T H I Ế T K Ế V À C H Ế T Ạ O M Ô H Ì N H B Ă N G T Ả I Ố N...

96
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY ---•--- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH BĂNG TẢI ỐNG GVHD : PGS.TS NGUYỄN THANH NAM Kĩ sư PHAN ĐÌNH TUẤN SVTH : ĐẶNG QUỐC HUY MSSV : 20501058 Tp HCM,Tháng 1/2011

Transcript of T H I Ế T K Ế V À C H Ế T Ạ O M Ô H Ì N H B Ă N G T Ả I Ố N...

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

---•---

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH BĂNG TẢI ỐNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN THANH NAM Kĩ sư PHAN ĐÌNH TUẤN

SVTH : ĐẶNG QUỐC HUY MSSV : 20501058

Tp HCM,Tháng 1/2011

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

LỜI CẢM ƠN

Luận Văn Tốt Nghiệp là lúc thể hiện những gì người sinh viên tích lũy được trong suốt thời

gian học ở trường đại học. Ngoài ra luận văn cũng là môn học giúp sinh viên biết cách đưa các

kiến thức có được từ lí thuyết áp dụng vào thực tế, bước đầu làm quen với công tác kĩ sư. Đó là

những kinh nghiệm đầu tiên của em trên chặng đường dài làm một người kĩ sư có trách nhiệm,

có đạo đức nghề nghiệp, có tinh thần cầu tiến.

Những kinh nghiệm đầu tiên đó sẽ không dễ dàng hơn nếu không có sự hướng dẫn tận tình

của phó giáo sư tiến sĩ Nguyễn Thanh Nam và kĩ sư Phan Đình Tuấn, sự hướng dẫn của người kĩ

sư giàu kinh nghiệm đồng thời cũng là một nhà giáo tận tâm.

Ngoài ra, em cũng xin chân thành cảm ơn thầy Hà Xuân Cờ ( là thầy chủ nhiệm lớp), các

thầy cô trong bộ môn thiết kế máy, các thầy cô trong khoa cơ khí, và các thầy cô trong trường

Đại học Bách Khoa Tp HCM.

Với thời gian ngắn, và kiến thức chưa có nhiều kinh nghiệm đúc kết từ thực tế, luận văn sẽ

không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn sinh viên để

bài viết được hoàn chỉnh hơn.

Em xin chân thành cảm ơn phó giáo sư tiến sĩ Nguyễn Thanh Nam và kĩ sư Phan Đình Tuấn

đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập tốt nghiệp.

Cuối cùng mình xin cảm ơn tất cả các bạn sinh viên K05 đã giúp đỡ mình rất nhiều trong

suốt thời gian học tập tai trường.

Tp HCM Ngày 22 tháng 12 năm 2010

Sinh viên thực hiện: Đặng Quốc Huy

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

TÓM TẮT

Nền kinh tế Việt Nam chủ yếu dựa trên nguồn lợi chính là xuất khẩu một số ngành hàng sau:

khoáng sản thô,dầu mỏ thô, hàng mỹ nghệ gỗ, các mặt hàng nông sản, lương thực thực phẩm.

Trong đó, phần lớn lượng nguyên vật liệu, nhiên liệu, bán thành phẩm, thành phẩm và cả phế

phẩm có dạng rời (bulk materials). Chính vì vậy, nhu cầu về một hệ thống thiết bị nâng chuyển –

xử lý các loại vật liệu rời như đã được đề cập ở trên là rất cần thiết.

Tuy nhiên, trên thực tế, phần lớn các hệ thống thiết bị này vẫn còn phải được nhập khẩu từ

các nhà cung cấp nước ngoài với giá thành khá cao.Ngoài ra, tại Việt Nam, kinh nghiệm và tri

thức về loại thiết bị này còn khá mỏng, chỉ dừng ở mức độ vận hành, bảo dưỡng, sữa chữa nhỏ,

nhưng chưa thể chế tạo hoàn chỉnh. Hiện nay, chúng ta chưa thể lập được một quy trình thiết kế

và chế tạo hoàn chỉnh thiết bị nâng chuyển dạng cáp dĩa này dựa theo đúng trình độ và năng lực

thiết kế, chế tạo và gia công thực tại Việt Nam. Quy trình thiết kế – chế tạo có thể sao chép của

nước ngoài, không phù hợp với điều kiện về cả công nghệ chế tạo, trình độ thiết kế và điều kiện

làm việc, cũng như các yêu cầu riêng đặc thù trong quá trình sản xuất tại Việt Nam.

Bên cạnh đó, ở Việt Nam quy trình thiết kế chế tạo hệ thống băng tải ống chưa được nghiên cứu đầy đủ, và do đó nhu cầu của đề tài là cần thiết.

Với thời gian ngắn, và kiến thức chưa có nhiều kinh nghiệm đúc kết từ thực tế, luận văn sẽ

không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn sinh viên để

bài viết được hoàn chỉnh hơn.

Tp HCM Ngày 30 tháng 12 năm 2010

Sinh viên thực hiện: Đặng Quốc Huy

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

MỤC LỤC Đề mục Trang

Trang bìa i

Nhiệm vụ luận văn

Lời cảm ơn ii

Tóm tắt iii

Mục lục iv

Danh sách hình vẽ vi

Danh sách bảng biểu vii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XUNG QUANH ĐỀ TÀI 1

1.1 Nhu cầu vật liệu rời 1

1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới thuộc lĩnh vực đề tài 7

1.3 Mục tiêu của luận văn 9

1.4 Tính cấp thiết của đề tài 9

1.5 Giới hạn luận văn 10

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BĂNG TẢI ỐNG 11

2.1 Nguyên lý làm việc băng tải ống 11

2.2 Các thông số giới hạn băng tải ống 19

2.3 Thiết kế các bộ phận

2.3.1 Thiết kế kết cấu 25

2.3.2 Thiết kế khung ngoài 28

2.3.3 Thiết kế panel 31

2.3.4 Thiết kế roller 36

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

2.3.5 Thiết kế tang 37

2.3.6 Thiết kế hệ thống căng dây 38

2.3.7 Thiết kế trạm dẫn động 39

2.3.8 Thiết kế hệ con lăn chuyển tiếp 40

2.3.9 Phương án lắp đặt và bảo trì 41

2.4 Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế 44

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG BĂNG TẢI ỐNG 61

3.1 Sơ đồ vận chuyển của mô hình hệ thống băng tải ống 61

3.2 Tính toán các thông số chủ yếu của hệ thống băng tải ống 63

3.3 Tính toán thiết kế hệ thống truyền động cho mô hình băng tải ống 69

3.4 Mô hình hóa bằng phân mềm Autodesk Inventor 74

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH BĂNG TẢI ỐNG 75 4.1 Mô phỏng ứng suất bằng phần mềm Autodesk Inventor 75

4.2 Mô hình thực tế 79

4.3 Kiểm tra thử nghiệm 84

Kết luận 85

Tài liêu tham khảo 86

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

DANH SÁCH HÌNH VẼ HÌNH Trang

Hình 1.1.A-Băng tải đai B-Xích tải tấm 3

Hình 1.2.A-Truyền treo B-Vít tải 4

Hình 1.3. A-Gàu tải B-Băng tải con lăn ống C-Băng tải con lăn bánh D-Băng tải ống 5

Hình 1.4. Cuộn tròn băng tải thành dạng ống 8

Hình 2.1. Bộ con lăn dẫn hướng 12

Hình 2.2. Vít me căng đai 13

Hình 2.3. Phễu nạp và tháo liệu 14

Hình 2.4. Module khung định hình 14

Hình 2.5. Sơ đồ mô hình hệ thống băng tải ống 15

Hình 2.6. Kết cấu băng tải trở về úp 26

Hình 2.7 Kết cấu băng tải trở về trùm lên trên 27

Hình 2.8. Kết cấu dạng “cũi chó” điển hình 29

Hình 2.9. Kết cấu “dàn khung dạng hộp mở” điển hình 29

Hình 2.10. Kết cấu “dàn khung dạng hộp đóng 1 phần” điển hình 29

Hình 2.11. Kết cấu “dàn khung dạng hộp kín hòan tòan” điển hình 29

Hình 2.12. Kết cấu “dàn khung bê tông” điển hình 29

Hình 2.13. Kết cấu “dàn khung dạng tam giác” điển hình 29

Hình 2.14. Kết cấu khung sắt 30

Hình 2.15. Kết cấu khung nhôm 31

Hình 2.16. Kết cấu 6 con lăn nằm cùng phía 32

Hình 2.17. Kết cấu 6 con lăn nằm 2 phía 32

Hình 2.18. Thiết kế mới 33

Hình 2.19. Thiết kế mới 34

Hình 2.20. Panel định hình ống 35

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Hình 2.21. Thiết kế roller 36

Hình 2.22. Thiết kế tang 37

Hình 2.23. Thiết kế hệ thống căn dây 38

Hình 2.24. Thiết kế trạm dẫn động 39

Hình 2.25. Hệ con lăn chuyển tiếp ngang tâm 40

Hình 2.26. Hệ con lăn chuyển tiếp không ngang tâm 40

Hình 2.27. Mặt cắt ngang của đoạn ống chuyển liệu dạng ống, thể hiện vị trí trùng lên nhau 41

Hình 2.28. Con lăn chống lật băng tải ống 42

Hình 2.29. Sơ đồ làm việc con lăn chống lật 43

Hình 2.30. Sơ đồ động của hệ thống truyền động băng tải ống 55

Hình 3.1. Sơ đồ mô hình hệ thống băng tải ống 61

Hình 3.2. Sơ đồ động của hệ thống truyền động băng tải ống 69

Hình 3.3. Mô hình hoàn chỉnh băng tải ống trên Autodesk Inventor 74

Hình 4.1. Mô phỏng ứng suất của tấm nhôm định hình ống dưới tác dụng lực từ con lăn 75

Hình 4.2. Mô phỏng ứng suất 76

Hình 4.3. Mô phỏng ứng suất 77

Hình 4.4. Mô phỏng chuyển vị dưới tác dụng lực 78

Hình 4.5. Mô phỏng hệ số an toàn 7

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng biểu Trang

Bảng 2.1. Năng suất của băng tải ống và vận tốc băng tải 19

Bảng 2.2. Bảng kích thước băng tải 20

Bảng 2.3. Khoảng cách giữa các con lăn và bán kính cong trong đoạn uốn cong 22

Bảng 2.4. Bán kính cong tối thiểu (R) và góc nâng lớn nhất β 25

Bảng 2.5. Tải trọng phụ do uốn ống F p 45

Bảng 2.6. Tải trọng phụ do ma sát tại khúc uốn cong F c 46

Bảng 2.7. Các thông số ban đầu 47

Bảng 2.8. Các thông số chủ yếu của băng tải ống 52

Bảng 2.9. Bản phân phối tỉ số truyền 57

Bảng 2.10.Các thông số chủ yếu của hệ thống truyền động 60

Bảng 3.1 Các thông số ban đầu 62

Bảng 3.2. Các thông số chủ yếu của băng tải ống 67

Bảng 3.3. Bản phân phối tỉ số truyền 71

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XUNG

QUANH ĐỀ TÀI

1.1. Nhu cầu vật liệu rời

Lịch sử phát triển của các dụng cụ và trang thiết bị nâng chuyển vật liệu đã được khởi phát

từ nhu cầu thực tế của loài người, từ khi bắt đầu có nhu cầu về vận chuyển các lương thực -

thực phẩm, trong những ngày đầu của lịch sử loài người.Nó bắt đầu từ những cái gùi thô sơ, cái

máng nghiêng, phễu, v.v… đến những cổ máy hay dây chuyền thiết bị nhằm mục đích trên.

Thiết bị nâng chuyển không còn gói gọn trong chế biến lương thực – thực phẩm (nông sản) mà

còn mở rộng sang hầu hết các ngành công nghiệp khác như: chế biến nước giải khát, hóa chất,

phân bón, vật liệu xây dựng (xi măng, cát, đá, gốm - sứ, …), khai khoáng (thăm dò, tuyển

quặng, khai thác khoáng sản, xử lý khoáng sản, …) năng lượng (nhiệt điện), … Ngành khoa

học nghiên cứu về các thiết bị nâng chuyển vật liệu rời đã có những “bước chuyển mình” liên

tục và ngày càng được xây dựng, củng cố và phát triển chắc chắn với cơ sở lý thuyết và thực

nghiệm được kiểm chứng theo thời gian.

