CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC 4.1 Động học máy ép viên con lăn cối trụ
12. Tính lực tác dụng lên trục
4.9 Thiết kế gầu tải
Trong các xí nghiệp sản xuất khi cần vận chuyển vật liệu rời chủ yếu sử dụng các máy vận chuyển gián đoạn và máy vận chuyển liên tục. Như đúng nghĩa máy vận chuyển liên tục có thể làm việc trong một thời gian dài, chuyển vật liệu di chuyển thao hướng đã định một cách liên tục, đều đặn, nó thường được sử dụng liên tục, có năng suất cao và được sử dụng rộng rãi khi cần vận chuyển vật liệu rời. Các thiết bị vận chuyển vật liệu rời có thể là băng tải, xích tải, gầu tải, vít tải, hệ thống vận chuyển bằng không khí hay vận chuyển bằng thủy lực.
Trong các thiết bị vận chuyển liên tục thì băng tải được sử dụng nhiều nhất, với các ưu điểm cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển vật liệu theo hướng nằm ngang, nằm nghiêng hay kết hợp cả hai với khoảng cách lớn, làm việc êm, năng suất cao và tiêu hao năng lượng không lớn lắm. Tuy nhiên băng tải cũng có một số hạn chế như tốc độ vận chuyển không cao, độ nghiêng của băng tải nhỏ hơn 240, không vận chuyển được theo đường cong.
Gầu tải dùng để vận chuyển vật liệu rời chuyển động theo phương thằng đứng hay theo phương nghiêng góc lớn hơn 500 người ta thường dùng gầu tải. Gầu tải được sử dụng rộng rãi trong các xí nghiệp vì chúng có ưu điểm: cấu tạo đơn giản, kích thước gọn, có khả năng vận chuyển vật liệu lên độ cao lớn hơn 50-70m và năng suất cao.Tuy nhiên gầu tải cũng có nhược điểm dễ bị quá tải và cần phải nạp liệu đều đặn.
Vít tải thuộc máy vận chuyển liên tục không có bộ phận kéo. Chi tiết chính của vít tải là vít cánh xoắn chuyển động quay trong một vỏ kín có tiết diện tròn ở dưới.
Khi vít chuyển động, cánh xoắn đẩy vật liệu di chuyển trong vỏ. Vật liệu vận chuyển không bám vào cánh xoắn là nhờ trọng lượng của nó và lực ma sát giữa vật liệu và vỏ máng, do đó vật liệu chuyển động trong máng theo nguyên lý truyền động vít đai ốc. Vít tải dùng để vận chuyển vật liệu tơi vụn theo phương nằm ngang, thẳng đứng hoặc nằm nghiêng. Các ưu điểm của vít tải là vận chuyển trong máng kín do đó không tổn thất rơi vãi, an toàn khi làm việc và sử dụng rất thuận lợi cho việc vận chuyển vật liệu nóng và độc hại. Các nhược điểm của vít tải bị hạn chế về năng suất
Chương 4. Thiết kế động học, động lực học
tối đa 100 tấn/h và chiều dài vận chuyển không quá 30m, vật liệu bị nghiền nát một phần khi vận chuyển và tiêu tốn nhiều năng lượng so với băng tải.
Vận chuyển vật liệu bằng không khí dựa trên nguyên lý lợi dụng khả năng chuyển động của dòng khí trong ống dẫn với tốc độ nhất định để mang vật liệu từ nơi này sang nơi khác. Nhược điểm năng lượng tiêu tốn nhiều cho việc vận chuyển nên thực tế hạn chế sử dụng. Ưu điểm năng suất vận chuyển dao động khá rộng tới 800 tấn/h. Khoảng cách vận chuyển có thể đạt tới 1800m và chiều cao vận chuyển có thể tới 100m.
Với cụm máy ép mùn cưa đang thiết kế thì gầu tải là thích hợp nhất, vận chuyển vật liệu rời mùn cưa theo phương thẳng đứng.
a.Thông số đầu vào:
Năng suất Q= 1,5 tấn/h
Tỉ trọng mùn cưa γ = 0,3 tấn/m3 Chiều cao nâng vật liệu H= 2,8 m.
b. Thiết kế gầu tải:
Dựa vào yêu cầu của hệ thống và vật liệu trấu dạng hạt nhỏ nhẹ và ít gây mài mòn, ta chọn kiểu gầu sâu theo bảng 11.1 [7, trang 238], hệ số điền đầy gầu trung bình ψ =0,7, đồng thời ta chọn băng làm thiết bị kéo có v= 8 m/s, tương ứng với vận tốc này gầu dỡ tải bằng phương pháp ly tâm.
Chọn sơ bộ đường kính của tang dẫn động D= 400mm.
Số vòng quay của tang dẫn động:
60 60.1,8 .0, 4 86 n v
πD π
= = =
vòng/phút (4.56) Chọn n=85 vòng/ phút
Dung tích phân bố theo chiều dài cần thiết của gầu:
0 1,5
3,6 . . 3, 6.1,8.0,7.0,3 1,1
i Q
a = vψ γ = =
(l/m) (4.57) Theo bảng 5.10 [7,trang 199] và bảng 11.2 [7, trang 239] ta chọn loại gầu sâu có dung tích i0 = 1,1, bước gầu a= 300mm, tầm với A = 125 mm, chiều cao gầu h =
Chương 4. Thiết kế động học, động lực học
135mm, độ dày gầu 3,5 mm, bán kính đáy gầu R = 40 mm, chiều rộng B = 200mm gầu làm bằng thép có khối lượng một gầu bằng G = 7,8 kg.
