Thiết kế băng cao su nghiêng vận chuyển cát khô

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Thiết kế băng cao su nghiêng vận chuyển cát khô

Chương 1 : GIỚI THIỆU VỀ BĂNG ĐAI CAO SU

 1 Giới thiệu

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 công 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 )

 2 Các thông số kỹ thuật của băng cao su Băng cao su nghiêngâ có các thông số sau :

- Hàng vận chuyển : cát khô

- Năng suất : Q = 80 T/h

- Chiều dài vận chuyển theo phương ngang : Ln = 60 m

- Chiều cao vận chuyển :H=2,5m

- Tốc độ chuyển động của dây băng : v = 1.3 m/s

- Khối lượng riêng của cát khô : γ =1.4÷1.65(T/m3)

- Góc nghiêng băng tải : 0,041 2023' 150

60

5 , 2

<

=

⇒

=

β

tg

thoả mãn điều kiên góc nghiêng giới hạn

- Chương 2 : TÍNH TOÁN BĂNG CAO SU

Tính toán băng cao su nghiêng để vận chuyển cát khô với các thông số sau :

- Q =80 T/h

- Ln = 60 m

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

 1 Tính toán sơ bộ

Ta lựa chọn băng tải có long máng vì cát khô có góc dốc tự nhiên lớn:300

6 , 1 550 3 , 1

80 1

, 1 05 , 0

1 ,

=

β

γ k k v

Q B

p

m Trong đó kp=550đối với góc dốc hàng rời trên dây băng 150 ,kβ=1đối với góc nghiêng băng nhỏ hơn 100

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

GVHD : Nguyễn Văn Hùng SVTH : Nguyễn Hồng Phúc

Theo bảng 4.4 [ I ] chọn loại dây băng có B = 400 mm , có 3 lớp màng cốt bằng vải bạt B–820 , có bọc cao su ở hai mặt làm việc dày 4 mm và mặt không làm việc dày 2

mm ( Bảng 4.6 , [ I ] )

Sơ bộ chọn dây băng : L2 – 800 –4B – 820 – 3 – 1 ΓOCT 20 – 62

 2 Tính toán các lực căng băng

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

q 3,6Q

v

=

× Trong đó:

• Q=80T/h : năng suất dây băng

• v=1.3m/s : vận tốc dây băng

V

Q

3 , 1 6 , 3

80 6

,

×

=

×

=

* 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 =400 mm : Chiều rộng dây băng

Chiều dày dây băng :

δ = δ1 + i.δm + δk ; ( 4.1 , [ I ] )

m= 1,3 mm : Chiều dày một lớp màng cốt ( 4.5 , [ I ] )

1 = 4 mm : Chiều dày lớp bọc cao su mặt làm việc của dây băng

δk = 2 mm : Chiều dày lớp bọc cao su mặt không làm việc của dây băng

i = 3 : Số lớp màng cốt

⇒ δ = 4 + 3×1,3 +2 =10 (mm)

Suy ra : qb = 1,1 0,4 10 = 4,4( kg/m );

* Sơ bộ chọn con lăn đỡ long máng trên nhánh có tải và con lăn thẳng trên nhánh không tải

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 = 1400 mm , khoảng cách giữa các con lăn đỡ ở nhánh băng không tải lk = 2800

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 :

) / ( 14 , 7 3 ,

1

10

m Kg l

G

q

c

c

- Ở nhánh không tải :

3,6( / )

8 , 2

10

m Kg l

G

q

k

k

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 + ql + qk = 2×4,4 + 7,14 +3,6 = 19,27 ( KG/m ) ; ( 6.7 , [ I ] )

* Xác định sơ bộ lực kéo

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

+ Hệ số cản : ω = 0,035 ; tra bảng 6.16 , [ I ]

+ Chiều dài của dây băng theo phương ngang : Ln=60 ( m)

+ Hệ số : m = m1 × m2 × m3 × m4 × m5 = 1,1 × 1,02 × 1 × 1 × 1 =1,122 ; ( 6.8 , [ I ]) Lực kéo của băng :

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

= [ 0,035 60 (17,1 + 19,27)+17,1.2,5 ] 1.122 =133,7 ( KG )

Lực căng tĩnh lớn nhất của dây băng :

Smax =ks Wo ( KG)

Wo = 133,7 kg : lực cản tổng cộng trên băng

Ks :hệ số phụ thuộc vào góc ôm của băng

1

.

−

= µαµα

e

e

k s

Trong đó:

u= 0,25 :hệ số ma sát giữa băng và tang

α= 200 ·= 3,49 rad :góc ôm băng

e= 2,78 => Ks =1,85

=> Smax = 1,85.133,7 = 247,345 ( 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 :

40 55

9 345 , 247 40

0

×

×

=

×

×

=

c k

n S i

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 + 100 = 400 + 100 =500 (mm) ;

GVHD : Nguyễn Văn Hùng SVTH : Nguyễn Hồng Phúc

 3 Tính toán chính lực ở các điểm trên băng

Để tính toán lực kéo băng tải chính xác, cần thông qua tính toán lực căng băng ở tất cả các điểm theo đường chuyển động của băng Ta đánh dấu thứ tự tất các vị trí đặc biệt có thay đổi lực căng , điểm bắt đầu có lực căng nhỏ nhất và điểm tiếp theo có lực căng tăng dần được xác định theo công thức:

Si+1 =Si + Wi+(i+1)

Trong đó:

Si+1 :lực căng băng tại điểm thứ i+1

Si : lực căng băng tại điểm thứ i

Wi+(i+1)

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

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

- Xét đoạn (1-2):

S2 = S1 + W12

W12 :lực cản chuyển động trên nhánh không tải

W12 = ω.L ( qb + qk ) +(qb+qk).H (kg)

Trong đó:

qb =4,4 kg :trọng lượng phân bố trên 1m chiều dài băng

qk=3,6 kg :trọng lượng phần quay của các con lăn phân bố trên 1m chiều dài nhánh không tải

ω = 0,035 :hệ số cản chuyển động của băng đối với con lăn trên nhánh không tải

 W12 = (4,4 +3,6).60.0,035 + 4,4.2.5 = 27,8 (kg)

Vậy S2 = S1 + W12 = S1 +27,8

- Xét đoạn (2-3)

Lực căng tại điểm 3 :

S3 = S2 + W23 = Sv.(kr – 1)

W23 : lực cản khi tang vòng qua tang bị động

2

3

5 1

W23 = Sv.(kr – 1) = S2.(kr – 1)

kr : hệ số tăng lực căng cho lực cản tại chi tiết quay

Với α= 200 :ta chọn kr =1,07

W23 = S2.(kr – 1)=( S1+ 27,8)(1,07-1) = 0,07(S1 + 28,7)

 S3 = S2 + W23 = S1+ 27,8 +0,07 S1 + 8,1 = 1,07 S1 +29,8 (kg)

- Xét đoạn (3-4)

S4 = S3 + W34

W34: lực cản chuyển động trên nhánh có tải

W34= ω.L (qvl + qb + ql ) +(qvl+qb).H (kg)

qvl =17,1 kg: trọng lượng phân bố trên 1m dài

ql= 7,14 kg: trọng lượng phần quay của các con lăn chịu tải phân bố trên 1m dài của nhánh có tải

 W34=(17,1+4,4+7,14).60.0,035 +(17,1+7,14).2,5 =120,744(kg)

 S4 = S3 + W34 = 1,07 S1 +29,8 +120,744 =1,07 S1 +150,544 (kg)

- Xét đoạn (4-5)

S5 = S4 + W45

W45= Wt + Wm

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

36

3 , 1 80 36

Kg v

Q

Lực cản do thành dẫn hướng của máng vào tải :

Wm = 5 1 = 5 (KG); ( công thức 2.25,[ I ] )

Tổng lực cản khi vào tải :

W45 = Wt + Wm = 2,9 + 5 = 7,9 (KG ) ;

S5 = S4 + W45 =1,07 S1 + 150,544 + 7,9 = 1,07 S1 + 158,644(*)

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

Sv = Sr.eµ α

=>S5 = S1.eµ α = S1.e0,25.3,49

= 2,39.S1 ; (**)

Trong đó :

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

+ α = 200° = 3.49 rad : Góc ôm của dây băng trên tang chủ động

Từ (*) và (**) suy ra :

1,07 S1 + 158,644 = 2,39.S1

⇒ S1 = 120,185 ( KG ) ;

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

S2 = S1 + 27,8 =147,985( KG ) ;

S3 = 1,07 S1 + 29,8 = 1,07 120,185 + 29,8 = 158,4 ( KG ) ;

S4 = 1,07 S1 + 143,46 =1,07 120,185 + 150,544 = 265,338 ( KG ) ;

S5 = 1,07 S1 + 150,96 = 1,07 120,185+158,4 = 287 ( KG ) ;

GVHD : Nguyễn Văn Hùng SVTH : Nguyễn Hồng Phúc

Xây dựng biểu đồ lực căng dây băng :H 2.1

5 4 3

2 1

Hình 2.1 : Biểu đồ lực căng dây băng

- Sức căng lớn nhất trên băng xuất hiện:

Smax = S5 = 287 ( KG )

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

3 174 , 1 40 55

9 287

0

×

×

=

×

×

=

B

k

n

S

i

c

Như vậy là thỏa mãn

- Lực cản tổng cộng trên băng:

W0 =S5 – S1 = 287 – 120.185 = 166.815 (kg)

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

µα

n

p

B

W

D

t

O

360

=

Trong đó :

Wo = 166,815 ( KG ) :

pt = 10000 ( KG ) : áp lực cho phép của dây băng lên tang

α =200° ;

µ = 0,25 ;

m m

P

B

W

D

t

25 , 0 200 14 , 3 10000 4 , 0

815 , 166 360

360 0

<

=

=

=

µ α

π

Như vậy là thỏa mãn

 4 Tính toán chọn động cơ điện và hộp giảm tốc

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

Với :

ωt = 0,035 : hệ số cản trên tang dẫn động

Ks : hệ số cản phụ thuộc vào góc ôm

Suy ra :

1

.

.

=

−

= x x

s

e

e

µ

Vậy ta có:

ηt = 1+0,035(12.1,85−1) = 0 , 91

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

) ( 33 , 2 91 , 0 102

3 1 815 , 166 102

.

0

N

t

=

η

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

o

k

η

=

Trong đó:

K = 1,2: hệ số dự trữ ma sát giữa băng và tang

91 , 0

33 , 2 2 , 1 0

KW N

k

η

* Lựa chọn động cơ điện:

Từ bảng III.19.2,[ I ] chọn động cơ điện không đồng bộ loại A02 – 41 – 6 có các thông số kỉ thuật sau

) 1 - 2 ( 1

1

ks t

GVHD : Nguyễn Văn Hùng SVTH : Nguyễn Hồng Phúc

143 218

468

+ công suất của động cơ: N=3 KW

+ Số vòng quay của động cơ: n= 955 v/p

+ Khối lượng của động cơ :55 kg

+ Hiệu suất : 81,5%

Tỉ số truyền chung:

t

n

=

d

n =955 v/p : số vòng quay của động cơ

t

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

) / ( 1 , 62 4 , 0 14 , 3

3 1 60

60

ph v D

v

t

π

η

Tỷ số truyền cần thiết của bộ truyền :

38 , 15 1

,

62

955 =

=

=

t

đ

i

η

η

Theo bảng III.22.2,[ I ] , chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn π2 – 250 có các thông số sau : + Tỷ số truyền : i = 16,3

-Tính chính xác tốc độ dây băng

Thì 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

= 470.1.( 0,9.0,4 – 0,05 )2 1,5.1,23 = 83,3 ( T/h ) ;

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

Sc = Sv + Sr = S2 + S3

= 147,985+158,4=306,385 ( KG ) ;

Từ bảng III.49,[ I ], chọn tang căng băng 5025 – 40 có :Đường kính Dt = 320 mm, khi dây băng rộng 400 mm

Từ bảng III.55 ta chọn thiết bị căng băng kiểu vít 5020-40-32 có lực lớn nhất ở tang căng băng 0.5 T

Từ bảng III.48,[ I ] chọn kích thước tang truyền động ký hiệu 5025 –40 có đường kính

400 mm

Lực căng nhỏ nhất thực tế trong dây băng Smin = 306,385 (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 ) :

Thiết kế băng cao su ngang Trang 9 GD qd n

t ( ) .

2

=

) / ( 23 , 1 3 , 16 60

955 4 , 0 14 , 3

60

s m i

D

v

t

đ

t

GVHD : Nguyễn Văn Hùng SVTH : Nguyễn Hồng Phúc

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 + 0,054 = 0,3415 (KG.m2)

(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

Ta có:

Suy ra : Md =5,742– 1,31 = 4,432 (KG.m)

Vậy động cơ điện đảm bảm bảo hoạt động tốt

 6 Tính chọn khớp nối

* Khớp nối trục ra của động cơ vàhộp giảm tốc

η

.

).

.(

365 )

2 2

n

v Q G

) / ( 0225 , 0 91

, 0 965

5 , 1 ).

15 25 , 8 (

365 )

2

2

GD qdtt = + =

dm

2

) (ψmax +ψmin

= 0,0396.10 . 3,96( . )

10 55 ,

n

N

) ( 742 , 5 96 , 3 2

) 1 , 1 8 , 1 (

m KG

) ( 31 , 1 0976 41 , 12 2

4 , 0 968 , 158

2

mm KG i

D w

η

) ( 22 , 0 432

, 4 375

965 38385 ,

0

s

- Mômen định mức của động cơ :

955

3 975

n

N M

đc

ĐC

đm = = =

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

Mk = k Mđm = 1,2 3,675 =4,849 ( KG.m ) ;

Trong đó :

k = 1,2 : Hệ số tải trọng động , tra bảng ( 9.1,[ III ] )

Theo trị số mômen tính và đường kính trục d =30 mm Chọn khớp trục đàn hồi theo tiêu chuẩn ΓOCT 14084 – 68 Ký hiệu MYB-30 có các thông số như sau :

d ( mm ) D (mm) L (mm) Mx (KG.m) GD2 (KG.m2)

165

6 Tính chọn phanh

Momen phanh cần thiết trên trục truyền động của băng:

MT =ηt[q.H-CT(W0-qH)]D0/2

Trong đó:

+ ηt=0,92 :hiệu suất của tang truyền độngηt

+ CT =0,55: hệ số giảm nhỏ có thể lực cản của băng

+ q =17,1 kg/m : khối lượng hàng trên một đơn vị chiều dài

+ H =2,5 : chiều cao nâng hàng

+ D0= 0,4m : đường kính tang truyền động

+ W0=158,968 kg: lực kéo của băng

 MT = 0,92{2,5.17,1 - 0,55.(166,815-17,1.2,5)}0,4/2=4,787kg

Momen phanh trên trục phanh:

GVHD : Nguyễn Văn Hùng SVTH : Nguyễn Hồng Phúc

0,294( )

3 , 16

787 , 4

m kg i

M

Dựa vào bảng III.38{I} chọn phanh nam châm điện TKT với các thông số sau

 7 Tính sức bền trục tang

* Biểu đồ phân bố lực trên trục tang

RA Wo RB

A C D B

RC RD

4 3 2 1

4 3 2 1

Mx(kg.m)

8499,5

Mz (kg.m)

1310

Sơ đồ tính sức bền trục tang

Ta có :

∑ Y = 0 ⇒ Wo = Rc + RD(1)

∑ MA = 0 ⇒ RC /2 170 + RD /2 .670 – RB 800 = 0 (2)

Từ (1) và (2) suy ra :

RA = 167,96

RB =213,77

Trong đó :

Wo : Lực võng trên tang

Vậy Rc = RD =203,5925 (KG)

*à mômen tại C:Mc=170.167,964=28553,88(KG)

).

( 185 , 407

min max S KG S

Mơmen uốn tại D:Md=130.213,77=27790,1(KG)

Mặt cắt 4 – 4 : 0 < z1 < 170 mm

Mx = RA z1

Với : z1 = 0 ⇒ Mx = 0

z1 = 170 ⇒ Mx =28553,2 (KG.mm)

Mặt cắt 3 - 3 : 170 < z2 < 650 mm

Mx = RA z2 - RB .(z2 – 170)

z2 = 170 ⇒ Mx =28553,2 (KG.mm)

z2 = 650 ⇒ Mx =28553,2 (KG.mm)

Mặt cắt 2 - 2 : 0 < z3 < 130 mm

Mx = RB z3

z3 = 0 ⇒ Mz = 0

z3 = 130 ⇒ Mz =27790,1 (KG.mm)

Mômen tương đương ở tiết diện nguy hiểm 1-1

Mtd=Mu=28553,2

Mtdc-c = (28553,2)2 +0.75()2 =8499,5 (KG.mm)

Mômen tương đương ở tiết diện 4 – 4 :

Mtd4-4 = (1310)2.0.75 = 1134,5 (KG.mm)

* Tính đường kính trục ở các tiết diện :1-1

Lấy [ σ ] = 50 N/mm2

Chọn đường kính tiết diện tại then dt = 40 mm

- Ở tiết diện 3 – 3 :

Chọn d4-4 = 30 mm

Chọn đường kính tại các gối đỡ trục bằng 30 mm

* Kiểm tra bền

- Ứng suất uốn :

Trong đó :

Mu =8499,5 (KG.mm)

3

] [ 1 ,

1 , 13 5

1 , 0

5 ,

1134

≥

d

u

u u

W

M

=

σ

7 , 25 5

1 , 0

5 , 8499

≥

d