Trong đó, thiết bị nâng chuyển đóng vai trò trung gian nhằm đảm bảo tính liên tục giữa

các khâu/ bộ phận sản xuất trong một quy trình sản xuất khép kín hoặc mở. Trong quá trình sản

xuất ngày nay, với nhu cầu sản xuất liên tục, giảm thiểu tối đa hư hỏng, sửa chữa, thời gian sản

xuất, thời gian ngừng máy, thời gian chờ do sự chận trễ triong vận chuyển ví dụ: từ kho đến

khâu sản xuất, giữa các khâu sản xuất, từ khâu sản xuất cuối đến với thị trường tiêu thụ hay các

khâu/ đầu mối phân phối là yếu tố sống còn của nhà sản xuất. Là điều kiện để nhà sản xuất có

thể linh hoạt hơn, nhanh hơn nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng, phức tạp và gắt gao của khách

hàng (chu kỳ sống của sản phẩm ngày càng ngắn hơn, mẫu mã đa dạng hơn, chi phí đầu tư ban

đầu lớn hơn, chất lượng cao hơn, …). Trong mỗi ngành công nghiệp, xí nghiệp và nhà máy sản

xuất, tùy theo đặc trưng riêng và theo yêu cầu về quy trình công nghệ, các thiết bị nâng sẽ được

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

bố trí và phối hợp với nhau nhằm tối ưu hóa quá trình vận chuyển tải trong sản xuất nhằm đảm

bảo về cả năng suất, độ an toàn vận hành (an toàn – vệ sinh – tối ưu hóa năng suất lao động của

người vận hành (Hygeny – Safety – Ergonomy (HSE))), độ linh động trong bố trí lắp đặt, bảo

dưỡng, sửa chữa, độ bền, khả năng quản ly, chiến lược sản xuất, phát triển quy mô sản xuất và

không gian bố trí trong nhà xưởng. Công tác nâng chuyển sản phẩm nếu xét riêng rẽ trong từng

công đoạn đơn vị của quy trình sản xuất có thể sẽ đơn giản (khi các thiết bị nâng chuyển hoạt

động độc lập), nhưng khi phối hợp trong một quy trình với các điều kiện và yêu cầu về công

nghệ thì sẽ rất phức tạp (hệ thống sản xuất sẽ gồm các thiết bị nâng chuyển làm việc theo một

sơ đồ liên động, có quan hệ ràng buộc lẫn nhau). Về tổng thể, có nhiều tiêu chí để phân loại

thiết bị nâng chuyển như chu kỳ tải (làm việc liên tục hay theo chu kỳ), theo chủng loại, cấu

trúc của thiết bị (cần cẩu, băng tải, gàu xúc, gàu tải, băng tải tấm (Apron Feeder), vít tải, …),

theo phương thức hoạt động (bằng cơ, bằng khí động, bằng thủy lực), …

Trong công nghiệp ngày nay, thiết bị nâng chuyển ngày càng được nghiên cứu rộng rãi và

cải tiến liên tục nhằm đáp ứng hàng loạt các yêu cầu của nhà sản xuất, của khách hàng và của

cộng đồng.Điều đó được minh chứng thông qua quátrình phát triển liên tục trong suốt một thời

gian rất dài, từ những ngày đầu của nền sản xuất tiểu thủ công đến ngày nay. Công nghệ về

thiết bị nâng chuyển ngày càng đa dạng hơn, phục vụ cho nhiều nhu cầu thực tế khác nhau và

liên tục phát triển, đặc biệt, trong các ngành công nghiệp có liên quan và sử dụng nguồn nguyên

vật liiệu rời như:

- Ngành nông nghiệp (ngũ cốc, bột ngũ cốc, …)

- Ngành lâm nghiệp (xử lý gỗ, …)

- Ngành nuôi trồng thủy hải sản (chế biến thủy hải sản, thức ăn cho thủy hải sản, ….)

- Ngành công nghiệp giấy (vận chuyển mạt cưa, bột giấy, thành phẩm)

- Ngành công nghiệp chế biến lương thực thực phẩm (cà phê, bột ngọt, bánh kẹo,…)

- Ngành công nghiệp hóa chất (phân bón, thức ăn gia súc, …)

- Ngành công nghiệp nhựa, ngành công nghiệp khai khoáng (than đá, quặng kim loại, đá

vôi, …)

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

- Ngành công nghiệp dược phẩm, ngành công nghiệp nước giải khát (nhà máy bia, rượu,

…)

- Ngành công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng (xi măng, gạch ốp lát, gốm sứ, …)

- Ngành lắp ráp công nghiệp (ôtô, linh kiện điện tử, đồ gia dụng, chi tiết kim khí điện

máy, …)

- Ngành công nghiệp chế tạo máy (công đoạn gia công cắt gọt, sơn, mạ, …)

- Ngành công nghiệp xây dựng (vận chuyển nguyên vật liệu (cần cẩu, vận thăng, …)

- Ngành giao thông vận tải (tại các bến bãi vận chuyển hàng kiện, container, …)

- v. v …

Phạm vi sử dụng của các thiết bị nâng chuyển còn dùng để nâng chuyển các loại vật liệu:

rắn, lỏng, khí và cả vật liệu dạng lưu chất phi Newton:

- Dạng rắn đơn chiếc và vật liệu rời theo phương ngang và phương nghiêng (từ 00 – 900).

Trong các dây chuyền sản xuất, các thiết bị này đươc sử dụng rộng rãi như những phương tiện để

vận chuyển các loại như: cấu kiện nhẹ, nguyên vật liệu, nhiên liệu, phế phẩm, hàng hoá, bán

thànhh phẩm, thành phẩm có dạng rời/ bột/ bao/ kiện/ … nhằm đảm bảo tính thông suốt trong

quá trình sản xuất từ khâu/ công đoạn này đến công đoạn khác.

Hình 1.1: A – Băng tải đai B – Xích tải tấm

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Với các nguồn nguyên liệu rời có đặc tính kỹ thuật khác nhau, người ta có các thiết bị

tương ứng khác nhau.Trong công nghiệp ngày nay, thiết bị nâng chuyển ngày càng được nghiên

cứu rộng rãi và cải tiến liên tục nhằm đáp ứng hàng loạt các yêu cầu của nhà sản xuất, của

khách hàng và của cộng đồng.Điều đó được minh chứng thông qua quátrình phát triển liên tục

trong suốt một thời gian rất dài, từ những ngày đầu của nền sản xuất tiểu thủ công đến ngày

nay. Công nghệ về thiết bị nâng chuyển ngày càng đa dạng hơn, phục vụ cho nhiều nhu cầu

thực tế khác nhau và liên tục phát triển đặc biệt trong các ngành công nghiệp có liên quan và sử

dụng nguồn nguyên vật liiệu rời như:

- Dạng lưu chất (lỏng, khí hay dòng vật liệu rời mịn – siêu mịn “được lỏng hoá”

(Fluidized) theo phương ngang và phương nghiêng (từ 00 – 900). Trong các dây chuyền sản xuất,

các thiết bị này đươc sử dụng rộng rãi và đa dạng, gồm các dạng chính sau: bơm (Pump), quạt

(Fan) hay các thiết bị sử dụng bơm/ quạt đề hỗ trợ quá trình vận chuyển như: vận chuyển khí

động (Aero Conveying), vận chuyển thủy động (Hydraulic Conveying), hay kết hợp giữa quá

trình vận chuyển cơ khí với hai quá trình trên. Đó là những thiết bị hiệu quả nhất trong vận

chuyển lưu chất nhằm đảm bảo tính thông suốt trong quá trình sản xuất từ khâu/ công đoạn này

đến công đoạn khác.

Hình 1.2 A – Truyền treo B – Vít tải

Nhu cầu về một thiết bị nâng chuyển vật liệu có thiết kế đơn giản, kích thước nhỏ gọn, kín

khí, vệ sinh, vận hành êm, tiêu hao ít năng lượng và dễ dàng tổ hợp, lắp đặt, bảo dưỡng và sửa

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

chữa trong công nghiệp đặc biệt trong công nghiệp ngày càng trở nên cấp thiết hơn do yếu tố

giảm thiểu chi phí sản xuất tính trên đơn vị sản phẩm và việc đáp ứng được các yêu cầu của

khách hàng về chất lượng, về quy trình sản xuất an toàn và “xanh”, … đã trở thành yếu tố sống

còn của doanh nghiệp trong cơ chế cạnh tranh khốc liệt. Các nhà khoa học đã và đang không

ngừng tìm hiểu và nghiên cứu các đặc điểm của vật liệu cần vận chuyển, các cơ cấu vận hành

mới tiên tiến hơn. Đặc biệt, với hơn 90% nguyên liệu (khoáng sản, quặng, bột kim loại (dùng

thiêu kết), hạt nhựa, bột ngũ cốc, cà phê, hóa chất, …), nhiên liệu (than đá, than cốc, mạt cưa,

trấu, …), bán thành phẩm, (bột mì, bột dược phẩm, sợi tổng hợp, hoá chất cơ bản, bột thủy tinh

tổng hợp, clinker, hạt điều, cà phê sơ chế, …) thành phẩm trung gian, phế phẩm (xỉ quặng, xỉ

lò nung, bụi lò công nghiệp, lon nhôm tái chế, nhựa tái chế, …) và thành phẩm (thuốc viên,

thực phẩm, lương thực, bi sắt (dùng cho ổ bi), …) trong các ngành công nghiệp tồn tại ở dạng

vật liệu rời (bulk materials), nhu cầu về công nghệ vận chuyển vật liệu bột lại càng trở nên quan

trọng hơn. Vì vậy, nhiệm vụ chính của đề cương này là chọn một giải pháp, thiết lập và cải tiến

quy trình chế tạo mô hình của một thiết bị vận chuyển vật liệu rời hiệu quả dùng trong công

nghiệp, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp chế biến lương thực – thực phẩm và dược

phẩm, một cách khoa học dựa trên quy trình thiết kế và phát triển sản phẩm.

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Hình 1.3 A – Gàu tải

Hình 1.3 B – Băng tải con lăn ống

Hình 1.3 C – Băng tải con lăn bánh/đĩa

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Hình 1.3 D – Băng tải ống

1.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước thuộc lĩnh vực

đề tài

1.2.1. Giới thiệu hệ thống băng tải ống

Các hệ thống vận chuyển vật liệo rời liên tục ngày nay được ứng dụng rộng rãi trong nhiều

ngành công nghiệp khác nhau và ngày càng được hoàn thiện, có thể vận chuyển các vật liệu rời

giữa những khoảng cách lớn và ở những độ cao khác nhau. Các hệ thống vận chuyển này rất đa

dạng, phụ thuộc vào tính chất của vật liệu vận chuyển (độ lớn của hạt, nhiệt độ, độ ẩm…) như

băng tải, xích tải, trục vít… nhưng phổ biến hơn cả là hệ thống băng tải máng cao su.

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Trong suốt hơn một trăm năm qua băng tải máng đã được sử dụng để vận chuyển các vật liệu rời.

Những ưu thế của nó là vốn đầu tư thấp, độ tin cậy cao và sẵn có, chi phí vận hành và bảo dưỡng

thấp…

Hình 1.4: cuộn tròn băng tải thành dạng ống [1]

Tuy nhiên trong quá trình sử dụng băng tải máng trong công nghiệp (sản xuất xi măng, khai thác

than, khai thác đá, trong các nhà máy nhiệt điện, bến cảng…) người ta thường gặp phải những

vấn đề sau:

- Có hao hụt vật liệu vận chuyển do rơi vãi trên đường vận chuyển, làm dơ bẩn và gây ô

nhiễm môi trường.

- Khi vận chuyển ở những khoảng cách dài và không thẳng đòi hỏi phải có thêm những trạm

trung chuyển tốn kém.

- Hệ thống băng tải không cho phép vận chuyển ở những nơi có sự chênh lệch lớn về độ cao.

- Vật liệu vận chuyển tiếp xúc và chịu ảnh hưởng trực tiếp của môi trường và thời tiết (ví dụ

bị ẩm ướt làm hư hay tốn kém thêm năng lượng sấy khô…

Những hạn chế trên của băng tải thường được giải quyết bằng các băng tải ống nhờ việc vận

chuyển vật liệu bằng ống bằng cách cuốn chồng các cạnh băng và sử dụng các con lăn bố trí theo

hình lục giác tạo cho băng có dạng ống tròn (Hình 1.1).

