Nghiên cứu nâng cao độ bền mòn và sức bền của cơ cấu gầu tải xích vận tốc cao để vận chuyển hạt khô nhỏ có tính mài mòn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

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

TRƯƠNG HOÀNG ANH

Thái Nguyên 2012

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 1 Ngành công nghệ chế tạo máy

Đại học Kỹ thuật Công nghiệp  HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Trương Hoàng Anh

Sinh ngày: 26 tháng 11 năm 1979

Học viên lớp cao học khóa 13 – Công nghệ chế tạo máy – Trường Đại

học Kỹ thuật Công nghiệp.

Hiện đang công tác tại: Xưởng Cơ khí - Trung tâm thực nghiệm -

Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp.

Xin cam đoan 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” do thầy giáo PGS.TS. Vũ Quý Đạc 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 tháng 12 năm 2012

Tác giả luận văn

Trương Hoàng Anh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 2 Ngành công nghệ chế tạo máy

Đại học Kỹ thuật Công nghiệp  HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM

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 luận văn với 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”

đã hoàn thành.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:

Thầy giáo hướng dẫn trực tiếp PGS.TS. Vũ Quý Đạc – Người Thầy đã

tận tình chỉ dẫn, chỉ dẫn và động viên tác giả hoàn thành luận văn này.

Phòng quản lý đào tạo Sau đại học, các thầy cô giáo Khoa Cơ khí,

Trung tâm thực nghiệm trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã giúp đỡ tác

giả trong suốt quá trình học tập cũng như quá trình 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

Trương Hoàng Anh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 3 Ngành công nghệ chế tạo máy

Đại học Kỹ thuật Công nghiệp  HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM

MỤC LỤC



Trang

LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................... 1

MỤC LỤC ..................................................................................................... 3

DANH MỤC HÌNH VẼ................................................................................. 8

CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN ............................................ 11

DANH MỤC BẢNG BIỂU.......................................................................... 12

MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 13

1. Tính cấp thiết của đề tài......................................................................... 13

2. Mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu.................................. 14

2.1. Mục đích của đề tài ............................................................................ 14

2.2. Đối tượng nghiên cứu......................................................................... 14

2.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................... 14

3. Ý nghĩa của đề tài.................................................................................. 14

3.1. Ý nghĩa khoa học................................................................................ 14

3.2. Ý nghĩa thực tiễn................................................................................ 15

4. Nội dung ............................................................................................... 15

Chương 1. .................................................................................................... 16

1.1. Vận chuyển vật liệu rời ...................................................................... 16

1.2. Gàu tải xích ........................................................................................ 16

a - Gầu tải dùng băng vải; b - Gầu tải dùng xích; c - Gầu tải dùng cáp ......... 18

1.3. Cấu tạo và phân loại gầu tải................................................................ 24

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 4 Ngành công nghệ chế tạo máy

Đại học Kỹ thuật Công nghiệp  HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM

1.3.1. Cấu tạo gầu tải................................................................................. 24

1.3.2. Phân loại gầu tải .............................................................................. 26

1.4. Kết luận chương 1 .............................................................................. 28

Chương 2. .................................................................................................... 29

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĂN KHỚP CỦA CƠ CẤU XÍCH KÉO TRONG

HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG............................................................................ 29

2.1. Các bộ phận chuyển động trong cơ cấu gầu xích tải ........................... 29

2.1.1. Xích tải............................................................................................ 29

2.1.2. Đĩa xích........................................................................................... 35

2.1.3. Gầu tải............................................................................................. 38

2.2. Một vài nét về động học bộ truyền xích.............................................. 38

2.2.1. Vận tốc và tỉ số truyền..................................................................... 38

2.2.2. Đánh giá bộ truyền xích................................................................... 41

a. Ưu điểm ............................................................................................. 41

b. Nhược điểm........................................................................................ 42

c. Phạm vi sử dụng................................................................................. 42

2.3. Đặc điểm ăn khớp của cơ cấu xích kéo trong hệ thống dẫn động........ 43

2.4. Kết luận chương 2 .............................................................................. 45

Chương 3. .................................................................................................... 47

NGHIÊN CỨU CÁCH TÍNH SỨC BỀN VÀ TÍNH THIẾT KẾ.................. 47

CƠ CẤU XÍCH KÉO................................................................................... 47

3.1. Động lực học bộ truyền xích............................................................... 47

3.1.1. Lực tác dụng trong bộ truyền xích ................................................... 47

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 5 Ngành công nghệ chế tạo máy

Đại học Kỹ thuật Công nghiệp  HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM

a. Lực căng trên các nhánh xích ............................................................. 47

3.1.2. Tải trọng động ................................................................................. 49

3.1.3. Động năng va đập............................................................................ 50

3.2. Các dạng hỏng.................................................................................... 50

3.3. Các chỉ tiêu tính thiết kế bộ truyền xích.............................................. 51

3.3.1. Tính toán xích theo độ bền mòn ...................................................... 51

3.3.2. Kiểm nghiệm xích theo số lần va đập trong một giây ...................... 52

3.3.3. Kiểm tra xích theo hệ số an toàn...................................................... 52

3.3.4. Kiểm tra độ bền kéo của xích .......................................................... 53

3.3.5. Vật liệu chế tạo................................................................................ 55

3.4. Trình tự thiết kế bộ truyền xích .......................................................... 56

3.5. Kết luận chương 3 .............................................................................. 57

Chương 4. .................................................................................................... 58

KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ CÁC DẠNG HỎNG VÀ NGUYÊN NHÂN........ 58

4.1. Kháo sát hệ thống gầu tải xích tại nhà máy nhiệt điện Phả Lại ........... 58

4.1.1. Các thông số của hệ thống............................................................... 58

4.1.2. Cấu tạo của hệ thống ....................................................................... 59

4.2. Tính kiểm nghiệm lại tải trên hệ thống xích gầu tải............................ 61

4.2.1. Tải trọng trên một đơn vị chiều dài của khối lượng hàng................. 61

4.2.2. Tải trọng trên một đơn vị chiều dài do khối lượng phần hành trình của

băng gầu.................................................................................................... 61

4.2.3. Lực cản múc hàng ........................................................................... 61

4.2.4. Công suất cần thiết trên trục truyền động để xích làm việc .............. 61

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 6 Ngành công nghệ chế tạo máy

Đại học Kỹ thuật Công nghiệp  HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM

4.2.5. Lực vòng trên vòng tròn cơ sở của đĩa xích ..................................... 62

4.3. Xác định lực căng của bộ phận kéo bằng phương pháp đi vòng chu vi62

4.3.1. Lực căng tại điểm 1 ......................................................................... 62

4.3.2. Lực căng tại điểm 2 ......................................................................... 62

4.3.3. Lực căng tại điểm 3 ......................................................................... 63

4.3.4. Lực tại điểm 4 ................................................................................. 63

4.3.5. Lực căng tính tổng của bộ phận kéo ................................................ 63

4.3.6. Bộ phận kéo dùng 2 xích thì lực căng tính tốn của một xích............ 64

4.3.7. Tải trọng phá huỷ của xích không được nhỏ hơn ............................. 64

4.4. Tính chính xác độ bền dây xích trong thời gian khởi động ................. 64

4.4.1. Tính chính xác độ bền xích trong bộ phận kéo................................. 65

4.4.2. Tính chính xác độ bền dây xích trong thời gian khởi động .............. 67

4.5. Tính kiểm nghiệm đĩa xích................................................................. 67

4.6. Tính thiết bị phanh ............................................................................. 68

4.7. Các dạng hỏng và nguyên nhân .......................................................... 70

4.7.1. Mòn xích, gầu tải, chốt xích, đĩa xích .............................................. 70

4.7.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới mòn........................................................ 76

a. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mòn ôxy hoá......................................... 76

b. Ảnh hưởng của điều kiện vận hành ................................................... 77

c. Ảnh hưởng của các lớp màng bề mặt................................................. 79

d. Mòn trong chân không ...................................................................... 79

e. Lớp màng ôxy hóa............................................................................ 79

f. Tác dụng của nhiệt độ ........................................................................ 80

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 7 Ngành công nghệ chế tạo máy

Đại học Kỹ thuật Công nghiệp  HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM

4.7.3. Rỗ hoặc vỡ gãy con lăn ................................................................... 81

4.8. Kết luận chương 4 .............................................................................. 82

Chương 5. .................................................................................................... 83

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC ........................................................ 83

5.1. Khắc phục hiện tượng mòn................................................................. 83

5.1.1. Mòn xích ......................................................................................... 83

5.1.2. Mòn con lăn và mòn chốt ................................................................ 84

5.1.3. Mòn đĩa xích ................................................................................... 84

5.1.4. Mòn lưỡi gàu................................................................................... 85

5.2. Khắc phục hiện tượng quá tải đối với hệ thống................................... 86

5.3. Kết luận chương 5 .............................................................................. 86

Chương 6. .................................................................................................... 87

KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ............... 87

6.1. Kết luận chung ................................................................................... 87

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài................................................ 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................ 88

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 8 Ngành công nghệ chế tạo máy

Đại học Kỹ thuật Công nghiệp  HV: Trương Hoàng Anh-K13CTM

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1.1. Hệ thống gàu tải xích cao tốc……………………………………..

Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo của các loại gầu tải

Hình 1.3. Các dạng khác của cơ cấu gầu tải

Hình 1.4. Một số kiểu gầu cơ bản

Hình 1.5. Ứng dụng gàu tải trong tải thóc

Hình 1.6. Gàu tải dùng truyền động xích

Hình 1.7. Gàu tải dùng khai thác vật liệu xây dựng

Hình 1.8. Hệ thống gầu tải dùng trong các nhà máy xi măng

Hình 1.9. Hệ thống gầu tải xích dùng trên tàu thủy

Hình 1.10. Hệ thống gầu tải xích dùng trong khai thác khoáng sản

Hình 1.11. Cấu tạo gầu

Hình 1.12. Puli căng dạng cánh chống nghiền nát vât liệu

Hình 1.13. Cấu tạo gàu tải đổ theo phương pháp ly tâm và phương pháp trọng

lực – Cách bắt gầu lên đai

Hình 1.14. Xả tải cuả gầu liên tục hoặc li tâm

Hình 2.1. Các loại xích

Hình 2.2. Các thành phần của xích ống con lăn

Hình 2.3. Xích bắt gầu tải

Hình 2.4. Một số loại xích đặc biệt

Hình 2.5. Cấu tạo xích răng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn