Tính toán thiết kế băng tải cao su năng suất 120 m3h

bản đầy đủ bao gồm toàn bộ công thức bản vẽ Tính toán thiết kế băng tải cao su năng suất 120 m3 tài liệu gốc

Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Văn Vịnh

Sinh viên thực hiện : Mã sinh viên :

HÀ NỘI - 2021

1.5.4 Hệ thống con lăn và khung

1.6 Các phương án thiếtkế 16

1.7 Lựa chọn phương án thiếtkế 18

Chương II: Tính toán thiết kế băng tải 20

2.1 Chọn vật liệu chế tạo băng tải 20

2.1.1 Tấm băng 20

2.1.2 Kết cấu thép 20

2.1.3 Hệ thống tang dẫn và các con lăn đỡ, con lăn đứng 20

2.2 Xác định các thông số cơ bản của băng tải 20

2.2.1 Năng suất yêu cầu 20

2.2.2 Chiều dài băng tải 21

2.2.3 Góc nghiêng đặt băng 21

2.2.4 Vận tốc băng tải 21

2.2.5 Xác định chiều rộng băng tải 21

2.3 Xác định công suất dẫn động băng tải 24

2.4 Xác định lực kéo của băng 25

2.5 Xác định lực căng băng nhánh vào và nhánh ra của tang trống chủ động 25

2.6 Kiểm tra lực căng băng 26

Chương III: Thiết kế tính toán một số bộ phận của băng tải 27

3.1 Tính toán thiết kế tang trống chủ

3.3 Tính toán mối hàn giữa vỏ tang và thành tang 32

3.4 Thiết kế và tính chọn cụm con lăn đỡ băng, con lăn đứng (chặn) 34

3.4.1 Phân loại cụm con lăn đỡ băng 34

3.4.2 Tính toán cụm con lăn đỡ nhánh làm việc và không làm việc 35

4.5 Tính toán thiết kế trục tang trống chủđộng 47

Chương V: Tính toán kết cấu thép của băng tải đai 60

5.1 Giới thiệu về chương trình Sap2000 60

5.2 Lựa chọn hình thức kết cấu thép cho băngtải 61

5.3 Xây dựng sơ đồ tínhtoán 62

5.4 Tải trọng tác dụng lên kết cấu và thiết kế các mặt cắt củakhung 62

5.4.1 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên kết cấu 63

5.5 Các dạng tải trọng 63

5.5.1 Tải trọng giớ tác dụng lên khung giáđỡ 63

5.5.2 Tải trọng tính toán của băng tải 65

5.5.3 Tải trọng bản thân của khung giá đỡ 68

5.6 Nội lực phát sinh và biểu đồ nội lực 69

5.7 Tính chọn mặt cắt của kếtcấu 70

5.7.1 Đường lối tính chọn mặt cắt cácthanh 70

5.7.2 Tính chọn mặt cắt khungchính 71

5.7.3 Tính chọn mặt cắt của thanh giằng dầmchính 73

5.7.4 Tính toán mặt cắt đối với chân

5.7.5 Tính chọn mặt thanh giằng cácchân 77

ChươngVI:Tínhtoánthiếtkếbăngtảingang .76

6.1: Chọn vật liệu chế tạo băng 76

6.1.1 Tấm băng…… 76

6.1.2 Kết cấuthép… 77

6.1.3 Hệ thống tang dẫn và các con lăn đỡ, con lănđứng 77

6.2 Xác định các thông số cơ bản của băngtải 77

6.2.1 Chiều dài băng tảiL 77

6.2.2 Vận tốc băng tải 77

6.2.3 Năng suất của băng tải 78

6.2.4 Bề rộng của băng tải 78

6.3 Xác định công suất dẫn động băng t… 81

6.4 Xác định lực kéo củabăng 81

6.5 Xác định lực căng băng nhánh vào và nhánh ra của tang trống chủđộng… 82

6.6 Kiểm tra lực căng băng .82

6.7 Thiết Kế Tính Toán Một Số Bộ Phận Của BăngTải 83

6.7.1Tính chọn băng tải……… 83

6.7.2 Tính toán tang trống chủ động .84

A Xác định chiêu dài, đường kính tang trống chủđộng 85

B Tính chọn vỏtang……… 85

C Tính chọn vỏ thànhtang 88

6.7.3 Tính toán thiết kế tang trống bị động 89

A Công dụng của tang trống bị động 89 B Xác định chiều dài và đường kính tang trống bịđộng 89

6.7.4 Tính mối hàn giữa vỏ tang và thànhtang 90

6.7.5 Thiết kế và tính chọn cụm con lăn đỡ băng, con lăn đứng (chặn)…….… 91

A Phân loại cụm con lăn đỡbăng 91 B Tính toán cụm con lăn đỡ nhánh làm việc 92 C Tính chọn vỏ con lăn đỡ nhánh làm việc 93

