Tính toán thiết kế băng cao su nghiêng ngang

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Tính toán thiết kế băng cao su nghiêng ngang

LỜI NÓI ĐẦU

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

Trong qúa trình làm đồ án môn học này tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa Cơ giới hóa xếp dỡ cảng Đã không quản thời gian giúp đỡ

tôi hoàn thành đồ án môn học này Qua đây cũng thành thật cám ơn cán bộ Phòng kỹ thuật xí nghiệp xi măng Hà Tiên đã có những hướng dẫn giới thiệu bổ ích giúp cho quá

trình thực hiện đồ án môn học của tôi được thuận tiện hơn

Tôi xin trân trọng cám ơn sự giúp đỡ qúi báu đó của qúi vị Đặc biệt , sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Hùng

Đây là đồ án môn học , với trình độ chuyên môn còn hạn chế nên không khỏi tránh được những thiếu sót Rất mong qúi vị và các bạn sinh viên đồng nghiệp đóng góp ý kiến cho đồ án này Trân trọng cám ơn

Tp.HCM 7/12/2006

Chương 1 : GIỚI THIỆU VỀ BĂNG ĐAI CAO SU

C 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 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 nghiêng ngang vận chuyển muối công nghiệp có các thông số sau :

- Năng suất : Q = 45 T/h

- Chiều dài vận chuyển theo phương ngang : Ln = 45 m

- Chiều cao vận chuyển : H = 2m

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

- Khối lượng riêng của hàng : γ = 1 T/m3

- Thiết bị dỡ tải kiểu gạt

- Hệ thống cấp liệu bằng phễu

Hình 1- Baêng cao su nghieâng ngang

Chương 2 : TÍNH TOÁN BĂNG CAO SU

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

- Q = 45 T/h

- Ln = 45 m

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

C 1 Tính toán chiều rộng của băng cao su

- Theo bảng (4.1) ta tìm được góc dốc tự nhiên của hàng ở trạng thái chuyển động là

350 ; ở trạng thái tĩnh là 400

- Hệ số ma sát ở trạng thái tĩnh : Với thép 0,49 ÷ 1,2 , với cao su là f0 = 0,63

-Hệ số ma sát ở trạng thái chuyển động

fđ = (0,7÷0,9) f0 = 0,8f0 = 0,504

Hệ số ma sát fđ = tgρ với ρ là góc ma sát

02774,26504,

H

6,912sin

2sin

22

0 1

1 1

H tg

H

1245

β

-Từ bảng (6.2) Ta chọn vận tốc chuyển động của dây băng là 1,6m/s

-Chiều rộng dây băng (công thức 6.6 )

)(33,0)05,097,0.470.1.6,1

45(

1,1)05,0 (

1

,

k k v

ở mặt làm việc dày 3mm và mặt không làm việc dày 1mm

-Ký hiệu dây băng đã chọn là :

Dây băng L2-400-3B-820-3-1-ΓOCT−62

Chiều rộng nhỏ nhất của dây băng (công thức 6.1)

Bmin = 2a’ + 200 (mm) = 2.2 + 200 = 204 < 400 (mm)

S 2 Tính toán các lực căng băng

* Tải trọng trên một đơn vị chiều dài do khối lượng hàng (công thức 5.12)

Q = 3,6q.v (T/h)

6,1.6,3

456

B = 400 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 0,4 8,5 = 3,74 ( kg/m );

Theo qui định ở bảng 6.8,[ I ] lấy đường kính con lăn đỡ bằng 83 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 = 3000

mm

Ở đoạn cong của băng, khoảng cách giữa các con lăn đỡ lấy bằng ½ khoảng cách giữa các con lăn đỡ thẳng tức là bằng 700 mm đối với nhánh chịu tải và 1250mm đối với nhánh băng không tải

Từ bảng 6.15 [ I ] , ta tìm được khối lượng phần quay của các con lăn đỡ hình lòng máng Gc = 11,5 (kg )

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

- Ở nhánh có tải :

4,1

5,111

m kG l

m kG l

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

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

qbt = 2×qb + ql + qk = 2×3,74 + 8,2 +3,38 = 19,51 ( KG/m ) ; ( 6.7 , [ I ] )

Để xác định sơ bộ lực kéo của băng theo công thức 6.8 , đầu tiên ta tìm :

+ Hệ số cản : ω = 0,02 ; tra bảng 6.16 , [ I ]

+ Chiều dài của dây băng theo phương ngang : Ln = 45 ( m)

