Máy xây dựng Chuong 8

Máy xây dựng

Chương 8

Máy vận chuyển liên tục

8.1 Những vấn đề cơ bản

8.1.1 Các loại máy vận chuyển liên tục

Máy vận chuyển liên tục là các loại máy dùng để vận chuyển vật liệu rời vụn, mà vật liệu vận chuyển tạo thành dòng liên tục hoặc từng quãng đều nhau theo một hướng nhất định Máy vận chuyển liên tục làm việc ở các công đoạn trung gian nhằm chuyển tải các sản phẩm theo quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp, công trình xây dựng Khi làm việc độc lập, máy vận chuyển liên tục làm nhiệm vụ cơ giới hoá một khâu nặng nhọc Máy vận chuyển liên tục có khả năng thay đổi hướng vận chuyển và sử dụng được trong mọi địa hình, không cần

có nền móng vững chắc, có thể tự thay đổi độ dốc, vị trí dỡ tải, chất tải Như vậy máy vận

chuyển liên tục đóng vai trò quan trọng trong dây chuyền cơ giới hoá, tự động hoá sản xuất Các máy loại này có thể lắp đặt trong các nhà máy cơ khí, nhà máy thực phẩm, xi măng, trên bến cảng, hầm mỏ, các công trình xây dựng v v

e)

g) f)

c) a)

Hình 8-1 Các loại máy vận chuyển liên tục: a) Băng tải cao su, b) Băng bản, c) Vít tải,

d) Băng con lăn, e) Băng chuyền lắc, f) Guồng tải, g) Vận chuyển bằng khí nén

Máy vận chuyển liên tục rất đa dạng, phụ thuộc vào mục đích sử dụng, chủng loại vật liệu vận chuyển, tính chất công nghệ của sản xuất mà lựa chọn máy vận chuyển liên tục thích hợp Vì vậy mỗi loại vật liệu có yêu cầu dây chuyền riêng biệt Trong quá trình làm việc, có thể nối dài thêm hoặc cắt ngắn thiết bị cho phù hợp với điều kiện chất tải, dỡ tải và vị trí đặt máy.

Dựa vào kết cấu, tính chất vật liệu vận chuyển, nguyên lý và mục đích sử dụng mà ta

có một số dạng máy vận chuyển liên tục tiêu biểu: băng tải cao su, băng bản, vít tải, băng con lăn, guồng tải, băng chuyền lắc, băng chuyền rung, vận chuyển bằng khí nén, vận chuyển bằng thuỷ lực (hình 8-1)

8.1.2 Vật liệu vận chuyển

Vật liệu vận chuyển có ảnh hưởng rất lớn tới máy vận chuyển Do vậy cần nghiên cứu

kỹ vật liệu vận chuyển để lựa chọn máy vận chuyển thích hợp, nâng cao hiệu quả, năng suất, nâng cao tuổi thọ máy, hạ giá thành sản phẩm

Vật liệu vận chuyển có thể là rời, vụn nhỏ như đá, sỏi, cát, than đá, vôi bột, xi măng, các loại ngũ cốc v.v Nhưng cũng có thể vận chuyển vật liệu rời đã được bao gói như bao xi măng, hàng cục lớn như đá tảng

Như vậy đặc trưng của vật liệu cần nghiên cứu những vấn đề sau:

1 Kích thước hạt vật liệu vận chuyển

Nhóm cục vật liệu có kích thước hạt từ amax ÷ 0,8 amax thì gọi đó là nhóm lớn nhất Nếu amax, amin là kích thước lớn nhất và nhỏ nhất của đống vật liệu vận chuyển mà tỷ số amax/amin> 2,5 là vật liệu nguyên khai chưa phân loại (hình 8-2b), tỷ số amax/amin< 2,5 là vật liệu đã được tuyển chọn (hình 8-2c) Đặc trưng của vật liệu vận chuyển là kích thước hạt trung bình:

Có thể căn cứ vào khối lượng riêng của vật liệu để phân loại vật liệu: nhẹ γ≤ 0,6 T/m3, vật liệu trung bình γ = 0,6 ÷1,1 T/m3, vật liệu nặng γ = 1,1 ÷ 2 T/m3, loại rất nặng γ > 2 T/m3.

3 Góc nội ma sát

Vật liệu khi rơi chảy thành đống tạo với mặt phẳng ngang một góc ρ gọi là góc chảy

tự nhiên hay góc nội ma sát Góc nội ma sát phụ thuộc loại vật liệu, độ ẩm, hình dạng và kích

thước hạt, độ dính kết Khi vận chuyển vật liệu trên các máy vận chuyển liên tục, góc chảy tự

nhiên của vật liệu sẽ nhỏ đi do lực động khi vận chuyển và gọi là góc chảy tự nhiên động hay

nội ma sát động Góc nội ma sát động nhỏ hơn góc nội ma sát tĩnh (hình 8-2d, e):

ρđ2 = (0,35 ÷ 0,7)ρt1

4 Tính mài mòn

Mỗi loại vật liệu có tính mài mòn khác nhau Độ mài mòn ảnh hưởng tới bề mặt thiết

bị vận chuyển Do đó cần lựa chọn máy vận chuyển thích hợp để nâng cao tuổi thọ của máy

và bảo đảm tốt được kỹ thuật vận chuyển

5 Độ ẩm là lượng nước chứa trong vật liệu Độ ẩm được xác định:

2 1

c) a)

b)

Hình 8-2 Vật liệu vận chuyển và tính chất của chúng: a) Vật liệu sàng phân loại, b) Vật liệu chưa phân loại, c) Vật liệu đã phân loại; d, e) Xác định góc chảy tự nhiên của vật

liệu

1 2 2

G1 - khối lượng vật liệu trước khi sấy, kg;

G2 - khối lượng vật liệu sau khi sấy, kg;

Độ ẩm vận chuyển than ở vùng mỏ không vượt quá ω = 2 ÷ 3%; xi măng, bột ω = 1,5

÷ 2%; vật liệu rời dễ đóng cục ω = 2 ÷ 3%

6 Tính dính bám và các tính chất hoá học khác

Một số loại vật liệu có tính chất dính kết tự nhiên đóng thành từng tảng, cũng có loại dính kết vào máy vận chuyển Nhiều vật liệu vận chuyển có tính chất ăn mòn hoá học Do vậy cần phân tích kỹ để lựa chọn thiết bị vận chuyển chống được những đặc tính hoá học này

8.2 Các thông số của máy vận chuyển

8.2.1 Năng suất máy vận chuyển

Năng suất vận chuyển được tính theo công thức:

trong đó: V - năng suất vận chuyển, m3/h;

γ - trọng lượng riêng của vật liệu, T/m3

Năng suất có ba loại:

1 Năng suất tính toán hay năng suất lý thuyết là số lượng vật liệu lớn nhất được

chuyển qua thiết bị trong một đơn vị thời gian Tuỳ theo điều kiện có hệ số tiếp nhận không đều kkđ và theo năng suất ca:

ca tb

kkđ - hệ số cấp liệu không đều;

Aca- sản lượng kế hoạch yêu cầu trong một ca, t/ca;

T - thời gian làm việc thực của máy, h;

Tca - thời gian làm việc của 1 ca, h;

F - diện tích tiết diện của dòng vật liệu, m2;

v - vận tốc vận chuyển của máy, m/s;

qvl - khối lượng vật liệu trên một m dài

2 Năng suất kỹ thuật là khả năng vận chuyển theo kết cấu của máy hay còn gọi năng

suất lý lịch máy

Khi chọn phương tiện vận chuyển thì : Qkt ≥ Qtt

3 Năng suất vận hành là năng suất thực của máy khi làm việc thực tế trên công trình.

ở đây có tính tới những điều kiện cụ thể khi lắp đặt máy:

vh sd

Truyền động bằng ma sát, bằng ăn khớp xích, bằng lực quán tính, thuỷ lực hoặc khí nén Thông dụng và đơn giản nhất là dùng truyền động bằng ma sát dính bám như ở băng tải cao su, guồng tải.