D Tính trục con lăn đỡ nhánh làmviệc……… 95

E Tính chọn ổ bi đỡ trục 97 F Con lăn đỡ nhánh không làm việc ……… 99 G Con lăn đứng chặnbăng 100

học 100

6.8.2 Tính chọn độngcơ 101

6.8.3 Phân phối tỉ số truyền…… 102 6.8.4 Thiết kế bộ truyền động xích 103

AChọn loại xích… 103 B Chọn số răng đĩa nhỏ và tính số răng đĩalớn… 103

C Tính bước xích t 103

D Xác định khoảng cách trục A ,số mắt xích và kiểm nghiệm số lần va đập

xích 104

6.8.5 Tính toán thiết kế trục tang trống chủđộng 105

A Tính sơ bộ đường kínhtrục 106

B Tính gần đúng trục……… 108

C Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn…….… 111

6.8.6 Tính chọn ổ lăn (ổ đỡ trục tang trống) 114

6.8.7 Bôi trơn ổ lăn 116 6.8.8 Tính chọn then lắp đĩa xích trên trục chủđộng 116

6.9Tính Toán Kết Cấu Thép Của Băng Tải …… ……… 118

6.9.1 Lựa chọn hình thức kết cấu thép cho băng tải

C Tải trọng bản thân của khung giá đỡ…….

6.9.4 Nội lực phát sinh và biểu đồ lực…… 124

6.9.5Tính chọn mặt cắt của kếtcấu 124

A Đường lối tính chọn mặt cắt cácthanh 125

Chương VII: Tính toán hệ thống 137

Chương VII: Quy trình lắp dựng và vận hành băng tải 138

I Quy trình lắp dựng 138

II Vận hành băng tải 139

PHỤ LỤC

Tài liệu tham khảo 142

Lời nói đầu

Đồ án tốt nghiệp là một trong những nội dung quan trọng đối với sinh viênsắp tốt nghiệp Ngoài mục đích kiểm tra sát hạch kiến thức lần cuối đối với sinhviên trước khi ra trường, nó còn giúp cho bản thân mỗi sinh viên hệ thống lại toànbộ những kiến thức đã học qua 4 năm đại học Thông qua việc thực hiện làm đồ ántốt nghiệp em đã hiểu càng rõ hơn về nghành học của mình Với ý nghĩa đó trongđề tài thiết kế của mình bản thân em đã được giao đề tài thiết kế băng tải cao sucủa tram trộn bê tông xi măng Đây có thể nói là đề tài không mới nhưng nó có ýnghĩa thực tiễn đối với bản thân em khi ra làm việc,khi mà hiện nay đất nước tađang cố gắng tự nghiên cứu sản xuất các thiết bị máy móc trong nước thay thếhàng nhập khẩu nhằm giảm chi phí đầu tư.

Được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo hướng dẫn : PGS-TS NguyễnVăn Vịnh cùng tập thể các thầy, cô giáo trong bộ môn Máy Xây Dựng & Xếp Dỡkhoa Cơ khí trường Đại Học GTVT cộng với sự nỗ lực của bản thân Em đã hoàn

thành thiết kế được giao.

Do thời gian và kiến thức có hạn, mặc dù đã rất cố gắng song trong quá trìnhthiết kế không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy em kính mong các thầy, cô giáotrong bộ môn nhận xét, chỉ bảo để giúp em hoàn thiện hơn đồ án của mình.

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn cùng toàn thể các thầy, cô

Hà Nội, ngày tháng năm 2020

Sinh viên thực hiện

loại vít tải ,máy vận chuyển quán tính,các hệ thống vận chuyển bằng không khí vàvận chuyển bằng thuỷ lực.

1.2 Đặc điểm làm việc của băng tải cao su

Trong các máy vận chuyển liên tục thì băng tải đai là loại máy được sử dụngnhiều nhất Nó được sử dụng rộng rãi trong các hầm mỏ xí nghiệp sản xuất, trêncác công trường xây dựng, bến bãi nhà ga, kho chứa để vận chuyển các loại hànghoá, vật liệu xốp rời, vật liệu có cục nhỏ (như xi măng, ngũ cốc, than đá, cát sỏiv.v ) Vật liệu dính ướt (như hỗn hợp vữa, bê tông, đất sét ướt ) Các loại hàngkiện (như vật liệu rời được đóng trong thùng hòm …), bọc gói v.v

Ở các hầm mỏ, xí nghiệp sản xuất đá băng tải được sử dụng để vận chuyển vật liệutừ chỗ khai thác đến nơi tập kết hoặc vào các phương tiện vận chuyển khác (như ôtô, tàu hoả, tàu thuỷ ) Trong các kho bến bãi chúng được dùng để vận chuyển từchỗ dỡ hàng đến nơi bảo quản và sử dụng

Băng tải được sử dụng nhiều như vậy là do chúng có những ưu điểm như: Cấu tạođơn giản, độ an toàn cao, bền, có khả năng vận chuyển vật liệu rời và đơn chiếctheo các hướng nằm ngang và nằm nghiêng hoặc kết hợp (nằm ngang và nằmnghiêng ) Vốn đầu tư và chế tạo không lớn lắm Có thể tự động hoá được, vậnhành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc không ồn ào, năng suất cao Tiêu haonăng lượng so với các máy vận chuyển khác không lớn lắm Tuy vậy phạm vi sửdụng của băng tải cũng bị hạn chế vì chúng có độ dốc cho phép vận chuyển khôngcao (thường từ 16 ∘ -24 ∘ tuỳ theo tính chất vật liệu được vận chuyển) và khôngthể vận chuyển theo đường cong được).

