TÍNH TOÁN BĂNG VÍT

TÍNH TOAÙN BAÊNG VÍT 1 TÍNH TOÁN BĂNG VÍT CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ BĂNG VÍT  1 1 Giới thiệu Băng vít là loại máy vận chuyển liên tục, không có bộ phận kéo Bộ phân công tác của băng vít là vít cánh xoắn[.]

TÍNH TỐN BĂNG VÍT CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ BĂNG VÍT  1.1 Giới thiệu Băng vít loại máy vận chuyển liên tục, khơng có phận kéo Bộ phân cơng tác băng vít vít cánh xoắn chuyển động quay vỏ kín có tiết diện phía hình bán nguyệt Khi vít chuyển động cánh xoắn đẩy vật liệu di chuyển vỏ, băng vít thường dùng vận chuyển hàng rời, hàng vật liệu cục nhỏ, vật liệu dính ướt, phơi thép nhà máy xỉ than đá, xí nghiệp chế tạo vật liệu xây dựng Băng vít có ưu điểm sử dụng: - Vật liệu vận chuyển băng kín nên vào tải dỡ tải tải trung gian, không gây ô nhiễm môi trường vận chuyển - Không tổn thất rơi rải vận chuyển vật liệu - An toàn sử dụng thuận lơi vận chuyển loại vật liệu nóng, sắt cạnh Tuy nhiên bên cạnh ưu điểm sử dụng băng vít tồn nhược điểm băng vít nghiền nát phần vật liệu vận chuyển vận chuyển hàng nóng sắt cạnh cánh xoắn máng vít nhanh chóng mịn, tiêu hao lượng lớn  1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc:  Cấu tạo: Động điện Khớp nối Hộp giảm tốc Khớp nối Ổ đỡ đầu trục vít Cửa vào tải Vỏ vít tải Cánh vít Ổ đỡ trung gian 10 Trục vít 11 Ổ đỡ cuối trục vít 12 Cửa dỡ tải 1 3 4 5 6  Nguyên lý làm việc: Khi băng vít vận chuyển vật liệu di chuyển máng hình bán nguyệt, vật liệu dẫn động nhờ động điện (1) truyền mô men xoắn qua khớp nối (2) qua hộp giảm tốc (3) truyền mô men xoắn qua khớp nối (4) làm quay trục vít (10) đẩy vật liệu từ cửa vào tải (6) chuyển động máng (7) vật liệu chuyển động máng không bám vào cánh xoắn (8) mà chuyển động nhờ trọng lượng lực ma sát vật liệu thành máng Đồng thời với tác dụng lực li tâm, vật liệu quay theo trục vít lực ma sát làm ngăn cản vật liệu lọt vào bề mặt trục vít di chuyển theo bề mặt trục vít Ở đầu trục vít bố trí ổ đỡ (5 ) (11), chiều dài vận lớn thơng thường mét có bố trí ổ trung gian (9) - q b : Khối lượng đơn vị chiều dài phần quay băng q b  80.D Với đường kính băng vít: D = 650 mm :  q b = 52kG/m - Tốc độ vận chuyển dọc trục vít hàng: Theo cơng thức (9.5), trang 153, tài liệu [TTMNC] v= s.n 0,5.37,5 = = 0,315(m/s) (2.5) 60 60 Với Bước vít : s = 0,5 m Tốc độ quay vít: n =37,5 v/ph -  q = 0,01 :Hệ số cản chuyển động phần quay băng lắp ổ lăn  N0 = 50 (27.4) + 0,02.0,2.52.27.0,315.0,01 = 14,72(kw) 367  2.5 Tính tốn chọn động điện: Cơng suất động để truyền động băng Theo công thức (6.15), trang 119, tài liệu [TTMNC] N dc = N0  k η (2.6) Trong đó: Nđc : Cơng suất trục vít