điều kiện làm việc xích gàu tải than Chọn vật liệu có khả chống mịn ăn mịn Sau gia công cần nhiệt luyện để tăng khả làm việc hệ thống xích 5.1.2 Mịn lăn mịn chốt Con lăn chốt xích bị mòn nhiều bị than rơi vãi vào chuyển động chúng cọ sát lên làm cho chốt xích bị mịn phải thay định kỳ nhiều Để hạn chế dạng hỏng theo khảo sát hệ thống chốt xích thép 45 có tơi cải thiện nên khả chống mịn khơng cao Khắc phục dạng hỏng chốt xích lăn nên chọn vặp vật liệu chống mịn cao Chốt xích sau nhiệt luyện mang mạ Cr 5.1.3 Mịn đĩa xích Đĩa xích bị mịn theo xích chốt xích, độ mịn đĩa xích thấp độ mịn chốt xích xích Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 85 Ngành công nghệ chế tạo máy 5.1.4 Mòn lưỡi gàu Do lưỡi gầu vòng xuống phải múc than nên lưỡi gầu bị mòn nhiều giảm suất hệ thống Hiện nhà máy xử lý tượng mòn lưỡi gàu cách hàn táp thêm miếng thép vào miệng gàu Hình 5.2 Lưỡi gàu hàn thêm Để giảm chi phí đầu tư nên lưỡi gàu gầu thường hàn táp thêm bị mòn nhiều Việc hàn khắc phục tạm thời thời gian dừng máy phải diễn nhiều làm giảm suất Sử dụng vật liệu chống mài mòn cao để gầu làm việc lâu mịn mà khơng phải sử dụng biện pháp hàn đắp để giảm thời gian dừng gầu Đại học Kỹ thuật Công nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 86 Ngành công nghệ chế tạo máy 5.2 Khắc phục tượng tải hệ thống Do việc tải với hệ thống xích gàu tải than chưa xảy tượng tải Việc đứt xích, gãy chốt chưa diễn cơng tác sửa chữa bảo dưỡng ln kiểm tra thay định kỳ Vấn đề loại bỏ ngăn ngừa cộng hưởng hệ thống làm việc chưa đề cặp đến hệ thống làm việc Đây vấn đề quan tâm hệ thống làm việc ổn định 5.3 Kết luận chương Việc đánh giá dạng hỏng nêu chương 4, qua dạng hỏng việc đề cập biện pháp khắc phục mòn xích, lưỡi gầu, chốt xích, lăn Biện pháp chủ yếu là: - Nghiên cứu, lựa chọn biện pháp công nghệ vật liệu cách hợp lý chế tạo hạn chế tượng xích kéo bị đứt, bị vỡ cụ thể nhiệt luyện xích (xem bảng tra nhiệt luyện truyền xích cao tốc) - Che chắn tốt hệ thống làm việc, bên cạnh việc bơi trơn phải đặn đầy đủ cách - Điều chỉnh độ căng hợp lý (dựa theo kinh nghiệm) để hạn chế tải trọng động gây tải trọng va đập, qua hạn chế tượng tróc rỗ mỏi Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 87 Ngành công nghệ chế tạo máy Chương KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 6.1 Kết luận chung Qua nghiên cứu khỏa sát thực tế dây truyền xích gàu tải nhà máy nhiệt điện Phả Lại dùng để chuyển than đá Nhận thấy nguyên nhân dẫn đến q trình mịn xích, chốt, đĩa xích, gàu tải trình bụi, than, nước gây nên q trình ăn mịn hóa chất, mịn cào xước chủ yếu Hiện tượng tải mà làm cho việc xích bị đứt hay hệ thống bị q tải khởi động khơng có Do chốt xích xích thay định kỳ nên hệ thống làm việc đạt độ tin cậy cao Để nâng cao khả làm việc giảm thời gian dừng hệ thống để bảo dưỡng sửa chữa cần có biện pháp khắc phục dạng hỏng để nâng cao thời gian làm việc biện pháp đề cập đến chương V 6.2 Hướng nghiên cứu đề tài Qua nghiên cứu khảo sát hệ thống dừng lại việc tìm hiểu xác định dạng hỏng hệ thống đề nghị giải pháp khắc phục Vì cần nghiên cứu khảo sát rung động trình hệ thống làm việc đưa biện pháp giảm rung giật hệ thống bắt đầu làm việc Đại học Kỹ thuật Công nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 88 Ngành công nghệ chế tạo máy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Atsushi Okoshi, Roller Chain, Korona-sha, Japan(1960) [2] Masataka Nakakomi, Safety Design of Roller Chain, Yoken-do, Japan (1989) [3] R C Binder, Mechanics of the Roller Chain Drive, Prentice-Hall, Inc., NJ (1956) [4] L Jones (Ed.), Mechanical Handling with Precision Conveyor Chain, Hutchinson & Co., London (1971) [5] L L Faulkner, S B Menkes (Ed.), Chains for Power Transmission and Material Handling, Marcel Dekker (1982) [6] Hans-Guenter Rachner, Stahlgelenkketten und Kettentriebe, SpringerVerlag, Berlin (1962) [7] Trịnh Chất (2005), “ Cơ sở thiết kế máy chi tiết máy” NXB khoa học kỹ thuật [8] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (2005), “Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí” tập 1,2, NXB giáo dục [9] Phan Quang Thế, Nguyễn Đăng Bình,( 2006) Một số vấn đề ma sát mịn bơi trơn kỹ thuật, NXB Khoa học Kỹ thuật [10] Lê Công Dưỡng , Vật liệu học, NXB Khoa học Kỹ thuật năm 2000 [11] Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Văn Hùng , (2006) Ma sát học NXB Khoa học Kỹ thuật [12] Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Văn Thêm, (1990) kỹ thuật ma sát biện pháp cao tuổi thọ thiết bị, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 89 Ngành công nghệ chế tạo máy Nội [13] Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Văn Thêm, (1990) kỹ thuật ma sát biện pháp cao tuổi thọ thiết bị, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội [14] Nguyễn Dỗn Ý, (2008) Ma sát, mài mịn bơi trơn, NXB Khoa học Kỹ thuật Đại học Kỹ thuật Công nghiệp  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM http://www.lrc-tnu.edu.vn ... đoan Đề tài: ? ?Nghiên cứu nâng cao độ bền mòn sức bền kéo cấu gầu tải xích vận tốc cao để vận chuyển hạt khơ nhỏ, có tính mài mịn” thầy giáo PGS.TS Vũ Q Đạc hướng dẫn cơng trình nghiên cứu riêng Tất... sỹ kỹ thuật 14 Ngành cơng nghệ chế tạo máy Vì việc chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu nâng cao độ bền mòn sức bền kéo cấu gầu tải xích vận tốc cao để vận chuyển hạt khơ nhỏ, có tính mài mịn” cần thiết Mục... 2.1.3 Gầu tải Khi vận chuyển vật liệu rời, gầu phần mang vật liệu lên cao Gầu bắt vào xích tải băng tải Và xích nhận chuyển động quay từ đĩa xích gầu đưa lên cao theo chiều chuyển động xích Kết cấu