Trong một số máy vận chuyển liên tục người ta sử dụng truyền động xích như ở máng cào, băng bản, guồng tải xích Đặc điểm của loại máy vận chuyển này là bộ phận chất tải thường bằng kim loại và liên kết lại thành máng dài từ những tấm ngắn xếp liền nhau

8.3 Băng tải cao su

8.3.1 Cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động

Băng tải cao su là một máy vận chuyển liên tục mà bộ công tác chính là băng tấm cao

su làm việc theo nguyên lý ma sát Cấu tạo chung của băng tải cao su bao gồm (hình 8-3):

Tang chủ động 1 được liên kết với cơ cấu dẫn động 4 bằng xích, dây cu roa hoặc bánh răng Băng tải cao su 3 có cấu tạo dạng tấm mỏng và là một vòng khép kín được lắp vòng qua tang chủ động 1 và bị động 9 Nhờ bộ phận căng băng số 10 mà băng cao su 3 được kéo căng với một độ căng nhất định và băng được ôm chặt vào tang 1 và 9 Để chống võng băng tải, người ta sử dụng các con lăn đỡ trên 5 và đỡ dưới 6 Tuỳ theo phương pháp đặt con lăn mà phía băng có tải có thể là phẳng, hoặc hình lòng máng có dạng khác nhau Khung thép 7 làm

nhiệm vụ gắn kết và chịu lực của tất cả các bộ phận khác của băng tải và truyền lực xuống

nền đất Bộ phận cấp liệu 8 dùng để gom và hướng dòng vật liệu cấp cho băng tải Thiết bị làm sạch 2 làm cho băng luôn luôn không bị các vật liệu vận chuyển bám vào, nâng cao tuổi thọ và năng suất máy Khi làm việc, cơ cấu dẫn động 4 truyền chuyển động đến băng tải 3 qua tang 1 bằng ma sát Vật liệu trong cơ cấu cấp liệu 8 rơi xuống băng 3 Nhờ ma sát

Hình 8-3 Băng tải cao su: 1- Tang chủ động, 2- Thiết bị làm sạch, 3- Băng cao su, 4- Cơ cấu dẫn

động, 5- Các con lăn đỡ trên, 6- Các con lăn đỡ dưới, 7- Khung, 8- Bộ phận cấp liệu, 9- Tang bị động, 10- Cơ cấu căng băng.

2 3 1

z

5 8

9

6 7 10

4

giữa băng và vật liệu mà băng chuyển động chở được vật liệu đến nơi dỡ tải nhất định.

Do yêu cầu về năng suất, khoảng

cách vận chuyển và các điều kiện khác mà

băng tải cao su có chiều rộng và chiều dài có

kích thước khác nhau và cách truyền động

khác nhau

8.3.2 Sử dụng băng tải cao su

Băng tải cao su được dùng để vận

chuyển vật liệu rời, vụn như cát, sỏi (hình

8-4), than đá, đá dăm, xi măng và được sử dụng

rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất công

nghiệp, hoá chất, công nghiệp chè, cà phê

.v.v

Trong quá trình sử dụng, chúng ta có thể ghép các băng nối tiếp nhau để tăng khoảng cách vận chuyển và thay đổi hướng vận chuyển của tuyến

8.3.3 Các bộ phận của băng tải cao su

1 Băng cao su (hình 8-5) là bộ phận công tác chính của băng tải Giá thành của băng

gần bằng một nửa giá thành của máy Vì vậy cần lựa chọn kết cấu và đặc tính kỹ thuật hợp lí

để kéo dài tuổi thọ của máy

Băng phải bảo đảm yêu cầu kỹ thuật

nhất định: bảo đảm độ bền chịu kéo và uốn,

độ giãn dài và đàn hồi nhỏ, có khả năng

chống cháy, ít hỏng vì mỏi và mài mòn,

không bị tách lớp, xuyên thủng khi chở vật

liệu nặng và sắc cạnh; chống lão hoá, ẩm ướt

và tác dụng cơ học

Phần lõi và phần cao su phủ bọc bên

ngoài (hình 8-5) Phần lõi thường bằng vải

dán lại thành lớp, hoặc nhiều sợi thép, sợi

mành làm nhiệm vụ chống giãn dài, bảo đảm

độ bền kéo, chống va đập Các lớp vải làm lõi

thường được dệt bằng tơ nhân tạo có độ bền

cao, có chiều dày mỗi lớp 0,2 ÷ 0,5mm Giới

hạn bền 1mm chiều rộng vải trong băng có

thể đạt 600 ÷ 800N/mm Loại bằng lõi thép, đặt dọc theo chiều dài băng hoặc đan với nhau thành tấm, có nhiều ưu điểm: độ bền cao, uốn dọc và uốn ngang tốt, độgiãn dài nhỏ chỉ bằng

Hình 8-5 Cấu tạo băng tải cao su:

1- Lớp cao su, 2- Lớp vải bố hoặc lõi thép,

Hình 8-4 Sử dụng băng tải

trên công trình

0,1 ÷ 0,5% Có thể truyền lực kéo với tốc độ cao, tuổi thọ có thể đến 7 ÷ 8năm Đường kính sợi thép từ 2,1 ÷ 11,5mm, giới hạn bền từ 500 ÷ 6300N/mm2

Phần cao su làm nhiệm vụ chống mòn và liên kết các phần lại với nhau bảo vệ cho lớp lõi không bị phá hỏng do tác dụng cơ học và môi trường bên ngoài Lực cản kéo đứt > 20N/mm2, chịu mài mòn không quá 500cm3/kW-h Chiều dày lớp cao su ở phía tiếp xúc vật liệu thường thay đổi từ 3 ÷ 5mm có khi đến 6mm tuỳ thuộc điều kiện vận hành, chiều dày mặt đối diện từ 1 ÷ 2mm Khi dùng lõi thép thì lớp cao su dày từ 3,5 ÷ 10mm

- Chiều rộng băng tải là một thông số cơ bản của máy: thông thường kích thước chiều rộng băng tải được tiêu chuẩn hoá theo một số giá trị kích thước nhất định, theo tiêu chuẩn của liên bang Nga các kích thước này cho trong bảng 8-1 Chiều rộng băng tải phụ thuộc năng suất của máy, theo kích thước vật liệu vận chuyển và vận tốc vận chuyển

Năng suất băng tải là khối lượng vật liệu chuyển được sau một đơn vị thời gian và được xác định bằng công thức:

Q = 3600 F.v ;

trong đó:

F - diện tích tiết diện dòng vật liệu (m2) Giá trị F phụ thuộc vào phương pháp tạo lòng máng của mặt băng vận chuyển (hình 8-6);

v - tốc độ vận chuyển của băng, (m/s)

Từ năng suất cho trước tiến hành xác định tiết diện dòng vật liệu F:

F = 3600vγ

Q, (m2) Theo hình 8-6a tiết diện dòng vật liệu có thể tính:

trong đó:

b - chiều rộng của dòng vật liệu trên băng tải Thông thường có thể lấy:

ρđ - góc nội ma sát động của vật liệu, góc nội ma sát tĩnh phụ thuộc nhiều yếu tố như

đã phân tích; góc nội ma sát động phụ thuộc tải động và vận tốc Thông thường các giá trị này cho trước Đối với loại băng tải dùng 3 con lăn có thể lấy ρđ =(0,5 ÷ 0,55)ρt Góc nội ma sát (hay góc chảy tự nhiên của vật liệu)

B- chiều rộng của băng, m

- Năng suất kỹ thuật của băng:

Chiều rộng của băng tải có thể xác định từ công suất kỹ thuật đã cho biết trước:

Hình 8-6 Mặt cắt ngang của băng tải và dòng vật liệu

B b

®

®

®

32 5

375 450 530 39

0

47 0

55 0

dễ bị vung vãi, băng dễ bị lệch về một phía Khi bị ép về một phía con lăn sẽ chóng mòn, cong vênh, gây rung động mạnh và gây ra nhiều bụi

2 Cơ cấu căng băng

Băng tải muốn làm việc được phải có lực căng ban đầu để băng ôm chặt vào tang chủ động và bị động, lúc đó mômen truyền từ cơ cấu dẫn động qua tang chủ động và truyền qua băng nhờ mômen ma sát Mặt khác khi bị kéo căng, băng không bị võng lớn Cơ cấu căng nhằm tạo ra lực căng trong băng ban đầu đó Trong thực tế người ta sử dụng hai loại kéo căng băng: cơ cấu cưỡng bức và cơ cấu tự động điều chỉnh Trên hình 8-7a là cơ cấu dùng vít - đai

ốc dạng cưỡng bức Khi đai ốc được định vị trên khung, vặn cho vít quay và đẩy trục tang di chuyển một quãng L làm căng băng Kết cấu kiểu này đơn giản, chắc chắn, có độ tin cậy cao Nhược điểm của loại này là quá trình làm việc do băng bị kéo giãn dài vì có đàn hồi và biến dạng làm cho tiếp xúc giữa băng và tang bị giảm gây ra trượt trơn Mặt khác do kết cấu cứng nên lực căng trong băng thay đổi theo bước nhảy nên tuổi thọ của băng giảm Người ta cũng

có thể dùng tời để kéo căng băng và cũng thuộc dạng cưỡng bức này Nguyên lý cơ cấu căng băng dạng tự động được trình bày

trên hình 8-7b, c, d

Tuỳ theo kết cấu và độ lớn

của băng để dùng hệ thống cáp và

ròng rọc, một đầu của cáp được

treo các quả đối trọng làm căng

băng Kiểu kéo căng băng tự động

là tạo ra chế độ căng băng hợp lý,

tự động bù trừ độ đàn hồi và độ

giãn dài băng Khi tải trên băng

thay đổi, băng bị kéo hoặc chùng

thì đối trọng cũng chuyển động lên

hoặc xuống, do vậy lực căng luôn

luôn được duy trì một giá trị nhất

định.Tuy vậy kết cấu kiểu này có nhược điểm là cồng kềnh, phức tạp và giá thành cao Trạm kéo căng băng tự động có thể chia ra:

- Theo nguyên lý hoạt động: kéo căng liên tục hay theo chu kỳ

- Theo thông số điều khiển: một, hai hay ba thông số Các thông số này có liên quan đến Sv, Sr, W0 và vận tốc của băng

Hình 8-7 Cơ cấu căng băng

1

- Theo kiểu dẫn động: điện, thuỷ lực hoặc khí nén

hiện tượng trượt

trơn của băng trên

độ làm việc mà kết cấu của

cơ cấu dẫn động có khác

nhau Sơ đồ cơ bản của cơ

cấu dẫn động băng tải

không khác nhiều so với sơ

đồ của cơ cấu nâng (hình

cơ dẫn động cho nhiều tang

hoặc nhiều động cơ dẫn

2 3

4 4

3 2

2 3

b)

Sự truyền động từ tang chủ động sang băng nhờ ma sát, do đó cần nghiên cứu để tăng khả năng làm việc của bộ

truyền động

Để tăng khả năng dẫn động

của băng tải người ta sử dụng nhiều

cách: dùng con lăn nén băng, tăng

chân không để băng dính chặt hơn

vào tang, tăng hệ số ma sát f, tăng

góc ôm giữa tang và băng Việc phủ

này có kết cấu đơn giản, băng không

bị uốn gập nhiều, do vậy độ bền

băng tăng lên Trong các trường hợp

còn lại, người ta sử dụng hai tang

hoặc nhiều tang chủ động Trên hình 8-10 giới thiệu một số phương án lắp một tang và hai tang chủ động làm tăng góc ôm khi truyền động

Một cách mới được áp dụng để tăng khả năng kéo của cơ cấu dẫn động băng tải là sử dụng cơ cấu hút tạo chân không giữa bề mặt của tang và băng, nhờ đó tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa hai bề mặt của băng Hiệu áp suất này có tác dụng áp chặt mặt băng vào mặt tang Kết quả thực nghiệm cho thấy khả năng kéo tăng lên 4 ÷ 5 lần so với tang dẫn động bình thường

4 Hệ thống con lăn và khung đỡ

Khung đỡ là bộ phận kết

cấu thép nhằm đỡ toàn bộ các cơ

cấu khác, nhất là các con lăn, làm

điểm tựa cho băng hoạt động Kết

cấu thường được hàn theo khung

không gian từ các thanh thép định

hình và có thể thành các mô đun

cho tiện lắp đặt và vận chuyển

Các con lăn được gắn trên khung

đỡ theo suốt chiều dài của băng

Trên nhánh có tải, các con lăn sắp xếp tạo thành lòng máng, hai con lăn phía ngoài đặt nghiêng 200 ÷ 30 0 về phía trên so với mặt nằm ngang, để chứa vật liệu vận chuyển Nhánh không tải chỉ đỡ băng cao su nên chỉ dùng một hoặc hai con lăn là đủ

Tại các trạm chất tải

khoảng cách đặt con lăn có

dày hơn để chống sự va đập

do vật liệu vận chuyển rơi

xuống và có thể dùng con lăn

giảm chấn bằng cao su

Con lăn là một bộ phận

rất quan trọng của băng tải cao

su Các con lăn chế tạo và lắp

đặt chính xác sẽ làm

giảm lực cản quay, tăng tuổi

thọ cho băng cũng như các bộ

phận của con lăn Các con lăn

phải chế tạo đơn giản, có khối lượng riêng nhỏ, dễ lắp ráp và vận hành

Chúng ta biết rằng lực tác dụng trên mặt con lăn và mômen của nó được cân bằng với mômen cản trong ổ bi và các bộphận chắn dầu mỡ Tuổi thọ của con lăn tối thiểu là hai năm làm việc liên tục Số lượng con lăn trên băng tải là rất lớn, người ta tính được rằng băng tải có chiều dài 1km cần đến 4000 con lăn Kết cấu của con lăn được thể hiện trên hình 8-11, 8-12

và thường dùng ổ bi đỡ trục và vỏ con lăn Đối với con lăn có công suất và lực nhỏ thì có thể dùng bạc trượt Có thể chia con lăn thành ba loại:

- Con lăn với trục không quay;

- Con lăn có trục quay;

- Con lăn không có trục (có moăy-ơ ở 2 đầu lắp với con lăn)

Vỏ các con lăn thường bằng ống thép

5 Cơ cấu chất tải

Cơ cấu chất tải lên băng tải thoả mãn các điều kiện: phải hướng được dòng vật liệu chảy đúng đường tâm băng tải, vật liệu rời khỏi cơ cấu chất tải xuống băng có chiều cao rơi là nhỏ nhất để giảm mòn cho băng, tạo được vận tốc vật liệu gần bằng vận tốc băng, ngăn ngừa vật liệu có khối lượng lớn rơi xuống băng từ trên cao, cung cấp vật liệu cho băng một cách đều đặn nhất, không làm vụn vật liệu khi qua cơ cấu cấp liệu

Hình 8-12 Con lăn không có trục