1.3 Cấu tạo tổng thể và nguyên lí hoạt động

1.3.1 Cấu tạo tổng thể

Cấu tạo tổng thể của băng tải đai được mô tả ở hình vẽ 1.1

Hình 1.1: Cấu tạo tổng thể của băng tải đai

Cấu tạo tổng thể của băng tải đai bao gồm các bộ phận cơ bản sau :1 : Phễu cấp liệu

2 : Băng tải3 : Con lăn đỡ

4 : Tang trống chủ động 5 : Phễu dỡ liệu

12 : Bánh căng băng (tăng góc ôm)

1.3.2 Nguyên lí hoạt động

Khi động cơ điện (11) hoạt động sẽ truyền chuyển động quay qua bộ truyềnđai (hoặc xích) tới tang trống chủ động (4) làm tang trống quay và nhờ có ma sátgiữa tang trống chủ động và băng tải (2) mà băng tải chuyển động theo Vật liệuđược cấp qua phễu cấp liệu (1) được rót vào băng tải đai(2) cùng chuyển độngtheo băng tải đai và được dỡ ra khỏi bằng tang trống chủ động (4) hoặc bằng thiết

bị dỡ vật liệu Các con lăn đỡ nhánh băng (3) (6) có tác dụng đỡ băng ở nhánh làmviệc và nhánh không làm việc Thiết bị căng băng (8) có tác dụng làm cho băngkhông bị chùng để tránh làm ảnh hưởng tới sự làm việc của băng Khi băng tải làmviệc theo phương nghiêng 1 góc  nào đó cần phải có thiết bị an toàn để đề phòngbăng quay ngược lại làm đổ vỡ hàng hoá và gây tai nạn cho con người

1.4 Lựa chọn băng tải

1.4.1 Băng tải cố định

Loại băng tải này chỉ thực hiện công việc tại một vị trí nhất định trong dâychuyền công nghệ Nó vận chuyển vật liệu theo phương ngang hoặc theo phươngnghiêng một góc không lớn lắm Có vị trí dỡ liệu và nạp liệu cố định Loại này kếtcấu thép giá đỡ thường được bắt cố định vào nền thông qua các bu lông nền nênđơn giản Việc khai thác băng tải loại này phụ thuộc hoàn toàn vào yêu cầu côngnghệ Ưu điểm của nó là có thể vận chuyển được trong một khoảng cách xa

Kết cấu loại này được thể hiện trên hình 1.2

Hình 1.2 : Cấu tạo tổng thể băng tải cố định

1- Động cơ2- Hộp giảm tốc3- Băng tải

4- Con lăn đỡ trên5- Tang chủ động

6- Khung băng tải 7- Con lăn đỡ dưới8- Khung thép9- Tang bị động 10 -Máng cấp liệu

1.5 Cấu tạo một số bộ phận chính của băng tải

1.5.1 Băng tải cao su

Là bộ phận chủ yếu của băng tải Nó thực hiện chức năng kéo và tải vật liệu.So với các bộ phận khác của băng tải thì băng tải cao su là bộ phận nhanh hỏnghơn, giá thành của nó cao Bởi vậy việc lựa chọn kết cấu băng tải cao su hợp lí vàđặc tính kỹ thuật phù hợp với điều kiện vận hành sẽ kéo dài thêm thời hạn làm việccủa băng tải cao su và có ý nghĩa thực tế về kỹ thuật và kinh tế.

Băng cao su cấu tạo gồm 2 phần: phần lõi và phần cao su phủ bên ngoài Phần lõiđảm bảo độ bền kéo, chống tải trọng va đập, được cấu tạo bằng nhiều lớp vải dánlại với nhau hoặc do nhiều sợi cáp thép đặt dọc theo chiều dài băng hoặc đan vớinhau lại thành tấm Phần cao su bọc ngoài nhằm bảo vệ cho phần lõi bên trongkhỏi hư hỏng do các tác dụng cơ học và môi trường bên ngoài

Băng tải phải thoả mãn các yêu cầu: đảm bảo đủ bền khi chịu kéo và chịu uốn ,độđàn hồi nhỏ và độ dãn dài nhỏ Có khả năng chống cháy, ít hỏng vì mỏi và ít bị màimòn Không bị tách lớp và không bị xuyên thủng khi chở các loại vật liệu mỏng,sắc cạnh Độ uốn dọc băng tải đủ lớn nhưng không cần tăng đường kính của tangquá mức Độ uốn của băng trong mặt cắt ngang đảm bảo tạo thành lòng máng dễdàng tiếp xúc với các hàng con lăn để băng tải cao su được bền, chống mục nát, ítbị già hoá Có khả năng duy trì độ bền do tác dụng cơ học và tác dụng do khí hậumôi trường ẩm ướt, nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp.

1.5.2 Bộ phận dẫn động

Bộ phận dẫn động gồm tang dẫn, cơ cấu truyền động từ động cơ đến tang, vàđộng cơ Bộ phận dẫn động là bộ phận quan trọng trong kết cấu băng tải Tuỳ theo

năng suất yêu cầu, vị trí lắp đặt và môi trường làm việc khác nhau mà nó có kếtcấu khác nhau Người ta thường đặt bộ phận dẫn động mà ở đó nhánh cuốn củatấm băng trên bề mặt tang là căng nhất Để cho tấm băng được định tâm lớn nhấtthì cần chế tạo mặt trụ tang hơi lồi, (thường bằng 0,005 chiều dài tang) Muốn băngkhông bị uốn đột ngột gây ra các hiện tượng phá hỏng, phải chọn kích thước củatang theo chiều dày và số lớp đệm của tấm băng Chiều dài tang cần phải lớn hơnchiều rộng tấm băng 100 mm Tang có thể được chế tạo bằng gang hoặc bằng théphàn CT3 Muốn tăng lực kéo thông thường người ta nâng cao hệ số ma sát giữabăng và tang hoặc tăng góc ôm giữa băng và tang Để tăng hệ số ma sát người tathường bọc bên ngoài tang một lớp băng vải cao su, có thể làm tăng hệ số ma sát từ0,3  0,5 trong một số trường hợp hệ số ma sát này có thể tăng tới 0,65 Kết quả làlàm tăng lực kéo băng tải và mở rộng phạm vi ứng dụng có hiệu quả khi đạt băngtrên độ dốc lớn hoặc trên chiều dài lớn Kết cấu không bị uốn gập nhiều Do vậy độbền của băng được tăng lên Trong phần lớn trường hợp khi tuyến băng kéo dài, đểgiảm bớt số lượng thiết bị đặt trên tuyến người ta có thể thay thế một tang dẫnbằng hai hay nhiều tang dẫn Sử dụng phổ biến bộ phận dẫn động hai tang với haiđộng cơ riêng biệt Trường hợp băng tải công suất nhỏ có thể dựng sơ đồ động họcvới bộ truyền động cho hai tang từ một động cơ Để tăng góc ôm của băng trêntang dẫn người ta thường chọn những sơ đồ có kết cấu hợp lí để tăng góc ôm theoyêu cầu Tuỳ theo sơ đồ đặc tính người ta có thể tăng góc ôm  = 180o 510o

Để truyền động từ động cơ đến tang chủ động người ta có thể sử dụng bộ truyềnđộng đai hoặc xích thông qua một hộp giảm tốc.

1.5.3 Bộ phận căng băng

Bộ phận căng băng có nhiệm vụ tạo ra lực căng cần thiết cho tấm băng,đảmbảo cho tấm băng bám chặt vào tang dẫn và khử bớt độ võng của băng giữa các giáđỡ trục lăn Không nên làm cho băng tải cao su căng quá vì như vậy thì các chi tiếtcủa băng tải sẽ bị bào mòn nhanh chóng và năng lượng tiêu hao cũng tăng lên Mặtkhác cũng không nên để cho lực căng của băng quá yếu vì nếu lực căng không đủ

thì băng tải sẽ không làm việc được hoặc chuyển động không điều hoà Ngoài rađộ võng của tấm băng lớn cũng làm cho nó va chạm vào các chi tiết cố định củakhung băng tải Theo nguyên lí hoạt động của bộ phận kéo căng có 2 loại :

+) Kéo căng cứng ( Còn gọi là bộ phận kéo căng cơ khí ).+) Kéo căng tự động

a) Bộ phận kéo căng cứng: Dùng cho những băng tải có chiều dài không lớn

lắm ( khoảng 40 50 m ) Vì trong quá trình băng tải làm việc tấm băng bịdãn ra đòi hỏi phải điều chỉnh nhiều lần Bộ phận kéo căng căng cứng khidùng dây cáp có thể gắn trên đó đồng hồ lực kế hoặc cản kế để kiểm tra lựccăng băng Bộ phận căng băng cứng không có khả năng duy trì lực căngbăng cố định Ưu điểm của cơ cấu kéo căng này là đơn giản, kết cấu chắcchắn, đảm bảo tin cậy khi làm việc Nhược điểm của nó là lực căng băng bịgiảm do đàn hồi và biến dạng của băng Khi băng bị giảm lực căng màkhông kịp kéo căng dễ dẫn đến hiện tượng trượt băng trên tang dẫn Do kếtcấu căng băng kiểu cứng làm cho lực căng trong băng thay đổi theo bướcnhảy do vậy làm giảm tuổi thọ của băng

b) Bộ phận kéo căng tự động

Bộ phận căng băng tự động khắc phục được những nhược điểm của bộ phậncăng băng cơ khí Kiểu kéo căng tự động tạo ra chế độ căng băng hợp lí Tựđộng bù trừ độ đàn hồi và độ dãn dài của băng Nhưng kiểu kéo căng này cónhược điểm là kết cấu khá phức tạp Kích thước lớn và có độ nhạy lớn khibăng bị bẩn

1.5.4 Hệ thống con lăn và khung đỡ

Hệ thống con lăn và khung đỡ có tác dụng đỡ dải băng theo suốt chiều dàibăng tải Công dụng của khung đỡ và hệ thống con lăn của băng tải là đảm bảo vịtrí của tấm băng theo chiêù dài vận chuyển và hình dạng của tấm băng đó trênnhánh có tải Tất cả các con lăn được gắn trên khung dọc theo suốt chiều dài băngtheo các cự li nhất định Trên nhánh có tải tuỳ theo chiều rộng băng và tải trọng

chất đầy trên nó mà có thể lắp đặt 1, 2, 3 hoặc 5 con lăn Trên nhánh không tải lắpđặt 1 con lăn Con lăn ở vị trí bộ phận tiếp liệu được đặt dày hơn so với khoảnggiữa băng Trên nhánh không tải có thể lắp đặt các con lăn ghép nhiều đĩa cao sucó tác dụng làm sạch băng.

