Hệ số nạp đầy của gầu tải có ảnh h−ởng lớn đến năng suất của máy. Nó là một trong những yêu cầu cơ bản khi thiết kế chế tạo gầu tải.
Để xác định hệ số nạp đầy ta xét một phần tử hạt nằm trong gầu khi nó đi qua trục quay d−ới của gầu tải (hình 4.4).
Xét 2 tam giác CBM và MOP, ta có:
l mg l G R Pm = = (4.25) Trong đó : G - trọng lực của phần tử hạt, (N);
G = mg
m - khối lợng phần tử hạt, kg; g - gia tốc trọng tr−ờng, m/s2 ; Pm - hợp lực của G và Ph .
Ph - lực quán tính ly tâm của phần tử hạt, N; Ph = mω2rh
ω - vận tốc gốc của tang dẫn, rad/s; rh - bán kính của phần tử hạt, m.
``
Hình 4.5 Sơ đồ lực tác dụng lên phần tử vật tải khi xúc
Do đó :
l R mg
Pm = (4.26)
Cũng nh− trên l sẽ không đổi nếu số vòng quay n không đổi. ở đây, nếu bán kính R bằng nhau thì Pm cũng bằng nhau. Nghĩa là nếu ta lấy điểm P làm
G P l C B h P m M P O
tâm quay một cung có bán kính R thì những điểm nằm trên mặt cung đó đều có lực Pm bằng nhau.
Mặt cung ấy gọi là mặt đồng mức. Với n−ớc thì khi múc đầy sẽ có mặt đồng mức đó nh−ng với hạt thì có khác vì giữa hạt có ma sát với nhau. Hạt sẽ không chảy theo mặt tròn nh− trên mà theo mặt nghiêng so với mặt tròn một góc ρ (ρ - góc chảy tự nhiên của hạt). Theo hình giải tích ta biết rằng đ−ờng cong của mặt đó là đ−ờng xoắn lôga, có cực là P bán kính R biến thiên. Ph−ơng trình đ−ờng xoắn lôga đ−ợc biểu diễn nh− sau :
R = aefθ (4.27)
a - bán kính khi θ = 0; e - cơ số log tự nhiên;
f = tgρ, ρ là góc chảy tự nhiên của hạt; θ - góc quay của bán kính R;
Đ−ờng xoắn lôga đ−ợc vẽ bằng ph−ơng pháp sau (hình 4.5) :
Hình 4.6 Đ−ờng xoắn lôga
- Tính l theo số vòng quay n của tang :
l = 2 n 895
(4.28)
Nh− thế là ta đ4 xác định đ−ợc điểm P trên sơ đồ. Từ P vẽ cung tiếp xúc vòng tròn trục d−ới cắt miệng gầu tại điểm A. Nh− vậy ta xác định đ−ợc R và
l θ0 R ρ A P
góc θo , còn giá trị ρ đ−ợc xác định bằng thực nghiệm đối với mỗi loại thức ăn. Thay các giá trị này vào công thức (4.27) ta xác định đ−ợc a:
a = f o
e R
θ (4.29)
Sau đó ứng với θ khác nhau ta có các giá trị R khác nhau, cho ta các điểm của đ−ờng xoắn loga. Điểm A xác định nh− trên sẽ có hệ số nạp đầy lớn. Thông th−ờng thì hệ số nạp đầy ϕ = 0,75. Tuy nhiên hệ số nạp đầy còn phụ thuộc vào tốc độ quay của tang dẫn, khi tốc độ quay càng tăng thì hệ số nạp đầy càng giảm.