3.1.1. Khái niệm chung
Máy chuyển liên tục có bộ phận kéo bao gồm những bộ phận sau đây (hình 3.1): - Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật.
- Trạm dẫn động, truyền động cho bộ phận kéo.
- Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo.
- Hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ …) làm phần trƣợt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc.
- Bộ phận đổi hƣớng cho bộ phận kéo.
Hình 3.1: Các sơ đồ máy chuyển Hình 3.2: Sơ đồ guồng tải
Các sơ đồ máy chuyển có nhiều loại khác nhau, nhƣ trên hình 3.1, tùy theo công dụng cụ thể của máy mà dùng sơ đồ này hay sơ đồ khác. Các máy đặt đứng hay gần thẳng đứng gọi là guồng tải, bộ phận kéo của nó có gầu kẹp dùng để chứa vật liệu chuyển (hình 3.2).
129 Các thông số chủ yếu của máy chuyển là. - Năng suất.
- Vận tốc di chuyển.
- Chiều dài và chiều cao vận chuyển.
* Năng suất máy chuyển:
Phân biệt năng suất thể tích, năng suất trọng lƣợng và năng suất tính theo cái/giờ.
- Năng suất thể tích – V (m3/h) thể tích vật liệu đƣợc di chuyển đi trong một đơn vị thời gian.
- Năng suất trọng lƣợng –Q (t/h): trọng lƣợng vật liệu đƣợc di chuyển đi trong một đơn vị thời gian.
Quan hệ giữa hai năngsuất biểu diễn qua công thức: Q = γV
γ –trọng lƣợng 1 đơn vị thể tích chứa vật liệu (không phải là trọng lƣợng riêng của vật liệu) – t/m3. Năng suất vận chuyển vật liệu vụn (rời) hình 3.3, a.
V = 3600.S.v (m3) Q = 3600.S.v.γ (t/h) Trong đó:
S –diện tích tiết diện dòng vật liệu, m2. v –Vận tốc di chuyển, m/s. v(m/s) a) t t v(m/s) b)
Hình 3.3: Tính năng suất máy chuyển
Tiết diện vật liệu tự nhiên lên mặt phẳng đứng yên phụ thuộc vào tính chất của vật liệu đó và xác định bởi góc xoải tự nhiên α, là góc giữa mặt xoải tự nhiên với mặt phẳng ngang. Khi chuyển động bị rung, số vật liệu chuyển cho trong bảng 3.1.
Do rung vật liệu sẽ đƣợc sắp xếp theo dạng parabol có chiều rộng đáy bằng 0,8B (B là chiều rộng bằng hoặc tấm mang vật liệu di chuyển). Để tính toán đơn giản, ta xem nó nhƣ hình tam giác có góc ở đáy θ = 0,35α ÷ 0,7α (hình 3.4, a). Diện tích tiết diện dòng vật liệu trên bằng
2 2 b.h 0,8B.0,4Btgφ S = = = 0,16B tgφ (m ) 2 2 và năng suất: Q = 3600.v.0,16B2tgθ = 576.v.B.tgθ (t/h)
130 Bảng 3.1. Đặc tính một số vật liệu vận chuyển Vật liệu Góc xoải tự nhiên (độ) Hệ số ma sát Trọng lƣợng thể tích t/m3 Khi tĩnh Khi chuyển
động
Trên thép
Trên gỗ
Ang –tra –xit, nhỏ, khô 45 27 0,84 0,84 0,8 ÷ 0,95
Than cốc 50 35 1,00 1,00 0,4 ÷ 0,5 Than bùn khô 45 40 0,75 0,80 0,33 ÷ 0,41 Cát 45 50 0,80 0,80 1,4 ÷ 1,9 Sỏi 45 30 1,00 1,00 1,5 ÷ 1,9 Đá 45 35 0,53 - 1,8 ÷ 2,0 Đất quặng 45 30 1,00 - 1,2 ÷ 1,7 Quặng sắt 50 30 1,2 - 2,1 ÷ 2,4 h= t g b 2 a) b) B b
Hình 3.4 : Tiết diện dòng vật liệu trên băng tải a) Với băng phẳng; b) Với băng hình máng
Để đƣợc năng suất có thể dùng loại giá đỡ tạo cho băng tải có đƣợc dạng hình máng (hình 3.4, b) diện tích tiết diện dòng vật liệu ở đây tăng khoảng hai lần so với băng phẳng và năng suất Q cũng sẽ tăng hai lần :
Q = 1150.v.B.tgθ (t/h)
Nếu chuyển vật liệu thể khối có trọng lƣợng mỗi cái G(N), cũng nhƣ khi vật liệu vụn đựng trong các gầu, thùng, đặt cách nhau 1 bƣớc t(m) (hình 3.3, b), ta tính trọng lƣợng phân bố đều trên đơn vị dài:
G q = (N/m) t Năng suất trọng lƣợng: 3600 G G Q = v = 0,36 v (t/h) 10000 t t
131
Trong trƣờng hợp máy đặt nghiêng, vật liệu có thể rơi bớt trên đoạn nghiêng, khi tính năng suất cần thêm hệ số k điều chỉnh :
Q = 3600kSvθ (t/h)
Hệ số k phụ thuộc góc nghiêng của máy với mặt phẳng ngang, lấy nhƣ sau: Góc nghiêng máy Hệ số k
10 ÷ 150 0,95
16 ÷ 200 0,90
20 ÷ 220 0,85
Góc nghiêng cho phép đặt máy phải nhỏ hơn góc ma sát vật liệu với băng khoảng 7 ÷ 100.
Vận tốc di chuyển vật liệu vụn phụ thuộc vào tính chất của vật liệu. Các vận tốc nên dùng cho các vật liệu.
Vật liệu nhẹ (than củi nhỏ, mùn cƣa) v = 0,5 ÷ 1 m/s Sỏi, đá, quặng, cốc, than đá v = 1,0 ÷ 1,5 m/s Các loại hạt nặng v = 1,5 ÷ 2,5 m/s
3.1.2. Phép tính về lực kéo a. Tính gần đúng a. Tính gần đúng
Khi cần nâng vật liệu lên cao H (m) với năng suất Q (t/g) yêu cầu công suất động cơ phải có:
H
10000QH 10000QH
N = (Nm/s) = (kw)
3600 3600
Khi cần di chuyển vật liệu trên đoạn ngang dài L (m) với năng suất Q t/g yêu cầu công suất động cơ phải có:
o L o
Q.10000 C QL
N = C L = (kw)
3600.10000 360
Co– hệ số cản riêng, phụ thuộc vào loại máy, loại băng, chất lƣợng chế tạo, … Trị số Cothƣờng phải xá định bằng thí nghiệm.
Công suất yêu cầu của trạm dẫn trên trục tang o H L
QH C QL
N = N + N = + (kw) 360 360
Từ đây có thể tính đƣợc lực kéo trên tang: 1000N
P = (N)
v
Lực kéo dùng để tính lực căng lớn nhất và nhỏ nhất, …
Cách tính trên đây là gần đúng vì tất cả các loại lực cản chuyển động của máy đƣợc tính gộp chung thể hiện qua hệ số Co.
132
b. Tính chính xác
Phƣơng pháp tính chính xác dựa trên phân tích lực căng tại từng điểm đặc trƣng của sơ đồ máy phụ thuộc vào các lực cản chuyển động của máy. Theo nguyên tắc này thì: lực căng tại một điểm i bằng lực căng tại điểm (i - 1) trƣớc nó cộng với lực cản chuyển động của máy trên đoạn (i - 1) đến i.
Si = Si-1 + Wi-1/i
Ta áp dụng cho sơ đồ băng tải nhƣ ở hình 3.5.
H L L v So S = S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 qo q coso q sino 1 2
Hình 3.5: Sơ đồ băng tải để tính lực kéo
Ký hiệu: qo –trọng lƣợng 1m băng
q –trọng lƣợng 1m vật liệu đƣợc chuyển trên băng c - hệ số cản chuyển động của băng
θ – góc nghiêng
So –lực căng tại nhánh nhả ở trạng thái dẫn
S1, S2, …, S7–lực căng băng tại các điểm đặc trƣng.