+ Hệ số : m = m1× m2× m3× m4× m5 = 1,1 × 1,04 × 1 × 1 × 1 =1,144 ; ( 6.8 , [ I ]) + Lực cản của thiết bị dỡ tải kiểu thanh gạt :

Theo bảng 6.18,[ I ] dự trữ độ bền tiêu chuẩn qui định của dây băng n0 = 9

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

kc = 55 ( KG/cm )

Kiểm tra số lớp màng cốt cần thiết trong dây băng (công thức 6.10) :

342,040.55

9.6,102

Như vậy là thỏa mãn

Đường kính cần thiết của tang truyền động (công thức 6.3) :

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) ;

3 Tính toán chính lực ở các điểm trên băng

Hình 2 – Sơ đồ tính toán băng đai nghiêng ngang

Băng được phân chia ra thành từng đoạn , giới hạn của chúng được đánh số thứ tự như hình 2

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 cản ở tang lệch Wq (công thức 5.23) được xác định với giá trị của hệ số kq =1,03 (hệ số tăng lực căng của bộ phận kéodo lực cản chi tiết quay) tức giả thiết rằng góc ôm của dây băng trên tang lệch gần 900

Theo công thức (5.28) lực căng tại điểm 2 :

Là tải trọng trên một đơn vị chiều dài do khối lượng phần chuyển động trên nhánh băng không tải.

L2-3 ≈ L2 =35 m Chiều dài đoạn 2-3 ; ω = 0,02 : Hệ số cản chuyển động của dây băng trên các con lăn đỡ

Lực căng tại điểm 3 :

S3 = S2 + W2-3 = 1,03S1 + 5,95 (kG)

Góc ở tâm đoạn cong 3-4 là α = 1,06 rad

Hệ số k ( công thức (5.22))

W4-5 = qb.L4-5.ω.cosβ – qb.L4-5.sinβ = 8,505 9,5 (0,02.cos120 – sin 120) = -15,2 kG

Ở đây thành phần thứ hai mang dấu (- ) nghĩa là phần khối lượng của các thành phần chuyển động ở đoạn băng không tải 4-5 hướng theo chiều chuyển động

Lực căng tại điểm 5 :

S5 = S4 + W4-5 = 1,052.S1 + 6,08 – 14,42 =1,052S1 – 8,34

Lực căng tại điểm 6 :

S6 = S5 + Wq = S5 + S5 (kq – 1) = S5 + S5.0,03 =1,03S5 = 1,08356S1 -8,59

Ở đây Wq là lực cản tang lệch (xem ở trên )

Lực căng tại điểm 7 (giả thiết rằng ở công thức 5.23 hệ số kq =1,05 khi α = 1800)

36

kG v

Với l là chiều dài của máng vào tải ( l = 1200mm – Bảng 6.12 )

Tổng lực cản khi vào tải :

qb = 4,675 + 8,2 = 12,875(kG/m ) là tải trọng trên một đơn vị chiều dài

do phần chuyển động của băng tải ở đoạn chứa tải

Ln = L8-9 cosβ = 9,5.cos120 Chiều dài hình chiếu ngang của đoạn 8-9

Khi đó L8-9 =L1 – 0,5 =10 – 9,5 m

Trong đó L8-9 = L1 – 0,5 =10 – 0,5 = 9,5m

Trong đó L9-10 là chiều dài đoạn cong 9-10

H = L8-9.sinβ = 2m : Chiều cao nâng hàng trên đoạn 8-9

Lực căng tại điểm 9 :

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

+ α = 200° = 3.5 rad : Góc ôm của dây băng trên tang

S11 = 1,164S1 + 59,6 = 127,112 kG;

Từ đó ta xây dựng biểu đồ lực căng dây băng :H - 3

Hình - 3 : Biểu đồ lực căng dây băng

Theo công thúc 6.10 và theo giá trị chính xác Smax = S12 = 139 ( KG )

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

3455,050.55

9.139

0 max = = <

=

B k

n S

i

c

Như vậy là thỏa mãn

Kiểm tra đường kính tang truyền động theo áp lực dây băng lên tang (c.thức 6.4) :

m p

B

W D

t

25,0.200.14,3.10000.4.0

81.360

≥

µαπTrong đó :

Wo = S12 - S1 = 139 – 58 = 81 ( KG ) ;

pt = 10000 ( KG ) ;

α = 200° ; µ = 0,25 ; Như vậy là thỏa mãn

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

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

91,0)172,1.2(04,01

1)