Tỷ trọng các gầu phân bố trên một mét dài của băng:
qg =
7,8 0,3 G
a =
= 26 kg/m (4.58) Chiều rộng của băng, ở đây ta dùng băng dệt tẩm cao su, thường được chọn lớn hơn chiều rộng gầu 50 mm và lấy theo tiêu chuẩn 250mm [7, trang 234].
Số lớp đệm của băng được lấy theo điều kiện bền kẹp gầu theo bảng 3.4 [7, trang 50], ta chọn i=3.
Trọng lượng một mét dài của băng theo công thức 3.2 [7, trang 50]:
qb= 1,1B(1,25i + 1 δ
+δ2
) (4.59) Trong đó:
B: Chiều rộng băng, mét.
i: Số lớp đệm trong băng δ1
, 2 δ
: Chiều dày các lớp vỏ bọc cao su của băng ở phía mặt làm việc và mặt không làm việc tra theo bảng 3.5 [7, trang 50]. 1
δ
=1,5mm 2 δ
= 1mm.
=> qb = 1,1.0,25.(1,25.3+1,5+1) = 1,72 kg/m
Tính toán lực kéo: Lực căng nhỏ nhất Smin bằng lực căng S1 ở điểm đi vào tang dưới của nhánh không tải và được tính theo công thức 2.64 [7, trang 27]:
Smin =
2
8.0, 025.1 ql
= 5.q.l= 5.1,72.2 = 17,2 kg (4.60) Lực căng ở điểm bang đi ra khỏi tang dưới tính theo công thức 2.51 [7, trang 25]
S2 = S1 + W1-2 (4.61) Trong đó:
W1-2: lực cản do ma sát ở các ổ trục được tính theo công thức 2.33 [7, trang 21]:
"
W1 2− =(qb +q Lcl) ngω+q Hb
(4.62)
Chương 4. Thiết kế động học, động lực học
"
qcl
: Trọng lượng các bộ phận quay của các gối tựa lăn ở nhánh không tải, được tính theo công thức 4.12 [7, trang 105].
Gcl được tra theo bảng 4.3 [7, trang 106]
Lng : Chiều dài hình chiếu theo phương nằm ngang của băng, mét.
ω : Hệ số cản chuyển động chung của băng với các con lăn, tra bảng 4.4 [7, trang 106]
H: Chiều cao nâng, mét.
=> W1-2 = (1,72 + 5,4) .0.0,18+ 1,72.2 = 3.44 kg/m => S2 = S1 + W1-2 = 17.2 +3,44 = 20,64 kg/m
Lực căng ở điểm nhánh làm việc đi vào tang dẫn động theo công thức 2.51 [7, trang 25]
S3 = S2 + W2-3 (4.63) Trong đó W2-3 : Lực cản khi băng uốn quanh tang nghiêng và được tính theo công thức 2.45 [7, trang 24] :
W2-3 = (0,05 0,1) S2 = 0,07.20,64 = 1,44 kg/m (4.64)
=> S3 = S2 + W2-3= 20,64 + 1,44 = 22,08 kg/m
Lực căng ở điểm đi ra khỏi tang dẫn động theo công thức 2.51 [7, trang 25]
S4 = S3 + W3-4 (4.65) Trong đó:
W3-4: Lực cản do ma sát ở các ổ trục được tính theo công thức 2.33 [7, trang21]:
'
3 4 ( b v cl) ng ( b v)
w− = q + +q q L ω+ q +q H
(4.66)
'
qcl
: trọng lượng các bộ phận quay của các gối tựa lăn ở nhánh có tải.
qv: trọng lượng phân bố của vật, kg/m
=> 3 4
(1,72 18 0,5).0.0,018 (26 1,72).2 55, 44 /
w− = + + + + = kg m
=> S4 = S3 + W3-4 =22,03 + 55,44 = 77,52 kg/m
Kiểm tra lực căng theo điều kiện trượt trơn trên tang theo công thức Owle [7, trang 28]
Chương 4. Thiết kế động học, động lực học
. f
v r
S ≤S e α
(4.67) Trong đó Sv= S3 , Sr = S4 , α π= theo hình 2.7 [7, trang 29] , f= 0,3 tra theo bảng 2.1 [7, trang 28].
Sv = 22,08 ≤ 72,52.
e0,3π
= 186 kg/m
Lực vòng trên tang dẫn động theo công thức 2.53 [7, trang 25] và bỏ qua tổn thất trên tang do độ cứng của băng:
Wc = S4 – S1 + Wd= 72,52 – 17,2 + 3,78 = 59,1 kg (4.68) Wd = 0,04(Sv+ Sr ) = 3,78 (4.69) Công suất cần thiết của động cơ xác định theo công thức 2.54 [7, trang 25]
W . 59,1.1,8
1, 22 102. 102.0,85
c dc
td
N v kW
= η = =
(4.70) Dựa theo phụ lục 4 [7, trang 387] ta chọn động cơ công suất kí hiệu AO 42-6, có công suất 1,7kW, tốc độ quay 930 vòng/ phút, momen vô lăng của roto 0,067 kg/m2. Để đạt số vòng quay tang dẫn động 85 vòng/phút ta chọn hộp giảm tốc HB-209 tỉ số truyền 1/11, công suất 2,2 kW của công ty cổ phần chế tạo máy điện Việt Nam – Hungary 1.
Chương 4. Thiết kế động học