Vật liệu đƣợc di chuyển từ trạm căng lên dốc (góc nghiêng β), qua đoạn ngang đến tang dẫn; nhánh trên có tải, nhánh dƣới không tải. Các đoạn băng đặc trƣng bởi các kích thƣớc H –độ cao nâng; L1, L2 –độ dài chuyển theo phƣơng ngang.
Áp dụng công thức tính lực căng tại các điểm ở trên, ta có: S1 = S0 + W0/1 S2 = S1 + W1/2 S3 = S2 + W2/3 S4 = S3 + W3/4 S5 = S4 + W4/5 S6 = S5 + W5/6 S7 = S6 + W6/7 = S
Sau đây ta phân tích các dạng lực cản chuyển động của băng
W0/1 – Lực cản trên đoạn từ điểm O đến điểm 1 là lực cản chuyển động băng trên đoạn ngang. Với W –hệ số cản riêng của hệ thống đỡ, tính đƣợc:
W0/1 = qoL1W
133 - đối với băng tải: W = 0,02 ÷ 0,04
- đối với xích tải dùng ở lăn W = 0,06 ÷ 0,1 dùng ổ trƣợt W = 0,1 ÷ 0,3 W1/2–Lực cản trên đoạn uốn cong qua tang đổi hƣớng:
W1/2= θS1
Trong đó θ –hệ số cản trên tang đổi hƣớng, phụ thuộc góc đổi hƣớng. θ = 0,03 –tang lắp ổ lăn
θ = 0,06 –tang lắp ổ trƣợt
W2/3 –Lực cản ở nhánh băng không tải trên đoạn xuống dốc, gồm 2 thành phần: 1) do qocosα vuông góc với phƣơng chuyển động, tính với hệ số W; 2) do qocosα song song với phƣơng chuyển động, hƣớng cùng chiều chuyển động, có tác dụng làm giảm lực căng băng. 2 2 2/3 o o o 2 o L L W = q cosβ. W - q sinβ. = q L W - q H cosβ cosβ W3/4tƣơng tự W1/2: W3/4= θS3
W4/5–Lực cản ở nhánh có tải trên đoạn lên dốc, cũng gồm 2 thành phần nhƣ đã phân tích trên, ở đây thành phần (qo + q)cosβ hƣớng ngƣợc chiều chuyển động sẽ làm tăng lực căng băng.
Tƣơng tự W2/3ta có thể viết:
4/5 o 2 o
W = (q + q)L W - (q + q)H
W5/6 –Lực cản trên đoạn uốn cong qua dãy con lăn, với γ – góc đổi hƣớng (ở đây γ = β) ta có:
5/6 3 γ
W = 2S sin
2
W6/7–Lực cản trên đoạn ngang ở nhánh có tải W6/7 = (qo + q)L1W
Lực kéo băng là lực đƣợc truyền từ tang dẫn sang băng: o i-1/i
P = S - S = W
tức là bằng tổng lực cản chuyển động trên tất cả các đoạn băng. Công suất yêu cầu trên trục tang:
y/c
Pv
N = (KW)
1000
Để thực hiện đƣợc phép tính lực kéo ta cần có số liệu ban đầu về lực Soở nhánh ra tang dẫn. Lực Socó thể xác định xuất phát từ những điều kiện sau:
134
* S3 > 0 –đảm bảo băng ở mọi điểm đều căng, không bị chùng. Vì ở đây (hình 3.5) có đoạn dốc. * Đủ ma sát để truyền lực ở tang dẫn: S ≤ So.efα P = (S - So) ≤ So(efα - 1) o fα P S e - 1 c
Ở đây: α –góc ôm của băng trên tang.
f –hệ số ma sát giữa băng với tang, theo bảng 3.2
Bảng 3.2. Hệ số ma sát giữa băng với tang
Vật liệu mặt tang Trạng thái môi trƣờng làm việc
Khô Ẩm Ƣớt
Gang 0,30 0,2 0,1
Gỗ 0,35 - 0,15
Bọc lớp vải cao su 0,40 0,15 0,15
* Đối với xích tải truyền lực kéo bằng ăn khớp Smax = 1,25P
Smin = 0,25P
Thông thƣơng ta lấy 1 giá trị So theo kinh nghiệm, tính qua 1 vòng và kiểm tra lại, nếu các điều kiện nêu trên chƣa đạt thì điều chỉnh lại giá trị So và tính lại vòng 2…
3.1.3. Bộ phận dẫn động và bộ phận kéo căng
Thƣờng các máy chuyển trục đƣợc trang bị động cơ điện. Phần truyền động cơ khí dùng đai truyền, biến tốc, bánh răng, trục vít… Trạm dẫn động thƣờng đặt ở cuối (theo hƣớngtruyền động). Sơ đồ trạm dẫn động thông dụng cho trên hình 3.6. Các bộ phận của nó là :
- Động cơ điện
- Hộp giảm tốc (bánh răng hay trục vít) - Tang dẫn (hay đĩa xích dẫn)
- Nối trục
Ở băng tải có thể dùng vật liệu ma sát (gỗ, cao su …) bọc ngoài tang để tăng ma sát.
Công suất yêu cầu của động cơ điện: dc
W.v N =
135 Trong đó:
W = P –lực cản chuyển động bộ phận kéo, N v –vận tốc di chuyển vật liêu, m/s
η– hiệu suất trạm dẫn, kể cả mất mát khi băng vòng qua tang (hay xích vòng qua đĩa xích).
η = 0,6 ÷ 0,8
Ở các máy chuyển có các đoạn nghiêng, khi tắt động cơ, có thể bộ phận kéo cùng với yếu tố làm việc bị trƣợt ngƣợc lại dƣới sức nặng của vật liệu trên nó, do đó trong trạm dẫn phải đặt cơ cấu bánh xe cóc chặn lại, rất ít khi dùng phanh.
Ở các xích tải còn đặt ly hợp an toàn có mô men truyền giới hạn để tránh gây hỏng trong trƣờng hợp xích bị kẹt hoặc quá tải.
Hình 3.6: Trạm dẫn Hình 3.7: Sơ đồ trạm kéo căng kiểu vít
G S2 G So So S a) b)
Hình 3.8 : Sơ đồ trạm kéo căng kiểu đối trọng a) Đặt ở đầu tang; b) Đặt gần tang dẫn
136
Bộ phận kéo căng ở các máy vận chuyển dùng để tạo ra và giữ lực căng cần thiết cho các nhánh căng hoặc xích.
Ngƣời ta dùng bộ phận kéo căng kiểu vít (hình 3.7) và kiểu đối trọng (hình 3.8), đặt ở đầu máy, chỗ cho vật liệu lên tang hay đĩa xích ở đầu cuối, lắp trên các ổ di chuyển đƣợc trên các sống trƣợt nhờ vít hay đối trọng. Tính toán vít hay trọng lƣợng đối trọng theo lực 2S2 (hình 3.6 và hình 3.7, a) hoặc tính theo lực 2So (hình 3.7, b). Đoạn dịch chuyển bộ phận kéo căng chọn tùy theo chiều dài vận chuyển của máy, thƣờng lấy trong khoảng 0,4 ÷ 0,8m.
3.1.4. Băng tải
Băng tải dùng để chuyển vật liệu vụn hoặc vật liệu cục nhỏ. Bộ phận kéo đồng thời là bộ phận làm việc của nó là một vòng bằng vòng qua 2 tang ở hai đầu, một tang dẫn và một tang kéo căng (hình 3.8). Băng đƣợc đỡ bởi các con lăn đặt trên trục tâm qua ổ bi, kẹp chặt trên hệ thống giá đỡ băng tải. Nhánh làm việc băng có thể phẳng hoặc có hình dáng nhƣ trên hình 3.8 (mặt cắt A -A).
Hình 3.8: Sơ đồ băng tải
Vật liệu băng thƣờng dùng nhất là vải sợi bông tẩm cao su. Nếu vật liệu vận chuyển có dạng cục, có cạnh sắc và nhiệt độ 1200 thì dùng bằng thép. Bề dày băng đƣợc xác định từ phép tính theo kéo và uốn, theo lực căng lớn nhât.
S –chiều rộng băng chọn tùy theo năng suất (B = 300 ÷ 600 mm). Đƣờng kính tang:
D = (125 ÷ 150)Z mm Z –số lớp vải trong băng vải cao su δ–bề dày băng thép, mm.
Để định tâm băng trên tang, làm độ côn ở hai đầu tang (hình 3.9). Các tang dùng cho băng thép làm hẹp hơn băng.
137
B c
L
Hình 3.9: Tang băng tải cao su
Đƣờng kính con lăn đỡ:
d = 50 ÷ 200 mm
Lấy vật liệu trên băng tải xuống đơn giản nhất bằng cách cho rơi ở đầu cuối (hình 3.10, a). Khi cần lấy ở đoạn giữa máy dùng tấm gạt (hình 3.10, b) đặt dƣới góc α = 35 ÷ 400. Khi có đặt tấm gạt lực cản chuyển động sẽ tăng thêm một lƣợng Wt. Với hệ số ma sát trung bình của vật liệu vận chuyển và băng có thể lấy theo công thức kinh nghiệm.
Wt = 2,7qB (N) q –trọng lƣợng 1m vật liệu, N/m B –Chiều rộng băng, m.
Băng tải đƣợc chế tạo lắp cố định một chỗ hoặc di động đƣợc bằng các bánh xe, hoặc chế tạo thành từng phần riêng rồi lắp lại tại chỗ làm việc.
a)
b)
Hình 3.10: Lấy vật liêu khỏ băng
a) Qua tang dẫn; b) Bằng tâm gạt 1 bên và 2 bên
3.1.5. Xích tải
Trong xích tải có xích là bộ phận kéo, thƣờng dùng nhất là xích ống con lăn (hình 3.11).
Chọn kích thƣớc theo các tiêu chuẩn dựa vào tải trọng và hệ số an toàn. Smax.Kx ≤ Sd.SCT
138 Smax–lực căng lớn nhất
Kx–Hệ số an toàn
Kx = 5 ÷ 6 –xích đặt ngang
Kx = 7 ÷ 10 –xích đặt nghiêng hoặc đứng SCT –tải trọng kéo đứt theo tiêu chuẩn quy định
Hình 3.11: Xích ống con lăn
1, 2 – má xích; 3- chốt; 4 –ống lót; 5 - con lăn
Đĩa xích làm bằng gang hoặc thép; nếu bƣớc xích là t, đƣờng kính vòng lăn của đĩa xích. o t D = 180 sin Z Z = 6 ÷ 12 –số răng đĩa xích.
So với băng, xích cho phép kẹp chặt các yếu tố mang vật liệu vận chuyển và các phần khác đảm bảo chắc chắn và tiện lợi; nó đảm bảo truyền đƣợc lực kéo chắc chắn ít dãn khi chịu tải. Nhƣợc điểm của xíchlà có rất nhiều bản lề, phải chăm sóc bôi trơn thƣờng xuyên. Vận tốc xích tải không quá 0,6 ÷ 1,0 m/s.
a. Xích tải tấm cào (hình 3.12)
Máng cào gồm có xích, trên đó kẹp chặt các tấm cào máng cố định trên bệ, giá đỡ, trạm dẫn và kéo căng. v § æ vËt liÖu vµo LÊy ra Hình 3.12: Sơ đồ máng cào Đổ vật liệu vào Lấy ra
139
Vì xích chế tạo bằng kim loại, có thể làm việc với vậ liệu cục sắc cạnh, không sợ mòn nhƣ băng vải cao su, do đó nó đƣợc dùng nhiều trong ngành công nghiệp khai thác mỏ để vận chuyển quặng, đá, than, … chiều dài vận chuyển có thể đến 300m, năng suất có thể đạt đến 100 ÷ 150 t/h. Khi nắng suất lớn dùng hai xích hai bên. Cũng có thể cho xích ngập sâu vào vật liệu cùng với tấm cào, và có thể cho chạy ở trên bằng con lăn. Có thể đặt nghiêng 20 ÷ 250.
Chiều cao tấm cào trong khoảng 150 ÷ 320 mm, chiều rộng thƣờng lấy gấm 2 ÷ 4 lần chiều cao: b = (2 ÷ 4)h. Về hình dạng tấm có thể là hình thang hay chữ nhật.