để băng vít làm việc Nđc= 14,72kw K : Hệ số dự trữ công suất k = 1,25 η : Hiệu suất truyền Theo bảng 5.1, trang 104, tài liệu [TTMNC] với giả thuyết  = 0,96  N dc = 14,72  1,25 = 19,17kw 0,96 Dựa vào công suất động cơ, tra bảng (III.19.2), trang 199, tài liệu[TTMNC] chọn động điện không đồng pha A02-72-6 có thơng số kỹ thuật sau: - Công suất định mức trục: Nđc= 22 kw - Tốc độ quay trục: n = 970 v/ ph - Hiệu suất : 90,5% - Khối lượng động điện : 230 kg ❖ Thông số kích thước động điện: Kiểu động b 2C 2C2 d h t1 A02-72-6 14 318 267 48 200 52,8 L B1 B4 B5 H L8 l 669 393 318 267 461 133 110  2.6 Chọn hộp giảm tốc: Dựa vào tỉ số truyền trục động trục vít ta chọn hộp giảm tốc Theo công thức (6.17), trang 120 , tài liệu [TTMNC] : i= n dc 970 = = 25,87 n 37,5 (2.7) Trong : - Tốc độ quay trục động cơ: n đc = 970 vòng/ phút - Tốc độ quay trục vít: - n = 37,5 vịng/ phút Căn vào tỉ số truyền công suất động i = 25,87 n dc = 970v/ph N dc = 22kw Chọn hộp giảm tốc loại PM - 650 có thơng số kỹ thuật sau: - Tỉ số truyền : i = 31,5 Tốc độ quay trục quay : 1000 v/ ph ❖ Thơng số kích thước : Kiểu HGT a a a g B1 B2 B3 A1 B PM- 650 650 250 400 35 430 452 342 183 470 B6 B7 C C1 H H0 H1 L L1 K 310 410 150 85 697 320 95 1278 830 495 d1 d2 d4 l1 l2 l3 l4 d3 t1 t2 60 120 130 290 108 265 165 120 32,5 127 - Tốc độ quay thực tế vít : n= n dc 970 = = 30,79 ih 31,5 (v/ph)  2.7 Kiểm tra động điện: Kiểm tra động theo điều kiện tải: Việc kiểm tra theo điều kiện phát nóng khơng chưa đủ , có trường hợp động lựa chọn thoả mãn theo điều kiện phát nóng, lại làm việc tải không cho phép thời gian khởi động Dòng điện khởi động xuất thời gian ngắn, ảnh hưởng tới phát nóng động cơ, lại có tác hại xấu đến trường hợp đảo mạch Nếu mơmen khởi động xác định tính tốn lớn mơmen tới hạn động khơng đồng khơng thể khởi động Hơn nửa tính tốn cần lưu ý trường hợp điện áp lưới điện giảm xuống ( ví dụ giảm k lần so với điện áp định mức ), mômen quay động giảm k2 lần Bởi mômen khởi động cần thiết để tăng tốc cho trình truyền động điện kể trường hợp giảm điện áp lưới điện cung cấp Đối động không đồng : So sánh tỉ số mômen lớn theo biểu đồ phụ tải xác mômen định mức động với hệ số tải cho phép theo mômen lm cho thoả mãn điều : M max  l dm M dm Trong đó: - Mmax : Mơmen lớn biểu đồ phụ tải Mmax= Mx 4661,2 = = 154,1N.m i.η 31,5.0,96 Trong : Mơmen xoắn: M x= 466,12 kG.m Tỉ số truyền hộp giảm tốc: i = 31,5 - Mđm: Mômen định mức động M dm = 975 N dm n dm Trong : Cơng suất định mức: Nđm= 22 kw Số vịng quay định mức động cơ: nđm= 970 ( v/ph)  M dm = 975 22 = 22,11kG.m 980 - Đối với động không đồng , hệ số lđm phải kể đến trường hợp điện áp lưới điện cung cấp giảm 15% so với điện áp định mức Theo công thức : lđm= 0,7.