LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH BĂNG TẢI ỐNG
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.35 MB, 96 trang )
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 liêụ tham khảo
SVTH: Đặng Quốc Huy _
Tuấn
86
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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
Hình 1.4. Cuộn tròn băng tải thành dạng ống
5
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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
SVTH: Đặng Quốc Huy _
Tuấn
7
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 Fp
45
Bảng 2.6. Tải trọng phụ do ma sát tại khúc uốn cong Fc
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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
2.1.1.
lý làm việc băng tải ống
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: b ộ 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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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: b ộ 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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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
5. băng tải;
2. phễu cấp liệu
6. hệ thống truyền động
3. con lăn đỡ băng tải
7. phễu tháo liệu
4. con lăn định hình ống
8. tang bị động
cho băng tải
SVTH: Đặng Quốc Huy _
Tuấn
10. con lăn cuốn ống từng
bước
11. cụm điều chỉnh sức
căng băng (vít me)
9. chân giá
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 22o.
Bảng 2.1: năng suất của băng tải ống và vận tốc băng tải.
Đường kính ống
Thiết diện
Vận tốc băng
(mm)
ngang của vật
lớn nhất (m/s)
liệu (m2)(1)
SVTH: Đặng Quốc Huy _
Tuấn
Năng suất
(tấn/h)
Kích thước
hạt lớn nhất
(mm)(2)
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
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 _
Tuấn
GVHD: Nguyễn Thanh Nam, Phan Đình
