Báo cáo khoa học:
Mô hình tính toán các thông số giới hạn trong hệ thống
băng tải ống
Numericalmodelofthecriticalparametersinthesystemofpipeconveyor
NguyÔnThanhNam1,Hong§øcLiªn2
SUMMARY
1.§ÆTVÊN§Ò
HÖ thèng b¨ng t¶i èng l b−íc ®ét ph¸
trong kü thuËt vËn chuyÓn b¨ng t¶i. ViÖc
vËn chuyÓn vËt liÖu trªn b¨ng t¶i èng ®"
kh¼ng ®Þnh−u thÕ tr−íc c¸cb¨ngt¶i th«ng
th−êngnhêc¸c−u®iÓmnæibËt nh−:1)Cã
kh¶n¨ngvËnchuyÓnxa,linhho¹ttrongc¸c
®Þa h×nh m c¸c b¨ng t¶i truyÒn thèng bÞ
giíi h¹n nh− uèn cong, dèc; 2) Kh«ng lm
hao phÝ vËt liÖu vËn chuyÓn tr−íc c¸c ®iÒu
kiÖncñathêitiÕtvkh«nglm«nhiÔmm«i
tr−êng xung quanh; 3) ThiÕt kÕ nhá gän,
chiÕm Ýt diÖn tÝch l¾p ®Æt nh−ng c«ng suÊt
lmviÖcth×kh«nghÒthuakÐmc¸cb¨ngt¶i
truyÒnthèng.
Víic¸c−u®iÓmtrªn,b¨ngt¶ièngthËtsù
l mét lùa chän hîp lý cho viÖc vËn chuyÓn
vËt liÖu rêi ë kho¶ng c¸ch lín kh«ng th¼ng,
thay thÕ cho c¸c lo¹i b¨ng t¶i truyÒn thèng,
®ÆcbiÖtlvíic¸clo¹ivËtliÖunh¹yc¶mvíi
m«i tr−êng nh−: ph©n bãn, s¶n phÈm n«ng
nghiÖp,than®¸,®¸v«i,xim¨ng...
H×nh1.S¬®åhÖthèngb¨ngt¶ièng
1LTangdÉn;2LPhÔucÊpliÖu;3LConl¨n®ìb¨ngt¶i;4LConl¨n®Þnhh×nhèngchob¨ngt¶i;5Lb¨ngt¶i;
6L HÖ thèng truyÒn ®éng; 7L PhÔu th¸o liÖu; 8L Tang bÞ dÉn; 9L Ch©n gi¸; 10L Con l¨n cuèn èng;
11LCôm®iÒuchØnhsøcc¨ngb¨ng
1
KhoaC¬khÝ,§¹ihäcB¸chkhoaTPHCM
2
KhoaC¬L§iÖn,§¹ihäcN«ngnghiÖpI
T¹pchÝKHKTN«ngnghiÖp2007:TËpV,Sè1:7885§¹ihäcN«ngnghiÖpI
Nguyªn lý lm viÖc cña b¨ng t¶i èng
(h×nh 1): Theo NguyÔn Thanh Nam (2004):
B¨ngt¶ièng (5)®−îc m¾cquatang dÉn (1)
vtangbÞdÉn(8).B¨ng®−îc®ìv®Þnhh×nh
d¹ng èng nhê c¸c bé con l¨n (4). Khi lm
viÖc, b¨ng ®−îc lm c¨ng b»ng c¬ cÊu ®èi
träng hoÆc vÝt me (11). Khi tang dÉn ®éng
quaysÏkÐob¨ngchuyÓn®éng,vËt liÖu qua
phÔutiÕpliÖu(2)r¬ixuèngmÆtb¨ngv®−îc
vËn chuyÓn ®Õn cöa th¸oliÖu (7). Khi b¨ng
lm viÖc, nh¸nh chøa vËt liÖu ®−îc gäi l
nh¸nh cã t¶i, cßn nh¸nh phÝa d−íi kh«ng
chøa vËt liÖu gäi l nh¸nh kh«ng t¶i (hay
nh¸nhtrëvÒ).
B¨ng t¶i sau khi nhËn liÖu tõ phÔu n¹p
liÖu sÏ cuèn trßn nhê c¸c bé con l¨n dÉn
h−íng(10),baolÊyvËtliÖuvvËnchuyÓn,do
®ã sÏ b¶o vÖ vËt liÖu khái t¸c ®éng cña m«i
tr−êng còng nh− b¶o vÖ m«i tr−êng khái t¸c
®éng cña vËt liÖu. §èi víi ®o¹n trë vÒ, b¨ng
còng ®−îc cuén trßn nhê c¸c bé con l¨n, bÒ
mÆtmangvËtliÖu®−îccuènvotrongb¶ovÖ
vËtliÖucßndÝnhtrªnb¨ngt¶ikh«ngbÞr¬iv"i
rangoi.ChØcãmétsèvïng,t¹i®ãb¨ngt¶ië
tr¹ngth¸imëlët¹i®Çuvcuèib¨ngt¶i.
C¸cth«ngsègiíih¹ncñab¨ngt¶ièng:
Bªn c¹nh nh÷ng tÝnh n¨ng ®ÆcbiÖt, b¨ng t¶i
èng còng cã nhiÒu yªu cÇu chuyªn biÖt liªn
quan tíi chiÒu di c¸c ®o¹n chuyÓn tiÕp;
kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c bé con l¨n; b¸n kÝnh
congtèithiÓucãthÓ®¹t®−îcvgãcn©ngcña
b¨ng t¶i èng. C¸cth«ng sè giíi h¹n ny cña
b¨ng t¶i èng cho ®Õn nay vÉn ®−îc sö dông
c¸c kÕt qu¶ tõ c¸c nghiªn cøu thùc nghiÖm
(Wachter D, 1990; Maton, 2000; Loeffler,
2000)nªnh¹nchÕkh¶n¨ngtÝnhto¸nthiÕtkÕ
c¸chÖthèngb¨ngt¶ièngtrongthùctÕ.Th«ng
quac«ngtr×nhnyt¸cgi¶®ÒxuÊtmétsèm«
h×nhtÝnhto¸n®¬ngi¶nc¸cth«ngsègiíih¹n
cñab¨ngt¶ièng®−îckiÓmchøngth«ngqua
sos¸nhvíic¸ckÕtqu¶thùcnghiÖm.§©ysÏl
c¬sëtètchoviÖcx©ydùngquytr×nhtÝnhto¸n
thiÕtkÕc¸chÖthèngb¨ngt¶ièng.
2. M¤ H×NH TÝNH TO¸NC¸C TH¤NG Sè
GIíIH¹N
ChiÒu di ®o¹n chuyÓn tiÕp: T¹i ®o¹n
chuyÓntiÕp®Çun¹pliÖu,b¨ngt¶ithay®æitõ
d¹ng ph¼ng sang d¹ng èng, c¸c con l¨n bªn
d−íi®−îc®Æt®óngträngt©mvsÏchÞuhÇu
hÕtt¶iträngcñavËtliÖu.T¹iphÇnb¾t®Çucã
h×nh d¹ng èng, bé con l¨n ®Æc biÖt ®−îc sö
dônggåms¸uconl¨nbètrÝd¹ng®agi¸c®Òu
t¹o h×nh d¹ng cuén trßn cho b¨ng t¶i. §ång
thêivíinh÷ngbéconl¨nny,nh÷ngbécon
l¨n dÉn h−íng ®Æc biÖt ë ®o¹n chuyÓn tiÕp
®−îcsödông®ÓÐpdÇnc¸cc¹nhb¨ngtõd¹ng
ph¼ng sang d¹ng cuén trßn h×nh èng. ChiÒu
dicña®o¹nchuyÓntiÕpgi÷atang®Çuvotíi
phÇncãd¹ngèngvtõphÇnd¹ngèngtíitang
x¶ liÖu l hm cña ®−êng kÝnh èng b¨ng t¶i
(h×nh2).
z o
H×nh2.S¬®å®o¹nchuyÓntiÕptronghÖthèngb¨ngt¶ièng
XÐt®o¹nchuyÓntiÕpcã®édilLct,gi¶
thiÕtèngnh−thanhn»mngangchÞut¸c®éng
cña3ph¶nlùccñac¸cconl¨nlªnèngng−îc
chiÒu víi lùc ®n håi cña èng F1, F2, F3.
Thanh gåm mét ®Çu cè ®Þnh v mét ®Çu
chuyÓnvÞkháivÞtrÝc©nb»ngmét®o¹nb»ng
®−êngkÝnhèngD.C¸clùc®nhåitûlÖvíi
®é dÞch chuyÓn khái vÞ trÝ c©n b»ng: F3 =
3.F1;F2 =2.F1;F1 =k.D/3=P(víiklhÖ
sètûlÖ).§ÆtLct=3.a,Mxlmomentuènt¹i
vÞtrÝcãtäa®ézta cã ph−¬ngtr×nhviph©n
cña®−êng®nhåi:
,, x
x
x
M
y C.M
EI
= − = −
Víi
x
1
c const
EI
= =
(2.1)
Gi¶iph−¬ngtr×nhviph©n®−êng®nhåi,
chóý®iÒukiÖnbiªnvÒ®évângvgãcxoay
tacã:
3 2 3
1 113
y(z) Pz 18Pa z Pa C
2 3
= − +
(2.2)
dot¹ivÞtrÝD®échuyÓnvÞy(0)=Dnªn
tacã:
3
113
CPa D
3
=
Víi
x
EI
1
C= (E = 8.106N/m2 víi b¨ng
v¶i cao su);
sD
18
2D
2
1
I
3
x
+=
π
π
(s: bề
dày b¨ng t¶i); c¹nh èng phñ lªn nhau 1 gãc
18
π
; a = L/3, biÕn ®æi c«ng thøc trªn ta sÏ
nhËn®−îcc«ngthøcx¸c®ÞnhchiÒudi®o¹n
chuyÓntiÕpcñab¨ngt¶ièngnh−sau:
3
3
2
243 1
18
Lct 113 12
D D s
E
k
π
π
+
=
(2.3)
Khong c¸ch gia c¸c b con lăn:
Khong c¸ch gia c¸c b con lăn ph thuc
vào kÝch thưc băng ti ng và vt liu vn
chuyn,chóngcũngrtkh¸cnhautïytheov
trÝthucñonthnghayuncong.
a)Tr−êng hîp trªn ®o¹n th¼ng (h×nh 3):
Tacoi®o¹nb¨ngt¶ièngnh−métdÇmchÞut¶i
träng ph©n bè ®Òu, con l¨n ®ãng vai trß gèi
®ì, thanh sÏ bÞ uèn v cã chuyÓn vÞ theo
ph−¬ngth¼ng®øng.
Vi:C=
1
x
EI
(E=8.106(N/m2);
(
)
4 '4
x
I 0,05 D D
= × −
;D=2RvàD’=2RL2s
RLb¸nkÝnhcñab¨ngt¶i;
sLchiÒudycñab¨ngt¶i
Tacãph−¬ngtr×nhcña®−êng®nhåi:
3 2 3
2 3
(1 6 4 )
24
= − +
x
qL z z
yEI
L L
(2.4)
Tiz=L/2tacãchuynvlàlnnht:
4
ax
5
384
=
M
qL
y
EI
Viq=ρπR2g=2350.3,14.9,8.R2=
72314,2.R2;
q
S
i
H×nh3.M«h×nhchÞut¶icñab¨ngt¶ièng
H×nh4.kho¶ngc¸chgi÷ac¸cbéconl¨ntrªn
®o¹ncong
L=Si.ChänchuyÓnvÞlínnhÊtkh«ng
v−îtqu¸0.05lÇnkho¶ngc¸chgi÷ac¸ccon
l¨n(LoefflerF.J.,2000)tacã:
4
ax
5
384
i
M
qS
y
EI
=
<0.05Si (2.5)
Theo®ã,kho¶ngc¸chlínnhÊtgi÷ac¸c
béconl¨ncãthÓx¸c®Þnhb»ngc«ngthøc:
4 4
32
0.192 * *[16 * 16 * ( 0.012) ]
− −
=
i
E R R
Sg R
ϕ π
(2.6)
b)Tr−ênghîptrªn®o¹nèngcong(h×nh
4):Tacãb¸nkÝnhconglính¬nrÊtnhiÒuso
víi®−êngkÝnhèngnªngãc®Ønhθlnhá,hay
sinθ~tangθ~θ=D/R.Trongtr−ênghîpny
b¨ngt¶ichÞu2biÕnd¹ng:biÕnd¹nguèncong
èngvbiÕnd¹ngchuyÓnvÞ®øngcñaèngdo
vËtliÖut¸c®énglùclªnb¨ngt¶inªnchuyÓn
vÞtængcñab¨ngt¶isÏl:y’=ymax+y2
trong®ã:y2 =R(1Lcos(θ/2))θSi
2/R(biÕn
d¹ngdouèncongèng).
4 2
5
384
i i
C
qS S
y
EI R
= +
≤0.05
i
S
VíiRClàb¸nkÝnh®o¹nuèncong
3
5
384
i i
C
qS S
EI R
+
≤0.05
Gi¶iph−¬ngtr×nh
3
5
384
i i
C
qS S
EI R
+
=0.05ta
®−îcgi¸trÞ
i
S
haynãic¸chkh¸ctrongtr−êng
hîptrªn®o¹nuèncongtacãkho¶ngc¸chgi÷a
c¸c®o¹nuènconglnghiÖmcñaph−¬ngtr×nh:
3
5
384 +
i i
C
qS S
EI R
=0,05 (2.7)
B¸n kÝnh ®o¹n uèn cong: B¨ng t¶i èng cã
kh¶n¨nguèncongtheoc¶haimÆtph¼ngth¼ng
®øngvn¨mgngang.C¸c®o¹nuèncongchØb¾t
®Çu sau khi b¨ng t¶i ®" hon thnh giai ®o¹n
chuyÓntiÕpvcãd¹ngh×nhèng.
XÐt mét ®o¹n b¨ng t¶i tiÕt diÖn trßn
®−êngkÝnhDuèncongvíib¸nkÝnhR(h×nh
5).Khich−abÞuèncongèngcãd¹ngh×nhtrô
trßnxoaynªnkhiuèncong®−êngtrungho
ltrôcèng.
dl
dz
DA B
CD
R
H×nh5.B¸nkÝnh®o¹nuèncong
Khi èng bÞ uèn cong phÇn bªn trong bÞ
nÐnphÇnbªnngoibÞgi"n.§ébiÕnd¹ngphô
thuécvob¸nkÝnhcongRmin.
XÐtmét®o¹ndlrÊtbÐ,tacã:
OC CD
OCD OAB
OA AB
∆ ≈ ∆ ⇒=
minmin
R2
D
dz
dzdl
dz
dz
dl
dz
2/DR
R
=
−
=⇒=
+
⇒
δ
z
min
2
DE
R
σ
= (2.8)
trong®ã:Rminllb¸nkÝnhcongtèithiÓucñaèng;
σzLøngsuÊtcñavËtliÖu(víicaosuσz=13,5.103(N/m2).
Gãcn©ngcñab¨ngt¶ièng:B¨ngt¶ièng
cã thÓ v−ît qua c¸c ®−êng dèc nghiªng h¬n
c¸c b¨ng t¶i th«ng th−êngdo thiÕt diÖn trßn
gia t¨ng kh¶ n¨ng tiÕp xóc gi÷a vËt liÖu v
b¨ngt¶igiópt¨ngthªmgãcn©ng.
XÐtmétmÆtc¾tcã®élm®Çyγnh−h×nh
vÏ,tÝnhgãcmëαtheo®élm®Çyγ.
Tacã:γπr2=πr2Lαr2/2+sin(α)r2/2;
rLb¸nkÝnhcñab¨ngt¶i.
