Thiết kế băng con lăn truyền động bằng xích

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Thiết kế băng con lăn truyền động bằng xích

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP _ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ oOo

THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Môn học: MÁY VẬN CHUYỂN LIÊN TỤC

Đề tài:

TTTK Băng con lăn vận cuyển hàng hòm có Q = 80hòm/h, m=25kg, kích thước hòm 550x550, chiều dài băng l= 25m, khoảng cách giửa hai hòm hàng ( bước hàng ) 8m.

Nhiệm vụ:

A.Phần thuyết minh:

Giới thiệu chung về loại máy vận chuyển trong đè tài

Tính toán thiết kế bộ truỵền độëng băng

B.phần bản vẻ:

Một bản vẻ tổng thể : khổ A0

Một bản vẻ lắp bộ truyền động : khổ A0

Sinh viên thực hiện : Trần Đình Tịnh Lớp :XD03

Mã số sinh viên : ghành :Cơ giới hoá Xếp dỡ

Tp Hồ Chí Minh, Ngày Tháng năm 2006

Chủ nhiệm bộ môm : Giáo viên hướng dẫn :

Ths Phạm Văn Giám Ths Nguyễn Văn Hùng

THIẾT KẾ BĂNG CON LĂN TRUYỀN ĐỘNG BẰNG XÍCH

Lời mở đầu

Trong quá trình sản xuất ở các xí nghiệp công nghiệp, máy chuyển đóng vai trò quan trọng trong quy trình công nghệ sản xuất liên tục hoặc sản xuất độc lập Máy chuyển thực hiện các công đoạn trung gian nhằm chuyển tải các sản phẩm theo quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp Các máy chuyển có thể lắp đặt và vận hành trong các nhà máy cơ khí, trên các bến cảng, các công trường và trong các xí nghiệp mỏ Căn cứ vào nhu cầu sản xuất mà chúng có thể khác nhau

Theo công dụng, có thể chia máy chuyển thành hai loại: máy chuyển liên tục và máy chuyển theo chu kỳ.Tùy theo tính chất vật liệu chuyển và điều kiện làm việc của máy mà có những yêu cầu riêng biệt đối với từng loại máy chuyển.Từ những yêu cầu đặc biệt của điều kiện làm việc đối với máy chuyển dẫn tới thay đổi kết cấu, kích thước hình học của máy, lựa chọn vật liệu nâng cao vật liệu chế tạo, nâng cao độ cứng vững của máy,độ tin cậy của máy và tính an toàn cao trong quá trình vận hành Vật liệu được chuyên chở trên các máy chuyển có thể ở thể rời hoặc vật liệu định hình dưới những hình dạng kích thước khác nhau: vật liệu rời như đất, đá than, quặng, cát, các loại vật liệu xây dựng khác nhau; vật liệu đã được định hình như: các phôi liệu dùng trong nhà máy chế tạo, các chi tiết máy thành phẩm, các vật liệu được đóng thành bao gói như xi măng bao, bột, gạch, ngói Trong phần thiết kế này, em chỉ trình bày quá trình làm việc, cũng như kết cấu của băng con lăn truyền động bằng bánh răng vận chuyển hàng hòm Hiện nay, loại băng này được sử dụng rất phổ biến trong các nhà máy sản

xuất nước giải khát, các bến cảng,… nói riêng và các xí nghiệp, công xưởng trong quá trình vận chuyển khâu cuối cùng của giai đoạn thành phẩm đóng vào thùng để xuất.

Trong quá trình thiết kế, còn nhiều sai xót em kính mong quý Thầy Cô hướng dẫn chỉ bảo thêm Em xin chân thành cảm ơn

PHẦN I : GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC

VỀ BĂNG CON LĂN

Khoảng cách giữa các con lăn được bố trí sao cho nó phải ở dưới vật liệu ít nhất ba con lăn

+ Có thể vận chuyển hàng theo tuyến thẳng hoặc tuyến cong

+ Có kết cấu đơn giản, thuận tiện cho việc chất tải và dỡ tải

2 Phân loại:

a Theo truyền động:

+ Băng con lăn truyền động

+ Băng con lăn không truyền động

b Theo mức độ cơ động của băng:

+ Băng con lăn cố định

+ Băng con lăn di động

c Theo hướng vận chuyển:

+ Băng con lăn thẳng.

+ Băng con lăn cong

+ Băng con lăn nghiêng

+ Băng con lăn hình xoắn ốc

d Theo cấu tạo của khung băng:

+ Băng con lăn khung liền

+ Băng con lăn khung gián đoạn

PHẦN II: TÍNH TOÁN BĂNG CON LĂN

I Tính toán, lựa chọn các thông số cơ bản:

1 Các số liệu ban đầu:

_ Hàng vận chuyển: Hàng hòm

_ Khối lượng: G = 25 Kg/1 hòm

_ Năng suất khối lượng của băng:Q = 80hòm/h

_Chiều dài vận chuyển của băng: L = 25m

_ Kích thước của khối hàng: 550x550 mm

2 Cấu tạo và sơ đồ động cơ cấu truyền động:

1- Động cơ

2- Khớp nối

3- Hộp giảm tốc

4- Đĩa xích chủ động 5- Đĩa xích bị động

6- Con lăn

7- Ổ đỡ

H1: Sơ đồ cơ cấu truyền động

3 Tính toán lựa chọn các thông số cơ bản:

a)Kích thước hình học của con lăn:

• Chiều dài con lăn: l = 650â(lấy rộng hơn chiều rộng hàng 100mm)

• Đường kính con lăn: D = 60mm (chọn theo bảng 10.2 “TTMNC” )

• Khối lượng một con lăn: P = 4.8kg (chọn theo bảng 10.4 “TTMNC” )

• Đường kính ngõng trục con lăn :d = (0.2÷0.25)D , lấy d = 0.25D = 13 mm

b)Năng suất khối lượng của băng:

Q = z.G

Với: _ z = 80 chiếc/giờ: năng suất tính theo chiếc

_ G = 25Kg: khối lượng 1 chiếc hàng

=> Q = 80x25 = 2000( Kg/h )

Q = 2000 ( T/h )

c) Bước hàng(th)

Theo công thức 10-1 “ TTMT ”:

Trong đó : _ v : tốc độ chuyển động của hàng (m/s )

_ th : khoảng cách giữa các khối hàng ( bước hàng ) ( m )

Τ Vậy bước hàng:

= =

25.6,3

2.8

v 0,177 (m)

d) Tính bước con lăn:

Với: _ lh: chiều dài của khối hàng, lh = 0,64 (m)

_ Z’= 3: số con lăn đỡ một khối hàng

.6,3

.6,3

n =

f) Số hàng đồng thời nằm trên băng: [ công thức 10.3 “TTMNC “ ]:

177.03600

25803600

0

x

x v

II Tính toán bộ truyền động:

1 Lực cản chuyển động của tất cả các khối hàng nằn trên băng

2 Tính chọn kiểm tra động cơ điện :

a Xác định công suất động cơ truyền động của băng:

Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ điện [ Công thức 10.9 “TTMNC"]:

Nt = 0,08 (Kw)Công suất cần thiết của động cơ [ công thức 6.15 “TTMNC” ]:

Trong đó : _ k: hệ số dự trữ độ bền, k = 1,2

_η : hiệu suất bộ truyền từ động cơ đến con lăn

η = η1 η2

+ η1 = 0,96 : hiệu suất của hộp giảm tốc

D

.d p.n

d

2.fG.Z

1.3

2x0.125x3,13

03.0

W.v

η t

N k

N0 = .

+ η2 = 0,75 : hiệu suất của bộ truyền xich

=> η = 0,96 0,75 = 0,72

Vậy:

N0 = 00..7203 =0.0416(Kw)

b Chọn động cơ:

Chọn chế độ làm việc trung bình CĐ = 25%

Tương ứng với chế độ này, tra bảng 2P “TKCTM” ta chọn đông cơ điện A02(A0π2)11-6, có các đặc tính sau:

_ Công suất định mức :Nđc = 0,4 Kw

_ Số vòng quay định mức : nđc = 910 vg/ph

_ Hiệu suất động cơ : 68%

_ Đường kính trục động cơ: 18 mm

_ Khối lượng động cơ: 15Kg

Các kích thước chính cuả động cơ điện A02(A0π2)11-6:

+ Thời gian mở máy của động cơ:

Theo công thức 1-57 [TTMNC] :

Trong đó:

(GD)qd2 = 0,65 Kg.m2 : Momen đà tương đương của hệ thống cơ cấu, quy đổi tới trục động cơ [bảng 1.10 TTMNC]

n= 910 vg/ph : số vòng quay của trục động cơ

Momen dư của động cơ( công thức 1-58 TTMNC ):

Md= MkdTB – MT

Momen khởi động trung bình của động cơ:

MT = 0:momen tĩnh của cơ cấu trên trục động cơ (công thức 1.18 [TTMNC] ), do động cơ làm việc ở trạng thái tĩnh,lực cản ổn định:

 Md = 0.6235 KG.m

Vậy :

3 Chọn khớp nối:

Momen định mức của động cơ [ công thức 1.62 “TTMNC” ]:

Mđm = 0.43(Kg.m )

Nđmcông suất định mức của động cơ

n-tốc độ quay dịnh mức của động cơ

Momen tính toán để chọn khớp nối [công thức 16-5 “TTMNC” ]:

n

N975

M

đc

đc đm

d

qd kd

M

n GD t

.375

.)

=

m KG M

2

1,18,1

910.65,

=

kd

t

D1mm

lmm

lkmm

dmm

dkmm

Lmm

Momen đàKg.m

300 190 110 105 60 69.5 60 2.5Hình vẽ:

khớp đàn hồi chốt- ống lót

4 Tính chọn hộp giảm tốc:

Tốc độ quay của con lăn để đảm bảo tốc độ vận chuyển hàng [ công thức 6-16 “TKMNC” ]:

ncl = 56.4 (vg/ph)

Tỉ số truyền chung của bộ truyền động:

Với nđc = 910 vg/ph , ta chọn loại hộp giảm tốc có tốc độ quay của trục quay nhanh n = 1000 vg/ph

Căn cứ vào yêu cầu của tỉ số truyền của bộ truyền động, theo bảng III-23

“TTMNC”, đối với chế độ làm việc trung bình và tốc độ quay của trục quay nhanh

n = 1000 vg/ph, ta chọn loại hộp giảm tốc :P ΠΠ250 ( hình vẽ ) có tỉ số truyền ib

= 16 và công suất truyền cho phép là 5.4 Kw

Σ Các thông số cơ bản của hộp giảm tốc P Π Π 250: [Bảng III23-5

=

=

=

0.06 3.14x

60x0.177 D

60.v

ncl

π

16.1 56.4

910 n

n i

cl

=

Công suất của hộp giảm tốc:

Nhgt = N0 ηk η2

br η3 ol Trong đó : _ ηk = 1 :hiệu suất khớp nối

_ ηbr = 0,97 : hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng _ηol = 0,995 :hiệu suất một cặp ổ lăn

Vậy : Nhgt = 0,4.1 0,972 0,9953

Nhgt = 0.37 (Kw)

5) Tính chọn bộ truyền xích:

- Chọn loại xích ống con lăn một dãy, vì bài không yêu cầu bộ truyền làm việc êm nên ta chọn loại xích này, rẻ hơn xích răng

- Ta có tỷ số bộ truyền xích ix = 1 , theo bảng 6-3 “Thiết kế chi tiết máy” , chọn số răng của đĩa dẫn và đĩa bị dẫn là z1 = z2 = 30 răng

- Chọn sơ bộ khoảng cách trục ra hộp giảm tốc và trục con lăn đầu tiên (khoảng cách trục bộ truyền động xích) là A = 500mm

- Đề bộ truyền làm việc được tốt ta chọn buớc xích tx :

=

=

=

50:30

50050

:30

A

t x 12.7÷15.875

- Theo bảng 6-5 “Thiết kế chi tiết máy” cho thấy số vòng quay giới hạn của xích có các bước xích trên đều lớn hơn số vòng quay làm việc thực tế (2600÷2200 vg/ph) Nên để giảm va đập và tải trọng động, ta chọn bước xích tx =12.7mm

- Theo bản 6-1 ‘KT chi tiết máy ‘ chọn xích ống con lăn 1dãy có các kích thứơc sau

+chiều rộng :b =11,81mm

+Diện tích bản lề :F =50,3mm²

+Tải trọng phá hỏng : Q =18000N

*) Định chính xác khoảng cách trục A và số mằc xích :

với cách chọn sơ bộ A =500mm

X =

A

t Z Z t

A Z

Z

.2

22

2 1 2 2

+

π

X= + + =

7.12

50022

.15

4

( công thức 6-16 “ Thiết kế chi tiết máy”) -Z =30 số răng của đĩa xích

- Số vòng quay của đĩa xích : n = 56.8

8.56

+

−

2 1 2

2 2 1 2

1

2822

Z Z Z

Z X Z

Z X t

( công thức 6-3 “ Thiết kế chi tiết máy” )

+

2

30301082

30301084

7

= 495.3

- Để đảm bảo cho độ võng bình thường của xích, tránh cho xích khỏi bị căng quá, ta giảm khoảng cách trục A một khoảng ∆A = 0.003A = 1.5mm vậy cuối cùng ta chọn A = 194mm

- Đường kính vòng chia cùa đĩa xích:

dc

mm

t x

12230

180sin

7.1230

( Công thức 6-17 ‘Thiết kế chi máy”) -kt : hệ sồ xét đến ảnh hưởng của trọng lượng xích lên trục, do bộ truyền nằm ngang , chọn kt = 1.15

-N = 0.4x0.96x0.75 = 0.288 kW

-n: số vòng quay của đĩa xích n = 56.8 vg/ph

x x

x x x

3.9188

.567.1230

288.015.110

=

III Tính chọn và kiểm tra trục con lăn:

1 Tính chọn đường kính trục:

Sơ đồ trục con lăn lắp với các bộ phận khác và sơ đồ phân tích lực được biểu diễn trên hình vẽ:

Con lăn và đĩa xích được lắp cứng trên trục bằng then, trục đặt trên ổ lăn, một đầu trục lắp với hai đĩa xích,môt đĩa bị động nhận momen quay từ trục ra

hộp giảm tốc truyền cho con lăn, một đĩa chủ động đối với đĩa xích con lăn tiếp theo Do đó, trong quá trình làm việc, trục quay chịu uốn, chịu xoắn Ứng suấát uốn sẽ thay đổi theo chu kỳ đối xứng, ứng suất xoắn sẽ thay đổi theo chu kỳ mạch động (do tính chất làm việc một chiều của cơ cấu).

Momen xoắn lớn nhất truyền cho một con lăn của băng truyền động [công thức 10-10 “TKMNC” ]:

Với k1 : hệ số hàng đặt không đều lên các con lăn k1 = 1,15÷ 1,2 Chọn k1 = 1,2

=>

Mx = 12,3 0,3848 (Kg.cm) = 38.48(N.mm)

Khối hàng di chuyển được đặt trên 3 con lăn, nhưng để đảm bảo cho trục sau khi tính toán, ta coi như khối hàng chỉ được tựa trên hai con lăn Do đó, mổi con lăn phải chụi một lực tác dụng là: P = G +P cl

A E

Sơ đồ lực tác dụng lên con lăn

G/650

P/650

2

.)

