Tài liệu Nghiên cứu nâng cao khả năng chịu mòn và tính ổn định của vít tải nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả cho dây chuyền trộn muối iốt ở nước ta

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ----------------------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SỸ KĨ THUẬT NGHIÊN CỨU NÂNG CAO KHẢ NĂNG CHỊU MÒN VÀ TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA VÍT TẢI NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG VÀ HIỆU QUẢ CHO DÂY CHUYỀN TRỘN MUỐI IỐT Ở NƯỚC TA Ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã số: Học viên: TÔ THỊ DUNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. VŨ QUÝ ĐẠC TS. DƯƠNG THẾ HÙNG DUYỆT BAN KHOA ĐT GIÁM HIỆU SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG HỌC VIÊN DẪN PGS.TS. Vũ Quý Đạc Ts. Dương Thế Hùng THÁI NGUYÊN - 2011 Tô Thị Dung Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật -1- Ngành Công nghệ chế tạo máy MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cam đoan ............................................................................................................ -6Lời cảm ơn ............................................................................................................... -7Danh mục các bảng ................................................................................................. -8Danh mục các hình vẽ và đồ thị ............................................................................... -9MỞ ĐẦU ............................................................................................................... -131. Tính cấp thiết của đề tài ....................................................................... -132. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn ................................................ -133. Đối tƣợng và mục đích nghiên cứu ...................................................... -134. Kết cấu của luận văn ............................................................................. -14CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC DẠNG VẬN CHUYỂN VÀ TRỘN VẬT LIỆU DỜI BẰNG VÍT TẢI................................................................................. -151.1. Các hình thức vận chuyển bằng vít tải............................................. -151.1.1. Cấu tạo chung và nguyên lý làm việc .................................... -151.1.2. Kết cấu các bộ phận ............................................................... -171.1.2.1. Cánh xoắn, trục xoắn. .............................................. -171.1.2.2. Máng vít tải .............................................................. -191.2. Thực trạng nghiên cứu thiết kế chế tạo vít tải ................................ -191.3. Lựa chọn hệ thống trộn muối iốt bằng vít tải ................................. -201.3.1. Giới thiệu một số loại vít tải chuyển muối ............................. -20 1.3.1.1. Vít tải kín .................................................................. -211.3.1.2. Vít tải hở .................................................................. -211.3.1.3 Vít tải đơn ................................................................. -211.3.1.4. Vít tải kép ................................................................. -211.3.2. Một số thông số của vít tải chuyển muối ............................... -211.3.2.1. Các dạng của cánh vít ............................................ -211.3.2.2. Chiều dài làm việc của vít....................................... -221.3.2.3. Góc nghiêng khi đặt vít ............................................ -22- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật -2- Ngành Công nghệ chế tạo máy 1.3.2.4. Tốc độ quay của trục vít ......................................... -221.3.3. Lựa chọn hệ thống trộn muối Iốt bằng vít tải ........................ -231.3.3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số máy trộn ...... ............................................................................................... -231.3.3.2. Máy trộn bằng vít tải nằm nghiêng.......................... -241.4. Cơ sở lý thuyết quá trình trộn vật liệu ............................................. -261.4.1. Khái niệm ............................................................................... -261.4.2. Các thông số ảnh hưởng đến quá trình trộn ........................... -261.4.2.1. Đường kính tương đương của hạt............................ -261.4.2.2. Phân bố của lớp hạt ................................................. -271.4.2.3. Độ rỗng của lớp hạt ................................................. -281.4.2.4. Hình dạng hạt .......................................................... -301.4.2.5. Bề mặt riêng của lớp hạt.......................................... -301.4.2.6. Hệ số ma sát trong và góc ma sát trong ................. -301.4.2.7. Độ khuếch tán ......................................................... -311.4.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng quá trình trộn hỗn hợp ....... -311.4.4. Cơ chế quá trình trộn ............................................................. -321.5. Kết luận chƣơng 1 ............................................................................. -33CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH VẬN CHUYỂN BẰNG VÍT TẢI ........................................................................ -342.1. Nghiên cứu động học, động lực học ................................................. -342.1.1. Lý thuyết tính toán máy trộn bằng vít tải............................... -342.1.1.1. Năng suất vít tải ....................................................... -342.1.1.2. Bước xoắn ................................................................ -343.1.1.3. Số vòng quay trục vít tải ........................................ -342.1.1.4. Vận tốc của vít tải .................................................... -352.1.1.5. Kiểm tra đường kính vít tải theo kích thước của vật liệu ................................................................................................ -35 2.1.1.6. Xác định trọng lượng vật liệu trên 1 m chiều dài vít tải Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật -3- Ngành Công nghệ chế tạo máy ............................................................................................... -352.1.1.7. Xác định đường kính trong của vít tải ..................... -362.1.1.8. Tính công suất .......................................................... -362.1.1.9. Xác định tổng mô men trên trục vít tải .................... -362.1.1.10. Tính bền ................................................................. -372.1.2. Nghiên cứu động học, động lực học ...................................... -392.1.2.1. Xác định tải trọng tác dụng lên vít tải ..................... -392.1.2.2. Xác định mô men uốn ngang, dọc ........................... -432.1.2.3. Xác định ứng suất tương đương và kiểm tra sức bền của vít tải............................................................................... -452.1.2.4. Tính toán sức bền vòng xoắn cánh vít tải ................ -482.2. Phân tích độ ổn định của vít tải ........................................................ -522.2.1. Lực tác dụng lên bu lông bệ máy ........................................... -542.2.2. Tính toán ổn định trục vít....................................................... -562.2.2.1. Tính công suất trên vít tải ....................................... -562.2.2.2. Momen xoắn trên trục vít ........................................ -56a. Xác định đường kính vít tải. ........................................ -56b. Mô men xoắn tác dụng lên vít tải................................ -572.2.2.3. Lực dọc trục vít ....................................................... --572.2.2.4. Tải trọng ngang tác dụng lên trục vít đặt giữa 2 gối đỡ .............................................................................................. .-582.2.2.5. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên trục vít ........................ -59a. Sơ đồ tải trọng phân bố lên trục vít do Tv gây ra....... -59b. Sơ đồ tải trọng dọc phân bố trên trục vít do Pd gây ra ..... ............................................................................................... -59c. Sơ đồ tải trọng ngang phân bố lên trục vít do Pn gây ra .. ............................................................................................... -602.2.3. Kiểm tra biến dạng xoắn ........................................................ -642.2.4. Kiểm tra ứng suất tại khớp nối............................................... -64- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật -4- Ngành Công nghệ chế tạo máy 2.3. Phân tích quá trình mòn cánh vít tải ............................................... -672.3.1. Mòn cánh vít do hoá học........................................................ -672.3.1.1. Sự ăn mòn kim loại .................................................. -672.3.1.2. Cách chống ăn mòn kim loại ................................... -722.3.2. Mòn cánh vít do ma sát .......................................................... -742.3.2.1. Ma sát ...................................................................... -742.3.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát .................. -742.3.2.`3. Mòn do ma sát ........................................................ -752.3.2.4. Các biện pháp khắc phục hao mòn .......................... -792.4. Kết luận chƣơng 2 .............................................................................. -80CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG CHẾ TẠO VÍT TẢI ..................................................................................................................... -823.1. Chọn vật liệu gia công cánh vít tải .................................................. -823.1.1. Giới thiệu về vật liệu chịu mài mòn CeraMetal ..................... -823.1.1.1. Tổng quan ................................................................ -823.1.1.2. Ưu điểm của CeraMetal .......................................... -833.1.1.3. Chất lượng tiêu chuẩn của CeraMetal .................... -833.1.1.4. Các thông số tiêu chuẩn của tấm chịu mòn CeraMetal . ............................................................................................... -843.1.1.5. . Kích thước tiêu chuẩn của tấm chịu mòn CeraMetal ... ............................................................................................... -843.1.1.6. Một só chi tiết được gia công bằng vật liệu CeraMetal . ............................................................................................... -853.1.2. Gia công vít tải bằng Cerametal ............................................ -863.2. Lắp ghép các bộ phận vít tải ............................................................. -883.2.1. Đầu trục (Phía nối với động cơ), cuối trục và khớp nối vít tải ..... .......................................................................................................... -883.2.1.1. Đầu trục vít .............................................................. -883.2.1.2. Cuối trục vít ............................................................. -88- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật -5- Ngành Công nghệ chế tạo máy 3.2.1.3. Khớp nối vít tải ........................................................ -883.2.2. Tấm bịt hai đầu máng, ổ đỡ trục và vòng bi .......................... -903.2.3. Máng vít tải ............................................................................ -903.2.4. Lắp ráp vít tải vào máng, ổ đỡ trục, vòng bi và cho vít tải làm việc .......................................................................................................... -913.2.5. Vận hành, bảo dưỡng hệ thống vít tải .................................... -933.2.5.1. Vận hành .................................................................. -933.2.5.2 Bảo dưỡng ................................................................. -93- 3.3. Kết luận chƣơng 3 .............................................................................. -94CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................... -964.1. Kết luận ............................................................................................... -964.2. Kiến nghị ............................................................................................. -96TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... -97- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật -6- Ngành Công nghệ chế tạo máy LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Tô Thị Dung Sinh ngày 17 tháng 05 năm 1985 Học viên lớp cao học khoá 12 – Công nghệ Chế tạo máy - Trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên. Hiện đang công tác tại văn phòng khoa Điện - Trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên. Xin cam đoan: Đề tài “Nghiên cứu nâng cao khả năng chịu mòn và tính ổn định của vít tải nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả cho dây chuyền trộn muối Iốt ở nước ta” do thầy giáo PGS.TS Vũ Quý Đạc và Ts. Dƣơng Thế Hùng hướng dẫn là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng. Các số liệu, kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Thái Nguyên, ngày 13 tháng 10 năm 2011 Tác giả luận văn Tô Thị Dung Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật -7- Ngành Công nghệ chế tạo máy LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian nghiên cứu, làm việc khẩn trương, được sự động viên, giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Vũ Quý Đạc và Ts. Dƣơng Thế Hùng, luận văn với đề tài “Nghiên cứu nâng cao khả năng chịu mòn và tính ổn định của vít tải nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả cho dây chuyền trộn muối I ốt ở nước ta” đã hoàn thành. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến: Thầy giáo hướng dẫn trực tiếp PGS.TS Vũ Quý Đạc - Người Thầy đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ và động viên tác giả hoàn thành luận văn này. Thầy giáo Ts. Dƣơng Thế Hùng đã đóng góp những ý kiến quý báu cho tác giả trong quá trình làm luận văn. Khoa đào tạo Sau đại học, các thầy giáo, cô giáo Khoa Cơ khí và Khoa Điện Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên đã giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập cũng như quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn. Toàn thể các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình và người thân đã quan tâm, động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành bản luận văn. Tác giả luận văn Tô Thị Dung Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật -8- Ngành Công nghệ chế tạo máy DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang Bảng 2.1 Bảng hệ số chứa φ phụ thuộc vào loại vật liệu 34 Bảng 2.2 Bảng hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng đặt vít tải 34 Bảng 2.3 Bảng giá trị λ 35 Bảng 2.4 Bảng giá trị amax 35 Bảng 2.5 Bảng tra trọng lượng vít qv trên 1 m vít tải 36 Bảng 2.6 Tỷ lệ thích hợp giữa chiều dài L và đường kính D của thùng trộn 38 Bảng 2.7 Các thông số của khớp đàn hồi 66 Bảng 2.8 Kích thước cơ bản của vòng đàn hồi 66 Bảng 2.9 Thang ăn mòn của kim loại 67 Bảng 3.1 Chất lượng tiêu chuẩn của CeraMetal 83 Bảng 3.2 Các thông số tiêu chuẩn của tấm CeraMetal 84 Bảng 3.3 Bảng kích thước tấm Cerametal tiêu chuẩn 85 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật -9- Ngành Công nghệ chế tạo máy DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình Tên hì nh Trang a) Vít tải đặt ngang: 1- Động cơ, 2 - Hộp giảm tốc, 3 Khớp nối, 4 - Trục vít xoắn, 5- Gối treo trung gian, 6 Hình 1.1 Gối đỡ hai đầu, 7 - Cơ cấu dỡ tải, 8 - Cánh vít, 9 - Vỏ 15 hộp, 10- Cơ cấu cấp tải, 11 - Nắp hộp. b) Vít tải đặt đứng. Các dạng vít tải: a- vít có cánh xoắn liền trục, b- vít có cánh xoắn liên tục không liền trục, c- Vít dạng lá liên Hình 1.2 tục, d- Vít có cánh xoắn dạng lá không liên tục. 17 Sơ đồ vận chuyển: e- Sang trái, g- Sang phải, f- Đẩy sang hai phía, h- Dồn vào giữa. k- Hệ số điền đầy vít tải Hình 1.3 Máng vít tải 19 Hình 1.4 Kiểu vít tải trong máy chuyển muối của Tây Ban Nha 20 Kiểu vít tải trong máy chuyển muối của Đài Loan Hình 1.5 (Đặt tại cơ sở chế biến muối Hòn Khói - Khánh Hoà) 20 Hình 1.6 Cấu tạo máy trộn kiểu vít nằm ngang. 23 Hình 1.7 Cấu tạo máy trộn vít đứng. 24 Hình 1.8 Sơ đồ máy trộn vít tải kiểu nằm nghiêng 25 Hình 1.9 Các hàm phân bố mật độ qr(d) và hàm phân bố tổng Qr(d). 28 Sơ đồ tính toán sự thay đổi áp suất pháp tuyến theo 40 Hình 2.1 chiều dài vít tải Hình 2.2 Tải trọng tác dụng lên vít tải 41 Hình 2.3 Sự phụ thuộc của lực ngang vào tải trọng dọc 44 Hình 2.4 Biểu đồ lực dọc và mômen xoắn 46 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật - 10 - Ngành Công nghệ chế tạo máy Hình 2.5 Sơ đồ gần đúng để tính toán vòng xoắn cánh vít tải 49 Hình 2.6 Sơ đồ gá đặt vít tải 53 Hình 2.7 Bu lông gá lắp động cơ vào bệ máy 54 Hình 2.8 Lực tác dụng lên bệ máy 54 Hình 2. 9 Biểu đồ momen xoắn 59 Hình 2.10 Lực dọc 60 Hình 2.11 Lực Pn tác dụng lên trục vít 60 Hình 2.12 Hệ dầm cơ bản 61 Hình 2.13 Lực và mô mên trên các gối 61 Hình 2.14 Biểu đồ mômen uốn do pn gây ra 64 Hình 2.15 Khớp nối đàn hồi 65 Hình 2.16 Các dạng ăn mòn bề mặt 68 Hình 2.17 Đồ thị ăn mòn của các nhóm kim loại khác nhau 68 Hình 2.18 Ăn mòn hoá học 70 Hình 2.19 Nước phân ly 70 Hình 2.20 Quá trình ăn mòn gang thép 72 Hình 2.21 Kim loại bị ăn mòn điện hoá 72 Hình 2.22 Sắt mạ thiếc 73 Hình 2.23 Ảnh hưởng của tải trọng đến μ 74 Hình 2.24 Ảnh hưởng của vận tốc đến μ 75 Hình 2.25 Ảnh hưởng của điều kiện ma sát đến μ 75 Hình 2.26 Hao mòn lớp cấu trúc thứ cấp 76 Hình 2.27 Ảnh hưởng của tải trọng đến hao mòn 77 Hình 2.28 Ảnh hưởng của vận tốc đến hao mòn 77 Hình 3.1 Hình ảnh tấm chịu mài mòn CeraMetal 82 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật - 11 - Ngành Công nghệ chế tạo máy Hình 3.2 Cấp bụi than cyclone kiểu quay 85 Hình 3.3 Cấp bụi than cyclone kiểu lớp 85 Hình 3.4 Ống hơi cấp than non 85 Hình 3.5 Quạt trong xi măng 85 Hình 3.6 Tấm lót máy nghiền 86 Hình 3.7 Răng gầu xúc 86 Hình 3.8 Cerametal được Cắt bằng máy CNC plasma 86 Hình 3.9 Có thể uốn các dải theo yêu cầu sử dụng 86 Hình 3.10 Vít tải vận chuyển clinker