Băng tải sẽ bao lấy vật liệu vận chuyển nên bảo vệ được vật liệu khỏi tác động của môi trường

cũng như bảo vệ môi trường khỏi tác động của vật liệu. Đoạn băng trở về cũng được định dạng

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

thiết diện tròn nhờ các con lăn với bề mặt mang vật liệu được cuốn vào trong giúp vật liệu còn

dính trên băng tải không bị rơi vãi trên đường trở về.

Băng tải ống cũng loại trừ nhu cầu sử dụng trạm trung chuyển để thay đổi hướng vận chuyển.

Băng tải ống có khả năng uốn cong ngang với bán kính nhỏ hơn nhiều so với băng tải dạng máng

thông thường nhờ băng tải được ép chặt tất cả các phía bằng các bộ con lăn dẫn hướng. Điều này

loại trừ tất cả các tác động liên quan đến trạm trung chuyển và phụ phí để làm sạch băng tải, các

tang, hệ thống dẫn động, máng xả liệu, hệ thống thu gom bụi, hệ thống phân phối năng lượng và

chi phí bảo trì liên quan tới các trạm trung chuyển.

Với những lý do trên, băng tải ống rõ ràng là lựa chọn tối ưu nhất để vận chuyển các vật liệu rời

như tro bụi dễ bay, đá vôi, vôi và than đá dính ướt, than non hay than cốc từ dầu mỏ, xi măng,

phân bón...

1.2.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Băng tải ống được giới thiệu lần đầu tiên bởi công ty JPC (Japan Pipe Conveyor) năm 1978

trên cơ sở phát triển băng tải máng sử dụng tấm băng và con lăn định hình thành dạng ống, nhận

được bằng sáng chế và triển khai thành công lần đầu tiên vào năm 1979. Đến nay đã xuất hiện

nhiều nhà cung cấp dạng băng tải này, tuy nhiên trong số đó có khoảng sáu nhà cung cấp chính

có khả năng lắp đặt và cung cấp phụ tùng thay thế. Dưới đây xin giới thiệu một số dự án được

thực hiện trên thế giới.

a. Dự án băng tải ống vận chuyển phế thải tại mỏ than Saarland (west Germany)

b. Dự án băng tải ống tại vùng mỏ than đông bắc nước Anh

c. Dự án băng tải ống Homestake:

1.2.3. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam quy trình thiết kế chế tạo hệ thống băng tải ống chưa được nghiên cứu đầy đủ

do đó nhu cầu của đề tài là cần thiết.

1.3. Mục tiêu của luận văn

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Nghiên cứu thiết kế &chế tạo mô hình băng tải ống trong không gian hẹp (phòng thí

nghiệm) có khả năng dễ dàng thay đổi các tính chất kết cấu.

1.4. Tính cấp thiết đề tài:

1.4.1. Ứng dụng của hệ thống băng tải ống

● Trong các sản xuất lương thực cần vận chuyển lương thực từ nơi thu hoạch vào kho, từ kho

này đến kho khác hay đến các bên cảng

● Trong ngành công nghiệp khai khoáng đặc biệt là than đá

1.4.2. Các ưu điểm của hệ thống băng tải ống

Chiều dài vận chuyển lớn, năng suất cao, có khả năng vượt địa hình phức tạp

Cần thiết cho nhu cầu vận chuyển của ngành công nghiệp than đá

Đảm bảo không gây ô nhiễm môi trường không khí, hạn chế tiêu hao vật liệu

1.5. Giới hạn luận văn ● Thiếu thốn về không gian lắp đặt nên mô hình quá nhỏ và thiếu những đặc trưng

của băng tải ống như góc bẻ cong trên mặt phằng ngang, góc nâng, năng suất

không lớn,…

● Chưa mô phỏng được khả năng biến dạng của băng tải ống

● Chưa tìm được băng tải thích hợp, vật liệu băng tải thích hợp cho mô hình

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ

BĂNG TẢI ỐNG

2.1.Nguyên lý làm việc băng tải ống 2.1.1. Cấu tạo [1]

Một hệ thống băng tải ống đơn giản bao gồm những bộ phận sau:

- Dây băng: dây băng là bộ phận để chứa và vận chuyển vật liệu, dây băng tải ống tương tự

như dây băng thường nhưng có yêu cầu đặc biệt về độ cứng và độ dẻo.

Dây băng phải có độ cứng thích hợp để tạo và duy trì hình dạng ống khi nó đi qua lỗ tròn

được tạo bởi các con lăn dẫn hướng. Đồng thời nó phải giữ nguyên tính dẻo để có thể chuyển đổi

giữa dạng phẳng ở 2 đầu nạp và tháo liệu với dạng ống tròn ở phần giữa của băng tải. Điều này

được giải quyết bằng việc đưa vào lớp cao su giữa mỗi lớp sợi trong băng.

Độ cứng tại cạnh băng được giảm bớt để duy trì độ kín khít tại phần gối mép băng lên nhau,

đảm bảo vật liệu không bị thoát ra. Theo đó, các lớp cao su tại hai đầu băng và thời gian nối đai

được kiểm soát làm tăng khả năng chấp nhận một cách tự nhiên hình dạng ống.

- Tang dẫn và tang bị dẫn: bộ phận dẫn động băng tải ống thường được đặt ở phía đầu tháo

liệu. Bộ phận dẫn động thường bao gồm động cơ điện, hộp giảm tốc, tang dẫn và tang bị dẫn,

kích thước của tang phụ thuộc vào kích thước của băng và thường được lấy theo tiêu chuẩn. Các

tang thường được đúc bằng gang xám hay hàn bằng thép, bề mặt của tang được gia công cẩn

thận. Để tăng hệ số ma sát giữa băng và tang người ta thường bọc cao su hay các tấm nhôm.

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Hình 2.1: Bộ con lăn dẫn hướng

- Các bộ con lăn dẫn hướng: bộ phận đỡ băng và giữ khuôn hình ống là các bộ con lăn. Các

con lăn được chế tạo bằng thép ống hoặc thép đúc. Con lăn được đặt trên cặp ổ lăn và quay

quanh trục cố định gắn chặt trên giá đỡ con lăn của băng.

Khi băng tải ống ở trạng thái thẳng mà không bị uốn cong theo bất kỳ phương thẳng đứng

hay nằm ngang, ba con lăn đầu dưới hay phía chịu tải của băng tải ống sẽ đỡ băng và mang tải.

Ba con lăn đầu trên có tác dụng duy trì hình dạng ống của băng tải. Khi băng tải tới đoạn cong

theo phương ngang hay thẳng đứng thì các con lăn khác quanh ống có thể trở thàng các con lăn

đỡ và chịu tải trong khi các con lăn khác làm nhiệm vụ duy trì dạng ống cho băng tải. Cũng

tương tự vậy đối với phía trở về của băng tải ống. Nguyên nhân phần dưới của băng tải khi trở về

vẫn được cuốn tròn chứ không để ở dạng phẳng như ở các băng tải thông thường là để giữ cho

băng tải có cấu trúc cùng kích thước và dẫn hướng cho băng tải đi qua các khúc cong thẳng đứng

và nằm ngang.

Các con lăn dẫn hướng bao quanh băng tải ống được gọi là các con lăn giữ khuôn hình ống.

Đường kính và khoảng cách giữa các bộ con lăn được xác định theo kích thước băng tải ống và

vật liệu vận chuyển. Nhờ độ cứng của băng tải ống khoảng cách giữa các bộ con lăn có thể gia

tăng mà không sợ dây đai bị chùng quá mức như đối với băng tải thường.

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Kết cấu giá đỡ các con lăn sử dụng các tấm panel đỡ các bộ con lăn đơn giản. Các tấm panel

được dập từ thép tấm và chế tạo rất kinh tế. Đối với trường hợp băng tải ống có kích thước lớn,

các tấm panel được chế tạo từ thép góc và thép tấm. Các lỗ lắp bộ con lăn được khoan thành rãnh

có thể dịch chỉnh đảm bảo lắp ráp chính xác bộ con lăn.

- Thiết bị căng đai: bộ phận căng đai có tác dụng làm tăng lực kéo của băng làm cho băng bị

võng ít. Cơ cấu căng băng có thể bao gồm các kiểu đối trọng hay vit me. Cơ cấu căng băng kiểu

đối trọng giữ được sức căng trong băng đồng đều hơn, còn cơ cấu căng băng kiểu vít me thì sức

căng của băng bị thay đổi nhưng về kết cấu thì kiểu vít me đơn giản và gọn nhẹ hơn kiểu đối

trọng.

Hình 2.2: Vít me căng đai

- Thiết bị làm sạch băng tải: vấn đề làm sạch băng tải được thực hiện bằng những thiết bị

sử dụng cho băng tải thường. Tấm gạt đơn và bộ nhiều tấm gạt hay bàn chải quay và lưỡi gạt xúc

dạng chữ V trên nhánh về đều có thể sử dụng làm sạch băng tải.

- Bộ phận nạp và tháo liệu: có thể sử dụng các thiết bị tương tự như với băng tải thường,

tuy nhiên nạp liệu đều đặn cho băng tải ống là rất quan trọng đối với sự ổn định và đúng hướng

của nó. Vì lý do đó vật liệu nên được cung cấp thông qua việc sử dụng băng tải tiếp liệu hoặc

đầu nạp liệu rung để bảo đảm dòng liệu nạp đều.

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Tại đầu cuối của băng tải ống, băng tải đi qua tang, tại đó nó ở trạng thái mở và có dạng

phẳng, vật liệu được tháo ra tương tự băng tải thường. Vấn đề vung vãi liệu có thể giải quyết dễ

dàng nhờ đoạn băng dẫn hướng gom vật liệu vận chuyển vào phễu xả liệu.

Hình 2.3: Phễu nạp và tháo liệu

- Module khung định hình: được dùng để đỡ và lắp đặt các panel định hình. Giàn khung

băng tải được chế tạo dưới dạng module với 2 loại chiều dài, những module ngắn được sử dụng

ở nhưng đoạn cong, những module dài hơn được dùng cho những đoạn thẳng. Các đoạn khung

đặc biệt được chế tạo cho hai đầu của hệ thống để đóng và mở băng, băng thay đổi từ dạng

phẳng sang dạng hình ống, băng được đỡ bởi các con lăn với các góc nghiêng tăng dần cho đến

khi khép kín miệng băng.

Hình 2.4: Module khung định hình

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Do cấu trúc các bộ con lăn lắp đăt trên các panel, giàn đỡ của băng tải ống bao gồm cả lan

can cứng vững cho người đi bộ nên thiết kế phải gọn nhẹ. Lan can đi bộ có thể thiết kế một bên

hay hai bên để bảo trì tùy theo kích thước băng tải. Các dạng băng tải ống thông thường cho

phép thiết kế khung giàn vững chắc giúp giảm tải cho nền móng

2.1.2. Nguyên lý làm việc

Hình 2.5: sơ đồ mô hình hệ thống băng tải ống

1. tang dẫn

2. phễu cấp liệu

3. con lăn đỡ băng tải

4. con lăn định hình ống

cho băng tải

5. băng tải;

6. hệ thống truyền động

7. phễu tháo liệu

8. tang bị động

9. chân giá

10. con lăn cuốn ống từng

bước

11. cụm điều chỉnh sức

căng băng (vít me)

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Băng tải ống (5) được mắc qua tang dẫn (1) và tang bị dẫn (8). Băng được đỡ và định hình

dạng ống nhờ các bộ con lăn (4). Khi làm việc, băng được làm căng bằng cơ cấu đối trọng hoặc

vítme (11). Khi tang dẫn động quay thì kéo theo băng chuyển động, vật liệu qua phễu tiếp liệu

(2) rơi xuống nằm trên mặt băng và được vận chuyển đến cửa tháo liệu (7). Khi băng làm việc,

nhánh chứa vật liệu được gọi là nhánh có tải, còn nhánh phía dưới không chứa vật liệu gọi là

nhánh trở về (hay nhánh không tải). Băng tải sau khi nhận liệu từ phễu nạp liệu sẽ cuốn tròn nhờ

các bộ con lăn dẫn hướng (10), bao lấy vật liệu và vận chuyển, do đó sẽ bảo vệ vật liệu khỏi tác

động của môi trường, cũng như bảo vệ môi trường khỏi tác động của vật liệu. Đối với đoạn băng

trở về băng cũng được định dạng thiết diện tròn nhờ các con lăn, bề mặt mang tải được cuốn vào

trong để bảo vệ vật liệu còn dính trên băng tải không bị rơi vãi trên đoạn băng trở về. Chỉ có một

số vùng tại đó băng tải ở trạng thái mở là tại đầu và cuối băng tải.

2.2.Các thống số giới hạn của băng tải ống

Bên cạnh những tính năng đặc biệt của mình, băng tải ống cũng có nhiều yêu cầu chuyên biệt

liên quan tới năng suất, kích thước hạt, khoảng cách giữa các bộ con lăn, chiều dài các đoạn

chuyển tiếp, góc nâng của băng tải, bán kính cong tối thiểu của các đoạn uốn cong… Các thông

số giới hạn của băng tải ống được phân tích hay tổng hợp từ các nghiên cứu trước đây [1, 2]:

1) Năng suất: năng suất của băng tải ống phụ thuộc vào đường kính băng, mức độ điền

đầy ống và vận tốc băng tải. Bảng 2.1 cho ta các giá trị chuẩn của năng suất và vận tốc

băng tải trong mối quan hệ với đường kính của băng tải ống. Các giá trị trong bảng

được tính toán dựa trên các điều kiện sau: Hệ số điền đầy băng tải ống 75%; kích

thước hạt lớn nhất bằng 1/3 đường kính ống và góc nâng lớn nhất của băng tải là 22 o.

Bảng 2.1: năng suất của băng tải ống và vận tốc băng tải.

Đường kính ống

(mm)

Thiết diện

ngang của vật

liệu (m 2)(1)

Vận tốc băng

lớn nhất (m/s)

Năng suất

(tấn/h)

Kích thước

hạt lớn nhất

(mm)(2)

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

150 0.014 2.03 75 50

200 0.024 2.19 125 70

250 0.038 2.34 250 90

300 0.055 2.54 300 100

350 0.075 2.90 500 120

400 0.097 3.36 1000 140

500 0.152 3.76 1500 165

600 0.219 4.17 2500 200

700 0.298 4.58 3250 250

850 0.440 4.98 5000 300

(1) Vật liệu chiếm 75% diện tích mặt cắt ngang

(2) Kích thước hạt lớn nhất bằng 1/3 đường kính ống

2) Kích thước tiêu chuẩn của con lăn: Khi băng tải ống ở trạng thái thẳng và không bị uốn

cong theo bất kỳ phương thẳng đứng hay nằm ngang, ba con lăn đầu dưới hay phía chịu tải của

băng tải ống sẽ đỡ băng và mang tải. Ba con lăn đầu trên có tác dụng duy trì hình dạng ống của

băng tải. Khi băng tải tới đoạn cong theo phương ngang và thẳng đứng thì các con lăn nào đó

quanh ống có thể trở thàng các con lăn đỡ và chịu tải trong khi các con lăn khác làm nhiệm vụ

duy trì dạng ống cho băng tải. Cũng tương tự vậy đối với phía trở về của băng tải ống. Nguyên

nhân phần đáy của băng tải khi trở về vẫn được cuốn tròn chứ không để ở dạng phẳng như ở các

băng tải thông thường là để giữ cho băng tải có cấu trúc cùng kích thước và dẫn hướng cho băng

tải đi qua các khúc cong thẳng đứng và nằm ngang. Các con lăn dẫn hướng bao quanh băng tải

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

ống được gọi là các con lăn giữ khuôn hình ống. Trên bảng 2.2 cho thấy đường kính của con lăn

và đường kính trục đỡ con lăn trong mối tương quan với kích thước băng tải ống.

Bảng 2.2: Khoảng cách giữa các bộ con lăn, đường kính con lăn, chiều dài đoạn chuyển

tiếp, chiều dài tối thiểu của băng tải và đoạn chuyển tiếp đối với trường hợp không có

đường uốn cong:

Đường kính

ống (mm)

Khoảng cách giữa

các bộ con lăn (m)

Đường kính các

con lăn (mm)

Chiều dài đoạn

chuyển tiếp (m)

Chiều dài tối

thiểu của băng tải

(m)

150 1.2 90 3.8 18

200 1.5 100 5.2 20

250 1.6 100 6.4 23

300 1.7 125 7.6 25

350 1.8 125 8.8 30

400 1.9 125 10.2 35

500 2.0 125 12.8 40

600 2.2 150 15.2 50

700 2.3 150 17.8 60

850 2.4 180 21.6 70

Trong băng tải ống, băng tải được dẫn hướng bởi các con lăn bao quanh đai, băng tải có thể

vượt qua các khúc cong và lệch tâm. Trong quá trình lắp đặt băng tải ống, vị trí tương đối giữa

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

bộ con lăn và băng được hiệu chỉnh để duy trì vị trí ghép mí cạnh băng tải nằm gần đỉnh ống

nhất tại phía mang tải. Tuy nhiên yếu tố ảnh hưởng chính tới trạng thái ổn định của băng và giữ

vị trí ghép mí cạnh băng gần đỉnh ống là trọng lượng của vật liệu vận chuyển. Trọng tâm của vật

liệu tại 75% thiết diện ngang phía dưới ống sẽ duy trì trạng thái động lực học phù hợp của băng

tải ống. Đối với phần băng tải ống không tải trở về, vị trí ghép mí cạnh băng tải nằm ở đáy hình

ống. Trọng lượng phụ của phần gối lên nhau sẽ duy trì trạng thái động lực học phù hợp của phần

trở về này.

3) Chiều dài đoạn chuyển tiếp: Tại đoạn chuyển tiếp đầu nạp liệu, băng thay đổi từ dạng

phẳng sang dạng hình ống, băng được đỡ bởi các con lăn với các góc nghiêng khác nhau tương

tự như trường hợp băng tải thường. Tại vị trí này băng tải nhận liệu từ phễu nạp. Các con lăn bên

dưới được đặt đúng trọng tâm và sẽ chịu hầu hết tải trọng của vật liệu. Tại phần bắt đầu hình

thành dạng ống, bộ con lăn đặc biệt được sử dụng bao gồm 6 con lăn được bố trí dạng đa giác

đều tạo hình dạng gần giống hình tròn và cho phép chịu được tải trọng lớn hơn khi đai cuộn tròn.

Cùng với những bộ con lăn này, những bộ con lăn đặc biệt dẫn hướng được sử dụng để ép một

cạnh đai xuống dưới cạnh khác khi chúng cuốn khít vào nhau. Bộ con lăn này được đặt ngay

trước bộ con lăn tạo ống tròn đầu tiên, chiều rộng của đoạn khép mí cạnh phải chiếm một cung

20o để đảm bảo độ kín khít của ống. Chiều dài của phần chuyển tiếp giữa tang đầu vào tới phần

có dạng ống và từ phần có dạng ống tới tang phía đầu xả liệu là hàm của đường kính ống băng

tải. Do cần thiết phải có các đoạn chuyển tiếp tại hai đầu của băng, chiều dài tối thiểu của băng

tải ống cũng được giới hạn và được cho trong bảng 2.2. Các đoạn chuyển tiếp phải ở trong trạng

thái thẳng tại cả hai đầu.

4) Khoảng cách giữa các bộ con lăn: khoảng cách giữa các bộ con lăn được xác định theo

kích thước băng tải ống và vật liệu vận chuyển. Nhờ độ cứng của băng tải ống khoảng cách giữa

các bộ con lăn có thể gia tăng mà không sợ dây đai bị chùng quá mức như đối với băng tải

thường. Các khoảng cách giữa các bộ con lăn thông dụng cho trường hợp băng tải ống thẳng

cũng được cho trong bảng 2.2.

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Khoảng cách giữa các bộ con lăn của băng tải ống có thể giảm trong vùng uốn cong. Bảng

2.3 cung cấp tỉ lệ phần trăm yêu cầu giảm so với chuẩn của khoảng cách giữa các con lăn dọc

theo các khúc cong theo phương ngang hay phương thẳng đứng đối với băng vải cao su và băng

sợi thép. Trong mọi trường hợp lựa chọn cuối cùng khoảng cách giữa các bộ con lăn phải dựa

trên cơ sở cân nhắc toàn bộ các điều kiện ứng suất tĩnh và động của từng trường hợp băng tải ống

cụ thể và dạng tổng hợp của các đường cong sử dụng.

Bảng 2.3: Khoảng cách giữa các con lăn và bán kính cong trong đoạn uốn cong

% khoảng cách chuẩn giữa

các bộ con lăn

Bán kính đoạn uốn

cong (mm)

100 600 D

90 500 D

80 400 D

70 300 D

65 250 D

60 200 D

D- Đường kính ống (mm)

5) Bán kính đoạn uốn cong: Băng tải ống có khả năng uốn cong theo cả hai mặt phẳng

thẳng đứng và nằm ngang hay đường cong tổng hợp giữa chúng, loại trừ các trạm trung chuyển

hay đi vòng quanh, phía trên hay dưới thiết bị hiện tại. Các đoạn uốn cong bắt đầu chỉ sau khi

băng đã đi qua đoạn chuyển tiếp và có dạng ống. Đoạn ống uốn cong phải kết thúc trong khi

băng tải còn ở trạng thái ống trước khi tới đoạn chuyển tiếp mở ống tại đầu tháo liệu.

Bán kính cong của băng tải là hàm của đường kính ống băng tải, kiểu băng tải sử dụng (bảng

2.3 hoặc 2.4). Nhìn chung bán kính tối thiểu đề nghị cho đường uốn cong ngang hay đường cong

lõm của băng vải cao su bằng 300 lần đường kính ống và bằng 700 lần đường kính ống đối với

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

băng tải sợi thép. Tuy nhiên với đường uốn cong dạng chữ S, đường cong lồi hoặc đường cong

kết hợp giữa cong ngang và lõm thì bán kính tối thiểu bằng 400 lần đường kính ống đối với

băng sợi vải và bằng 800 lần đối với băng sợi thép. Trong trường hợp đường cong kết hợp giữa

cong ngang và cong lõm, bán kính tối thiểu bằng 500 lần đường kính ống đối với băng sợi vải và

bằng 900 lần đường kính ống đối với băng sợi thép. Những số liệu trên là dùng để tham khảo.

Trong mọi trường hợp lựa chọn cuối cùng của bán kính cong dựa trên cơ sở phân tích các điều

kiện tải trọng tĩnh và động đối với từng trường hợp cụ thể và kiểu hay sự phối hợp các đường

cong được sử dụng.

6) Dây băng tải ống: Dây băng tải ống tương tự như băng thường nhưng có sự phối hợp

nhiều đặc tính quan trọng trong thiết kế. Dây băng phải có độ cứng thích hợp để tạo và duy trì

hình dạng ống khi nó đi qua lỗ tròn được tạo bởi các con lăn dẫn hướng. Đồng thời nó phải giữ

nguyên tính dẻo để chuyển đổi từ dạng phẳng ở tang thành dạng ống tại 2 đầu nạp và tháo liệu

của băng tải. Điều này được giải quyết bằng việc đưa vào lớp cao su giữa mỗi lớp sợi trong băng.

Độ cứng tại cạnh băng được giảm bớt để duy trình độ kín khít tại phần ghép mí cạnh lên

nhau, đảm bảo vật liệu không bị rơi ra. Thêm nữa, các lớp cao su tại các đầu băng và thời gian

nối băng được kiểm soát làm tăng khả năng chấp nhận một cách tự nhiên hình dạng ống.

Đối với những đường ống lượn đơn, dây băng tải ống cũng có thể có cấu trúc sợi thép. Trong

trường hợp này, những sợi vải ngang được bố trí cả bên trên và dưới các sợi cáp thép. Ngoài ra,

cũng như cấu trúc sợi vải, lớp cao su cũng được dùng để ngăn cách sợi vải và các sợi thép. Tuổi

thọ của dây băng tải ống và dây băng thường khi sử dụng làm băng tải máng, tương tự nhau.

Vấn đề làm sạch băng tải được thực hiện với cùng thiết bị sử dụng cho băng tải thường. Tấm

gạt đơn và bộ nhiều tấm gạt hay bàn chải quay và lưỡi xúc dạng chữ V trên nhánh về đều có thể

sử dụng làm sạch băng tải.

Vật liệu có nhiệt độ cao có thể vận chuyển trên băng tải ống bằng việc sử dụng băng tải

chuyên dụng. Các loại băng tiêu chuẩn được sử dụng cho trường hợp nhiệt độ thấp hơn 140 độ F.

Hai mức băng chịu nhiệt độ cao là 230 độ F và 320 độ F tương ứng. Cần cân nhắc kỹ lưỡng về cả

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

kích thước hạt và nhiệt độ bề mặt để có thể lựa chọn loại băng thích hợp. Điều kiện quá tải về

nhiệt độ trên bề mặt băng tải sẽ ảnh hưởng tới tuổi thọ của đai.

7) Kích thước hạt vật liệu: kích thước hạt vật liệu rất quan trọng khi lựa chọn kích thước

băng tải ống (bảng 2.1). Nhìn chung kích thước hạt lớn nhất bằng 1/3 đường kính ống tính toán.

Xét về điều kiện phân bố kích thước hạt, khoảng kích thước hạt cho phép tương đối rộng. Việc

nạp vật liệu lớn hơn nhiều so với kích thước đề nghị có hại cho tuổi thọ dây băng và các bộ con

lăn dẫn hướng băng. Nếu đường kính ống được cho phụ thuộc vào kích thước hạt vật liệu, có thể

cần lựa chọn đường kính ống lớn hơn trường hợp lựa chọn theo năng suất.

8) Góc nâng của băng tải ống: Băng tải ống có thể vượt qua các đường dốc nghiên hơn các

loại băng tải thông thường do thiết diện ngang tròn gia tăng khả năng tiếp xúc giữa vật liệu và

băng tải giúp tăng thên góc nghiêng bằng khoảng 50%. Với độ dốc càng lớn, chiều dài băng tải

có thể rút ngắn lại. Góc nâng lớn nhất của băng tải ống được cho trong bảng 2.4.

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Bảng 2.4: Bán kính cong tối thiểu (R) và góc nâng lớn nhất của băng tải ống ( β)

Đường

kính ống (mm)

Bán kính

cong tối thiểu R

(m)

Góc nâng lớn

nhất của băng tải

ống β (độ)

150 45 30

200 60 30

250 75 30

300 90 30

350 105 30

400 120 30

500 150 30

600 180 30

700 210 30

850 225 30

2.3.Thiết kế các bộ phận 2.3.1. Thiết kế kết cấu

Kết cấu băng trở về lật ngửa:

Kết cấu băng tải như hình vẽ khi băng tải trở về qua các bộ con lăn có mặt chồng

(overlap) hướng lên trên nhưng vẫn không bị mỏi.

●Ưu:

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

- Đoạn về có thể tải liệu được

- Ít rơi vãi

- Đảm bảo băng không bị mõi

●Nhược

- Phải thêm nhiều con lăn chuyển hướng phức tạp

- Tăng kích thước

Kết cấu băng trở về úp

Hình 2.6 Kết cấu băng tải trở về úp

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

●Ưu:

- Đảm bảo băng không bị mỏi

- Đơn giản, nhỏ gọn

●Nhược:

- Đoạn về không tải liệu được

- Dễ rơi rớt vật liệu thừa trên đường về

Kết cấu băng trở về trùm lên trên

Hình 2.7 Kết cấu băng tải trở về trùm lên trên

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Đây là kết cấu băng tải ống “của tương lai”. Đoạn về của băng được chồng lên trên các con

lăn tạo ống của đoạn đi.

●Ưu: (so với kết cấu truyền thống)

- Giảm một nữa số con lăn

- Giảm sức căng băng tải bằng cách giảm sức cản động học

- Giảm công suất cần thiết nhờ giảm sức cản đoạn về

- Không cần thêm kết cấu đỡ đoạn về nhờ đó giảm đáng kể khối

lượng

- Giảm không gian cần thiết

- Giảm tiếng ốn nhờ đoạn về bao phủ hoàn toàn đoạn đai ống và

trạm ru lô định hình

- Bảo vệ cái con lăn khỏi điều kiện khí hậu bên ngoài

●Nhược

- Kết cấu phức tạp của trạm cấp liệu – xã liệu

- Đoạn về dạng chữ U nên đường kính bẻ cong băng phải lớn hơn

- Mặt chứa liệu úp qua tang dẫn động làm giảm tuổi thọ

- Chưa được dùng trong thực tế, chỉ mới qua thử nghiệm tại các

phòng thí nghiêm

Kết luận

Qua các so sánh trên, ta chọn băng tải ống có mặt trở về úp do đáp ứng các nhu

cầu

- Mô hình nhỏ nên trạm xã liệu và nạp liệu chiếm phần lớn

- Kết cấu đơn giản

- Tính an toàn của mô hình luận văn

2.3.2. Thiết kế khung ngoài

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Giới thiệu: Các dạng kết cấu dùng để hổ trợ cho các kết cấu băng tải công nghệ cao được

trình bày trong các hình dưới, các cấu trúc thông thường gồm:

- Dàn khung dạng cũi chó.

- Dàn khung dạng hộp mở.

- Dàn khung dạng hộp đóng 1 phần.

- Dàn khung dạng hộp kín hòan tòan.

- Dàn khung bê tông.

- Dàn khung dạng tam giác.

Hình 2.8

Kết cấu dạng “cũi chó” điển hình

Hình 2.9

Kết cấu “dàn khung dạng hộp mở” điển hình

Hình 2.10

Kết cấu “dàn khung dạng hộp đóng 1 phần”

điển hình

Hình 2.11

Kết cấu “ dàn khung dạng hộp kín hòan tòan”

điển hình

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Hình 2.12

Kết cấu “dàn khung bê tông” điển hình

Hình 2.13

Kết cấu “dàn khung dạng tam giác” điển hình

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Dựa trên các so sánh về kinh phí các kết cấu trong thực tế có thể khẳng định kết cấu dàn

khung dạng tam giác đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất.

● Các kết cấu được chọn làm mô hình thí nghiệm

Hình 2.14 Kết cấu khung sắt

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Hình 2.15 Kết cấu khung nhôm

Kết luận

Kết cấu khung đỡ băng tải mô hình nên chọn nhôm định hình:

- Dễ lắp ráp

- Thay đổi dễ dàng các khoảng cách- cần thiết cho một mô hình thử

nghiệm

- Yêu cầu thẩm mĩ

2.3.3. Thiết kế panel

So sánh các kết cấu: 2 kết cấu chính

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

a) Kết cấu 6 con lăn nằm cùng một phía

Hình 2.16 Kết cấu 6 con lăn nằm cùng phía

Thiết kế nguyên thủy cả 6 con lăn đều năm trong 1 phía của panel thường làm cho đai vướng

vào giữa các con lăn gây hư hỏng đai.

b) Kết cấu các con lăn nằm sole nhau về 2 phía panel [14] Ngày nay, mỗi bên của panel gồm 3 con lăn nằm sole với 3 con lăn mặt bên kia để giảm

thiểu hư hỏng đai

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Hình 2.17 Kết cấu 6 con lăn nằm 2 phía [14]

Tuy nhiên thiết kế này vẫn còn những hạn chế là “điểm bấu” giữa con lăn và băng đòi hỏi

việc kiểm tra an toàn nghiêm ngặt trong quá trình lắp băng

Thiết kế của panel hiện nay đang được xem lại bao quát hơn vì sự lãng phí trong sử dụng

thép. Một số thiết kế mới đang được xem xét và ứng dụng trong tương lai gần

Hình 2.18 Thiết kế mới [14]

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Hình 2.19 Thiết kế mới[14]

c) Kết luận Dù còn nhiều hạn chế nhưng trong thời gian giới hạn, thiết kế băng tải 6 con lăn

so le hai phía panel vẫn được chọn

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Hình 2.20: Panel định hình ống

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

2.3.4. Thiết kế roller

Hình 2.21: Thiết kế roller

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

2.3.5. Thiết kế tang

Hình 2.22: Thiết kế tang

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

2.3.6. Thiết kế hệ thống căng dây: Hệ thống căng băng bằng đối trọng đảm bảo lực căng băng hơn nhưng có nhược điểm là

công kềnh nên ta chọn hệ thống căng băng bằng vít-đai ốc, vừa có tác dụng căng băng vừa có tác dụng điều chỉnh cân bằng băng lại gọn nhẹ.

Hình 2.23: Thiết kế hệ thống căn dây

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

2.3.7. Thiết kế trạm dẫn động: Vì động cơ phải nằm dưới tang chủ động để đảm bảo không bị ảnh hưởng bởi vật

liệu từ phễu xả liệu nên truyền động từ động cơ đến trục tang chủ động phải thông

qua bộ truyền xích hoặc đai. Ta nên chọn bộ truyền đai để đảm bảo khi tải nặng và

mất điện đột ngột có thể khởi động lại dễ dàng.

Hình 2.24: Thiết kế trạm dẫn động

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

2.3.8. Thiết kế hệ con lăn chuyển tiếp

Hình 2.25 Hệ con lăn chuyển tiếp ngang tâm[14]

Hình 2.26 Hệ con lăn chuyển tiếp không ngang tâm[14]

Ta chọn hệ con lăn chuyển tiếp ngang tâm cho mô hình để thích hợp với không gian hẹp và

hạn chế mỏi băng tải.

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

2.3.9. Phương pháp lắp đặt và bảo trì băng tải [14]

Băng tải ống bao gồm vô số thành phần và thiết kế đặc trưng mà bộ phận Quản lý và bảo trì

phải quan tâm.

Sự thẳng hàng của băng tải ống rất quan trọng để phòng tránh đai va quệt với kết cấu,

đường trượt,… mà kết quả là hư hỏng vĩnh viễn cho đai và các kết cấu bị ảnh hưởng. Thêm vào

đó, đai thẳng hàng là yếu tố quyết định để tránh sản phẩm rơi rớt ra khỏi ống trong hành trình

khi đoạn “overlap” nằm không đúng vị trí. Hình dưới

Hình 2.27 : Mặt cắt ngang của đoạn ống chuyển liệu dạng ống, thể hiện vị trí trùng lên nhau

A: Kết cấu thẳng hàng, góc chồng phải hạn chế 20° mỗi bên B: Kết cấu không thẳng hàng

nên đoạn chồng xoay quá nhiều làm rớt vật liệu ra ngoài

Sự thằng hàng và con lăn chống lệch băng phải được kiêm tra trong điều kiện làm việc

không tải, tải 1 phần và tải nặng . Trường hợp kiểm tra thẳng hàng ban đầu hay nói cách khác là

băng mới hoặc băng mới thay, băng tải phải được cho chạy chỉ một lần khi tất cả thanh

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Băng tải sau đó được cho chạy không tải, với sự giám sát bởi con người trong suốt chiều dài

băng tải.

Một khi băng tải chạy, đoạn băng overlap phải được quan sát với sự liên hệ đến các kết cấu

còn lại. Sự thẳng hàng của băng ở đoạn đầu và đuôi phải được giám sát khi khởi động và khi

đoạn overlap di chuyển cùng hay ngược chiều kim đồng hồ trong kết cấu quá 20° như trên, băng

cần có con lăn chống lật

Con lăn chống lật của băng tải tốt nhất là được thực hiện chỉ với một con. Nó đảm bảo không

có sự điều chỉnh trùng lặp đối với các bộ con lăn, đặc biệt như trong ví dụ minh họa với chiều dài

đai. Thêm vào đó, bộ chống lật nên ở điểm đuôi băng tải bắt đầu với pulley đuôi, đoạn cấp liệu

,… và tiếp tục trong suốt đoạn băng chứa liệu , cắt ngắn và quay trở lại pulley đuôi theo đường

nhánh không tải.

Hình 2.28 : Con lăn chống lật băng tải ống

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Đễ điều chỉnh băng, mỗi panel con lăn băng tải ống có 2 con lăn điều chỉnh, ở riêng từng

đoạn có tải và không tải . Những con lăn này luôn là con lăn nằm dưới của bộ sáu con lăn, và

được lắp như trong hình trên. Khi băng tải uốn cong đoạn nằm ngang, những con lăn điều chỉnh

luôn được dịch chuyển vào trong của cung uốn.

Để điều chỉnh chống lật băng, đầu tiên phải xác định khi nào băng cần phải xoay cùng hay

ngược chiều kim đồng hồ để đoạn overlap năm ở trên (nhánh có tải ) hay dưới (nhánh không tải

) của bộ con lăn. Thứ hai, phải xác định con lăn nào trong panel con lăn nào cần phải điều chỉnh.

Để làm điều đó, Nguyên nhân của việc không thằng hàng phải được tìm ra hay nói cách khác nơi

nào mà băng bắt đầu không thẳng hàng, và những con lăn này phải được điều chỉnh.

Những con bulong trong bộ điều chỉnh phải được nới lỏng, để giá đỡ có thể xoay dễ dàng.

Để điều chỉnh băng thẳng hàng, giá đỡ con lăn phải được xoay theo hướng thích hợp. Hình

chỉ ảnh hưởng của sự xoay của bộ giá đỡ và con lăn.

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Hình 2.29: Sơ đồ làm việc con lăn chống lật

Cần phải kiểm tra thường xuyên để tránh điều chỉnh quá mức. Sự điều chỉnh phải được thực

hiện từ từ, 3 hay 4 con lăn liền sát nhau mỗi lần bằng cách theo dõi trong vòng 5 phút, để cho sự

điều chỉnh có hiệu quả trước khi điều chỉnh chỗ khác.

Nhưng nơi mà con lăn được điều chỉnh, tấm panel phải được đánh dấu.

Một khi băng chạy đúng qua panel, tải truyền cục bộ phải được chuyển, tiếp theo đó là kiểm

tra chạy hết tải. Tất cả giá đỡ con lăn phải được siết chặt một khi điều chỉnh đai hoàn tất.

Bằng cách điều chỉnh một chuỗi các con lăn, sự thẳng hàng của băng không được cải thiện,

từ đó điều chỉnh băng phải làm lại từ vị trí ban đầu trước khi chuỗi con lăn khác được điều chỉnh.

Bằng cách này mà sự điều chỉnh con lăn được quan lý một cách logic, có hệ thống.

2.4.Tính toán thiết kế 2.4.1. Phương pháp tính toán thiết kế băng tải ống [1]

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Do băng tải ống tương đối mới, chưa có các chuẩn mực được công nhận nên việc tính toán

vẫn dựa trên các công thức tính toán đối với băng tải máng đã được hiệp hội các nhà sản xuất

thiết bị băng tải (CEMA) công nhận, có xét đến những đặc điểm khác nhau về phương diện chịu

tải giữa băng tải ống và băng tải máng trong tính toán thiết kế để có thể xác định các thông số kỹ

thuật chủ yếu và lựa chọn thiết bị phù hợp cho hệ thống băng tải ống. Sự khác biệt được thể hiện

trong các biểu thức:

1) Trở lực của các bộ phận tham gia chuyển động của nhánh có tải (q 1):

(2.1)

Trong đó:

Wb: trọng lượng của 1m băng:

(2.2)

S1: diện tích thiết diện của băng tải (m 2).

B: chiều rộng của băng tải (m), chọn theo tiệu chuẩn thoả mãn điều kiện:

B > 2.π.D

s: chiều dày của băng tải (m).

ρ1: khối lượng riêng của băng tải (kg/m 3).

g: gia tốc trọng trường (m/s 2).

Wm: trọng lượng của vật liệu phân bố trên 1m chiều dài băng:

(2.3)

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Wi: trở lực của bộ con lăn dẫn hướng (N).

(2.4)

Gi: khối lượng của một bộ con lăn dẫn hướng (kg).

= 0.001 – hệ số ma sát của các con lăn.

Si: khoảng cách giữa các bộ con lăn (m):

(2.5)

2) Trở lực của các bộ phận tham gia chuyển động của nhánh không tải (q 2):

(2.6)

3) Tải trọng phụ do cuốn ống (F p): (bảng 2.12)

Bảng 2.5: Tải trọng phụ do cuộn ống F p [1]

Đường kính ống

(mm)

Tải trọng phụ do

cuộn ống F p (N)

150 225

200 275

250 320

300 360

350 400

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

400 450

500 550

600 590

700 680

850 820

4) Tải trọng phụ do uốn cong ống tại các đoạn ống cong (F ci): (bảng 2.13)

Bảng 2.6: Tải trọng phụ do ma sát tại khúc uốn cong F c [1]

Độ

bóp

ống

Tải trọng phụ trên đai F c ,khi lực uốn băng F u N

450 900 2250 3600 4500 6800 9000 11350 13600

5o 14 22 29 36 44

10o 15 23 29 44 58 73 87

15o 22 35 44 65 87 109 131

20o 12 29 46 58 87 116 145 174

25o 14 36 58 72 108 144 181 217

30o 9 17 43 69 86 130 173 216 259

35o 10 20 50 80 100 150 201 251 301

40o 11 23 57 91 114 171 228 285 342

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

45o 13 26 64 102 128 191 255 319 383

50o 14 28 70 113 141 211 282 352 423

60o 17 34 83 133 167 250 334 417 500

70o 19 38 96 153 191 287 383 478 574

80o 21 43 107 172 214 322 429 536 643

90o 24 47 118 189 236 354 472 590 708

2.4.2. Xây dựng sơ đồ và các điều kiện ban đầu của hệ thống băng tải ống

Để có thể lên được sơ đồ và đưa ra các điều kiện ban đầu cho hệ thống băng tải ống, chúng ta có

thể tiến hành các bước sau:

1) Khảo sát thực địa: tiến hành khảo sát để xác định các thông tin về các yêu cầu đối với

vật liệu vận chuyển như: năng suất vận chuyển; vận tốc băng tải; tổng chiều dài theo đường tâm

các tang; chiều cao nâng lớn nhất; khoảng cách theo phương ngang giữa 2 tang; kích thước hạt

vận chuyển; Số lượng các khúc cong…

2) Lập bảng các thông số ban đầu:

Bảng 2.7 Các thông số ban đầu

STT Các thông số ban đầu Ký hiệu

01 Tỉ lệ điền đầy ống (%) γ

02 Vận tốc băng tải (m) Vo

03 Kích thước hạt lớn nhất (mm) δ

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

04 Đường kính ống (mm) D

05 Đường kính các con lăn (mm) d

06 Khoảng cách giữa các bộ con lăn (m) Si

07 Chiều dài đoạn chuyển tiếp (m) Lct

08 Chiều dài tối thiểu của băng tải (m) Lmin

09 khoảng cách giữa các bộ con lăn trong đoạn

cong (m)

Sci

10 Bán kính cong tối thiểu (m) Rmin

11 Góc nâng lớn nhất của băng tải ống β (độ) β

12 Số đoạn cong (*) n

13 Chiều dài đoạn 1 theo đường tâm băng tải (m) L1

14 Khoảng cách giữa hai đầu của đoạn 1 (m) Ld

15 Góc lệch trong mặt phẳng ngang của đoạn 1

(m)

α1

16 Góc nâng theo phương thẳng đứng của đoạn 1

(m)

β1

17 Bán kính cong của đoạn 1 (m) R1

18 … Chiều dài đoạn m theo đường tâm băng

tải (m)

Lm

… …

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

(*) Theo sơ đồ vận chuyển

2.4.3. Trình tự tính toán các thông số chủ yếu của hệ thống băng tải ống 1. Năng suất băng tải:

- Diện tích thiết diện ống:

(2.7)

D- đường kính ống băng tải (m).

- Diện tích thiết diện của dòng vật liệu trên băng tải:

(2.8)

Với là tỉ lệ phần trăm điền đầy ống của vật liệu, .

- Lưu lượng dòng vật liệu vận chuyển:

(2.9)

Với V 0 là vận tốc băng tải (m/s).

- Năng suất của băng tải ống:

(tấn/h) (2.10)

Trong đó: là khối lượng riêng của vật liệu (kg/m 3)

2. Công suất dẫn động băng tải ống:

- Công suất dẫn động băng tải:

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

(2.11)

k- hệ số kể tới trở lực của băng trên tang dẫn, tang bị dẫn, ma sát tại các gối đỡ của chúng và bộ

phận căng đai: .

N1- công suất cần thiết để khắc phục trở lực của nhánh có tải:

(2.12)

Trong đó:

L1- chiều dài của nhánh có tải (m).

q1- trở lực của các bộ phận tham gia chuyển động của nhánh có tải trên 1m chiều dài băng, bao

gồm trở lực của các con lăn trong phạm vi 1m chiều dài băng, trở lực 1m băng và trở lực vật liệu

trên 1m băng (N/m).

(2.6)

N2: công suất cần thiết để khắc phục trở lực của nhánh không tải:

(2.13)

Trong đó:

L2: chiều dài của nhánh băng không tải (m).

q2: trở lực của các bộ phận tham gia chuyển động trên 1m chiều dài băng của nhánh không tải

(N/m):

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

(2.6)

N3: công suất cần thiết để vận chuyển vật liệu theo phương ngang:

(2.14)

Trong đó:

V3: vận tốc theo phương ngang:

(2.15)

L3: chiều dài vận chuyển vật liệu theo phương ngang (m):

(2.16)

q3: trở lực của vật liệu vận chuyển trên 1m chiều dài theo phương ngang:

(2.17)

: góc nghiêng của băng tải, giá trị lớn nhất cho trong (bảng 2.4).

C2: hệ số trở lực của vật liệu:

N4: công suất tiêu hao cho tấm gạt tháo liệu làm sạch băng:

(2.18)

Trong đó:

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

: góc nghiêng của tấm gạt với chiều chuyển động của băng (độ).

N5: công suất cần thiết để nâng vật liệu lên độ cao H so với mặt phẳng ngang:

(2.19)

Trong đó:

V5: vận tốc nâng vật liệu theo phuơng thẳng đứng (m/s):

(2.20)

H: chiều cao nâng vật liệu so với mặt phẳng ngang (m).

N6: công suất tiêu hao để cuốn băng thành ống:

(2.21)

Trong đó:

m: số lần cuốn băng từ trạng thái phẳng sang trạng thái ống.

Fp: tải trọng phụ do cuốn ống (N) (bảng 2.12).

N7: công suất tiêu hao để uốn ống băng tải tại những đoạn cong:

(2.22)

Trong đó:

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Fci: tải trọng phụ do uốn ống tại đoạn cong i (bảng 2.13).

n: số đoạn ống uốn cong.

Fui : lực uốn băng tại đoạn cong i:

(2.23)

E: môđun đàn hồi của băng vải cao su:

Ri: bán kính cong của đoạn uốn cong i (m), giá trị tối thiểu được cho trong (bảng 2.4).

Bảng 2.8 Các thông số chủ yếu của băng tải ống

STT Các thông số của băng tải ống Ký hiệu

01 Năng suất (tấn/h) G

02 Chiều rộng của băng tải (m) B

03 Chiều dày của băng tải (m) s

04 Số lớp sợi trong băng tải j

05 Đường kính tang dẫn và bị dẫn (m) Dt1; Dt2

06 Chiều dài tang dẫn và bị dẫn (m) Lt

07 Trọng lượng 1m băng (N) Wb

08 Trọng lượng vật liệu phân bố trên 1m băng (N) Wm

09 Trở lực của các bộ phận tham gia CĐ của nhánh

có tải (N)

q1

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

10 Trở lực của các bộ phận tham gia CĐ của nhánh

không tải (N)

q2

11 Tải trọng phụ do cuốn ống (N) Fp

12 Tải trọng phụ do uốn cong ống tại các đoạn ống

cong (N)

Fci

13 Diện tích thiết diện ống (m 2) S0

14 Diện tích thiết diện của dòng vật liệu trên băng tải

(m2)

S

15 Lưu lượng dòng vật liệu vận chuyển (m 3/s) Q

16 Chiều dài vận chuyển theo đường tâm băng tải

(m)

L

17 Số đoạn cong (*) n

18 Chiều dài đoạn 1 theo đường tâm băng tải (m) L1

19 Khoảng cách giữa hai đầu của đoạn 1 (m) Ld

20 Góc lệch trong mặt phẳng ngang của đoạn 1 (độ) α1

21 Góc nâng theo phương thẳng đứng của đoạn 1

(độ)

β1

22 Bán kính cong của đoạn 1 (m) R1

23 Công suất cần thiết để khắc phục trở lực của

nhánh có tải (KW)

N1

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

24 C.S. cần thiết để khắc phục trở lực của nhánh

không tải (KW)

N2

25 C.S. cần thiết để vận chuyển vật liệu theo phương

ngang (KW)

N3

26 Công suất tiêu hao cho tấm gạt tháo liệu làm sạch

băng (KW)

N4

27 CS cần thiết để nâng VL lên độ cao H so với MP

ngang (KW)

N5

28 Công suất tiêu hao để cuốn băng thành ống (KW) N6

29 CS tiêu hao để uốn ống băng tải tại những đoạn

cong (KW)

N7

30 Công suất dẫn động băng tải (KW) P

31 Kích thước phễu cấp liệu (m) L x W x H

32 Kích thước phễu tháo liệu (m) L x W x H

2.4.4. Trình tự tính toán thiết kế hệ thống truyền động cho băng tải ống 1. Tính toán chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền:

a) Sơ đồ động của hệ thống truyền động:

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Hình 2.30: sơ đồ động của hệ thống truyền động băng tải ống

Tuỳ theo điều kiện làm việc cụ thể mà lựa chọn sơ đồ hệ thống truyền động cho phù hợp.

Thông thường có thể sử dụng sơ đồ trên, bao gồm: (1) động cơ điện, (2) hộp giảm tốc (chọn

HGT tiêu chuẩn), (3) bộ truyền xích truyền động đến tang dẫn của băng tải ống.

b) Tính toán chọn động cơ:

- Xác định công suất cần thiết P ct:

(2.24)

Trong đó:

P: công suất dẫn động băng tải.

: hiệu uất của các bộ truyền:

(2.25)

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

hol : hiệu suất của một cặp ổ lăn.

hx : hiệu suất của bộ truyền xích.

hhgt : hiệu suất của hộp giảm tốc tiêu chuẩn.

hk: hiệu suất của khớp nối đàn hồi.

- Chọn động cơ: chọn động cơ có công suất và số vòng quay như sau:

(2.26)

c) Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống truyền động:

- Xác định số vòng quay của tang dẫn động băng tải: n lv

(2.27)

Trong đó:

D1: đường kính tang dẫn động của băng tải ống (mm).

- Xác định tỉ số truyền chung cho hệ thống truyền động u:

(2.28)

- Phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền: vì hộp giảm tốc được chọn theo tiêu chuẩn nên tỉ số

truyền của hộp giảm tốc là đã biết (u hgt), do đó:

hay

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

(2.29)

ux: tỉ số truyền của bộ truyền xích.

d) Lập bảng các thông số của hệ thống truyền động:

Bảng 2.9: Các thông số của hệ thống truyền động

Thông số Trục động cơ Trục II Trục III

Tỉ số truyền uhgt ux

Công suất P (KW)

Số vòng quay n

(vg/phut)

Mômen xoắn T

(N/mm)

2. Tính toán thiết kế bộ truyền xích.

a) Chọn loại xích:

Khi v ≤ 10÷15 m/s: dùng loại xích ống con lăn

Khi v ≥ 10÷15 m/s: dùng loại xích răng

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

b) B. Xác định số răng đĩa xích:

Z1 = 29 - 2.u ≥ Zmin = 19

Z2 = u.Z1 ≤ Zmax = 120 (đối với xích ống con lăn); 100 (đối với xích răng)

c) Xác định bước xích:

- Xác định công suất cần truyền:

P = Ft.V / 1000

- Xác định công suất tính toán:

Pt = P.K.Kz.Kn

Kz = Zo1 / Z1 = 25 / Z1 - hệ số dạng răng

Kn = no1 / n1 - hệ số số vòng quay (n o1 = 50; 200; 400; 600; 800; 1000; 1200; 1600), chọn n o1 gần

n1 nhất.

K - hệ số sử dụng

K = Ko.Ka.Kđc.Kbt.Kđ.Kc

Ko - HS ảnh hưởng cuả vị trí bộ truyền

Ka - HS ảnh hưởng cuả khoảng cách trục

Kđc - HS ảnh hưởng cuả sự điều chỉnh sức căng xích

Kbt - HS ảnh hưởng cuả sự bôi trơn

Kđ - HS tải trọng động

Kc - HS xét dến chế độ làm việc. Trị số của các hệ số

- Tìm p theo đ/k: Pt ≤ [P]

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

- Kiểm tra p ≤ pmax ;

Nếu p ≥ pmax, dùng xích nhiều dãy theo đ/k:

Pt = P.K.Kz.Kn / Kd ≤ [P]

Kd - HS xét sự phân bố không đều cuả tải trọng cho các dãy

Kd = 1; 1.7; 2.5; 3 khi số dãy là 1; 2; 3; 4

d) Xác định khoảng cách trục a và số mắt xích X:

- Chọn sơ bộ a = (30 ÷50).p tùy theo u = 1,2÷6,7

- Xác định X

X = 2a/p + (Z1 + Z2)/2 + (Z2 - Z1)2.p / (4.π2.a)

- Quy tròn theo số nguyên (tốt nhất là chẵn), tính lại a

a = 0.25.p.{X - 0.5.(Z2 + Z1) +

√[X - 0.5.(Z2 + Z1)2 - 2.[(Z2 - Z1)/π]2}

- Để lực căng không quá lớn giảm a một lượng Δa

Δa = (0.002÷0.004).a

- Kiểm nghiệm số lần va đập trong 1s

i = Z1.n1/(15.X) ≤ [i]

[i] - số lần va đập cho phép

e) Xác định đường kính đĩa xích

d1 = p/Sin(π/Z1)

d2 = p/Sin(π/Z2)

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

f) Xác định lực tác dụng lên trục

Fr = Kx.Ft = 6.10 7.Kx.P/Z.p.m

Kx - HS xét đến trọng lượng xích: = 1.15 với bộ truyền nằm ngang và = 1.05 với bộ truyền thẳng

đứng.

2.4.4.1. Các thông số chủ yếu của hệ thống truyền động

Bảng 2.10: Các thông số chủ yếu của hệ thống truyền động:

STT Các thông số của hệ thống truyền động Ký hiệu

01 Công suất cần thiết (KW) Pct

02 Công suất của động cơ (KW) Pđc

03 Số vòng quay của động cơ (vg/ph) nđc

04 Tỉ số truyền chung cho hệ thống truyền động u

05 Tỉ số truyền của hộp giảm tốc uhgt

06 Tỉ số truyền của bộ truyền xích ux

07 Số răng đĩa xích Z1; Z2

08 Bước xích (mm) p

09 Khoảng cách trục (mm) a

10 Số mắt xích X

11 Đường kính đĩa xích (mm) d1; d2

12 Kích thước hộp giảm tốc (mm) L x W x H

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG BĂNG TẢI ỐNG

3.1. Sơ đồ vận chuyển của mô hình hệ thống băng tải ống

Hình 3.1: Sơ đồ mô hình hệ thống băng tải ống

1. tang dẫn

2. phễu cấp liệu

3. con lăn đỡ băng tải

4. con lăn định hình ống cho băng tải

5. băng tải

6. hệ thống truyền động

7. phễu tháo liệu

8. tang bị động

9. chân giá

10. con lăn cuốn ống từng bước

11. cụm điều chỉnh sức căng băng (vít me).

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

5.1. Bảng 3.1 Các thông số ban đầu

STT Các thông số ban đầu Ký hiệu Giá trị

01 Tỉ lệ điền đầy ống (%) γ 60

02 Vận tốc băng tải (m) Vo 0.3

03 Kích thước hạt lớn nhất (mm) δ 5

04 Đường kính ống (mm) D 80

05 Đường kính các con lăn (mm) d 34

06 Khoảng cách giữa các bộ con lăn (m) Si 0.5

07 Chiều dài đoạn chuyển tiếp (m) Lct 1

08 Chiều dài tối thiểu của băng tải (m) Lmin 3

09 khoảng cách giữa các bộ con lăn trong đoạn cong

Sci

10 Bán kính cong tối thiểu (m) Rmin

11 Góc nâng lớn nhất của băng tải ống β (độ) β

12 Số đoạn cong (*) n

13 Chiều dài đoạn 1 theo đường tâm băng tải (m) L1

14 Khoảng cách giữa hai đầu của đoạn 1 (m) Ld

15 Góc lệch trong mặt phẳng ngang của đoạn 1 (độ)

α1

16 Góc nâng theo phương thẳng đứng của đoạn 1 (độ)

β1

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

17 Bán kính cong của đoạn 1 (m) R1

18 … Chiều dài đoạn m theo đường tâm băng tải (m)

Lm

3.2. Tính toán các thông số chủ yếu của hệ thống băng tải ống 3.2.1. Năng suất băng tải:

- Diện tích thiết diện ống:

D- đường kính ống băng tải: D=0,08m.

- Diện tích thiết diện của dòng vật liệu trên băng tải:

Với là tỉ lệ phần trăm điền đầy ống của vật liệu, .

- Lưu lượng dòng vật liệu vận chuyển:

Với V 0 là vận tốc băng tải: V 0=0,5m/s.

- Năng suất của băng tải ống:

tấn/h

Trong đó: là khối lượng riêng của xi măng: =2900kg/m3

3.2.2. Công suất dẫn động băng tải ống:

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

- Công suất dẫn động băng tải: (2.11)

k- hệ số kể tới trở lực của băng trên tang dẫn, tang bị dẫn, ma sát tại các gối đỡ của chúng và bộ

phận căng đai: .

N1- công suất cần thiết để khắc phục trở lực của nhánh có tải: (2.12)

Trong đó:

L1- chiều dài của nhánh có tải (m).

q1- trở lực của các bộ phận tham gia chuyển động của nhánh có tải trên 1m chiều dài băng, bao gồm trở lực của các con lăn trong phạm vi 1m chiều dài băng, trở lực 1m băng và trở lực vật liệu trên 1m băng (N/m). (2.6)

Wb: trọng lượng của 1m băng:

S1: diện tích thiết diện của băng tải (m 2).

B: chiều rộng của băng tải (m), chọn theo tiệu chuẩn thoả mãn điều kiện:

B > 2.π.D → B=0,3m

s: chiều dày của băng tải : s=0,005m.

ρ1: khối lượng riêng của băng tải: ρ1=1890kg/m3.

g: gia tốc trọng trường: g=10m/s 2.

Wm: trọng lượng của vật liệu phân bố trên 1m chiều dài băng:

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Wi: trở lực của bộ con lăn dẫn hướng (N).

Gi: khối lượng của một bộ con lăn dẫn hướng: G i=5kg.

= 0.001 – hệ số ma sát của các con lăn.

Si: khoảng cách giữa các bộ con lăn (m):

(3.1) →

(3.12) →

N2: công suất cần thiết để khắc phục trở lực của nhánh không tải: (2.13)

Trong đó:

L2: chiều dài của nhánh băng không tải (m).

q2: trở lực của các bộ phận tham gia chuyển động trên 1m chiều dài băng của nhánh không tải (N/m):

(3.13) →

N3: công suất cần thiết để vận chuyển vật liệu theo phương ngang: (2.14)

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Trong đó:

V3: vận tốc theo phương ngang:

L3: chiều dài vận chuyển vật liệu theo phương ngang (m):

q3: trở lực của vật liệu vận chuyển trên 1m chiều dài theo phương ngang:

: góc nghiêng của băng tải, =0o.

C2: hệ số trở lực của vật liệu:

(3.14) →

N4: công suất tiêu hao cho tấm gạt tháo liệu làm sạch băng:

Trong đó:

: góc nghiêng của tấm gạt với chiều chuyển động của băng =30o.

N5: công suất cần thiết để nâng vật liệu lên độ cao H so với mặt phẳng ngang: (2.19)

Trong đó:

V5: vận tốc nâng vật liệu theo phương thẳng đứng (m/s):

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

H: chiều cao nâng vật liệu so với mặt phẳng ngang: H=5,8m.

(3.19) →

N6: công suất tiêu hao để cuốn băng thành ống: (2.21)

Trong đó: m: số lần cuốn băng từ trạng thái phẳng sang trạng thái ống.

Fp: tải trọng phụ do cuốn ống (N) (bảng 3.1).

N7: công suất tiêu hao để uốn ống băng tải tại những đoạn cong: (2.22)

Trong đó:

n: số đoạn ống uốn cong, n=1.

Fui : lực uốn băng tại đoạn cong i:

E: môđun đàn hồi của băng vải cao su:

Ri: bán kính cong của đoạn uốn cong i (m), R i=50m.

Fci: tải trọng phụ do uốn ống tại đoạn cong i (bảng 3.2), F ci=12N.

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

(3.11) →

5.2. Bảng 3.2 Các thông số chủ yếu của mô hình băng tải ống

STT Các thông số của băng tải ống Ký hiệu Giá trị

01 Năng suất (tấn/h) G 33

02 Chiều rộng của băng tải (m) B 0,5

03 Chiều dày của băng tải (m) s 0,005

04 Số lớp sợi trong băng tải j 2

05 Đường kính tang dẫn và bị dẫn (m) Dt1; Dt2 0,3

06 Chiều dài tang dẫn và bị dẫn (m) Lt 0,6

07 Trọng lượng 1m băng (N) Wb 51

08 Trọng lượng vật liệu phân bố trên 1m băng (N) Wm 396

09 Trở lực của các bộ phận tham gia CĐ của nhánh có tải (N)

q1 600,5

10 Trở lực của các bộ phận tham gia CĐ của nhánh không tải (N)

q2 600,1

11 Tải trọng phụ do cuốn ống (N) Fp 225

12 Tải trọng phụ do uốn cong ống tại các đoạn ống cong (N)

Fci

13 Diện tích thiết diện ống (m 2) S0 0,0177

14 Diện tích thiết diện của dòng vật liệu trên băng tải (m2)

S 0,0106

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

15 Lưu lượng dòng vật liệu vận chuyển (m 3/s) Q 0,0032

16 Chiều dài vận chuyển theo đường tâm băng tải (m)

L 6

17 Số đoạn cong (*) n

18 Chiều dài đoạn 1 theo đường tâm băng tải (m) L1

19 Khoảng cách giữa hai đầu của đoạn 1 (m) Ld

20 Góc lệch trong mặt phẳng ngang của đoạn 1 (độ) α1 o

21 Góc nâng theo phương thẳng đứng của đoạn 1 (độ)

β1 o

22 Bán kính cong của đoạn 1 (m) R1

23 Công suất cần thiết để khắc phục trở lực của nhánh có tải (KW)

N1

24 C.S. cần thiết để khắc phục trở lực của nhánh không tải (KW)

N2

25 C.S. cần thiết để vận chuyển vật liệu theo phương ngang (KW)

N3 0,02

26 Công suất tiêu hao cho tấm gạt tháo liệu làm sạch băng (KW)

N4 0,01

27 CS cần thiết để nâng VL lên độ cao H so với MP ngang (KW)

N5 0,3

28 Công suất tiêu hao để cuốn băng thành ống (KW) N6 0,14

29 CS tiêu hao để uốn ống băng tải tại những đoạn cong (KW)

N7

30 Công suất dẫn động băng tải (KW) P 0,8

31 Kích thước phễu cấp liệu (m) L x W x H 0,4x0,25x0,3

32 Kích thước phễu tháo liệu (m) L x W x H 0,45x0,3x0,2

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

3.3. Tính toán thiết kế hệ thống truyền động cho mô hình băng tải

ống

3.3.1Tính toán chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền:

Hình 3.2: Sơ đồ động của hệ thống truyền động băng tải ống

Tuỳ theo điều kiện làm việc cụ thể mà lựa chọn sơ đồ hệ thống truyền động cho phù hợp. Thông thường có thể sử dụng sơ đồ trên, bao gồm: (1) động cơ điện, (2) hộp giảm tốc (chọn HGT tiêu chuẩn), (3) bộ truyền xích truyền động đến tang dẫn của băng tải ống.

● Tính toán chọn động cơ:

- Xác định công suất cần thiết P ct:

Trong đó:

P: công suất dẫn động băng tải.

: hiệu uất của các bộ truyền:

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

hol =0,99: hiệu suất của một cặp ổ lăn.

hx =0,95: hiệu suất của bộ truyền xích.

hhgt =9,92: hiệu suất của hộp giảm tốc tiêu chuẩn.

hk=1: hiệu suất của khớp nối đàn hồi.

- Chọn động cơ: chọn động cơ có công suất và số vòng quay như sau:

uhgt=30

● Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống truyền động

- Xác định số vòng quay của tang dẫn động băng tải: n lv

Trong đó:

D1: đường kính tang dẫn động của băng tải ống (mm).

- Xác định tỉ số truyền chung cho hệ thống truyền động u:

Chọn u=30

- Phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền: vì hộp giảm tốc được chọn theo tiêu chuẩn nên tỉ số truyền của hộp giảm tốc là đã biết (u hgt), do đó: (2.29)

hay

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

ux: tỉ số truyền của bộ truyền xích.

Bảng 3.3 các thông số của hệ thống truyền động

Thông số Trục động cơ Trục II Trục III

Tỉ số truyền 30 1

Công suất P (KW) 1 0.92 0.87

Số vòng quay n (vg/phut)

1400 46,66 46,66

Mômen xoắn T (N/mm)

6821 188298 178064

3.3.2 Tính toán thiết kế bộ truyền xích:

a. Chọn loại xích:

Khi v ≤ 10÷15 m/s: dùng loại xích ống con lăn

Khi v ≥ 10÷15 m/s: dùng loại xích răng

Chọn xích ống con lăn

b. Xác định số răng đĩa xích:

Z1 = 29 - 2.u ≥ Zmin = 19

Z2 = u.Z1 ≤ Zmax = 120 (đối với xích ống con lăn); 100 (đối với xích răng)

Vậy

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

c. Xác định bước xích:

- Xác định công suất cần truyền:

P = Ft.V / 1000=0.7kw

- Xác định công suất tính toán:

Pt = P.K.Kz.Kn

Kz = Zo1 / Z1 = 25 / Z1 - hệ số dạng răng=1

Kn = no1 / n1 - hệ số số vòng quay (n o1 = 50; 200; 400; 600; 800; 1000; 1200; 1600), chọn n o1 gần

n1 nhất.=

K - hệ số sử dụng

K = Ko.Ka.Kđc.Kbt.Kđ.Kc

Ko - HS ảnh hưởng cuả vị trí bộ truyền=1

Ka - HS ảnh hưởng cuả khoảng cách trục=1.25

Kđc - HS ảnh hưởng cuả sự điều chỉnh sức căng xích=1

Kbt - HS ảnh hưởng cuả sự bôi trơn=1.3=

Kđ - HS tải trọng động=1

Kc - HS xét dến chế độ làm việc. Trị số của các hệ số =1.25

- Tìm p theo đ/k: Pt ≤ [P]

→ Pt = 0,7.1.0,86.2= 1,2 KW

- Tìm p theo đ/k: Pt ≤ [P] → p = 19,05mm- Kiểm tra p ≤ pmax ;

Nếu p ≥ pmax, dùng xích nhiều dãy theo đ/k:

Pt = P.K.Kz.Kn / Kd ≤ [P]

Kd - HS xét sự phân bố không đều cuả tải trọng cho các dãy

Kd = 1; 1.7; 2.5; 3 khi số dãy là 1; 2; 3; 4

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

d. Xác định khoảng cách trục a và số mắt xích X:

- Chọn sơ bộ a = (30 ÷50).p tùy theo u = 1,2÷6,7

=571,5

- Xác định X

X = 2a/p + (Z1 + Z2)/2 + (Z2 - Z1)2.p / (4.π2.a)=

- Quy tròn theo số nguyên (tốt nhất là chẵn), tính lại a

Chọn X=84

a = 0.25.p.{X - 0.5.(Z2 + Z1) +

√[X - 0.5.(Z2 + Z1)2 - 2.[(Z2 - Z1)/π]2}=

- Để lực căng không quá lớn giảm a một lượng Δa

Δa = (0.002÷0.004).a

A=0.997a=560,3

- Kiểm nghiệm số lần va đập trong 1s

i = Z1.n1/(15.X) ≤ [i]

[i] - số lần va đập cho phép

e. Xác định đường kính đĩa xích

d1 = p/Sin(π/Z1)=

d2 = p/Sin(π/Z2)=152

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

f. Xác định lực tác dụng lên trục

Fr = Kx.Ft = 6.10 7.Kx.P/Z.p.n=

Kx - HS xét đến trọng lượng xích: = 1.15 với bộ truyền nằm ngang và = 1.05 với bộ truyền thẳng đứng.

3.4. Mô hình hóa bằng phần mềm Autodesk Inventor:

Hình 3.3: Mô hình hoàn chỉnh băng tải ống trên Autodesk Inventor

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

CHƯƠNG 4

MÔ PHỎNG VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH BĂNG TẢI ỐNG

4.1. Mô phỏng ứng suất bằng inventor

Hình 4.1: Mô phỏng ứng suất của tấm nhôm định hình ống dưới tác dụng lực nén từ các con lăn

trong quá trình hoạt động

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Hình 4.2: Mô phỏng ứng suất

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Hình 4.3: Mô phỏng ứng suất

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Hình 4.4: Mô phỏng chuyển vị dưới tác dụng lực

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

Hình 4.5: Mô phỏng hệ số an toàn

4.2. Mô hình thực tế Khi tiến hành chế tạo mô hình phát sinh nhiều vấn đề do hạn chế về vật liệu băng tải, phương tiện gia công chế tạo và kích thước nên sau khi hoàn thành mô hình có nhiều thay đổi so với thiết kế ban đầu:

● Các đoạn con lăn chuyển tiếp được dở bỏ để giảm ma sát.

● Panel gắn các con lăn định hình ống bằng nhôm tấm dù chịu được lực băng tải nhưng vẫn bị cong khi lắp nên được thay bằng các panel sắt tấm.

● Vì băng tải nhỏ không có đoạn uốn con nên phần băng trở về được tháo bỏ để giảm ma sát.

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

4.3. Kiểm tra thử nghiệm

● Mô hình chạy ổn định trong thời gian dài.

● Các con lăn đều hoạt động.

● Thỉnh thoảng phát sinh sự cố lật mí đoạn ống.

● Kết cấu nhôm định hình vững, không bị rung lắc nhiều khi hoạt động.

● Hoạt động tốt khi thử tải

.

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

KẾT LUẬN

1. Những vấn đề đã giải quyết:

● Thiết kế hoàn chỉnh kết cấu băng tải ống

● Chế tạo và cho hoạt động thành công băng tải ống

2. Những vấn đề tồn tại:

● Băng tải không phải loại chuyên dụng nên rất cứng khi uốn thành ống

● Chưa mô phỏng được biến dạng ống để áp dụng cho mô hình lớn hơn

● Kết cấu nhôm định hình dễ điều chỉnh khác xa so với thực tế

● Băng tải có xu hướng trượt ra khỏi tang.

3. Hướng phát triển:

● Tìm mô hình kết cấu phù hợp trong điều kiện áp dụng vào thực tế sản xuất

● Tính toán, mô hình hóa kích thước thật của băng tải để dễ điều chỉnh.

● Dùng phần mềm abaqus mô phỏng biến dạng băng tải

● Thiết kế lại bộ truyền dùng hộp tốc độ cho thực tế tải rất năng khi mất điện đột ngột

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn

Luận văn tốt nghiệp: _ Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải ống

TÀI LIÊU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Thanh Nam (2008) Báo cáo nghiệm thu đề tài NCKH cấp thành phố : Nghiên cứu triển khai chế tạo hệ thống băng tải ống (Pipe Conveyor)

[2] Nguyễn Danh Sơn (2000) Máy vận chuyển liên tục Nhà xuất bản giáo dục

[3] Trịnh Chất-Lê Văn Uyển (2007) Tính toán thiết kế hê thống dẫn đông cơ khí tâp môt Nhà xuất bản

giáo dục

[4] Trịnh Chất-Lê Văn Uyển (2007) Tính toán thiết kế hê thống dẫn đông cơ khí tâp hai Nhà xuất bản

giáo dục

[5] Đăng Vũ Ngoạn (2006) Vât liêu kĩ thuât Nhà xuất bản đại hoc quốc gia TP HCM

[6] Lại Khắc Liêm (2005) Cơ học máy Nhà xuất bản đại hoc quốc gia TP HCM

[7] Đỗ Kiến Quốc (2004) Sức bền vât liêu Nhà xuất bản đại hoc quốc gia TP HCM

[8] Đỗ Sanh (2005) Cơ học Nhà xuất bản giáo dục

[9] Nguyễn Hữu Lôc (2005) Cơ sở thiết kế máy Nhà xuất bản đại hoc quốc gia TP HCM

[10] Nguyễn Chỉ Sáng (2006) Sổ tay thiết kế cơ khí Nhà xuất bản khoa học kĩ thuât

[11] Nguyễn Ngọc Cẩn (2002) Kỹ thuât điều khiển tự đông Nhà xuất bản đại hoc quốc gia TP HCM

[12] Trần Doãn Sơn (2006) Công nghê chế tạo máy Nhà xuất bản Đại hoc quốc gia TP HCM

[13] Ninh Đức Tốn (2007) Dung sai và lắp ghép Nhà xuất bản Giáo dục

[14] Trang web www.pipeconveyor.com

SVTH: Đặng Quốc Huy _ GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình Tuấn