Tính toán thiết kế, lựa chọn băng tải trong khai thác khoáng sản

Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ Lời nói đầu Đồ án môn học Máy nâng chuyển là một đồ án chuyên ngành của ngành Máy & Thiết bị mỏ. Qua đồ án này sẽ giúp sinh viên nắm chắc những kiến thức đã đợc học và dần tiếp cận với công việc thực tế tính toán thiết kế các máy nâng chuyển trong vận tải mỏ. Trong đồ án môn học này em đã đợc giao nhiệm vụ tính toán thiết kế băng tải với các thông số: - Năng suất yêu cầu: Q yc (t/h)=120 - Chiều dài làm việc: L(m)= 300 - Vận tải lên dốc: (độ)= 5 0 . - Khối lợng riêng của vật liệu vận tải: (t/m 3 ) = 1,25 Đồ án đợc thực hiện với sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo .TS. Nguyễn Hu Vit. Tuy nhiên do trình độ bản thân còn hạn chế nên trong quá trình tính toán không tránh khỏi những sai sót, vì vậy em mong đợc sự chỉ bảo thêm của các thầy và những ý kiến đóng góp của các bạn để bản đồ án của em đợc hoàn thiện hơn. Qua đây em bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Hu Vit đã tận tình hớng dẫn để em có thể hoàn thành đợc đồ án môn học này. Em xin chân thành cảm ơn ! Hà nội, tháng 11 năm 2010 TNG XU N B NG Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53 1 Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ Chơng I Giới thiệu chung về băng tải 1.1 Chức năng nhiệm vụ và đặc tính kĩ thuật và lĩnh vực ứng dụng Khoáng sản hữu ích, vật liệu xây dựng đang chiếm tỉ lệ quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Việc cơ giới hóa vận tải sẽ đảm bảo năng suất yêu cầu ngày càng tăng cao, giảm sức lao động cho công nhân vận tải. Việc đa các qui trình công nghệ mới, cơ giới hoá toàn bộ, đòi hỏi phải hoàn thiện các sơ đồ và các thiết bị vận tải, về kết cấu các chề độ vận hành. Muốn đợc nh vậy phải áp dụng chế độ vận tải liên tục đảm bảo năng suất cao, chất lợng tốt. Một trong những thiết bị đó là băng tải. Băng tải là thiết bị vận tải liên tục có năng suất cao, đợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều nghành kinh tế quốc dân. Trong công nghiệp nỏ dùng để vận chuyển đất đá thải, khoáng sản hữu ích ( than, đá , quặng ) vật liệu, chèn lò, các chi tiết cụm chi tiết của các máy móc, thiết bị. Trong các nhà máy cơ khí sản suất dây truyền để vận chuyển các chi tiết bán thành phẩm. Bên cạnh đó băng tải còn đợc ứng dụng trong các dây truyền sản xuất xi măng hay còn ứng dụng vận chuyển hàng hoá tại các sân bay, cửa khẩu, nhà máy bánh kẹo Trong các mỏ hầm lò băng tải đ ợc sử dụng trong các lò vận tải chính và trong các giếng nghiêng. Trong các đờng lò nối với lò chợ ngời ta cũng lắp đặt các băng tải bán cố định có kiết cấu thích hợp cho việc thay đổi chiều dài liên tục hay định kỳ. Đối với quặng cứng cần đập vỡ tr- ớc khi vận chuyển lên băng tải chỉ dùng trong các lò bằng, trong giếng nghiêng và trên mặt bằng mỏ Tiền đầu t các thiết bị băng tải lúc đầu không lớn lắm so với các thiết bị vận tải khác dùng trong công nghiệp mỏ, giá thành vận tải tính theo tấn/ km rẻ hơn rất nhiều so với ô tô trừ đờng sắt. Ngày nay nhiều nớc trên thế giới có công nghiệp phát triển đã tự thiết kế và chế tạo băng tải dùng hoặc xuất khẩu. Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53 2 Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ Trớc đây chúng ta vẫn thờng nhập băng tải của các nớc trên thế giới để dùng trong công nghiệp mỏ : Liên Xô, Ba lan, Trung Quốc, Nhật Bản nhng trong giai đoạn hiện nay chúng ta đã chế tạo đợc băng tải có B =800 ữ 1000 mm, i =4-5 lớp. 1.2 Giới thiệu kết cấu băng tải. Băng tải gồm có trạm dẫn động, trạm kéo căng và hệ thống con lăn đỡ băng, tấm băng và hệ thống dỡ tải. Băng tải có thể đặt và làm việc trên mặt phẳng nằm ngang hay nghiêng. Vật liệu trên băng tải đợc dỡ ra đầu cuối của hành trình băng hoặc giữa băng. Lực kéo băng đợc truyền từ tang dẫn động bằng ma sát và lực kéo đó phụ thuộc nhiều vào hệ số ma sát, góc ôm của băng với tang dẫn động và sức cằng ban đầu của băng. Những thông số cơ bản của băng tải là năng suất , chiều rộng băng , tốc độ chuyển động băng và công suất động cơ. Băng tải có các loại cố định nửa cố định và di động . Băng tải sẽ thiết kế là băng tải cố định , Có năng suất yêu cầu Q= 120 t/h. chiêu dài băng tải L = 300 m, =5 o , = 1,25 t/m 3 . Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53 3 Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ Hình 2- Trạm dẫn động Trạm dẫn động của băng tải gồm tang dẫn động, hộp giảm tốc, khớp nối và cơ cấu làm sạch băng. Tất cả các bộ phận trên đây phục vụ cho mục đích dẫn động băng tải. Trạm dẫn động hoạt động bằng cách trạm truyền lực kéo bằng ma sát vì sự nén băng vào tang dẫn động nhờ sức căng của nó Hình3- Trạm kéo căng bằng đối trọng Trạm kéo căng làm nhiệm vụ tạo ra lực căng ban đầu cần thiết để truyền lực kéo từ tang sang cho băng, hạn chế độ võng quá mức cho phép giữa hai Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53 4 Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ hàng con lăn trên nhánh có tải, bù trừ độ giãn dài của băng tải trong quá trình làm việc. Hình 4- Tấm băng Trong các bộ phận cấu thành băng tải thì tấm băng là một bộ phân chủ yếu làm nhiệm vụ kéo tải và đồng thời làm nhiệm vụ chứa đựng vật liệu vận tải Hình 5- Hệ thống dỡ tải 1. Hệ thống dỡ tải Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53 5 1 2 Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ 2. Tang dẫn động 1.3 Sơ đồ động học của máy. - Nguyên lí làm việc của băng tải cố định. Dây băng 1 vòng qua các tang chủ động ở đầu 2 và tang kéo căng phía đuôi 3 rồi đợc nối thành vòng kín. Các con lăn nhánh có tải 5 và nhánh không tải 4 dùng để đỡ dây băng, đợc lắp trên cả chiều dài băng tải. Để tăng góc ôm trên tang chủ động ( tăng khả năng kéo) ngời ta lắp thêm con lăn ép băng 7 Phần II Tính toán thiết kế băng tải 2.1. Tính và chọn các thông số của băng tải. 2.1.1. Theo [ ] 188 2 chiều rộng băng đợc tính theo công thức += 05,0 C v.K Q .1,1B yc (m) (1) Trong đó: yc Q : Năng suất yêu cầu của băng tải (t/h) yc Q = 120 , t/h k: Hệ số năng suất Chọn theo bảng 5.7 [ ] 189 2 : k = 550 v: Tốc độ chuyển động của băng , m/s Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53 6 Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ Ta chọn sơ bộ theo bảng 5.8 [ ] 189 2 : v =2 m/s : Khối lợng vật liệu vận tải = 1,25 , t/m 3 C : Hệ số kể đến ảnh hởng của độ dốc đặt băng đến năng suất vận tải Theo 5.6 [ ] 188 2 : Tra theo góc nghiêng đặt băng Chọn C = 0,95 Thay vào (1) ta đợc: 120 1,1. 