với vật liệu cứng bề mặt của CeraMetal 87 Hình 3.11 Chỉ một phần bề mặt cứng của vít tải được "đánh bóng" 87 Hình 3.12 Bề mặt của vít tải “được mài bóng” 87 Hình 3.13 Một phần bề mặt của vít tải 87 Hình 3.14 Đầu trục, cuối trục và khớp nối vít 89 Hình 3.15 Các phương án nối vít 89 Hình 3.16. a: Tấm bịt hai đầu máng Hình 3.16 b: Ổ đỡ trục 90 c: Vòng bi Hình 3.17 Một số loại máng vít tải 90 Hình 3.18 Đưa vít tải vào máng 91 Hình 3.19 Lắp ráp các hệ thống ổ đỡ, ổ bi 91 Hình 3.20 Lắp đặt hệ dẫn động cơ khí cho vít tải 92 Hình 3.21 Quá trình làm việc của vít tải a. Cấp liệu 92 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật - 12 - Ngành Công nghệ chế tạo máy b. Xả liệu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật - 13 - Ngành Công nghệ chế tạo máy MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Vít tải thuộc nhóm máy vận chuyển liên tục, được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp và công nghiệp chế biến. Đặc biệt được sử dụng để vận chuyển các chất rắn khô, hạt hoặc dùng để trộn các loại vật liệu và phụ gia trong công nghiệp trên khoảng cách ngắn đến trung bình. Đã có một số nghiên cứu trong việc tính toán, chế tạo vít tải [1], [14], [15]. Tuy nhiên các nghiên cứu này vẫn chỉ dừng lại ở mức thiết kế chế tạo đơn thuần, cụ thể mới tính độ bền, độ cứng; chưa tính toán khả năng chịu mài mòn và độ ổn định của trục vít tải, nên ảnh hưởng tới tuổi thọ của sản phẩm, giảm hiệu quả sản xuất và đầu tư. Vì vậy việc chọn đề tài: “Nghiên cứu nâng cao khả năng chịu mòn và tính ổn định của vít tải nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả cho dây chuyền trộn muối I ốt ở nước ta” là rất cấn thiết. 2. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn a. Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần bổ sung cho cơ sở lý thuyết về tính toán, thiết kế chế tạo vít tải về 2 vấn đề: - Nghiên cứu động lực, động lực học. Tìm giải pháp công nghệ nâng cao khả năng chống mài mòn của cánh vít trong môi trường muối I ốt. - Nghiên cứu tính toán ổn định, đề xuất phương án thiết kế, chế tạo và lắp ráp để nâng cao độ ổn định của thân trục vít tải. b. Ý nghĩa thực tiễn Đề tài hoàn thành sẽ là tiền đề cho việc thiết kế, chế tạo một bộ vít tải có khả năng làm việc tốt trong môt trường Muối I ốt. Có độ bền, độ ổn định và khả năng chống ăn mòn và mài mòn cao, với suất đầu tư hợp lý phù hợp với điều kiện sản xuất của các xưởng chế biến muối ăn cho người và gia súc . 3. Đối tƣợng và mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu mô hình hệ dẫn động sử dụng vít tải. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật - 14 - Ngành Công nghệ chế tạo máy - Tìm hiểu các tiêu chuẩn của quá trình trộn vật liệu. Tìm hiểu về cấu tạo, phân tích những ưu nhược điểm của vít tải khi làm việc trong môi trường Muối I ốt. Tính toán vít tải trong dây chuyền trộn muối Iốt và qua đó đề xuất quy trình công nghệ nhằm nâng cao chất lượng chế tạo loại thiết bị vận chuyển này. 4. Kết cấu của luận văn Chương 1: Tổng quan các dạng vận chuyển và trộn vật liệu dời bằng vít tải Chương 2: Nghiên cứu động học, động lực học quá trình vận chuyển bằng vít tải Chương 3: Nnghiên cứu nâng cao chất lượng chế tạo vít tải Chương 4: Kết luận và kiến nghị Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Ngành Công nghệ chế tạo máy - 15 - Chƣơng 1 TỔNG QUAN CÁC DẠNG VẬN CHUYỂN VÀ TRỘN VẬT LIỆU DỜI BẰNG VÍT TẢI 1.1. CÁC HÌNH THỨC VẬN CHUYỂN BẰNG VÍT TẢI 1.1.1. Cấu tạo chung và nguyên lý làm việc Vít tải là một loại máy vận chuyển liên tục, không có bộ phận kéo. Cấu tạo của vít tải thể hiện trên hình 1.1. 1 2 3 4 5 6 a) A 11 10 7 A 8 9 A-A b) Hình 1.1. a) Vít tải đặt ngang: 1- Động cơ, 2 - Hộp giảm tốc, 3 - Khớp nối, 4 Trục vít xoắn, 5- Gối treo trung gian, 6 - Gối đỡ hai đầu, 7 - Cơ cấu dỡ tải, 8 - Cánh vít, 9 - Vỏ hộp, 10- Cơ cấu cấp tải, 11 - Nắp hộp. b) Vít tải đặt đứng. Động cơ 1 truyền chuyển động qua hộp giảm tốc 2 đến khớp nối 3 và trục vít xoắn 4. Bộ phận công tác chính của vít tải là cánh vít xoắn 8 chuyển động quay trong một vỏ hộp kín 9 có tiết diện tròn ở phía đáy. Trục vít xoắn được đỡ chặn hai đầu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật - 16 - Ngành Công nghệ chế tạo máy nhờ các gối 6. Đối với trục dài quá 3 m có thêm các gối đỡ treo trung gian 5. Khi vít chuyển động, cánh xoắn đẩy vật liệu di chuyển tịnh tiến dọc trong lòng vỏ máng. Vật liệu vận chuyển không bám vào cánh là nhờ trọng lượng bản thân vật liệu và ma sát giữa vật liệu và vỏ máng, do đó vật liệu chuyển động trong máng theo nguyên lý vít đai ốc; vai trò đai ốc ở đây là vật liệu vận chuyển. Vít tải có thể có một hoặc nhiều cánh xoắn. Cánh xoắn càng nhiều vật liệu chuyển động càng êm. Vật liệu được cấp vào đầu máng từ cơ cấu 10 và lấy tải ra khỏi máng bằng cơ cấu 7. Để bảo đảm an toàn, vít tải có thêm nắp 11. Vận chuyển vật liệu bằng vít tải có nhiều ưu điểm: Vật liệu chuyển động trong hộp kín, nhận và dỡ tải bất cứ vị trí nào nên không bị tổn thất, rơi vãi, an toàn. Loại này sử dụng tốt nhất cho vật liệu nóng và độc hại. Kết cấu đơn giản, rẻ tiền, có thể vừa vận chuyển vừa trộn. Diện tích chiếm chỗ lắp đặt nhỏ. Tuy vậy cũng có những nhược điểm và hạn chế nhất định: Do có khe hở giữa lòng máng và cánh vít nên dễ nghiền nát một phần vật liệu. Vì có ma sát lớn và chủ yếu là ma sát trượt nên chóng mòn cánh xoắn và lòng máng. Cũng chính nguyên nhân này mà tổn thất năng lượng lớn, không dùng cho vật liệu dính nhiều. Do có những ưu điểm nhất định và thích hợp với một số loại vật liệu và công nghệ vận chuyển nên vít tải được sử dụng trong ngành xây dựng và các ngành công nghiệp hoá chất, thực phẩm. Vít tải dùng để vận chuyển vật liệu có chiều dài đến 40 m, chủ yếu dùng để vận chuyển vật liệu hạt rời và mịn như xi măng, sỏi, cát, đá dăm và các loại hỗn hợp ẩm nước như bê tông, vữa...Dùng làm cơ cấu cấp liệu cưỡng bức (hình 1.1b), trong các trạm trộn bê tông, máy san hỗn hợp làm đường nhựa... Năng suất vận chuyển có thể đạt 20  30 m3/h, đối với loại vít có kích thước lớn có thể đạt 100m3/h. Kích thước đường kính ngoài của vít tải thường được tiêu chuẩn hoá và được quy định theo dãy kích thước: 150, 200, 250, 300, 350, 400; 500; 600mm. Thường đặt đứng, nghiêng hoặc ngang (hình 1-1). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật - 17 - Ngành Công nghệ chế tạo máy 1.1.2. Kết cấu các bộ phận. 1.1.2.1. Cánh xoắn, trục xoắn. a) b) c) d) f) e) g) h) k)      Hình 1.2. Các dạng vít tải: a- vít có cánh xoắn liền trục, b- vít có cánh xoắn liên tục không liền trục, c- Vít dạng lá liên tục, d- Vít có cánh xoắn dạng lá không liên tục. Sơ đồ vận chuyển: e- Sang trái, g- Sang phải, f- Đẩy sang hai phía, h- Dồn vào giữa. k- Hệ số điền đầy vít tải Hình dạng và kết cấu của cánh xoắn phụ thuộc vào mục đích sử dụng để vận Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật - 18 - Ngành Công nghệ chế tạo máy chuyển các loại vật liệu khác nhau. Dựa vào tính chất vật liệu vận chuyển người ta sử dụng các loại vít xoắn: Khi vận chuyển các loại vật liệu có dạng bột, hạt nhỏ và trung bình rời khô mịn như: xi măng, tro, bột, cát khô thì dùng vít có cánh xoắn liền trục (hình 1.2a). Loại này cho năng suất vận chuyển cao. Hệ số điền đầy  = 0,125  0,45 và tốc độ quay của vít từ n = 50  120 vg/ph. Vít liên tục không liền trục (hình 1.2b) dùng vận