'

d p Z

G

M x =( k1 + µ

cm Kg

x

2

3.104.0)

8.43

=( .2x25

a Tính sơ bộ trục

Với Mx : mô men xoắn Nmm

[ ]τ x: ứng suất xoắn cho phép N/mm2

Đối với các trục truyền ta có thể lấy [ ]τ x=20÷25 N/cm2

Khi đó d ≥ mm

x20 2.182

.0

48.38

Do vậy đường kính trục cho phép phải lớn hơn 2.18mm

b.Tính gần đúng trục

Để có thể đảm bảo độ bean của trục tại những tiết diện nghuy hiểm ta tính gần đúng trục theo công thức :

D ≥ 3 0.1x σ

M td

Trong đó Mtd= M u2 +0.75M x2

Mtd :mô men tương đương

Mu ,Mx tương ứng là mô men uốn và mô men xoấn tại tiết diện nghuy hiểm

[ ]σ ứng suất cho phép N/mm2 tra bảng 7.2 [ ]σ = 50N/ mm2

48.38

 Phản lực ở các gối trục:

Sơ đồ lực tác dụng lên trục

R By ==

∑Y = ⇒

)(64.02

28.12

P

Σ ∑X = 0 ⇒ RAx = RBx=-0.64 (N)

b Tính momen xoắn ở những tiết diện nguy hiểm:

 Ở tiết diện n-n:

Mun−n =-Rd.60 = -918.60 =-55098 (Nm)

 Ở tiết diện m-m:

Σ Ở tiết diện m-m

c Tính đường kính trục ở tiết diện m-m và n-n [ công thức 7-3 “TKCTM” ]:

Ở tiết diện n-n :

:momen tương đương

Do ứng suất xoắn theo chu kỳ mạch động nên: α = 0,75

=> (Nm)

Mặt khác , ta chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 Tra bảng 7-2 “TKCTM”

ta được trị số ứng suất cho phép [σ] = 50 N/mm2

Vậy :

Ở tiết diện m-m:

2 2

ux uy

1,

x u

td M M

5509848

.38.75,0

.1,0

55098

) ( 5 714 48

38 75 , 0

5.714

)(8.7132

.51

)(12.419702

.51

Vậy :

Ở tiết diện k-k:

Để dễ chế tạo, ta chọn trục có đường kính 25mm Tại chỗ lắp then để cố định con lăn với trục ta lấy đường kính trục là 28 mm

2 Kiểm tra lại hệ số an toàn theo sức bền mỏi của trục ( Tính chính xác trục) Chọn then để lắp con lăn với trục như sau:chon then bằng theo TCVN

150-64: b =6, h = 6, t =3.5 , t1=2.6 ,k =2.9 (Bảng 7-23 TKCTM)

Tại tiết diện nguy hiểm d = 22 mm Tra bảng 7-3a “TKCTM” ta có:

_ Momen cản uốn:

+ nσ : hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp:

+ nT : hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp

Vì trục quay nên ứng suất pháp (uốn) biến đổi theo chu kỳ đối xứng:

σa: biên độ ứng suất suất pháp

22.2

)5,322.(

5,3.632

22

2

)(32

2 3

3

.d

22.2

)5,322.(

5,3.616

22

2

)(16

2 3

3

.d

][

2

n n

n n n

T

T ≥+

=

σ σ

]TKCTM"

"

6-7thứccông[

1

m a a

k

n

σψσβε

σ

σ σ

σ

+

]TKCTM"

"

7-7thứccông[

1

m T a T T

T

T k

T n

σψβ

σ

55098

) ( 12 41970 48

38 75 , 0 12

)(3.2050

.1,0

12.41970

Mặt khác , bộ truyền làm việc một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động.

Ta : biên độ ứng suất tiếp

Giới hạn mỏi uốn và xoắn: Tra bảng 3-8 “TKCTM”, ta được giới hạn bền kéo của thép 45 là σb = 600 N/mm2

Giới hạn mỏi uốn và xoắn :

σ-1 = 0,45 σb = 0,45 600 = 270 N/mm2

T-1 = 0,25 σb = 0,25 600 = 150 N/mm2

_ Đối với thép cácbon trung bình, hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi: ψL = 0,05

_ Hệ số tăng bền β = 1

_ Theo bảng 7-4 “TKCTM” ,ta lấy hệ số kích thước, xét đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi: εT = 0,8 ; εσ = 0,89

_ Theo bảng 7-8 “TKCTM” ta lấy hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then kσ

b = 6 mm; h = 6 mm; t = 3,5 mm; t1 = 2,6 mm; k = 2,9 mm Chiều dài then: l = 0,8 lm

- Với: l _ chiều dài mayơ l = 16 mm

0

max

.2

M T

48

mm N

35.25.62.89,0

63,1

,0.05,0001,0.8,0

5,1

.2

77922

35,2

a Kiểm nghiệm về sức bền dập: [ công thức 7-11 “TKCTM”]:

Sức bền dập của then:

c Kiểm nghiệm về sức bền cắt:[ Theo công thức 7-12 “TKCTM” ]

Ở đây: d = 22 mm; b =6 mm; l = 13 mm Tra bảng 7-21 “TKCTM” ta chọn [T]c = 54 N/mm2

Sức bền cắt của then:

4 Tính chọn ổ lăn:

Trục con lăn có lực dọc trục tác dụng nên ta chọn ổ bi đỡ chặn Sơ đồ

Pa3

Pa1

Dự kiến chọn trước góc β = 160 (kiểu 3600)

Hệ số khả năng làm việc tính theo công thức 8-1 “TKCTM”:

48,38

M

48,38

=

Với h: Thời gian phục vụ của băng là 10 năm, một năm làm việc 300 ngày, một ngày làm việc 8 giờ vàbăng làm việc ở chế độ trung bình CĐ 25% nên thời gian phục vụ thực tế của ổ :

H = 10 300 8 0,25 = 6000 (giờ)

Q: Tải trọng tương tương Đối với ổ bi đỡ chặn:

Q = (Kv R + m At).Kn Kt [công thức 8-6 “TKCTM” ]

+ Hệ số m = 3 [bảng 8-2 “TKCTM” ]

+ Kt = 1,2 : tải trọng tĩnh [ bảng 8-3 “TKCTM” ]

+ Kn = 1 : Hệ số nhiệt độ, ở đây nhiệt độ làm việc dưới 1000c [bảng 8-4

“TKCTM”]

+ Vòng quay trong của ổ quay [bảng 8-5 “TKCTM”]

Mặt khác, ta có:

Vậy : SA = 1,3 RA tgβ = 1,3 108,24 tg160

SA = 40.3 (daN) :lực dọc trục thành phần tại A

SB = 1,3 RB tgβ = 1,3.0,9 tg160

SB = 0.335 (daN) : lực dọc trục thành phần tại B

Tổng lực chiều trục:

At = SA ø – SB = 40.3 –0.335 = 40 (daN)

Như vậy At hướng về gối trục bên phải Vì lực hướng tâm ở gối trục A lớn hơn nên ta chỉ tính đối với gối trục bên trái và chọn ổ cho gối trục này, còn gối trục kia lấy ổ cùng loại

Vậy : QA = (1 108,24 + 1,5.40) 1 1,2

QA = 201 (daN)

Mặt khác, số vòng quay của ổ bằng số vòng quay của con lăn Do đó: n = ncl

=> Hệ số khả năng làm việc của ổ:

.1082)

64.0