0,05 550.2.1,25.0,95 B = + ữ ữ , m B = 0,4 m Ta chọn chiều rộng băng tiêu chuẩn với B tc > B Vậy lấy sơ bộ chiều rộng băng tải B= 1000 mm Kiểm tra chiều rộng băng theo kích thớc cỡ hạt vật liệu: Với vật liệu nguyên khai: 200.5,2 max + aB Lấy )mm(330a max = là kích thớc lớn nhất của vật liệu vận tải B = 1000 > 2,5.300 + 200 = 950 mm Vậy chiều rộng băng là hợp lý Để đảm bảo năng suất yêu cầu cho trớc Q yc =120 t/h khi lấy chiều rộng băng là B= 1. m, thì vận tốc băng là: v t = v. 2 2 B B t = 2 2 2 0,4 1 = 0,32 m/s. Do sai lệch vận tốc so với chọn trớc không lớn nên ta lấy theo vận tốc chọn theo tiêu chuẩn. 2.1.2. Kiểm tra năng suất thiết kế: Theo [2] Năng suất thiết kế tính theo công thức v.F.3600Q tt = (t/h) (5) Với v: Tốc độ chuyển của băng v = 0,32 (m/s) : Khối lợng riêng vật liệu vận tải = 1,25 t/m 3 Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53 7 Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ F : Diện tích lòng máng 21 FFF += 22 m )m(;)05,0B.9,0(KF = Trong đó )]tg.l_)tgtg[( 4 1 K 2 m += : Góc chảy tự nhiên của vật liệu = 15 0 : Góc nghiêng con lăn bên hông 0 30= l : Chiều dài trung bình của con lăn Theo (3) ta chọn con lăn trung bình có l = 300 (mm) = 0,3 (m) Vậy ]30tg.3,0)30tg15tg[( 4 1 K 0200 m += 198,0K m = v.)05,0B.9,0.(K.3600Q 2 .mtt = ( ) 2 3600.0,198 0,9.1 0,05 .0,32.1,25 206( / ) tt Q t h= = Năng suất thiết kế lớn hơn năng suất yêu cầu là hợp lý. 2.1.3. Xác định khối lợng phân bố trên 1 mét chiều dài của băng Căn cứ vào chiều rộng băng B= 1000 mm, theo bảng 5.1 [ ] 162 2 ta chọn loại băng tải 2X-300 Khối lợng phân bố trên 1 mét vật liệu vận tải trên băng (q): 120 104 3,6. 3,6.0,32 Q q v = = = kg/m Khối lợng 1 mét băng là: Theo [ ] 189 2 : ( ) b '' 1 ' b nBq ++= kg/m (2) B: chiều rộng băng tiêu chuẩn B = 1000 mm = 1 m n 1 : Số lớp vải trong băng , phụ thuộc vào chiều rộng băng B (m) Chọn theo bảng 5.1 [ ] 162 2 lấy n 1 = 6 = 3 ữ 6 mm: Chiều dày lớp cao su có bề mặt trên tiếp xúc vật liệu vận tải (mm): Chọn = 4 mm = 1 ữ 2 mm: Chiều dày lớp cao su có bề mặt không trên tiếp xúc vật liệu vận tải (mm): Chọn = 2 mm Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53 8 Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ = 1 ữ 3 mm: Chiều dày mỗi lớp vải, chọn = 1,5 mm b = 1,1 t/m 3 : Khối lợng riêng của vật liệu làm băng Thay các số liệu vào (2) ta đợc: 1.(4 6.1,5 2).1,1 16,5 b q = + + = kg/m 2.1.4. Khối lợng phần quay của các con lăn Theo [ ] 190 2 ta có : Khối lợng phân bố của phần quay con lăn trên nhánh có tải, kg/m. ' ' ' cl l G q = (kg/m) (3) Khối lợng phân bố của phần quay con lăn trên nhánh không tải, kg/m. '' '' '' cl l G q = (kg/m) (4) G , G : Khối lợng phần quay của con lăn tơng ứng nhánh có tải và không có tải (kg) : Theo bảng 5.3 [ ] 1 168 Chọn đờng kính con lăn có tải D = 108 mm và con lăn không tải là D = 108mm -G / =15.B+12 =15.1+12 =27 -G // =15.B=15.1=15 l , l : Khoảng cách giữa hai hàng con lăn nhánh có tải và không tải (m) Theo bảng 5.4 [ ] 169 2 : Chọn l = 1,2 m Chọn l = 2,4 m Thay vào (3) và (4) ta đợc: ' 27 22,5 1,2 cl q = = kg/m '' 15 6,25 2,4 cl q = = kg/m 2.2. Xác định sức cản chuyển động. Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53 9 Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ - Băng tải chở vật liệu lên dốc nên: Theo công thức 5.32 [ ] 190 2 và 5.33 [ ] 190 2 : Sức cản chuyển động trên nhánh không tải là: '''' clbkt .).qq[(W += g.L].sin.qcos b (N) (6) Sức cản chuyển động trên nhánh có tải là: .).qqq[(W '' clbct ++= g.L].sin).qq(cos b ++ (N) (7) Trong đó: q b : Khối lợng 1m băng = b q 16,5 kg/m q: Khối lợng phân bố trên một mét vật liệu vận tải , q= 2104 kg/m ' cl q : Khối lợng phần quay con lăn nhánh có tải trên 1(m) chiều dài ' cl q = 22,5 kg/m '' cl q : Khối lợng phần quay con lăn nhánh không tải trên 1(m) chiều dài : '' 6,25 cl q = kg/m : Góc dốc đặt băng 0 5= L: Chiều dài băng tải L = 300 m g = 9,81 m/s 2 : Gia tốc trọng trờng , : Hệ số sức cản chuyển động trên nhánh có tải và không tải Thực tế trên nhánh có tải và không tải có giá trị khác nhau. Nhng sai khác không nhiều nên coi gần bằng nhau Theo bảng [ ] 191 2 : Ta lấy = 0,042, = 0,04 Thay các số liệu vào công thức (6), (7) ta đợc: 0 0 [(16,50 6,25).0,04.cos5 16,5.sin 5 ].300.9,81 kt W = + (N) kt W = -1565 N 0 0 [(104 16,50 22,5).0,042.cos5 (104 16,50).sin 5 ].300.9,81 ct W = + + + + ct W = 47278 N Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53 10 [...]... 9,55.106 n dc 572 ( K hệ số tải trọng động , theo bảng 9-1 [3] ) 222 Mt = 1,5.106 Nmm Vậy từ Mt theo tài liệu [ 4] Chọn loại khớp nối chữ thập 11 2.8 Tính toán cơ cấu kéo băng tải - Trong quá trình làm việc, băng bị giãn dài và trùng lại làm cho độ võng giữa hai giá đỡ con lăn vợt quá giới hạn cho phép , gây sức cản phụ khi băng đi qua các con lăn , làm giảm sức căng ban đầu của băng tại thời điểm rời tang... đồ kết cấu trong át lát Bựi Vn nh 18 Lp Mỏy &Thit B M K53 Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ Vì sơ đồ băng có bốn điểm nên lực cần kéo căng ở đuôi băng tính theo công thức: P (S 2 + S 3 ) cos (N) S 2 , S 3 : lực căng băng tại điểm 2 và 3 ở đuôi băng [N] Thay vào công thức trên ta có: P (16104 + 16506).cos 5o = 32486 N - Tính toán xác định trọng lợng đối trọng Khối lợng đối trọng tính theo công... chỉnh đợc sức căng trong băng thích nghi với chế độ tải - Chiều dài của băng tải là 300m nên có thể dùng kéo căng bằng đối trọng, thiết bị kéo căng bằng đối trọng đảm bảo lực kéo căng là không đổi, tự động thay đổi chiều dài của bộ phận kéo do thay nhiệt độ và độ mòn, giảm đợc tải trọng lớn khi bị quá tải, đây là u điểm lớn nhất của nó - Vì sức căng tại điểm 2 là nhỏ nhất nên ta bố trí thiết bị kéo căng... trợt băng trên tang - Để khắc phục hiện tợng trên, ta lắp đặt trạm kéo căng Trạm kéo căng làm nhiệm vụ tạo ra lực căng ban đầu cần thiết để truyền lực kéo từ tang sang cho băng, hạn chế độ võng quá mức cho phép giữa hai hàng con lăn trên nhánh có tải, bù trừ độ giãn dài của băng tải trong quá trình làm việc Trạm kéo căng