Chương 1.1 Đặc tính của vật liệu rời Các tính chất cơ - lý và các thông số của vật liệu có ảnh hưởng lớn tới việc chọn và tính toán kết cấu vận chuyển. Tất cả các vật liệu được chia ra theo các dạng khác nhau: rời, miếng, chiếc, lỏng. Mật độ của các vật liệu rời (kg/m3) được xác định theo công thức: v = (1.1) m Trong đó: m - khối lượng các hạt của vật liệu rời (kg). V - thể tích các hạt (m3).
Mật độ xếp của vật liệu rời 1 (kg/m3) được xác định theo công thức: v1 1= m1 Trong đó: m1 - khối lượng vật liệu rời (kg) V1 - thể tích vật liệu rời (m3) Góc nghiêng tự nhiên là góc tạo nên giữa bề mặt phẳng nằm ngang và bề mặt nghiêng tự do của vật liệu rời. Có sự khác nhau giữa góc nghiêng tự nhiên của vật liệu rời ở trạng thái tĩnh và ở trạng thái chuyển động đ 0,7. Gọi hệ số trượt bên trong của vật liệu rời là tg . Hệ số ma sát của nguyên liệu rời đối với các vật liệu khác nhau cần phải biết để tính góc nghiêng của tường phễu nạp liệu cho các máy vận chuyển, có liên quan tới góc ma sát: = tg Trong đó: - góc ma sát giữa nguyên liệu chuyển dời và vật liệu.
Độ ẩm nguyên liệu rời: w1 W(%)= (1.2) 100G1 Trong đó: w1- khối lượng ẩm chứa trong nguyên liệu (kg) Gl - khối lượng nguyên liệu khô tuyệt đối (kg). Có sự khác nhau giữa khối lượng xếp đầy tự nhiên, khối lượng nguyên liệu rời G và khối lượng nén chặt Gn Tỷ số G/Gn được gọi là hệ số dính kết của nguyên liệu rời, nó dao động trong khoảng 1. Các phương pháp vận chuyển vật liệu rời Vận chuyển là một quá trình không thể thiếu trong sản xuất công nghiệp. Các máy và thiết bị vận chuyển được sử dụng để vận chuyển nguyên vật liệu, bán thành phẩm, thành phẩm trong dây truyền sản xuất.
Theo phương thức làm việc, các thiết bị vận chuyển được chia thành hai loại sau đây: - Loại vận chuyển liên tục: gồm có băng tải, vít tải, gàu tải, các thiết bị vận 13 chuyển bằng không khí, bằng thủy lực,. - Loại vận chuyển gián đoạn: gồm có cẩu, palăng, cầu trục, thang máy,. Trong các nhà máy sản xuất và chế biến thực phẩm để vận chuyển những vật liệu rời chủ yếu dùng máy và thiết vị vận chuyển liên tục. Khác với loại làm việc gián đoạn, những máy và thiết bị vận chuyển liên tục có thể làm việc trong một thời gian không giới hạn, chuyên chở vật liệu theo một hướng nhất định không dừng khi nạp liệu và tháo liệu.
Nhờ vậy năng suất của chúng tương đối lớn hơn so với loại làm việc gián đoạn.1 Các thiết bị vận chuyển cơ học 1. Băng tải Trong các máy vận chuyển liên tục thì băng tải là loại máy được đùng nhiều nhất. Băng tải là một máy vận chuyển vật liệu rời và đơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nghiêng và kết hợp (nằm ngang - nằm nghiêng) bằng cách cho vật liệu nằm trên một mặt băng chuyển động. Vật liệu sẽ được mang từ đầu này tới đầu kia của băng và được tháo ra ở cuối băng.
Băng tải gồm băng cao su hoặc vài hoặc bằng kim loại được mắc vào hai puli ở hai đầu. Bên dưới băng là các con lăn đỡ giúp cho băng không bị chùng khi mang tải. Một trong hai puli được nối với động cơ còn puli kia là puli căn băng, tất cả được đặt Hình 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của băng tải trên khung bằng thép vững chắc.
Khi puli dẫn động quay kéo băng di chuyển theo. ♦ Ưu điểm của băng tải: - Không làm hư hỏng vật liệu do vật liệu không có chuyển động tương đối với mặt băng. - Có thể áp dụng cho nhiều loại sản phẩm khác nhau như các loại vật liệu rời, vật liệu đơn chiếc hoặc các loại vật liệu không đồng nhất theo các hướng nằm ngang, nghiêng và kết hợp cả hai. - Có khả năng vận chuyển tương đối xa.
- Cấu tạo đơn giản, độ an toàn cao, bền. - vốn đầu tư và chế tạo không lớn, có thể tự động hóa, vận hành đơn giản, bảo 14 dưỡng dễ dàng, làm việc không ồn, năng suất cao, tiêu thụ năng lượng ít. ♦ Nhược điểm của băng tải: - Chiếm nhiều diện tích và không gian lắp đặt. - Tiêu tốn năng lượng trên một đơn vị khối lượng vận chuyển tương đối cao.
- Băng tải có độ dốc cho phép không cao, thường 16 24°,tùy theo vật liệu. - Khó có thể vận chuyển theo đường cong, vật liệu dẻo và dính kết. Sơ đồ các dạng băng tải dùng trong các nhà máy lương thực thực phẩm, a) Nằm ngang; b, c, d) Có đường vận chuyển phối hợp; e) Có xe tháo liệu; f) Lưu động 1.2 Vít tải Vít tải thuộc loại mảy vận chuyển liên tục, dùng để vận chuyền những vật liệu rời chủ yếu theo phương nằm ngang, nằm nghiêng hoặc thẳng đứng. Có thể dùng vít tải vận chuyển lên cao với góc nghiêng có thể lên tới 90 °, tuy nhiên góc nghiêng càng lớn thì hiệu suất vận chuyển càng thấp.
Chi tiết chính của vít tải là vít cánh xoắn chuyển động quay trong một vỏ kín có tiết diện tròn ở dưới. Khi vít chuyển động, cánh vít đẩy vật liệu di chuyển trong vỏ. Cấu tạo của vít tải 15 Vật liệu vận chuyển không bám vào cánh xoắn là nhờ trọng lượng của nó và lực ma sát giữa vật liệu và vỏ máng, do đó vật liệu chuyển động trong máng theo nguyên lý truyền động vít - đai ốc. Trong các vít tải vật liệu được dịch chuyển tương tự như một đai ốc chuyển động dọc theo một đinh ốc quay.
♦ Vít tải có những ưu điểm sau: - Chúng chiếm chỗ rất ít, với cùng năng suất thì diện tích tiết diện ngang của vít tải nhỏ hơn rất nhiều so với tiết diện ngang của các máy vận chuyển khác. - Bộ phận công tác của vít nằm trong máng kín nên có thể hạn chế được bụi khi làm việc với nguyên liệu sinh nhiều bụi. - Giá thành thấp hơn so với nhiều loại máy vận chuyển khác. - Số lượng ổ bi và các thiết bị chịu mài mòn không nhiều nên dễ vận hành thao tác.
- Tốc độ quay của trục vít tương đối lớn. Hệ thống vít tải thẳng đứng ♦ Những nhược điểm của vít tải: - Chiều dài và năng suất vận chuyển bị giới hạn, thông thường không dài quá 30 m với năng suất tối đa khoảng 100 (tấn/giờ). - Chỉ vận chuyển được vật liệu rời, không vận chuyển được các vật liệu có tính bám dính lớn hoặc dạng sợi do bị bám vào trục. - Trong quá trình vận chuyển vật liệu bị đảo trộn manh và một phần bị nghiền nát ở khe hở giữa cánh vít và máng.
Ngoài ra nếu quãng đường vận chuyển dài, vật liệu có thể bị phân lớp theo khối lượng riêng. - Năng lượng tiêu tốn trên đơn vị nguyên liệu vận chuyển lớn hơn so với các máy khác.3 Gàu tải Hình 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của gàu tải Để vận chuyển những vật liệu rời (dạng bột, hạt, cục nhỏ) đi theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng trên 50° thì ta dùng gàu tải. Gàu tải được sử dụng rộng rãi ứong đa số ngành công nghiệp, nhất là trong công nghiệp lương thực thực phẩm và công nghiệp vật liệu xây dựng.
Khi làm việc thì gàu múc vật liệu ở khu vực chân máy và vận chuyển lên phía đầu máy. Vật liệu được mang lên cao nhờ các gàu múc di chuyển. Ở đây dưới tác dụng của trọng lực và lực quán tính, vật liệu được đễ từ gàu vào bộ phận tháo liệu rời từ đó chuyển tới nơi sử dụng. ♦ Ưu điểm: - Cấu tạo đơn giản, kích thước chiếm chỗ nhỏ.
- Có khả năng vận chuyển vật liệu lên một độ cao khá lớn 50 - 70 (m). - Có thể nạp liệu ở vị trí tùy thích. - Năng suất cao (có thể tới 700 m3/h) ♦ Nhược điểm: - Nếu vật liệu vận chuyển lớn gây va đập, dễ sinh tiếng ồn. - Dễ bị quá tải nếu tiếp liệu không đều, nên cần nạp liệu một cách đều đặn.
- Không tháo liệu được giữa chừng.4 Vận chuyển thủy lực Vận chuyển thủy lực là phương pháp vận chuyển dùng khả năng của dòng chất lỏng để đẩy vật liệu đi theo hướng đã định dưới dạng lơ 1ửng. Vận chuyển thủy lực chỉ dùng cho những vật liệu không hòa tan trong dung dịch chất lỏng sử dụng. Hỗn hợp của vật liệu vận chuyển với dung dịch được gọi là hỗn hợp rắn - lỏng. Trong công nghiệp thực phẩm người ta dùng vận chuyển thủy lực để chuyển các loại củ, quả (ở các nhà máy sản xuất đồ hộp), khoai tây, mầm hạt mạch (ở các nhà máy sản xuất rượu bia), dung dịch bột (ở các nhà máy sản xuất tinh bột, mì chính).
17 * Vận chuyển thủy lực có thể được phân loại như sau: - Dựa theo phương tiện vận chuyển, chia thành hai phương pháp vận chuyển theo máng dẫn và vận chuyển theo đường ống. - Dựa theo trạng thái vận chuyển, có thể chia ra vận chuyển tự nhiên và vận chuyển cưỡng bức. Trong thực tế thường dùng hệ thống kết hợp hai trạng thái trên. - Dựa theo áp suất đẩy hợp hỗn họp rắn - lỏng, có các loại như: + Vận chuyển với áp suất thấp: do nước có áp suất thấp, vật liệu được cuốn đi sau đó cả hỗn họp rắn - lỏng được đẩy tới chỗ đã định bằng bơm ly tâm.
Đặc điểm của phương pháp dùng áp suất thấp là phải có máng hở để cho hỗn hợp chảy tự nhiên. Nhược điểm của phương pháp này là cánh bơm bị mòn rất nhanh, nhất là khi vận chuyển các vật liệu nhám. + vận chuyển với áp suất cao: vật liệu nhờ nước có áp suất cao (25-60 at) trực tiếp đẩy đi. + Vận chuyển theo phương pháp kết hợp: vừa với áp suất cao vừa với áp suất thấp.
♦ Vận chuyển thủy lực có nhiều ưu điểm như: - Năng suất vận chuyển cao, độ dài vận chuyển lớn (có thể lên tới 10 km). - Có thể vừa vận chuyển vừa thực hiện các quá trình công nghệ sản xuất khác. - Thích nghi với bất kỳ loại đường cong vận chuyển nào. - Không bị thất thoát nguyên liệu trên đường vận chuyển.
- Giảm nhẹ công đoạn làm việc nặng nhọc. - Cấu tạo đơn giản và dễ thao tác. ♦ Bên cạnh các ưu điểm trên vận chuyển thủy lực cũng có nhược đi ểm: - Tốn nhiều nước và năng lượng điện. - Trong nước thải ở một số trường hợp còn có chứa các chất độc.