12(1

−+

=

−+

=

s t

ηVới :

ωt = 0,04 : Hệ số cản của tang

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

t

4,1396,191,0.102

6,1.81

k

96,0

4,1.1,1

6,1.60

60

ph vg D

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

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

56,183,19.60

1430.4,0

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

; 72 , 1

= 1

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

L L1 H H0 A Ac L10 L3 L5 B

Hình- 5 : Hộp giảm tốc loại П2-200

Lực căng trong dây băng trong thời gian khởi động ( công thức 6.32) khi hệ số tỷ số giữa mô men khởi động và mô men định mức của động cơ điện kM = 1,2

v

k N

r M

56,1

2,1.96,0.2,2.102

102

=+

=+ηKiểm tra độ bean của dây băng trong thời gian khởi động ( công thức 6.24 )

Số lớp màng cốt cần thiết của dây băng :

229.5,1

c

kd

k

k k

B

k

S

i

Như vậy là thoả mãn

Trong đó kc = 55 kG/cm : Giới hạn bean của màng cốt trong dây băng

kn = 0,75 Hệ số độ bền của màng cốt trong dây băng ( bảng 6.20 )

kd = 1 – 0,03i = 1- 0,03.3 =0,91 Hệ số làm việc không đều của các lớp màng cốt trong dây băng ( công thức 6.25)

Mô men phanh cần thiết trên trục truyền động của băng ( công thức 5.36)

−

=η

Trong đó η =ηt =0,91 Hiệu suất của tang truyền động

q= 8kG/m khối lượng hàng trên một đơn vị chiều dài

CT = 0,55 Hệ số giảm nhỏ có thể lực cản của băng

D0 = Dt =400 mm :Đường kính của tang truyền động

W0 = 81 kG Lực kéo của băng Từ đó chọn được phanh phù hợp

S 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)

(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

d

qd kd

M

n GD

t

375

) ( 2

2 2

n

v Q G

) / ( 0082 , 0 91

, 0 965

25 , 1 ).

4 25 , 8 (

365 )

=

) ( 44 , 5

10 0544 , 0

10 55 ,

m KG mm

KN n

N

m KG

).(55,5.975

mm KN n

N

)(423,0333,2.375

965.38385,0

s

t kd = =

S 6 Tính chọn khớp nối

* Khớp nối trục ra của động cơ vàhộp giảm tốc

- Mômen định mức của động cơ (công thức 1.62 )

kGm n

N M

n M N

dc

dm dm

dm

1430

2,2.975

975975

k 2 : Hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu chọn k2 =1,2

Hình 6 – Khớp nối đàn hồi

H 7 Tính sức bền trục tang

* Biểu đồ phân bố lực trên trục tang

u

M

Mx

14700 34311146

1715678

Hình 7- Sơ đồ tính sức bền trục tang

Ta có :

Hợp lực căng của dây băng : R = Smax + Smin = 139 + 57 =196 KG

Tải trọng tác dụng lên may ơ là :RC + RD =

Với Z1 = 0 suy ra MZ = 0

Z1 = 150 thì MZ = 14700 KG.mmM/c 2-2 ta có : 150 < Z2 < 650 mm

MZ = RA Z1 – RB ( Z2 – 150 )

Z2 = 150 thì MZ = 14700 KG.mm

Z2 = 650 thì MZ = 14700 KG.mmM/c 3-3 : 0 < Z3 < 150 mm

MZ = RB Z3

Z3 = 0 thì MZ = 0

Z3 = 150 thì MZ = 14700 KG.mmMô men tương đương tại tiết diện 1-1 là :

Mtđ = Mu = 14700 KG.mmMô men tương đương tại tiết diện 2-2 là :

Mu = 14700 KG.mm

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

2

3

2 ] [ σu = σch = = N mm2

S 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 :

b (mm) h (mm) e t t1

16 10 90 5 5,1

Sơ đồ tính ổ :

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

⇒ 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 :

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

an toàn của băng

Tp.HCM 20/05/2001.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[ I ] TÍNH TOÁN MÁY NÂNG CHUYỂN

BIÊN SOẠN : PHẠM ĐỨC

[ II ] TÍNH TOÁN MÁY TRỤC

HUỲNH VĂN HOÀNG, ĐÀO TRỌNG THƯỜNG

[ III ] THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY

NGUYỄN TRỌNG HIỆP , NGUYỄN VĂN LẪM.

BẢN VẼ CÓ THAM KHẢO SÁCH ÁT LÁT./.