phải đảm bảo: Chiều dài hành trình kéo căng của băng Có kết cấu nhỏ gọn, băng. .. lớp vải trong băng lấy k ol = 1 kmn - hệ số kể đến độ bền mối nối lấy kmn= 0,9 kpt - hệ số tính đến mức độ phức tạp của tuyến lấy kpt= 1 kchd - hệ số tính đến chế độ làm việc của băng lấy kchd = 0,95 Bựi Vn nh 12 Lp Mỏy &Thit B M K53 Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ n= 7 = 8,2 1.0,9.1.0,95 103.1.6.550 Smax = S4 = = 63784 N [ Sd ] = = 402439N 8, 2 Vậy thoả mãn điều kiện bền đứt 2.4 Tính toán công... Sr) = (63784 - 17669) = 46115 N : Lực vòng trên tang dẫn động Vậy ta tính đợc : Mx = 0,5.1,15.46115.800 = 21,2.106 , Nmm 2.6: Tính kiểm tra chiều dài băng tải theo công suất đã chọn -Ta kiểm tra chiều dài băng tải theo công thức L= [1] : 58 1000.N. ' K.v.g.[(q + 2 q b + q 'cl + q 'cl ).w ' cos + q sin ] N : Công suất động cơ, ta chọn 1 động cơ cho tang dẫn động với N =110 [kw] Vậy L = 1000.110.0,9...Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ Tổng sức cản: Wo = Wct + Wkt Wo = 47278 1565 = 45713 N Wo = 45713 N - Do Wct > 0 , Wkt < 0 , W0 > 0 nên vị trí trạm dẫn động xẽ đợc đặt ở phía trên nh hình vẽ trên 2.3 Tính toán và vẽ biểu đồ sức căng băng - Để tính toán sức căng băng ta dùng phơng pháp đuổi điểm Smax : Lực căng lớn nhất kiểm tra sức bền S min... Theo tài liệu [3] ta có: 114 dtr 3 Mx ,mm 0,2.[ ]x Trong đó : Chọn []x = 20: ứng suất xoắn cho phép , vật liệu thép 45 Mx : mômen xoắn , Mx = 14.106 Nmm Vậy ta tính đợc: dtr 3 14.106 = 152 ,mm 0, 2.20 Chọn theo tiêu chuẩn lấy dtr = 160 , mm - Khớp nối : Bựi Vn nh 17 Lp Mỏy &Thit B M K53 Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ Khớp nối đợc tính toán theo mômen xoắn : Mônmen xoắn trên trục động cơ:... mãn điều kiện bền đứt 2.4 Tính toán công suất và lựa chọn động cơ: - Trạm dẫn động phải tạo ra lực kéo đủ lớn khắc phục tất cả sức cản chuyển động của băng - Do Wct > 0 , Wkt < 0 , W0 > 0 nên vị trí trạm dẫn động sẽ đợc đặt ở phía trên nh hình vẽ trên Biểu đồ sức căng Tổng công suất tính toán động cơ có trạm đẫn động do là W o > 0 nên tính công suất đợc tính theo công thức sau: Theo công thức 5.59 N... dài tơng đối của băng lấy theo tiêu chuẩn, băng cao su l = 0,015 Stb , Stb : Sức căng trung bình nhánh có tải và nhánh không tải Bựi Vn nh 19 Lp Mỏy &Thit B M K53 Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ Stb = S3 + S4 16506 + 63784 = = 40145 N 2 2 Stb = S1 + S 2 17669 + 16104 = = 16887 N 2 2 Sth : Lực căng băng tới hạn, N Sth = [ Sd ] = 103.1.6.550 = 402439 N 8, 2 Vậy khi đó ta tính đợc hành trình . chiều dài băng tải. Để tăng góc ôm trên tang chủ động ( tăng khả năng kéo) ngời ta lắp thêm con lăn ép băng 7 Phần II Tính toán thiết kế băng tải 2.1. Tính và chọn các thông số của băng tải. 2.1.1 đợc băng tải có B =800 ữ 1000 mm, i =4-5 lớp. 1.2 Giới thiệu kết cấu băng tải. Băng tải gồm có trạm dẫn động, trạm kéo căng và hệ thống con lăn đỡ băng, tấm băng và hệ thống dỡ tải. Băng tải. tiếp cận với công việc thực tế tính toán thiết kế các máy nâng chuyển trong vận tải mỏ. Trong đồ án môn học này em đã đợc giao nhiệm vụ tính toán thiết kế băng tải với các thông số: - Năng