=1,96 Với = 2,8 : Bội số mômen cực đại cho katalô  M max 154,1 = = 0,697  l dm M dm 221,1 Vậy động AO2-72-6 chọn thoả mãn điều kiện q tải  2.8.Tính tốn trục vít : 2.8.1 Các tải trọng tác dụng lên trục vít: 2.8.1.1 Mơmen xoắn trục vít: Theo cơng thức (9.8), trang 154, tài liệu [TTMNC]: Mô men xoắn trục vít: M = 975 N0 ( KG.m) n (2.8) Trong : - No : Cơng suất trục vít để băng làm việc N0 =14,72 kw - n : Tốc độ quay trục vít: n = 30,79 vòng/ phút  M = 975 14,72 = 466,12 (kG.m) 30,79 2.8.1.2 Lực dọc trục vít : Theo công thức (9.9), trang 154, tài liệu [TTMNC]: Lực dọc trục vít: Pd = 2M k.D.tg(α + β ) (KG) (2.9) Trong : - Mơmen xoắn trục vít: Mo= 466,12 kG.m - K : Hệ số tính đến bán kính chịu tác dụng lực k = 0,7 - D : Đường kính vít D = 0,65 m -  : Góc nâng ren vít : s π.D 0,5 tgα = = 0,245 π 0,65 tgα =  α = 13o 46 / - Với s : Bước vít s = 0,5 m -  : Góc ma sát hàng vận chuyển với vít β = acrtg(f d ) Với fđ : Hệ số ma sát trạng thái động fđ= 0,8 fo Fo : Hệ số ma sát trạng thái tĩnh fo = 0,6 f d = 0,8.0,6 = 0,48 β = arctg(f d ) = 25 64 /  Pd = 2.466,12 = 2440,3KG 0,7.0,65.tg 13o 46 / + 25 64 / ( ) 2.8.1.3 Tải trọng ngang Tải trọng ngang tác dụng lên đoạn vít đặt gối trục : Theo công thức (9.10), trang 154, tài liệu [TTMNC]: Pn = - 2M l (KG) (2.10) k.D.L Trong : L : Chiều dài băng vít L = 27 m Khoảng cách gối đỡ l =3 m Mo : Mômen xoắn trục vít M o= 466,12 KG.m K : Hệ số tính đến bán kính chịu tác dụng lực k = 0,7 D : Đường kính vít D = 0,65 m  Pn = 2.466,12.3 = 227,65KG 0,7.0,65.24 ❖ Tải trọng dọc phân bố trục vít : pd = Pd 2440,3 = = 90,38KG/m L 27 ❖ Tải trọng ngang phân bố trục vít : pn = Pn 227,65 = = 75,88KG/m l ❖ Mơmen xoắn phân bố trục vít : m0 = M 466,12 = = 17,26KG L 27 2.8.2 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên trục vít: Trục vít xem dầm liên tục có ổ treo trung gian xem gối đỡ Dầm chia thành đoạn Vậy trục vít đưa thành dầm siêu tĩnh bậc , tách riêng tải trọng tác dụng lên trục vít để xác định biểu đồ nội lực tác dụng lên trục vít xác định mơmen lớn tác dụng lên trục vít xác định đường kính trục vít Trục vít dùng vận chuyển xỉ than đá nên trục chủ yếu chịu ảnh hưởng mômen xoắn M0 tải trọng ngang Pn phân bố trục vít, cịn tải trọng dọc Pd phân bố trục vít gây uốn trục nên tính sức bền trục xét ảnh hưởng Pd Sau tính kích thước trục vít kiểm tra trục vít theo biên dạng, độ võng trụ vít, theo điều kiện bền, dùng chương trình sap.2000 kiểm tra lại xem có thoả mãn điều kiện 2.8.2.1 Sơ đồ tải trọng phân bố lên trục vít Mo gây ra: Mômen xoắn Mx : M = 466,12KG.m Mx 2.8.2.2 Sơ đồ tải trọng dọc phân bố lên trục vít Pd gây ra: 10 M2 = -50,88 KG.m M3 = -65,22 KG.m M4 = -55,84 KG.m M5 = -57,45 KG.m M6 = -63,05 KG.m M7 = -60,03 KG.m M8 =-70,36 KG.m M9 = Biểu đồ nội lực tải trọng phân bố ngang Pn gây ra: Lực Qy: Momen xoắn Mu: 2.8.3 Tính tốn chọn đường kính trục vít theo điều kiện bền: - Chọn vật liệu chế tạo trục vít : Thép C45 có b= 600 N/mm2 Chọn tỷ số đường kính đường kính ngồi : η = 12 d = 0,8 D Để tính tốn chọn đường kính trục vít trước tiên ta phải xác định nội lực lớn xuất vị trí trục vít, sau ta kiểm tra cho tồn trục vít Từ biểu đồ nội lực xác định mục [2.8.2] ta có nội lực lớn xuất gối thứ cách đầu trục vít mét có giá trị Mx= 4143,2Nm Mu= 726,4Nm Nz= 21691,6N Do ảnh hưởng Nz đến sức bền trục nhỏ so với ảnh hưởng Mx Mz Vì tạm thời ta bỏ qua ảnh hưởng Nz mà tính ảnh hưởng Mx Mu Sau tính đến ảnh hưởng Nz Theo cơng thức điều kiện bền trục : σ td = M max td Wu  σ  (2.12) Trong : - [] : Ứng suất cho phép vật liệu: [ ]= 60 N/mm2 - M max td : Mômen tương đương lớn Theo công thức (7.3), trang117, tài liệu [TKCTM] max max ) + (M x ) M max td = (M u (2.13) Trong cơng thức : max • M max x :Mơmen xoắn vị trí có nội lực lớn M x = 4143,2 Nm max • M max u : Mơmen uốn vị trí có nội lực lớn M u = 726,4 Nm  M max = (726,4) + 0,75.(4143 ,2) = 3660 ,9 Nm td - Wu: Mômen cản uốn vị trí có nội lực lớn ( Wu = 0,1.D − η ) Trong công thức trên: • D : Đường kính ngồi trục vít • Tỉ số đường kính ngồi trục vít :  = 0,8  σ td = 3660,9.103    = 60 0,1.D − 0,8 ( ) 13  D  101,1mm  Chọn đường kính ngồi trục vít: D = 120 mm  Đường kính trục vít: d= 0,8.D = 96 mm 2.8.4 Kiểm tra trục vít có xét đến ảnh hưởng Nz : Theo công thức : 2 M M  N  σ td =  u + z  + 4 x   σ  F   Wx   Wu (2.14) Trong : - [] : Ứng suất cho phép vật liệu: [ ]= 60 N/mm2 - Mu: Mômen uốn vị trí có nội lực lớn Mu= 726,4 Nm - Mx: Mơmen xoắn vị trí có nội lực lớn Mx= 4143,2 Nm - Nz: Lực dọc trục vị trí có nội lực lớn Nz = 21691,6 N - Wu: Mômen cản uốn vị trí có nội lực lớn ( ) ( ) Wu = 0,1.D − η = 0,1.120 − 0,8 = 102021 ,12 mm - Wx: Mơmen cản xoắn vị trí có nội lực lớn Wx= 0,2D3(1-4 ) = 2Wu= 204042,24 mm3 - F : Tiết diện trục vít F= ( π D − d2 ) = 3,14 ( 120 − 96 ) = 4069,44mm 2  726,4.10   4143,2.10     = 42,48  σ   σ td =  + 21691  + 4. 102021,12 204042,24     Vậy kích thước trục vít chọn thoả mãn điều kiện bền 2.8.5 Kiểm tra trục vít theo hệ số an tồn cho phép : Hệ số an tồn tính theo cơng thức sau: n= n σ n τ nσ + nτ  n  (2.15) Trong : - Hệ số an toàn cho phép : [n] = ( 1,5  2,5 ) 14 Khi tính tốn n nhỏ hệ số an tồn cho phép [n] phải tăng đường kính trục chọn lại vật liệu trục có sức bền cao so với vật liệu chọn Nếu ngược lại n lớn so với [n] giảm bớt đường kính trục chọn lại vật liệu có sức bền thấp để đảm bảo yêu cầu kết cấu nhỏ gọn tính kinh tế - Hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp : n nσ = - σ −1 (2.16) kσ σa + ψσ  σ m εσ  β Hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp : n nτ = τ −1 kτ τ a + ψ τσ  τ m   β (2.17) Trong công thức : • -1: Giới hạn mỏi uốn -1 ( 0,4  0,5 ) b Chọn -1= 0,45b= 0,45.600 = 270 N/mm2 • -1: Giới hạn mỏi xoắn -1 ( 0,2  0,3 ) b Chọn -1= 0,25b= 0,25.600 = 150 N/mm2 • m: Trị số trung bình ứng suất pháp thay đổi theo chu kỳ đối xứng nên m = • m : Trị số trung bình ứng suất tiếp thay đổi theo chu kỳ đối xứng nên m =0 • a, : Biên độ ứng suất pháp sinh tiết diện trục • a : Biên độ ứng suất tiếp sinh tiết diện trục Mu 72,64.104 σa = = = 7,12 N/mm2 W 0,1.120 (1 − 0,8 ) Mx 414,32.104 τa = = = 20,3N/mm2 Wo 0,2.120 (1 − 0,8 ) • W : Mômen cản uốn tiết diện trục • Wo :Mômen cản xoắn tiết diện trục • k : Hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn 15 • k : Hệ số tập trung ứng suất thực tế xoắn  = 1,6 Chon:   = 0,1   = 0,05 Tra bảng (7.6), trang 125, tài liệu [TKCTM] chọn k = 2,5 k = 1,52 • ,  : Hệ số kích thước Tra bảng (7.4), trang 123, tài liệu [TKCTM]:  = 0,68  = 0,56 nσ = nτ = 270 = 16,5 2,5 7,12 + 0,68 1,6 150 1,52 20,3 + 0,58  1,6 n= n σ n τ n σ +n = τ = 4,51 16,5.4,51 16,5 + 4,512 = 4,35  n  Vậy kích thước trục vít chọn thoả mãn điều kiện hệ số an toàn  2.9 Tính tốn chọn khớp nối : Khớp nối để nối cố định trục, dừng máy tháo nối trục trục rời Chọn khớp nối vào mômen mà khớp phải truyền đường kính trục mà khớp cần phải nối Theo công thức (9.1), trang 221, tài liệu [TKCTM] Mx= k1.k2.Mđm (2.18) Trong : - k1: Hệ số tính đến mức độ quan trọng kết cấu - k2: Hệ số tính đến độ làm việc khớp nối - Mđm: Mômen định mức khớp 16 2.9.1 Chọn khớp nối động hộp giảm tốc - k1: Hệ số tính đến mức độ quan trọng kết cấu k1=1,2 - k2: Hệ số tính đến độ làm việc khớp nối k1=1,3 - Mômen định mức : M dm = 975 N 22 = 975 = 22,11kG.m n 970 Trong cơng thức : • N : Cơng suất động N = 22 kw • Số vòng trục động n = 970 vòng/phút - Mômen truyền qua khớp :  Mx= k1.k2.Mđm= 1,2.1,3.22,11 = 34,492 KG.m = 344,92 N.m Căn vào mômen truyền đường kính trục động hộp giảm tốc ta chọn khớp nối trục động hộp giảm tốc khớp nối trục vịng đàn hồi loại khớp di động lắp làm việc trục không đồng trục tuyệt đối, loại khớp giảm chấn động va đập mở máy Vật liệu làm nối trục thường thép rèn 35 ❖ Các thông số kích thước khớp nối trục vịng đàn hồi: Mômen xoắn 700 d D d0 L c dc 48 190 36 112 26 18 nmax ( vg/ph ) Số chốt Z lc Đường kính ngồi 42 35 Chiều dài toàn 36 17 3000 lv lc dc d l c 2.9.2 Chọn khớp nối hộp giảm tốc trục vít - k1: Hệ số tính đến mức độ quan trọng kết cấu k1=1,2 - k2: Hệ số tính đến độ làm việc khớp nối k1=1,3 - Mômen định mức : M dm = i.975 N 22 = 31,5.975 = 695,57kG.m n 970 Trong cơng thức : • N : Cơng suất động cơ: N = 22 kw • Số vịng trục động cơ: n = 970 v/ph • Tỉ số truyền hộp giảm tốc:  = 31,5 - Mômen truyền qua khớp :  Mx= k1.k2.Mđm= 1,2.1,3.695,57 = 1086,65 KG.m 18 Căn vào mơmen truyền đường kính trục hộp giảm tốc ta chọn khớp nối trục hộp giảm tốc ổ đỡ đầu trục vít khớp nối trục M có mơmen xoắn Mx= 19000 N.m Khớp nối trục loại khớp dùng để nối trục bị nghiêng bị lệch khoảng nhỏ chế tạo, lắp ghép thiếu xác trục bị biến dạng đàn hồi Nối trục sử dụng rộng rải ,nhất ngành chế tạo máy Vì so với khớp nối trục vịng đàn hồi khớp có khả truyền mơmen xoắn lớn so với khớp vịng đàn hồi có kích thước Khớp nối trục cấu tạo gồm có ống ngồi có phía ống có phía ngồi lồng vào Mỗi ống trogn lắp chặt với mội trục ống ngồi ghép chặt với bulơng, nối trục có dạng thân khai.Vật liệu chế tạo ống ống ngồi thép đúc 40, thì nhiệt luyện có độ rắn khơng 40 HRC ❖ Các thơng số kích thước khớp nối M theo OCT 5006 - 55: Mômen xoắn ( N.m) 19000 d D b D1 L B 120 350 35 260 285 50 Khối lượng ( kg) nmax ( vg/ph ) Mô đun- m 110 2120 Số hiệu Số Z 56 b d 19 D  2.10 Kiểm tra khớp nối 2.10.1 Kiểm tra khớp vòng đàn hối ( khớp nối động cơ- hộp giảm tốc) Sau chọn kích thước nối trục theo trị số mơmen xoắn đường kính trục cần kiểm nghiệm theo ứng suất dập sinh chốt vòng cao su , ứng suất uốn chốt 2.10.1.1 Kiểm tra theo ứng suất dập sinh chốt vòng đàn hồi Theo công thức (9.22) , trang 234, tài liệu [TKCTM] Điều kiện bền ứng suất dập σd = 2K.M x  σd Z.D l v d c (2.18) Trong : - Số chốt : Z= Đường kính vịng chốt D0 D0  D- d0 – (10  20 ) mm - Đường kính lắp chốt bọc vòng đàn hồi : d0 = 36 mm - Đường kính bao ngồi khớp : D = 190 mm D0  D- d0 – (10  20 ) mm = 140 mm - Đường kính chốt : dc =18 mm Chiều dài tồn vịng đàn hồi: lv= 36 mm Hệ số tải trọng động : K = 1,5  Mômen xoắn danh nghĩa truyền qua khớp: Mx= 344,92 N.m Ứng suất dập cho phép vịng cao su, lấy []d = (2  3) N/mm2 20 ... kiện tải  2.8 .Tính tốn trục vít : 2.8.1 Các tải trọng tác dụng lên trục vít: 2.8.1.1 Mơmen xoắn trục vít: Theo cơng thức (9.8), trang 154, tài liệu [TTMNC]: Mơ men xoắn trục vít: M = 975 N0... kính trục vít Trục vít dùng vận chuyển xỉ than đá nên trục chủ yếu chịu ảnh hưởng mômen xoắn M0 tải trọng ngang Pn phân bố trục vít, cịn tải trọng dọc Pd phân bố trục vít gây uốn trục nên tính sức... Với Bước vít : s = 0,5 m Tốc độ quay vít: n =37,5 v/ph -  q = 0,01 :Hệ số cản chuyển động phần quay băng lắp ổ lăn  N0 = 50 (27.4) + 0,02.0,2.52.27.0,315.0,01 = 14,72(kw) 367  2.5 Tính tốn