Người ta thường dùng 2 loại giá đỡ trục con lăn: Loại lòng máng và loại thẳng.Loại giá đỡ trục lòng máng chỉ lắp trên nhánh có tải của băng Còn loại giá đỡ trụclăn thẳng thì có thể dùng cả ở nhánh có tải hoặc nhánh không tải Các loại kết cấucon lăn được thể hiện trên hình vẽ (hình 1.3)

Các con lăn có thể chế tạo bằng thép ống hoặc là đúc Con lăn được đặt trên ổ lănhoặc ổ trượt và quay quanh trục cố định gắn chặt trên giá đỡ của băng

1.6 Các phương án thiết kế

Dựa vào kết cấu các loại băng tải trên và căn cứ vào yêu cầu thực tế của băngtải cần thiết kế là :

- Năng suất của băng tải là 60 m3/h thuộc loại năng suất lớn

- Vận chuyển theo phương nghiêng - Vị trí làm việc là cố định

- Vị trí làm việc chật hẹp

- Đảm bảo giá thành chế tạo thấp

Ta có 2 phương án:

a: Phương án 1: Kết cấu khung dạng giàn thép

Hình 1.4a: Kết cấu khung dạng dàn thép

Dàn là một kết cấu chịu uốn ngang nhưng do nhiều thanh tạo thành Dàn thường cócấu tạo dạng mắt lưới.

+ Không dùng cho kết cấu có tải trọng nhỏ + Độ bền mỏi thấp

b: Phương án 2: Kết cấu khung dạng dầm thép định hình

+ Chế tạo đơn giản, gọn nhẹ, giá thành thấp

+ Khi chịu tải trọng nhỏ và trung bình, khẩu độ nhỏ ta dùng kết cấu dạng dầmlà hợp lý nhất

¿ Nhược điểm:

+ Chịu lực kém hơn dàn

+ Không dùng được cho kết cấu có tải trọng lớn

1.7 Lựa chọn phương án thiết kế

Vì phương án kết cấu khung dạng dầm thép định hình có những ưu điểm nổitrội nên ta lựa chọn phương án này để thiết kế Băng tải được bố trí theo phươngnghiêng với dạng lòng máng sử dụng 3 con lăn đỡ làm tăng sự tiếp xúc của vật liệuvới băng Đảm bảo vật liệu không bị trượt theo phương nghiêng.

Qua việc nghiên cứu vị trí làm việc ta có:

- Chiều dài băng tải theo đo đạc tại nhà máy là L = 32 (m), góc nghiêng là: 

Hình 1.5 : Cấu tạo tổng thể băng tải cố định

1- Động cơ2- Hộp giảm tốc3- Băng tải

4- Tang chủ động5- Khung thép6- Con lăn đỡ trên7- Con lăn đỡ dưới8- Cơ cấu căng băng9- Tang bị động

10- Máng cấp liệu

2.1.2 Kết cấu thép

Chọn loại thép thông thường để chế tạo kết cấu thép (thép CT3) Sau đó sơnbảo vệ bên ngoài bởi vì nó đáp ứng được khả năng làm việc trong điều kiện chịuđược tác dụng trực tiếp của môi trường bên ngoài, dễ gia công chế tạo và giá thànhhợp lí.

2.1.3 Hệ thống tang dẫn và các con lăn đỡ, con lăn đứng

Các tang trống được chế tạo bằng thép hàn CT3 Bề mặt tang trống được giacông cẩn thận Đối với loại băng tải cao su Để tăng hệ số ma sát giữa băng và tangtrống người ta thường bọc cao su Loại tang trống làm bằng thép hàn CT3 có ưuđiểm là dễ gia công chế tạo và giá thành hợp lí Các con lăn thường được chế tạobằng thép ống CT3 Con lăn được đặt trên ổ lăn hoặc ổ trượt và quay quanh trụcgắn chặt trên giá đỡ băng (khung đỡ băng)

2.2 Xác định các thông số cơ bản của băng tải

2.2.1 Năng suất yêu cầu: Q (T/h)

Căn cứ vào năng suất yêu cầu thiết kế ,ta thiết kế băng tải có năng suấtQ=120 m3/h ( = 1,5 tấn/h)

Do đó năng suất của băng tải cao su là: Q=1,5×120 =180 T/h

Trong đó:  là khối lượng riêng của vật liệu cát vàng, đá răm.

2.2.2 Chiều dài băng tải L (m)

Qua việc nghiên cứu vị trí làm việc ta xác định được chiều dài băng tải L=31 (m)

2.2.3 Góc nghiêng đặt băng :  (độ)

Do góc chảy tự nhiên của vật liệu được vận chuyển t = (40 ÷ 45 ) nên gócnghiêng đặt băng lớn nhất của băng tải phải đảm bảo sao cho vật liệu trong suốtquá trình vận chuyển sẽ không bị trượt xuống dưới Với góc chảy vật liệu như trênta chọn được  max=20 Dựa vào vị trí làm việc của băng tải ta xác định được  =18

2.2.4 Vận tốc băng tải

Để đảm bảo năng suất làm việc, việc lựa chọn vận tốc hợp lí có ý nghĩa kinhtế rõ rệt Vận tốc càng lớn thì tiết diện dòng vật liệu hoặc tải trọng phân bố trên 1mét chiều dài băng càng nhỏ, giảm được lực căng băng, do đó có thể chọn đượcchiều rộng băng nhỏ hơn, độ bền băng thấp tức là đã chọn được loại băng có giáthành rẻ hơn Tuy nhiên vận tốc băng cao quá cũng không có lợi, vì với vận tốccao, chiều rộng băng nhỏ, chuyển động của băng cũng kém ổn định dẫn đến vậtliệu trong băng văng ra ngoài,băng dễ bị lệch về một phía Hiện tượng này dẫn đếnlàm cong vênh con lăn, tăng độ mòn của băng ở nơi chất tải dẫn đến làm giảm khảnăng làm việc và tuổi thọ của băng Trong thực tế vận tốc của băng nơi vận chuyểnvật liệu có hạt nhỏ và vừa thường có giá trị từ 0,8  1.25 m/s Ta chọn vận tốcbăng tải thiết kế là v = 1 m/s

2.2.5 Xác định chiều rộng băng tải :B (mm).

Để đảm bảo năng suất và tốc độ băng tải ta chọn loại băng lòng máng 3 conlăn đỡ để thiết kế.

Hình 2.1: Băng lòng máng 3 con lăn đỡ

Chiều rộng băng tải B được xác định thông qua diện tích tiết diện của dòng vật liệuđược vận chuyển trên băng Fb Diện tích tiết diện Fb được xác định theo công thức: Fb =Ft + Fth (m2)

Tính diện tích tam giác Ft

Nếu đặt

B =K và C là hệ số tính đến sự giảm diện tích trên băng khi băngchuyển động theo phương nghiêng ta sẽ có: Khi góc nghiêng của băng  100 thì C= 1 Khi đó diện tích mặt cắt ngang của dòng vật liệu sẽ được tính như sau :

Ft = 12 B01

2 B0C tgβ3 = 0,25C Bo2 tgβ3 ( 1 )Trong đó: β3≈ 0,5 β2 ≈ 0,35 β1≈150 là góc ở đáy của tam giác

β2 = 300 góc tự nhiên khi chuyển động

β1 =450 500 góc tự nhiên ở trạng thái tĩnh

C là hệ số tính đến sự giảm diện tích vật liệu trên băng chuyển động theomặt phẳng nghiêng.

Tính diện tích Fth

Fth = 14( B0 + B1 ).( B0 – B1 ) tgα = 14 ( B0 – B1 ) tgα ( 2 )Trong đó: α là góc nghiêng của con lăn so với phương ngang

B1 là chiều dài của con lănĐặt B1 B0 = K và B1 B1 = K1

Khi đó: B0=K.B và B1=K1.BThay vào ( 2 ) ta có:

Fth = 14( K2B2 – K12B ) tgα = 14 B2 ( K2 – K12 ) tgα Thay vào ( 1 ) ta có:

Ft = 0,25C.K2B2 tgβ3

Từ ( 1 ) và ( 2 ) ta có:

Fb= 0.25B2[CK2tgβ + ( K2 – K12 ) tgα]Khi góc nghiêng của băng là 180 thì C=0,9Theo ( 1 ) ta có K=0,85 K1=0,38

Thay số ta được:

Fb=0,25 B2[0,9×0,852tg180+(0,852 – 0,382) tg200]Fb=0,105 B2 (m2)

Mặt khác năng suất băng tải được xác định theo công thức sau: Q=3600.Fb.v  (T/h) (2.1)

Trong đó: Q=180 T/h là năng suất băng tảiv=1 m/s là vận tốc băng tải

Ta chọn ví trí trung bình =1,5 tấn/m3: trọng lượng riêng của vật liệu được vậnchuyển Từ đó ta có:

Q= 3600F.v o=3600.0,105.B2 v  (T/h)

=F.L  (sinα + cosα.ω) =F  (Lsinα + Lcosα.ω) =F  (H+Ln.ω)

Mặt khác: Q=3600.F.v  Suy ra F = Q

Thay vào ta được: N1 = Q(H +ln ω)

−¿N2 là công suất cần thiết để thắng lực cản di chuyển băng trên chiều dàiLn

¿ N2= 2.Qb ln ωo v102 Trong đó: Q : năng suất của băng tải (T/h) Q = 180 (T/h)Ln là hình chiếu độ dài vận chuyển (m)

Ln = L.cosβ =32.cos18° = 30,43(m) H : Chiều cao vận chuyển vật liệu (m)

H= L.sinβ =32.sin18°= 9,89 (m)

ω là hệ số cản chuyển động riêng của vật liệu

ω= 0,03 ÷ 0,4 Chọn ω= 0,4 vì băng làm việc ngoài trời

ω0 là hệ số di chuyển riêng của băng trên con lăn

ω0 = 0,05

v là vận tốc của băng (m/s)v=1 (m/s)

qb là khối lượng của băng tải lên 1 mqb=11,4 kg/m

 N = N1 + N2

= Q(H +ln ω)

367 + 2.Qb ln ωo v102 =180.(9 , 89+3 0,43.0,4)

367 + 2.11,4 3 0,43.0,05 1102 = 11,16 kw

Vậy N= 11,16 (kw)

2.4 Xác định lực kéo của băng : W (tổng lực cản )

Từ công thức : N =

W v

1000 (Kw) (2.6)

2.5 Xác định lực căng băng nhánh vào và nhánh ra của tang trống chủ động

Hình 2.3 :Sơ đồ xác định lực căng băng

Lực căng băng trên nhánh vào và nhánh ra được xác định theo công thức sau: Sv =

Trong đó W = 11160 (N) (Lực kéo băng tải ).

 : Hệ số ma sát Đối với tang làm việc trong môi trường bụi thì :  = 0,25 : = 180o ( Góc ôm ).

 e =2,19 (Bảng 10.3 [TL2])

 Sv = 11160 2 ,192 , 19−1 = 20538,2 (N).Sr = 2, 19−111160 = 9378,2(N)

2.6 Kiểm tra lực căng băng

Điều kiện để không có hiện tượng trượt băng trên tang trống chủ động là : Sv  Sr .e

20538,2 (N)  9378,2.2,19 = 20538,3 (N).

 Băng có thể làm việc bình thường

CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MỘT SỐ BỘ PHẬN CỦA BĂNG TẢI3.1 Tính toán thiết kế tang trống chủ động

3.1.1 Công dụng của tang trống chủ động

Tang trống chủ động có nhiệm vụ truyền chuyển động cho bang Nhờ có masát giữa băng và tang trống chủ động làm cho băng chuyển động theo

3.1.2 Xác định chiều dài, đường kính tang trống chủ động Chiều dài L và đường kính Dc

t của tang trống chủ động phụ thuộc vào loạibăng Đối với loại băng đã chọn ở trên là băng cao su cốt vải thì chiều dài vàđường kính chọn tang trống chủ động được xác định như sau :

Dc

t = B + 100 (mm) (3.1) Dc

t = (120  150 ).i (mm) (3.2)Trong đó :

B = 600 (mm) :Chiều rộng băng i = 4 : Số cốt vải

Do đó :

L = 600 + 100 = 700 (mm).Dc

t = (120  150 ).4 = 480  600 (mm)Lấy Dc

t = 500 (mm)

3.1.3 Tính toán thiết kế các chi tiết của tang trống chủ động

Cấu tạo tang trống chủ động được mô tả trên hình:

Hình 3.1: Cấu tạo tang trống chủ động

1- Vít bắt ổ lăn2- Gối đỡ ổ lăn3- Vỏ tang trống4- Trục tang trống5- Nắp ổ

Chọn vật liệu là thép CT3 có cơ tính như sau :- ứng suất cho phép về uốn : u = 1600 (KG/cm2)- giới hạn chảy : ch = 2400 (KG/cm2).

+) Sử dụng phương pháp hàn để liên kết vỏ tang với thành bên của tang

Khi băng tải làm việc dưới tác dụng của lực kéo băng (Wc) làm phát sinh lực căngtrong băng Tại mỗi vị trí (điểm) trên băng có một lực căng xác định Lực căng cógiá trị lớn nhất ở điểm cuối nhánh dẫn (nhánh có tải) vào tang trống chủ động và

có giá trị nhỏ nhất ở điểm cuối nhánh bị dẫn (nhánh không có tải) khi vừa ra khỏitang trống chủ động

- Lực tác dụng lên vỏ tang được xác định theo công thức : R = 2Sv.sin

2 (N) (3.3)Trong đó :

R - Lực tác dụng lên vỏ tang (N)

Sv - Lực căng lớn nhất của băng trên nhánh vào (nhánh dẫn ) (N).Sv = 20538,2 (N)

o : Góc ôm của băng o = 180o

Thay số vào công thức (3.3) ta có :R = 2 20538,2 sin

2 = 41076,4 (N)

Để xác định chiều dày vỏ tang (v) ta có thể coi vỏ như một dầm đơn giản chịu tảitrọng phân bố đều trên suốt chiều dài vỏ tang (L) mà gối đỡ là các thành bên củatang

Lực phân bố Q được xác định theo công thức : q =

L (N/mm) (3.4) q = 41076,4700 = 58,68 (N/mm)

umax =

Wu  u (3.6)Trong đó:

Mm axu : Mô men uốn sinh ra trên vỏ tang (N.mm)Wu : Mô men chống uốn của vỏ tang

Với Wu = 0,1.

D,d : Đường kính ngoài và trong của vỏ tang

u : ứng suất uốn cho phép của vật liệu làm vỏ tang (Thép CT3 )Từ công thức (3.6) ta có:

Wu 

[δu] (3.7)Hay: 0,1.

Vật liệu chế tạo là thép CT3 :- Bề dày thành tang : t = 10 (mm)- Đường kính ngoài : 1 = d = 480 (mm)

-Đường kính trong 2 lấy bằng đường kính trục

Hình 3.3 :Cấu tạo thành tang

c) Tính toán thiết kế trục tang trống chủ động và chọn ổ

Phần này được trình bày ở chương tính toán và thiết kế bộ truyền động

3.2 Tính toán thiết kế tang trống bị động

3.2.1 Công dụng của tang trống bị động

Tang trống bị động dùng để kéo căng băng và điều chỉnh sức căng của băng

3.2.2 Xác định chiều dài và đường kính tang trống bị động

Đường kính của tang trống bị động dược xác định từ quan hệ sau :

:  23 Dc

t (3.9)Trong đó :

Dtc: Đường kính tang trống chủ động (mm) Dtb:: Đường kính tang bị động (mm)Do đó : Dtb: 

3 × 500 = 333,3 (mm)

Để thuận tiện cho việc gia công chế tạo ta thiết kế tang bị động giống như tang chủđộng nhưng có trục ngắn hơn trục tang chủ động (do trục tang chủ động còn phảilắp thêm bánh đai hoặc đĩa xích ) của bộ truyền động đai (hoặc xích ) dẫn độngbăng tải

Như vậy các kích thước của tang bị động sẽ là :

L = 700 (mm) ; v = 10 (mm) Dtb= 500 (mm) ; t = 10 (mm)

3.3 Tính mối hàn giữa vỏ tang và thành tang

Sử dụng phương pháp hàn hồ quang cho mối hàn góc

Hình 3.4: Mối hàn liên kết vỏ tang với thành tang

Dưới tác dụng của lực kéo băng tải (Wc) làm cho trong mối hàn xuất hiện mô menxoắn Mx Đồng thời gây ra ứng suất cắt trong mối hàn Do vậy ta xem mối hànchịu tác dụng của mô men xoắn Mx để làm cơ sở tính toán

Mô men xuắn Mx được xác định theo công thức :Mx =

W D

2 (N.mm) (3.10)Trong đó :

W = 11160 (N) - Lực kéo căng băng tải D = 500 (mm) - Đường kính tang trống Thay số vào (3.10) ta được giá trị của Mx :

Mx = 11160 5002 = 2790000 (N.mm)

Ứng suất cắt do Mx sinh ra trong mối hàn :

c =

W∘  c (N/mm2) (3.11)Trong đó :

Wo = 0,2.d3.(1-4) - Mô men chống xoắn của mối hàn (Mối hàn có mặtcắt là hình vành khuyên ).

 =

d , d =480 (mm) - Đường kính của vỏ tang

c - ứng suất cho phép của mối hàn Tra bảng ta tìm được :c = 0,9 (N/mm2)

Thay số ta được : d  462,2 (mm)Lấy d = 460 (mm)

Do đó chiều dài cạnh của mối hàn k là :k =

3.4 Thiết kế và tính chọn cụm con lăn đỡ băng, con lăn đứng (chặn)

3.4.1 Phân loại cụm con lăn đỡ băng

Các con lăn đỡ băng được đặt theo suốt chiều dài băng có tác dụng làm giảm bớtđộ võng của băng Cụm con lăn đỡ nhánh làm việc có các loại sau :

+ loại 1 con lăn đỡ

+ loại 2, 3 con lăn đỡ huặc có thể đến 4 hoặc 5 con lăn đỡ Như ở chương 2 ta đã dùng 3 con lăn đỡ để thiết kế Các con lăn đỡ ở nhánh không làm việc chỉ có loại thẳng

Con lăn đứng ( chặn ) có nhiệm vụ chống lệch băng ra khỏi quỹ đạo chuyển độngcủa nó.

a) Cụm đỡ con lăn chỉ có 1 con lăn thẳng (hình 3.5a)

b) Cụm con lăn đỡ hình lòng máng bao gồm 2 hoặc 3 con lăn đỡ (hình 3.5b)Các loại cụm đỡ con lăn được thể hiện trên hình 3.5

Hình 3.5a: Cụm đỡ con lăn chỉ có 1 con lăn thẳng

Hình 3.5 b: Cụm con lăn đỡ hình lòng máng 3 con lăn

3.4.2 Tính toán cụm con lăn đỡ nhánh làm việc

Các con lăn đỡ nhánh làm việc chỉ chịu tác dụng do trọng lượng của băng và vậtliệu trên băng tác dụng lên Lực này được xác định như sau :

Rcl = (q + qb) L.cos (N) (3.11)Do đó lực tác dụng lên 1 cụm con lăn sẽ là : Rcl

1=

n (N) (3.12)

Trong đó :

Rcl : Lực tác dụng lên hệ thống con lăn đỡ nhánh có tải (N).

q, qb : Trọng lượng vật liệu và trọng lượng tấm băng phân bố trên 1 mét chiều dài :

qvl = 3 ,6 vQ g =180 10

3 , 6 1 = 500 (N) (3.13)qb = 114 (N/m)

Rcl1: Lực tác dụng lên 1 cụm con lăn đỡ nhánh làm việc n: Số cụm con lăn đỡ nhánh làm việc n = 20 theo thiết kế.: Góc nghiêng đặt băng  = 18o

L: Chiều dài băng tải L = 32 (m)

Thay các giá trị này vào công thức (3.11),(3.12) ta được : Rcl1= (500+114 ) 32 c os 18 °20 = 934,32 (N)

Theo thiết kế cụm con lăn đỡ nhánh làm việc gồm 3 con lăn nên khi tính toán tacoi tải trọng phân bố đều cho 3 con lăn Do đó để tính toán đơn giản ta coi như mỗicon lăn chịu tác dụng 1 lực : Rcl1= 934,322 = 467,16 (N)

a) Tính chọn vỏ con lăn đỡ nhánh làm việc

- Vật liệu chế tạo :Thép CT3 có 3 = 160 (N/cm2)

Qua tham khảo thực tế các con đỡ tương tự và tính toán căn cứ vào chiều rộng củabăng ta có thể chọn kích thước con lăn như sau: