Thiết kế băng cao su ngang tải muối Q=50T

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Thiết kế băng cao su ngang tải muối Q=50T

Chương 1 : GIỚI THIỆU VỀ BĂNG ĐAI CAO SU

G 1 Giới thiệu

Băng tải là một trong những loại máy vận chuyển được sử dụng rất phổ biến hiện nay Nó được sử dụng trong nhiều ngành kinh tế quốc dân Đặc biệt là trong các cảng biển , xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng ,phân bón …

Băng tải có nhiều ưu điểm như : khối lượng vận chuyển lớn , tính liên tục cao , sử dụng lượng nhân công ít Bên cạnh những ưu điểm đó nó cũng có những nhược điểm như là : diện tích chiếm chỗ lớn , thiết bị cồng kềnh , không vận chuyển được các loại hàng có khối lượng lớn

Băng đai cao su là loại máy vận chuyển liên tục với bộ phận kéo bằng tang có

gắn dây băng cao su tạo thành máng mang tải , trong đó vật liệu vận chuyển không có chuyển động tương đối, đối với băng nên khi vận chuyển không bị nghiền nát Băng đai cao su được dùng nhiều trong các ngành công nghiệp như :khai khoáng , vật liệu xây dựng,vận chuyển than,vận chuyển muối cơng nghiệp …

Người ta dùng băng đai cao su để vận chuyển hàng rời , hàng kết dính hoặc hàng đơn chiếc ( có khối lượng không lớn )

đ 2 Các thông số kỹ thuật của băng cao su

Băng cao su vận chuyển muối công nghiệp có các thông số sau :

- Năng suất : Q =50 T/h

- Chiều dài vận chuyển theo phương ngang : Ln =90 m

- Tốc độ chuyển động của dây băng : v = 1.6 m/s

- Khối lượng riêng của hàng : γ = 0.75 T/m3

Theo phân loại ở bảng 4.2,[ I ] , hàng thuộc nhóm hàng hạt nhỏ

- Thiết bị dỡ tải kiểu gạt

- Hệ thống cấp liệu bằng phễu

Chương 2 : TÍNH TOÁN BĂNG CAO SU

Tính toán băng cao su ngang để vận chuyển muối công nghiệp dỡ tải kiểu gạt với các thông số sau :

- Q = 60 T/h

- Ln = 80 m

Cơ sở tính toán dựa trên tài liệu tính toán MÁY NÂNG CHUYỂN [ I ].

1 Tính toán chiều rộng của băng cao su

Theo bảng ( 7.1,[ I ]) vật liệu vận chuyển làmuối công nghiệp, ta chọn loại băng phẳng, có thành, có con lăn kiểu ΠPK

Đối với hàng rời yêu cầu tấm băng phải khít , đòi hỏi che chắn phần hành trình tránh rơi vãi hàng hóa

Tra bảng ( 4.1 , [ I ] ) ta có :

Khối lượng riêng : γ = (0,72 : 1.28) T/m3 chon γ=0.75

* Chiều rộng dây băng :

Trong đó :

- Q = 50 (T/h) : Năng suất của băng

- v = 1,6 (m/s) : Tốc độ dây băng

- γ = 0,8 (T/m) : Khối lượng riêng của hàng Tra bảng ( 2.2,[ I ] )

- k = 535 : Hệ số phụ thuộc góc dốc tự nhiên của hàng Tra bảng ( 6.13,[ I ])

- kβ = 1 : Hệ số phụ thuộc góc nghiêng của băng Tra bảng (6.14,[ I ])

Theo qui định ở bảng 4.2 [ I ] và từ bảng 4.3 [ I ] ta chọn dây băng công dụng chung loại 2

Theo bảng 4.4 [ I ] chọn loại dây băng có B = 500 mm , có 3 lớp màng cốt bằng vải bạt B–820 , có bọc cao su ở hai mặt làm việc dày 3 mm và mặt không làm việc dày 1

mm ( Bảng 4.6 , [ I ] )

Ký hiệu dây băng đã chọn : L2 – 500 –4B – 820 – 3 – 1 ΓOCT 20 – 60

* Chiều rộng nhỏ nhất của dây băng :( 6.1 , [ I ] )

Bmin = 2 1.6 + 200 = 2 1,6 +200 = 203.2 ( mm ) < 500 ( mm );

2 Tính toán các lực căng băng

1 535 75 , 0 6 , 1

50

* 1 , 1 05 , 0

.

*

1

,

k k v

Q





= +









=

β

γ

* Tải trọng trên một đơn vị do khối lượng hàng :

* Tải trọng trên một đơn vị chiều dài do khối lượng dây băng :

qb = 1,1 B δ ( công thức 4.11,[ I ] );

Trong đó :

B = 500 mm : Chiều rộng dây băng

Chiều dày dây băng :

δ = δ1 + i.δm + δk ; ( 4.1 , [ I ] )

m= 1,5 mm : Chiều dày một lớp màng cốt ( 4.5 , [ I ] )

1 = 3 mm : Chiều dày lớp bọc cao su mặt làm việc của dây băng

δk = 1 mm : Chiều dày lớp bọc cao su mặt không làm việc của dây băng

i = 3 : Số lớp màng cốt

⇒δ = 3 + 3×1,5 +1 =8,5 (mm)

Suy ra : qb = 1,1 0,5 8,5 = 3,74 ( kg/m );

Theo qui định ở bảng 6.8,[ I ] lấy đường kính con lăn đỡ bằng 102 mm

Theo số liệu ở bảng 6.9 ,[ I ] lấy khoảng cách giữa các con lăn đỡ ở nhánh băng làm việc lt = 1500 mm , khoảng cách giữa các con lăn đỡ ở nhánh băng không tải lk =

3000 mm

Từ bảng 6.15 [ I ] , ta tìm được khối lượng phần quay của các con lăn đỡ nằm ngang

Gt = 10 (kg )

Tải trọng trên một đơn vị chiều dài do khối lượng phần quay của các con lăn :

- Ở nhánh có tải :

- Ở nhánh không tải :

Như vậy phù hợp với số liệu cho trong bảng 6.10 , [ I ]

Tải trọng trên một đơn vị chiều dài do phần chuyển động của băng tải :

qbt = 2×qb + qt + qk = 2×3,74 + 6,7 +3,3 = 17,48 ( KG/m ) ; ( 6.7 , [ I ] )

Để xác định sơ bộ lực kéo của băng , đầu tiên ta tìm :

+ Hệ số cản : ω = 0,06 ; tra bảng 6.16 , [ I ]

+ Chiều dài của dây băng theo phương ngang : L = Ln =90 ( m)

+ Hệ số : m = m1× m2× m3× m4× m5 = 1,1 × 1 × 1 × 1.05 × 1 =1,155 ; ( 6.8 , [ I ]) + Lực cản của thiết bị dỡ tải kiểu thanh gạt :

Wg = ( 2,7 ÷ 3,6 ) × q × B = ( 2,7 ÷ 3,6 ) × 17,48 × 0,5 = 24 ÷ 32 ( KG ); ( 5.27 , [ I ] ) Lấy W = 32 ( KG )

]);

[ , 12 5 ( ) / ( 68 8 6 , 1 6 , 3

50 6

,

Q

×

=

×

=

).

/ ( 67 , 6 5 , 1

10

m KG

l

G q

t

t

t = = =

; ) / ( 3 , 3 3

10 KG m

l

G

q

k k

Lực kéo của băng :

Wo = [ ω.L ( q + qb ) +q.H ].m +Wg ; ( 6.8 , [ I ] )

= [ 0,06 40 ( 17,48 + 3,74 ) ] 1.155 + 32 = 133,61 ( KG )

Từ bảng 6.6 lấy hệ số bám giữa dây băng cao su với tang thép trong không khí ẩm :

µ =0,25

Lấy góc ôm của dây băng trên tang bằng 180° , theo bảng 6.19 ,[ I ] tìm được hệ số:

ks = 1,75

Lực căng tĩnh lớn nhất của dây băng :

Smax =ks. Wo =1,75 133,61 = 233,85 ( KG )

Theo bảng 6.18,[ I ] dự trữ độ bền tiêu chuẩn qui định của dây băng n = 9

Theo bảng 4.7,[ I ] , giới hạn bền của lớp màng cốt trong dây băng đã chọn :

k = 55 ( KG/cm )

Kiểm tra số lớp màng cốt cần thiết trong dây băng :

Như vậy là thỏa mãn

Đường kính cần thiết của tang truyền động :

Dt≥ a.i = 125 3 = 375 (mm) ; ( 6.10,[ I ] )

Ở đây hệ số a = 125 lấy theo bảng 6.5,[ I ] , còn đường kính Dt = 400 (mm) Phù hợp với dãy tiêu chuẩn của ΓOCT 10624 – 63

Đường kính tang căng băng lấy bằng 0,8.Dt = 0,8.400 = 320 (mm)

Chiều dài của tang truyền động và tang căng băng lấy theo qui định :

Lt = B + 80 = 500 + 80 = 580 (mm) ;

3 Tính toán chính lực ở các điểm trên băng

Băng được phân chia ra thành từng đoạn , giới hạn của chúng được đánh số thứ tự như hình 1.1

3 4 5 6

; ) ] [ , 10 6 (

; 3 76 , 0 50

55

9 85 , 233

B

i

k

n S

c

×

×

=

×

×

=

Tang truyền động

Xác định lực căng của dây băng tại từng điểm riêng của băng theo phương pháp đi vòng theo chu vi Bắt đầu từ điểm 1, lực căng tại đây là S1 chưa biết

Lực căng tại điểm 2 :

S2 = S1 + Wk = S1 + qb.Ln.ω

= S1 + 3,74.90.0.06 = S1 + 20.196;

Lực căng tại điểm 3 :

S3 = S2 + Wq = S2 + Sv.(kq – 1)

= S2 + S2.(kq – 1) = S1 + 20.196 + ( S1 + 20.196 ).(1,05 – 1)

= 1,05 S1 +21.2 ;

Lực cản tại điểm vào tải để truyền cho hàng có tốc độ của bộ phận kéo:( 5.24,[ I ] )

Lực cản do thành dẫn hướng của máng vào tải :

Wm = 5 l = 5 2 = 10 (KG); ( công thức 2.25,[ I ] )

Tổng lực cản khi vào tải :

Wvt = Wt + Wm = 2,77 + 10 = 12,77 (KG ) ;

Lực căng tại điểm 4 :

S4 = S3 + Wvt = 1,05 S1 + 33.97 ;

Lực cản trên đoạn 4 – 5 :

W4-5 = ( q + qb ) ω.L4-5

= ( 17,48 + 3,74 ) 0,01.88

= 18,6 ( KG ) ;

Lực căng tại điểm 5 :

S5 = S4 + W4-5 = 1,05 S1 + 33.97+18.6;

= 1,05 S1 + 52.57 ;

Lực cản trên đoạn 5 – 6 :

W5-6 = Wg = 32 ( KG ) ;

Lực căng tại điểm 6 :

S6 = S5 + W5-6 = 1,05 S1 + 52.57 + 32

= 1,05 S1 + 84.57; (*)

Dùng biểu thức Ơle quan hệ giữa lực căng của nhánh đi vào và nhánh đi ra khỏi tang truyền động :

S6 = S1.eµ α = S1.e0,25.3,14

= 2,19.S1 ; (**)

Trong đó :

+ µ = 0,25 : Hệ số bám giữa dây băng cao su với tang thép

+ α = 180° = 3.14 rad : Góc ôm của dây băng trên tang

Từ (*) và (**) suy ra :

1,05 S1 +84.57 = 2,19.S1

).

( 22 2 36

6 , 1 50 36

.

KG v

Q

Wt = = =

⇒ S1 = 74.18 ( KG ) ;

Suy ra : S6 = 1,05 S1 +84.57 = 1,05.74.18 + 84.57 ;

⇒ S6 = 162.45 ( KG ) ;

Giá trị các lực căng dây băng ở các điểm còn lại :

S2 = S1 + 20.19 = 94.37 ( KG ) ;

S3 = 1,05 S1 + 21.2 = 1,05 74.18 + 21.2= 99 ( KG ) ;

S4 = 1,05 S1 + 33,97 =1,05 74.18 + 33.97 = 111.9 ( KG ) ;

S5 = 1,05 S1 + 32.57 = 1,05 74.18 + 32.57 = 130.5 ( KG ) ;

5 4

2 3 1

Hình 2.1 : Biểu đồ lực căng dây băng Giá trị chính xác Smax = S6 = 119,75 ( KG )

Ta kiểm tra độ bền dây băng , số lớp màng cốt cần thiết :

Như vậy là thỏa mãn

Kiểm tra đường kính tang truyền động theo áp lực dây băng lên tang :

Trong đó :

Wo = S6 - S1 = 119,75 – 54,68 = 65,07 ( KG ) ;

pt = 10000 ( KG ) ;

α = 180° ;

µ = 0,25 ;

Như vậy là thỏa mãn

4 Tính toán chọn động cơ điện và hộp giảm tốc

3 53 , 0 50 55

9 45 , 162

=

B

i

S

c

o

); ( 4 , 0 04 , 0 25 , 0 180 14 , 3 10000

5 , 0

27 , 88 360

360

m

B p W

D

t

o

µ α π

Hiệu suất của tang truyền động : ( công thức 6.13,[ I ] )

Với :

ωt = 0,035 ;

Suy ra :

Công suất trên trục truyền động của băng : ( công thức 6.12,[ I ] )

Công suất động cơ để truyền động cho băng : ( công thức 6.15,[ I ] )

Từ bảng III.19.2,[ I ] chọn động cơ điện loại A02 – 22 – 2 có các thông số sau

Tốc độ quay của tang truyền động : ( công thức 6.16,[ I ] )

Tỷ số truyền cần thiết của bộ truyền :

) 1 2 ( + 1

1

=

-k s

t

η

; 65 , 2 1

=

µα

; 86 , 0 ) 1 65 , 2 2 (

035 , 0 1

1

+

=

ηt

; ) (

61 , 1 86 , 0 102

6 , 1 27 , 88

102

.

KW v

t

o

η

; ) ( 2 86 , 0

61 , 1 1 , 1

KW

k

η

; ) / ( 4 , 76 5

, 0 14 , 3

6 , 1 60

.

Dt

η

2840

n

N(KW) N(vg/p)

Theo bảng III.22.2,[ I ] , chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn 2 – 300 có các thông số sau : + Tỷ số truyền : i = 41,34

+ Tốc độ quay : n = 1500 vòng /phút trên trục quay nhanh

Kiểm tra chính xác tốc độ dây băng : ( công thức 6.18,[ I ] )

Ta thấy không khác nhiều so với tốc độ đã chọn

Năng suất thực của băng : ( công thức 6.19,[ I ] )

Q = k kβ ( 0,9.B – 0,05 )2 vt γ

= 550.1.( 0,9.0,5 – 0,05 )2 1,438.0.75=94,91(T/h);

Lực ở thiết bị căng băng : ( công thức 6.20,[ I ] )

Sc = Sv + Sr = S2 + S3

= 94,37 + 99 = 193,37 ( KG ) ;

Từ bảng III.49,[ I ], chọn tang căng băng 5040 – 60 có :Đường kính Dt = 400 mm, khi dây băng rộng 500 mm Từ bảng III.64 ta chọn thiết bị căng băng kiểu vít

Từ bảng III.48,[ I ] chọn kích thước tang truyền động ký hiệu 5040 – 60 có đường kính 500 mm

Lực căng nhỏ nhất thực tế trong dây băng Smin = 54,68 (KG) nằm trong giới hạn yêu cầu

5 Kiểm tra động cơ điện

Động cơ điện chọn phải kiểm tra thời gian mở máy khi tải trọng lớn nhất tác dụng Thời gian mở máy ( Khởi động ) :

Trong đó :

( G D2 )qd : Mômen đà tương đương của hệ thống cơ cấu , quy đổi tới trục động cơ

n : Số vòng quay của trục động cơ

Md : Mômen dư của động cơ

Tính :

(GD2)qdq : Mômen đà tương đương của hệ thống của những khối quay

(GD2)qdq = δ GD2

δ = 1,1 : Hệ số tính tới ảnh hưởng của những khối lượng về bộ truyền

GD2 : Mômen đà tương đương của rôtô và khớp nối

GD2 = 0,33 + 0,0115 = 0,3415 (KG.m2)

; ) / ( 438 , 1 34

, 41 60

2840

5 , 0 14 , 3

60

.

s m

i n

D v

t

d t

d

qd kd

M

n GD

t

375

) ( 2

=

(GD2)qdtt : Mômen đà tương đương của hệ thống của tổng khối luong chuyển động tịnh tiến

Trong đó :

G, Q, v : Khối lượng băng tải , khối lượng hàng , tốc độ dài

n,η : Tốc độ quay của trục động cơ , hiệu suất cơ cấu

Tính :

Md = Mkdtb - Mt

ψmax = 1,8 : Hệ số mômen lớn nhất của động cơ

ψmin = 1,1 : Hệ số mômen nhỏ nhất của động cơ

Suy ra :

Md = 7,888 – 5,55 = 2,333 (KG.m)

Suy ra :

Vậy động cơ điện đảm bảm bảo hoạt động tốt

6 Tính chọn khớp nối

η

).

.(

365 )

2 2

n

v Q G

GD qdtt = +

) / ( 0082 , 0 91

, 0 965

25 , 1 ).

4 25 , 8 (

365 )

2

GD qdtt = + =

dm

M

2

) (ψmax +ψmin

=

) ( 44 , 5

10 0544 , 0

10 55 ,

m KG mm

KN n

N

) ( 888 , 7 44 , 5 2

) 1 , 1 8 ,

1

(

m KG

M kdtb= + =

) ( 55 , 5 975

mm KN n

N

) ( 423 , 0 333 , 2 375

965 38385 , 0

s

t kd = =

* Khớp nối trục ra của động cơ vàhộp giảm tốc

- Mômen tính toán để chọn khớp : ( công thức 9.1,[ III ] )

Mk = k Mđm = 1,5 5,56 = 8,34 ( KG.m ) ;

Trong đó :

k = 1,5 : Hệ số tải trọng động , tra bảng ( 9.1,[ III ] )

Theo trị số mômen tính và đường kính trục d = 32 mm Chọn khớp trục đàn hồi theo tiêu chuẩn ΓOCT 14084 – 68 Ký hiệu 32 – 80 có các thông số như sau :

* Khớp nối với trục ra của hộp giảm tốc và trục tang :

Mômen khớp phải truyền bằng mômen trên tang khi làm việc với sức tải lớn nhất :

M = Mtang = Wo. = 281,95  = 56,39 ( KG.m ) ;

Mômen tính toán khớp :

Mt = M k1 k2 = 56,39 1,6 1,2 = 108,27 ( KG.m ) ;

Trong đó :

k1 , k2 : các hệ số tính toán lấy theo bảng 9.2,[ II ]

Dựa vào mômen khớp tính toán , theo bảng III.31,[ I ], chọn khớp trục đàn hồi có các thông số như sau :

7 Tính sức bền trục tang

).

( 56 , 5 965

5 , 5 975

n

M

* Biểu đồ phân bố lực trên trục tang

RA Wo Wo RB

A C D B

Wo Wo

4 3 2 c

4 3 2 c

Mu

Mx

Sơ đồ tính sức bền trục tang

Ta có :

∑ Y = 0 ⇒ Wo = RA + RB (1)

∑ MA = 0 ⇒ Wo 50 + Wo .550 – RB = 0 (2)

Từ (1) và (2) suy ra :

RA = Wo/2

RB = Wo/2

Trong đó :

Wo : Lực võng trên tang

Vậy RB = RA = 72 (KG)

* Biểu đồ mômen :

Mặt cắt 1 – 1 : 0 < z1 < 50 mm

Mz = RA z1

Với : z1 = 0 ⇒ Mz = 0

z1 = 50 ⇒ Mz = 13200 (KG.mm)

Mặt cắt 2 - 2 : 50 < z < 550 mm

).

( 144 25 , 1

5 , 1 120

.

120

KG v

N

Mz = RA z1 - (z2 – 50)

z2 = 50 ⇒ Mz = 13200 (KG.mm)

z2 = 550 ⇒ Mz = 13200 (KG.mm)

Mặt cắt 3 - 3 : 0 < z3 < 50 mm

Mz = RB z3

z3 = 0 ⇒ Mz = 0

z3 = 50 ⇒ Mz = 13200 (KG.mm)

Mômen tương đương ở tiết diện 1 – 1 :

Mtd1 = Mu = 13200 (KG.mm)

Mômen tương đương ở tiết diện nguy hiểm c – c :

Mtdc-c = √ (13200)2 + 0,75 (132000)2 = 115075 (KG.mm)

Mômen tương đương ở tiết diện 2 – 2 :

Mtdc-c = √ (13200)2 + 0,75 (132000)2 = 115075 (KG.mm)

Mômen tương đương ở tiết diện 4 – 4 :

Mtd4-4 = √ 0,75 (264000)2 = 228630,7 (KG.mm)

* Tính đường kính trục ở các tiết diện :

Lấy [ σ ] = 50 N/mm2

- Ở tiết diện c – c :

Chọn dc-c = 40 mm

- Ở tiết diện 2 – 2 :

Chọn dc-c = 40 mm

- Ở tiết diện 4 – 4 :

Chọn d4-4 = 60 mm

Chọn đường kính tại các gối đỡ trục bằng 60 mm

* Kiểm tra bền

- Ứng suất uốn :

3

] [ 1 ,

M

4 , 38 50

1 , 0

115075

≥

d

4 , 38 50

1 , 0

115075

≥

d

4 , 52 50

1 , 0

7 , 228630

≥

d

M

Trong đó :

Wu = 0,1 D3 = 0,1 (60)3 = 21600 (mm3)

Chọn vật liệu chế tạo trục tang là thép 45 có các số liệu cơ tính như sau :

σb (N/mm2) σch(N/mm2) σ-1(N/mm2)

⇒σu < [ σu ]

Như vậy thỏa mãn Trục đủ bền

8 Tính chọn then và ổ lăn

Chọn then bằng đầu trơn theo tiêu chuẩn TCVN 150 – 64

Ký hiệu b × h × e TCVN 150 – 64 ; (bảng 7.23,[ III ]) Có các thông số như sau :

Sơ đồ tính ổ :

Vì không có lực dọc trục nên A = 0 ⇒ Q =  = 264 daN

) / ( 61 , 0 21600

mm N

u = =

) / ( 200 300 3

2

3

2

]

[ σu = σch = = N mm2

⇒ C = Q (n h )0,3 ;

Trong đó :

n : số vòng quay của ổ

h : thời gian làm việc thực tế của ổ

Q : tải trọng tương đương

Với n = nt = 47,7 (vòng /phút) ;

Tổng số giờ làm việc của ổ :

T = A 365 24 kn kng

Trong đó :

A = 5 năm

kn = 0,5

kng = 0,7

Suy ra :

T = 5 365 24 0,5 0,7 = 15968,75 (h)

Thời gian làm việc thực tế của ổ :

h = CĐ%.T = 18000 (h)

Suy ra :

C = 264 ( 47,7 18000 )0,3 = 15912,60 (daN)

Theo bảng 15P,[ III ] ta chọn ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy cỡ nhẹ có các thông số sau :

* Kết luận

Qua việc tính toán như đã trình bày ở trên đã chọn được hệ động lực cũng như thiết

bị an toàn của băng

+ Bộ phận động lực gồm có :

- Động cơ điện : A02 – 51 – 6

- Hộp số : 2 – 300

+ Thiết bị an toàn :

- Phanh : TKT – 100

Ngoài ra còn tính toán chọn băng , tang , then , ổ lăn …