chuyển hạt cỡ lớn như: sỏi thô, đá vụn. . .Hệ số điền đầy của loại này đạt  = 0,25  0,40, và tốc độ quay của vít từ n = 40  100 vg/ph. Vít tải dạng lá liền trục (hình 1.2c) dùng cho vật liệu dính, dùng vừa trộn, tẩm vừa vận chuyển như: đất sét ẩm, bê tông, xi măng. Hệ số điền đầy của loại này đạt  = 0,150,3 và tốc độ quay của vít n = 30  60 vg/ph. Vít tải dạng lá không liên tục (hình 1.2d) dùng để vận chuyển loại hạt thô, có độ ẩm như: sỏi thô, đá dăm, đất sét ẩm, bê tông, xi măng. Hệ số điền đầy của loại này đạt  = 0,15  0,4 và tốc độ quay của vít từ n = 30  60 vg/ph. Kích thước của trục vít xoắn và bước xoắn vít thường được tiêu chuẩn hoá: Đường kính d = 100 đến 320 mm, bước xoắn từ 80 đến 320 mm. Theo tiêu chuẩn trên bước xoắn thường bằng 0,8 đến 1 lần đường kính cánh xoắn. Tốc độ quay thường từ 10 - 300 vòng/ phút. Trên hình 1.2 e  h là sơ đồ hướng vận chuyển vật liêu: Vận chuyển sang trái, sang phải, phân sang hai phía, hai đầu dồn vào giữa. Trong trường hợp vận chuyển vật liệu dính, ẩm người ta sử dụng vít có hai cánh xoắn hay còn gọi là vít kép. Loại này thích hợp trong vận chuyển vữa bê tông hoặc bột than. Đối với vít tải đặt đứng thường vận chuyển vật liệu tơi vụn. Ở đây sử dụng cánh xoắn liên tục liền trục, trong quá trình vận chuyển có xuất hiện ma sát giữa vật liệu và cánh xoắn. Dưới tác dụng của lực ly tâm, vật liệu áp sát vào thành máng và bị vỏ máy hãm chuyển động quay lại và nhờ cánh xoắn đẩy nâng vật liệu đè lên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật - 19 - Ngành Công nghệ chế tạo máy trong máng. Muốn vật liệu không có chuyển động quay khi ra đến thành máng thì lực ly tâm phải lớn. Vì vậy vít tải đặt đứng có tốc độ quay lớn hơn nhiều so với tốc độ của vít tải đặt nằm ngang. Vít tải đặt đứng tiết kiệm được diện tích, kín và dỡ tải bất cứ vị trí nào cần thiết. Tuy vậy loại này tốn năng lượng, chóng mòn cánh. Chiều cao máy bị hạn chế bởi không lắp được gối đỡ trung gian. 1.1.2.2. Máng vít tải Máng của vít tải được chế tạo bằng phương pháp dập từ thép tấm có chiều dày  = 4  8 mm, mỗi đoạn có chiều dài đến 4m. Dung sai khe hở giữa máng và cánh xoắn không quá 60% khe hở bình thường giữa cánh xoắn và máng. Nửa dưới của mặt cắt ngang máng có dạng nửa hình tròn đồng dạng với kích thước đường kính của cánh xoắn; nửa trên có dạng hình chữ nhật có chiều rộng bằng đường kính đáy để lắp đặt trục cánh xoắn và dễ dàng trong việc chế tạo nắp đậy. Trên nắp ở đầu máng tải có cửa cấp tải tiết diện vuông; còn Hình 1.3. Máng vít tải ở đáy máng cũng có các cửa dỡ tải đặt ở những vị trí cần thiết theo yêu cầu. 1.2. THỰC TRẠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO VÍT TẢI Vít tải được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp và công nghiệp chế biến, chủ yếu để nâng cao hoặc vận chuyển số lượng lớn nguyên vật liệu trong khoảng cách ngắn đến trung bình. Chúng đặc biệt hiệu quả khi vận chuyển các chất rắn dạng hạt. Các thiết kế vít tải có xu hướng dựa nhiều vào kinh nghiệm, chủ yếu dừng lại ở mức thiết kế chế tạo đơn thuần, cụ thể mới tính độ bền, độ cứng. Đã xét đến hiệu suất vít tải khi làm việc chịu tác động của môi trường của nó trong các điều kiện: tốc độ quay của trục vít, các độ nghiêng của trục vít tải, và khả năng điền vào thể tích của nó. Tuy nhiên khi thiết kế mới tính sơ bộ, sau đó tra bảng chưa xét đến tuổi bền khả năng chịu bền, mômen xoắn, uốn ngang - dọc trục; Chưa xét đến khả năng chịu mài mòn và độ ổn định của trục vít tải, nên ảnh hưởng tới tuổi thọ của sản phẩm, giảm hiệu quả sản xuất và đầu tư. Trong đề tài này ta đặc biệt quan tâm tới hai vấn đề lớn sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn