tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật NGHIÊN cứu NÂNG CAO độ bền mòn và sức bền kéo của cơ cấu gầu tải XÍCH vận tốc CAO để vận CHUYỂN hạt KHÔ NHỎ có TÍNH

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP



TÓM TẮT
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ BỀN MÒN VÀ SỨC
BỀN KÉO CỦA CƠ CẤU GẦU TẢI XÍCH VẬN TỐC
CAO ĐỂ VẬN CHUYỂN HẠT KHÔ NHỎ CÓ TÍNH
MÀI MÒN





Ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
Mã số : 60-52-01-03.
Học viên: TRƯƠNG HOÀNG ANH
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. VŨ QUÝ ĐẠC




Thái Nguyên 2012
1. Tính cấp thiết của đề tài
Việc sử dụng thiết bị máy móc trong sản xuất
đóng vai trò rất quan trọng trong việc nâng cao năng
suất, chất lượng, đẩy nhanh tiến độ công việc, nâng cao
hiệu quả kinh tế và cải thiện điều kiện làm việc của con

người.
Xuất phát từ quan điểm này trong nhiều năm qua
Việt Nam đã nhập và chế tạo thêm khá nhiều các máy
vận chuyển liên tục khác nhau dùng để vận chuyển vật
liệu rời trong đó phải kể đến hệ thống dẫn động guồng
tải.
Guồng tải là máy vận chuyển liên tục dùng để
vận chuyển vật liệu rời, vụn theo phương thẳng đứng
hoặc góc nghiêng đặt máy lớn (trên 50
0
), được sử dụng
rộng rãi trong nông nghiệp và công nghiệp. Năng suất
của guồng tải có thể đạt tới 500 t/h chiều cao nâng có
thể đạt tới 50 – 55m
Xích kéo của guồng tải làm việc trong điều kiện
rất nặng (lực kéo lớn, va đập do vật liệu rơi vào mắt
xích) do đó răng đĩa xích và chốt xích bị mòn do ma
sát, một số thì bị biến dạng vì bị va đập, bước xích bị
giãn quá mức cho phép. Ngoài ra có khi do sử dụng và
thao tác không chính xác, việc chăm sóc và bảo dưỡng
không chu đáo cũng làm ảnh hưởng đến quá trình
truyền động, làm giảm năng suất và tuổi thọ của công
trình. Một số trường hợp do chất lượng thiết kế và chế
tạo không đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật, dẫn đến
những hiện tượng trên gây nên độ mất ổn định, độ bền
của hệ thống giảm. Máy móc bị mòn và hư hỏng là
điều thường xuyên xảy ra trong suốt quá trình vận hành
sử dụng máy. Số lượng guồng tải hiện nay đang được
sử dụng ở nước ta là rất lớn đặc biệt là loại guồng tải
xích vận tốc cao. Việc nhập khẩu những phụ tùng thay

thế nguyên chiếc là không hiệu quả về kinh tế.
Vì vậy việc chọn đề tài:
”
Nghiên cứu nâng cao
độ bền mòn và sức bền kéo của cơ cấu gầu tải xích
vận tốc cao để vận chuyển hạt khô nhỏ, có tính mài
mòn
”
là rất cần thiết.
2. Mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1. Mục đích của đề tài
Phân loại, đánh giá các dạng hỏng của cơ cấu
xích kéo trong hệ thống dẫn động guồng tải từ đó đề
xuất giải pháp phù hợp nâng cao khả năng kéo và tuổi
thọ của bộ truyền.
2.2. Đối tượng nghiên cứu
Cơ cấu xích kéo trong hệ thống dẫn động guồng
tải để vận chuyển hạt khô nhỏ, có tính mài mòn: Đá
vôi, đolomit, xỉ, than đá, đất sét đáp ứng nhu cầu của
các dây chuyền sản xuất vật liệu.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.
3. Ý nghĩa của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học
- Nghiên cứu xác định điều kiện ăn khớp của bộ
truyền xích kéo.
- Xác định dạng hỏng do ứng suất tiếp xúc gây
mòn trên răng và chốt xích. Xác định dạng hỏng do
ứng suất uốn làm giảm khả năng kéo của răng xích.
- Đề xuất quy trình vận hành và giải pháp phù

hợp để khai thác hệ thống có hiệu quả.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Với các ứng dụng của nghiên cứu áp dụng cho
hệ thống dẫn động guồng tải sẽ làm quá trình sử dụng
công suất máy được triệt để mang lại hiệu quả kinh tế
rất lớn. Ngoài lợi ích về kinh tế, việc tìm ra phương án
nâng cao độ bền, độ ổn định còn làm tăng tuổi thọ của
hệ thống.
4. Nội dung
Chương 1: Tổng quan về vận chuyển vật liệu rời bằng
gầu tải xích vận tốc cao
Chương 2: Nghiên cứu đặc điểm ăn khớp của cơ cấu
xích kéo trong hệ thống dẫn động
Chương 3: Nghiên cứu cách tính sức bền và tính thiết
kế cơ cấu xích kéo
Chương 4: Khảo sát đánh giá các dạng hỏng và nguyên
nhân
Chương 5: Đề xuất giải pháp khắc phục
Chương 6: Kết luận và kiến nghị
Chương 1:
TỔNG QUAN VỀ GẦU TẢI XÍCH VẬN
TỐC CAO
1.1. Vận chuyển vật liệu rời.
Trong quá trình sản xuất thực phẩm, khai
khoáng, vận chuyển vật liệu xây dựng, thông thường
nguyên vật liệu phải qua các công đoạn gia công chế
biến bằng nhiều máy móc thiết bị khác nhau, do đó
nguyên vật liệu cần phải được chuyển từ công đoạn
này sang công đoạn khác. Quá trình này được thực
hiện nhờ các máy vận chuyển phù hợp với tính chất

của nguyên vật liệu. Thông thường, máy vận chuyển
làm việc liên tục, chuyên chở vật liệu theo hướng đã
định, có thể làm việc trong một thời gian không giới
hạn, không dừng lại khi nạp và tháo liệu.
Các máy và thiết bị vận chuyển liên tục bao gồm
các loại chính như: gàu tải, băng tải, xích tải, cào tải
thuộc nhóm máy có bộ phận kéo và vít tải, vận chuyển
bằng không khí và thủy lực thuộc nhóm máy không có
bộ phận kéo.

1.2. Gàu tải xích
Gàu tải là thiết bị vận chuyển vật liệu rời theo
phương thẳng đứng. Cấu tạo của gàu tải gồm có hai
puli đặt trong một thân làm bằng thép mỏng. Một đai
dẹt trên đó có bắt các gàu múc được mắc vào giữa hai
puli. Puli trên cao được truyền động quay nhờ động cơ
điện thông qua hộp giảm tốc, còn puli dưới được nối
với bộ phận căng đai có nhiệm vụ giữ cho đai có đủ độ
căng cần thiết bảo đảm đủ lực ma sát giữa đai và puli.
Vật liệu được mang lên cao nhờ các gàu múc di chuyển
từ dưới lên.
1.3. Cấu tạo và phân loại gầu tải.
1.3.1. Cấu tạo gầu tải.
1.3.2. Phân loại gầu tải
1.4. Kết luận chương 1.
- Hệ thống xích gầu tải được ứng dụng trong rất
nhiều ngành công nghiệp để vận chuyển các vật liệu
rời. Hệ thống này được phát triển rộng rãi trên khắp thế
giới và trong đó có Việt Nam. Năng suất vận chuyển
cũng như vận tốc vận chuyển của hệ thống rất cao.

Nhưng do làm việc trong các môi trường bụi bẩn, hóa
chất nhiều, khả năng che chắn còn hạn chế và đặc biệt
là vật liệu để chế tạo gàu tại Việt Nam đang là một
trong những vẫn đề cần được quan tâm để tìm ra biện
pháp nâng cao tuổi thọ, tăng khả năng làm việc của hệ
thống.
















Chương 2:
NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĂN KHỚP CỦA CƠ
CẤU XÍCH KÉO TRONG HỆ THỐNG DẪN
ĐỘNG
2.1. Các bộ phận chuyển động trong cơ cấu gầu xích
tải
2.1.1. Xích tải
Bộ truyền xích dùng trong truyền động rất đa

dạng về chủng loại và kết cấu. Tùy từng điều kiện cụ
thể và yêu cầu của từng trường hợp mà có cách lựa
chọn bộ truyền xích sao cho hợp lí.
Xích con lăn: Khi làm việc con lăn có thể xoay tương
đối so với ống do đó nó sẽ lăn trên răng của đĩa xích và
nhờ đó có thể giảm mòn cho răng.
Xích ống: Về kết cấu tương tự như xích con lăn, chỉ
khác là không có con lăn do đó khối lượng giảm và giá
thành rẻ hơn, tuy nhiên bản lề và răng đĩa mòn nhanh
hơn. Vì vậy chỉ dùng xích ống đối với các trường hợp
không quan trọng, yêu cầu khối lượng nhỏ và vận tốc
thấp ( v ≤ 1m/s). Tùy theo công suất cần truyền, xích
ống cũng như xích con lăn có thể là một dãy hoặc
nhiều dãy.
Xích răng: Gồm nhiều mà xích hình răng xếp
xen kẽ và nối với nhau bằngbản lề. Số lượng má xích
xác định nên chiều rộng xích B và phụ thuộc vào công
suất cần truyền. Các mặt răng làm việc tạo thành một
góc 60
0
và sẽ tiếp xúc với hai răng của đĩa xích. So với
xích con lăn, xích răng có kết cấu chắc chắn, khả năng
tải cao hơn như`ng nặng nề, chế tạo phức tạp nên chỉ
dùng khi công suất và vận tốc lớn. Với tải trọng và vận
tốc trung bình dùng xích con lăn thích hợp hơn.
2.1.2. Đĩa xích
2.1.3. Gầu tải
2.2. Một vài nét về động học bộ truyền xích
2.2.1. Vận tốc và tỉ số truyền
2.2.2. Đánh giá bộ truyền xích

a. Ưu điểm
b. Nhược điểm
c. Phạm vi sử dụng
2.3. Đặc điểm ăn khớp của cơ cấu xích kéo trong hệ
thống dẫn động
2.4. Kết luận chương 2
Bộ truyền xích được sử dụng rộng rãi trong việc
truyền chuyển động với những ưu điểm mà các bộ
truyền khác không có. Kết cấu và vật liệu chế tạo đa
dạng, độ tin cậy cao. Bộ truyền xích trong hệ thống gầu
tải vật liệu thì dùng chuyển vật liệu rời, vận tốc cao. Tỷ
số truyền tức thời của bộ truyền trong hệ thống thay
đổi theo thời gian. Các thành phần vận tốc khi bộ
truyền hoạt động gây nên va đập giữa con lăn và đĩa
xích là một trong những nguyên nhân gây phá hủy con
lăn.
Chương3.
NGHIÊN CỨU CÁCH TÍNH SỨC BỀN VÀ TÍNH
THIẾT KẾ CƠ CẤU XÍCH KÉO
3.1. Động lực học bộ truyền xích
3.1.1. Lực tác dụng trong bộ truyền xích
a. Lực căng trên các nhánh xích
3.1.2. Tải trọng động
3.1.3. Động năng va đập
3.2. Các dạng hỏng
3.3. Các chỉ tiêu tính thiết kế bộ truyền xích
3.3.1. Tính toán xích theo độ bền mòn
3.3.2. Kiểm nghiệm xích theo số lần va đập trong
một giây
3.3.3. Kiểm tra xích theo hệ số an toàn

3.3.4. Kiểm tra độ bền kéo của xích
3.3.5. Vật liệu chế tạo
3.4. Trình tự thiết kế bộ truyền xích
3.5. Kết luận chương 3
Lực tác dụng lên bộ truyền và động năng va đập
là một trong những nguyên nhân gây nên các dạng
hỏng của bộ truyền xích. Các chỉ tiêu tính toán của bộ
truyền xích kể đến chỉ tiêu tính theo độ mòn cho phép,
số lần va đập trong một giây và hệ số an toàn của bộ
truyền. Việc kiểm nghiệm bộ truyền xích theo các chỉ
tiêu trên quan trọng nhất là độ mòn cho phép vì dạng
hỏng do mòn là nguy hiểm nhất và phổ biến nhất trong
bộ truyền xích.
















Chương 4.

KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ CÁC DẠNG HỎNG VÀ
NGUYÊN NHÂN
4.1. Kháo sát hệ thống gầu tải xích tại nhà máy
nhiệt điện Phả Lại
4.1.1. Các thông số của hệ thống
4.1.2. Cấu tạo của hệ thống
4.2. Tính kiểm nghiệm lại tải trên hệ thống xích gầu
tải
4.2.1. Tải trọng trên một đơn vị chiều dài của khối
lượng hàng
4.2.2. Tải trọng trên một đơn vị chiều dài do khối
lượng phần hành trình của băng gầu
4.2.3. Lực cản múc hàng
4.2.4. Công suất cần thiết trên trục truyền động để
xích làm việc
4.2.5. Lực vòng trên vòng tròn cơ sở của đĩa xích
4.3. Xác định lực căng của bộ phận kéo bằng
phương pháp đi vòng chu vi
4.3.1. Lực căng tại điểm 1
4.3.2. Lực căng tại điểm 2
4.3.3. Lực căng tại điểm 3
4.3.4. Lực tại điểm 4
4.3.5. Lực căng tính tổng của bộ phận kéo
4.3.6. Bộ phận kéo dùng 2 xích thì lực căng tính tốn
của một xích
4.3.7. Tải trọng phá huỷ của xích không được nhỏ
hơn
4.4. Tính chính xác độ bền dây xích trong thời gian
khởi động
4.4.1. Tính chính xác độ bền xích trong bộ phận kéo

4.4.2. Tính chính xác độ bền dây xích trong thời
gian khởi động
4.5. Tính kiểm nghiệm đĩa xích
4.6. Tính thiết bị phanh
4.7. Các dạng hỏng và nguyên nhân
4.7.1. Mòn xích, gầu tải, chốt xích, đĩa xích
4.7.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới mòn
a. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mòn ôxy hoá
b. Ảnh hưởng của điều kiện vận hành
c. Ảnh hưởng của các lớp màng bề mặt
d. Mòn trong chân không
e. Lớp màng ôxy hóa
f. Tác dụng của nhiệt độ
4.7.3. Rỗ hoặc vỡ gãy con lăn
4.8. Kết luận chương 4
Qua thực tế khảo sát hệ thống xích gàu tải than
tại nhà máy nhiệt điện Phả Lại do môi trường làm việc
có chứa nhiều bụi bẩn và hơi nước nên xích bị mòn rất
nhanh và đặc biệt là chốt xích phải thay thường xuyên
do bị mòn. Việc mòn của xích do ăn mòn bởi hóa chất,
vật liệu khi rơi vãi vào bộ truyền làm bộ truyền mòn rất
nhanh. Gàu thường bị mòn nhất chính là phần lưỡi gàu
do khi vào múc than thì lưỡi gàu thường xuyên ngập
vào trong than. Đánh giá các dạng hỏng tại hệ thống
chính là các nguyên nhân cần được khắc phục để nâng
cao tuổi thọ cũng như khả năng làm việc của hệ thống
tăng hiệu quả làm việc.

Chương 5.
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC
5.1. Khắc phục hiện tượng mòn
5.1.1. Mòn xích
Do bộ truyền xích làm việc trong hệ thống gầu tải
không được che chắn và thường xuyên bị bụi bẩn. Hơn
thế nữa quá trình làm việc là liên tục lại không được
bôi trơn đầy đủ nên thường xuyên bị mòn. Trong cá
dạng hỏng đã trình bày ở trên đối với hệ thống gàu tải
xích thì hỏng do mòn là nguy hiểm nhất.
Qua nghiên cứu khảo sát trực tiếp tại gầu tải than
để khắc phục hiện tượng mòn thì cần bôi trơn đầy đủ
cho hệ thống xích.Vật liệu chế tạo xích cần thay đổi để
phù hợp với điều kiện làm việc của xích gàu tải than.
Chọn vật liệu có khả năng chống mòn và ăn mòn. Sau
khi gia công cần nhiệt luyện để tăng khả năng làm việc
của hệ thống xích
5.1.2. Mòn con lăn và mòn chốt
Con lăn và chốt xích là bị mòn nhiều nhất do bị
than rơi vãi vào và khi chuyển động chúng cọ sát lên
nhau như vậy sẽ làm cho chốt xích bị mòn và phải thay
thế định kỳ rất nhiều. Để hạn chế dạng hỏng này theo
khảo sát hiện tại của hệ thống chốt xích là thép 45 có
tôi cải thiện nên khả năng chống mòn không cao. Khắc
phục dạng hỏng này thì giữa chốt xích và con lăn nên
chọn vặp vật liệu chống mòn cao. Chốt xích sau khi

nhiệt luyện mang đi mạ Cr
5.1.3. Mòn đĩa xích
Đĩa xích cũng bị mòn theo xích và chốt xích,
nhưng độ mòn của đĩa xích hiện tại vẫn thấp hơn độ
mòn của chốt xích và xích.
5.1.4. Mòn lưỡi gàu
5.2. Khắc phục hiện tượng quá tải đối với hệ thống
5.3. Kết luận chương 5
Việc đánh giá các dạng hỏng đã nêu trong chương
4, qua các dạng hỏng đó thì việc đề cập các biện pháp
khắc phục về mòn xích, lưỡi gầu, chốt xích, con lăn.
Biện pháp chủ yếu vẫn là:
- Nghiên cứu, lựa chọn các biện pháp công nghệ
vật liệu một cách hợp lý khi chế tạo sẽ hạn chế
được hiện tượng xích kéo bị đứt, hoặc bị vỡ. cụ
thể khi nhiệt luyện xích. (xem trong bảng tra
nhiệt luyện bộ truyền xích cao tốc)
- Che chắn tốt hệ thống khi làm việc, bên cạnh đó
việc bôi trơn phải được đều đặn đầy đủ và đúng
cách.
- Điều chỉnh độ căng hợp lý (dựa theo kinh
nghiệm) để hạn chế tải trọng động gây tải trọng
va đập, qua đây hạn chế được hiện tượng tróc rỗ
vì mỏi.

Chương 6.
KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU
TIẾP THEO
6.1. Kết luận chung
Qua nghiên cứu khỏa sát thực tế dây truyền xích gàu
tải tại nhà máy nhiệt điện Phả Lại dùng để chuyển than
đá. Nhận thấy các nguyên nhân dẫn đến quá trình mòn
của xích, chốt, đĩa xích, gàu tải là do quá trình bụi,
than, nước gây nên quá trình ăn mòn do hóa chất, mòn
do cào xước là chủ yếu. Hiện tượng quá tải mà làm cho
việc xích bị đứt hay hệ thống bị quá tải khi khởi động
là không có. Do các chốt xích và xích được thay thế
định kỳ nên hệ thống làm việc đạt được độ tin cậy cao.
Để nâng cao khả năng làm việc và giảm thời
gian dừng hệ thống để bảo dưỡng và sửa chữa thì cần
có các biện pháp khắc phục các dạng hỏng để nâng cao
thời gian làm việc thì các biện pháp đó đã được đề cập
đến trong chương V.



6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài
Qua nghiên cứu khảo sát của hệ thống mới chỉ dừng lại
ở việc tìm hiểu xác định các dạng hỏng của hệ thống và

đề nghị các giải pháp khắc phục. Vì vậy cần được
nghiên cứu khảo sát rung động trong quá trình hệ
thống làm việc và đưa các biện pháp giảm rung giật khi
hệ thống bắt đầu làm việc.















TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]

Atsushi Okoshi,
Roller Chain,

Korona
-
sha,
Japan(1960)
[2]

Masataka Nakakomi,
Safety Design of Roller
Chain, Yoken-do, Japan (1989)
[3]

R. C. Binder,
Mechanics of the Roller Chain
Drive, Prentice-Hall, Inc., NJ (1956)
[4]

L. Jones (Ed.),
Mechanical Handling with
Precision Conveyor Chain, Hutchinson & Co.,
London (1971)
[5]

L. L. Faulkner, S. B. Menkes (Ed.),
Chains for
Power Transmission and Material Handling,
Marcel Dekker (1982)
[6]

Hans
-
Guenter Ra
chner,
Stahlgelenkketten und
Kettentriebe, Springer-Verlag, Berlin (1962)
[7]

Tr
ịnh Chất (2005),
“ Cơ sở thiết kế máy và chi
tiết máy” NXB khoa học và kỹ thuật
[8]

Tr
ịnh Chất, L
ê Văn Uy
ển (2005),
“Tính toán
thiết kế hệ dẫn động cơ khí” tập 1,2, NXB giáo
d
ục

[9]

Phan Quang Th
ế, Nguyễn Đăng B
ình,( 2006)
Một số vấn đề về ma sát mòn và bôi trơn trong
kỹ thuật, NXB Khoa học Kỹ thuật
[10]

Lê Công Dư
ỡng , Vật liệu học, NXB Khoa học
Kỹ thuật năm 2000
[11]

Nguy
ễn Anh Tuấn, Phạm Văn H
ùng , (2006)
Ma sát học NXB Khoa học Kỹ thuật
[12]

Nguy
ễn Anh Tuấn, Nguyễn Văn Th
êm, (1990)
kỹ thuật ma sát và biện pháp năng cao tuổi thọ
thiết bị, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật Hà
Nội
[13]

Nguy
ễn Anh Tuấn, Nguyễn Văn Th
êm, (1990)
kỹ thuật ma sát và biện pháp năng cao tuổi thọ
thiết bị, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật Hà
Nội
[14]

Nguy
ễn Do
ãn Ý, (2008) Ma sát, mài mòn và bôi
trơn, NXB Khoa học Kỹ thuật