Đề án kĩ thuật Thiết kế trạm dẫn động vận chuyển thóc

Phần I: GIỚI THIỆU CHUNGPhần II: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ GẦU TẢIPhần III: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNGPhần IV: TÍNH TOÁN CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG Đề tài Thiết kế trạm dẫn động vận chuyển thócGầu tải là thiết bị vận chuyển liên tục dùng để vận chuyển vật liệu rời theo hướng thẳng đứng hoặc góc nghiêng mặt đáy lớn (hình 1.1). Gầu tải có các bộ phận chính: tang (hoặc đĩa xích, ròng rọc) dẫn động 1, băng vải (hoặc xích, cáp) 2; gầu chứa tải 3, tang (đĩa xích hoặc ròng rọc) bị động 4, cơ cấu cấp tải 5; cơ cấu dỡ tải 6, cơ cấu căng băng 7 và khung đỡ 8.

Trang 1

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 2

LỜI NÓI ĐẦU.

Đất nước ta đang trên con đường Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá theo địnhhướng XHCN, trong đó ngành công nghiệp đang đóng một vai trò rất quantrọng Các hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến và từng bước thay thếsức lao động của con người Để tạo ra được và làm chủ những máy móc như thếđòi hỏi mỗi con người chúng ta phải tìm tòi nghiên cứu rất nhiều

Nhiệm vụ làm một Đề án kỹ thuật là một công việc rất quan trọng trong quátrình học tập bởi nó giúp cho người sinh viên hiểu sâu, hiểu kỹ và đúc kết đượcnhững kiến thức cơ bản của môn học “Đề án kỹ thuật” là một đề tài khoa họcmới với vừa ứng dụng của kinh nghiệm thực tế vừa kết hợp với cơ sở nghiêncứu về phương pháp tính toán và thiết kế các chi tiết máy từ đó giúp sinh viên cónhững kiến thức về các các sản phẩm cơ khí, cũng như việc hiểu cơ bản về cấutạo, nguyên lý hoạt động và phương pháp tính toán thiết kế các chi tiết máy làm

cơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy, vì vậy Đề án kỹ thuật là công việcquan trọng và rất cần thiết

Nội dung đề tài thiết kế của em được giao là “Thiết kế trạm dẫn động vận

chuyển thóc” Với những kiến thức đã học và sau một thời gian nghiên cứu

cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là sự hướng

dẫn tận tình của cô giáo Th.S Trần Thị Phương Thảo, với sự góp ý trao đổi xây

dựng của các bạn, đến nay em đã hoàn thành được đề án này Đề án gồm 4 phần:Phần I: GIỚI THIỆU CHUNG

Phần II: TINH TOÁN, THIẾT KẾ GẦU TẢI

Phần III: TINH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG

Phần IV: TINH TOÁN CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG

Song với những hiểu biết còn hạn chế, cùng với kinh nghiệm thực tế chưanhiều nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sựđóng góp ý kiến của các thầy cô trong bộ môn để đồ án của em được hoàn thiệnhơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng 01 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Mai Thế Phương

Trang 3

PHẦN 1

GIỚI THIỆU VỀ GẦU TẢI

1.1Cỏc hệ thống vận chuyển

a Giới thiệu hệ dẫn động vít tải

Vớt tải là một loại mỏy vận chuyển liờn tục khụng cú bộ phận kộo Cấu tạocủa vớt tải thể hiện trờn hỡnh 1-1

A-A

1 2 3 4 5 11 10

7 8 9 6

A

A a)

b)

Hình 11 a) Vít tải đặt ngang: 1 Động cơ, 2 Hộp giảm tốc, 3 Khớp nối, 4

Trục vít xoắn, 5 Gối treo trung gian, 6 Gối đỡ hai đầu, 7 Cơ cấu dỡ tải, 8 Cánh vít, 9 - Vỏ hộp, 10- Cơ cấu cấp tải, 11 - Nắp hộp

b) Vít tải đặt đứng.

Động cơ 1 truyền chuyển động qua hộp giảm tốc 2 đến khớp nối 3 và trục vớt xoắn 4 Bộ phận cụng tỏc chớnh của vớt tải là cỏnh vớt xoắn 8 chuyển động quay trong một vỏ hộp kớn 9 cú tiết diện trũn ở phớa đỏy Trục vớt xoắn được đỡ chặn hai đõ̀u nhờ cỏc gối 6 Đối với trục dài quỏ 3 m cú thờm cỏc gối đỡ treo trung

Trang 4

gian 5 Khi vít chuyển động, cánh xoắn đẩy vật liệu di chuyển tịnh tiến dọc

trong lòng vỏ máng Vật liệu vận chuyển không bám vào cánh là nhờ trọnglượng bản thân vật liệu và ma sát giữa vật liệu và vỏ máng, do đó vật liệuchuyển động trong máng theo nguyên lý vít đai ốc; vai trò đai ốc ở đây là vậtliệu vận chuyển Vít tải có thể có một hoặc nhiều cánh xoắn Cánh xoắn càngnhiều vật liệu chuyển động càng êm Vật liệu được cấp vào đầu máng từ cơ cấu

10 và lấy tải ra khỏi máng bằng cơ cấu 7 Để bảo đảm an toàn, vít tải có thêm nắp 11.

Vận chuyển vật liệu bằng vít tải có nhiều ưu điểm: Vật liệu chuyển độngtrong hộp kín, nhận và dỡ tải bất cứ vị trí nào nên không bị tổn thất, rơi vãi, antoàn Loại này sử dụng tốt nhất cho vật liệu nóng và độc hại Kết cấu đơn giản,

rẻ tiền, có thể vừa vận chuyển vừa trộn Diện tích chiếm chỗ lắp đặt nhỏ

Tuy vậy cũng có những nhược điểm và hạn chế nhất định: Do có khe hở giữalòng máng và cánh vít nên dễ nghiền nát một phần vật liệu Vì có ma sát lớn vàchủ yếu là ma sát trượt nên chóng mòn cánh xoắn và lòng máng Cũng chínhnguyên nhân này mà tổn thất năng lượng lớn, không dùng cho vật liệu dínhnhiều

Do có những ưu điểm nhất định và thích hợp với một số loại vật liệu và côngnghệ vận chuyển nên vít tải được sử dụng trong ngành xây dựng và các ngànhcông nghiệp hoá chất, thực phẩm

Vít tải dùng để vận chuyển vật liệu có chiều dài đến 40 m, chủ yếu dùng đểvận chuyển vật liệu hạt rời và mịn như xi măng, sỏi, cát, đá dăm và các loại hỗnhợp ẩm nước như bê tông, vữa Dùng làm cơ cấu cấp liệu cưỡng bức, trong cáctrạm trộn bê tông, máy san hỗn hợp làm đường nhựa

Năng suất vận chuyển có thể đạt 20 ÷ 30 m3/h, đối với loại vít có kích thướclớn có thể đạt 100m3/h

Kích thước đường kính ngoài của vít tải thường được tiêu chuẩn hoá và đượcquy định theo dãy kích thước: 150, 200, 250, 30, 400; 500; 600mm

Thường đặt đứng, nghiêng hoặc ngang

b Giới thiệu hệ dẫn động băng tải

 Đặc điểm của hệ dẫn động băng tải

Trang 5

Hệ dẫn động băng tải là một loại máy được dùng khá rộng rãi trong nhàmáy, công trường có đặc điểm là số lượng vận chuyện lớn, kết cấu đơn giản,sửa chữa thuật tiện, linh kiện tiêu chuẩn hoá, được sử dựng trong nhiều lĩnh vực,

có thể dụng để vận chuyển, dây chuyền sản xuất, công trình xây dựng trạm thủyđiện và bến càng vv, phòng sản xuất trong khai thác mỏ, luyện kim ,hoá chất,đúc, vật liệu xây dựng, vv, có thể vận chuyển vật liệu rời hoặc vật phẩm thànhkiện, để đáp ứng từng yêu cầu dây chuyền sản xuất về hình thức phân bố và căn

cứ yêu cầu công nghệ vận chuyển, có thể chỉ dụng một máy vận chuyển, cũng

có thể tổ hợp nhiều băng tải cao su hoặc cấu hành với thiết bị băng chuyền kháchoặc hệ thống băng tải ngang hoặc băng tải nghiờng, để thực hiện tính liên tục

và tự động hoá trong khâu sản xuất, nâng cao năng xuất và giảm bớt cường độlao động

Để vận chuyển những vật phẩm có dạng cục, hạt, bột, như: Quặng, đá, than,cát, sỏi, hoặc dạng vật phẩm có tính chất đặc biệt như bao xi măng, bao đường,bao gạo

Băng tải làm việc được nhờ lực ma sát giữa bề mặt đai và tang dẫn, một băngtải thường được cấu tạo bởi ba bộ phận chính: Động cơ truyền lực và mô menxoắn, hộp giảm tốc và băng tải Hộp giảm tốc thường dùng cho băng tải là hộpgiảm tốc bánh răng trụ một, hai cấp, bánh vít – trục vít, bánh răng – trục vít

Ưu nhược điểm của hệ dẫn động băng tải: Băng tải cấu tạo đơn giản, bền, cókhả năng vận chuyển vật liệu theo hướng nằm ngang, nằm nghiêng (hay kết hợpcả hai) với khoảng cách lớn, làm việc êm, năng suất tiêu hao không lớn Nhưngbăng tải còn có một số hạn chế như: Tốc độ vận chuyển không cao, độ nghiêngbăng tải nhỏ (< 240), không vận chuyển được theo hướng đường cong

Trang 6

c Giới thiệu về hệ thống dẫn động gầu tải

a Đặc điểm chung của gầu tải:

Kĩ thuật cơ khí luôn là một trong những ngành then chốt đối với sự phát triển

kinh tế - xã hội trên toàn thế giới Máy móc đã được con người phát minh, chế

tạo ra từ rất sớm nhằm phục vụ cho sản xuất và sự phát triển kinh tế Bên cạnh

những máy móc truyền thống thì các thiết bị mang tính chất tự động như băng

tải, gầu tải cũng được phát minh và xuất hiện sớm từ những niên trước đây

Với kết cấu nhỏ gọn, khả năng làm việc êm, năng suất cao những thiết bị này

được dùng rộng rãi trong sản xuất hàng loạt và hàng khối không chỉ trong các

nhà máy xí nghiệp, các hầm mỏ mà ngoài công trường và các nới khác

1

2

3

1 2 3

6

6 6

8 4 7 5

a)

5

7 4 8

b)

5

c)

7 4

8 5

8

4

7 45 8

Hình 1.1 Cấu tạo gầu tải

a Gầu tải dùng băng vải; b Gầu tải dùng xích; c Gầu tải dùng cáp

Gầu tải là thiết bị vận chuyển liên tục dùng để vận chuyển vật liệu rời theo

hướng thẳng đứng hoặc góc nghiêng mặt đáy lớn (hình 1.1) Gầu tải có các bộ

phận chính: tang (hoặc đĩa xích, ròng rọc) dẫn động 1, băng vải (hoặc xích, cáp)

2; gầu chứa tải 3, tang (đĩa xích hoặc ròng rọc) bị động 4, cơ cấu cấp tải 5; cơ

cấu dỡ tải 6, cơ cấu căng băng 7 và khung đỡ 8.

Trang 7

A A-A

A

Hình 1.2 Các dạng khác của cơ cấu gầu tải

Khi cơ cấu dẫn động truyền chuyển động cho tang chủ động, tang chủ độngquay làm cho băng có gắn gầu tải chuyển động theo Trong chu kỳ làm việc gầu

tải sẽ đến vị trí cấp tải 5, tải sẽ điền đầy gầu và được chuyển động cùng băng lên

trên Sau khi quay vòng qua tang chủ động vật liệu được đổ ra ngoài hướng theo

cơ cấu dỡ tải

b Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng:

• Ưu điểm:

- Chiều cao nâng có thể đạt được H = 50÷55 m

- Năng suất vận chuyển lớn có thể đạt 500 tấn/h

- Hoạt động ổn định, độ tin cậy cao, dễ bảo dưỡng, tuổi thọ cao

- Cấu tạo đơn giản

Trang 8

Hình 1.4 Ứng dụng gàu tải trong tải thóc

- Gầu tải sử dụng để vận chuyển vật liệu dạng than cám hay vật liệu dạng khối như than, xi măng, quặng, sắt, thép, đất sét…dùng trong công nghiệp Ngoài ra gầu tải còn được sử dụng để vận chuyển các vật phẩm trong nông nghiệp như thóc, ngô…(hình 1.4)

- Gầu tải còn ứng dụng trong vận chuyển các vật liệu có nhiệt độ cao khi dùng chuyền động là chuyền động xích (hình 1.5)

Trang 9

Hình 1.5 Gầu tải dùng chuyền động xích

KẾT LUẬN: Từ đặc điểm cấu tạo, ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng củatừng loại hệ thống dẫm động, trong trường hợp này ta thấy sử dụng gầu tải làphù hợp nhất bởi yêu cầu thiết kế trong trường hợp này là vận chuyển thóc theophương thẳng đứng, chiều dài vận chuyển 8m Như vậy sử dụng gầu tải là hoàntoàn có thể đáp ừng yêu cầu làm việc mà cấu tạo lại đơn giản, độ bền cao

1.2 Mục tiêu thiết kế

Việc đưa các thiết bị máy móc như gầu tải vào trong lĩnh vực khaithác, vận chuyển chế biến sản xuất nhằm làm giảm sức chi phí nhân công, giáthành rẻ, làm việc ổn định, đảm bảo về yêu cầu kĩ thuật, tăng năng suất lao động

và nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh Hiện nay trên thế giới có nhiều nước

có nền kinh tế công nghiệp phát triển và đang phát triển, như Liên Xô, Ba lan,Trung Quốc, Pháp, Anh, Đan mạch, Brazil, Hà Lan Đã tự thiết kế và chế tạo rathiết bị gầu tải có năng suất cao để sử dụng sản xuất hoặc xuất khẩu Vì vậy việcthiết kế và chế tạo thiết bị gầu tải trong nước là một nhu cầu cần thiết và tháchthức Gầu tải chế tạo ra phải đảm bảo các thông số đầu vào, đầu ra của thiết bị

và các chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật cũng như khả năng làm việc trong thời giannhất định

Mục tiêu thiết kế gầu tải trong đề án: Thiết kế hệ dẫn động gầu tải dùng đểthóc Các số liệu ban đầu như sau:

+ Năng suất 60 tấn/h

+ Chiều cao tải 8m

PHẦN 2

TÍNH TOÁN GẦU TẢI

2.1 Tính toán các thống số của gầu tải

2.1.1 Bộ phận kéo:

Gồm 2 loại: Cơ cấu kéo dùng băng và dùng xích

Trang 10

- Băng: Băng kéo được làm là băng vải cao su có số lớp i ≥4 nối 2 đầu bằngđinh tán hoặc gấp chìm Chiều rộng được chọn phụ thuộc vào loại băng.

- Xích: Trong trường hợp điều kiện làm việc chịu tải trọng lớn thì ta dùng xích vì nó có đặc điểm lực kéo lớn, ít bị mài mòn

Căn cứ vào vật liệu yêu cầu vận chuyển là thóc thì ta chọn cơ cấu kéo là băngvới số lớp vải cao su là 6 Chiều rộng băng đuợc chọn phụ thuộc loại băng Dựavào bảng 5.9 [1] ta chọn được chiều rộng băng B = 500÷700 mm

2.1.2 Gầu:

Gầu tải được phân loại theo nhiều cách khác nhau Theo phương pháp lắpđặt: guồng tải đứng, guồng tải nghiêng β = 60 ÷ 750 Theo bộphận kéo: băngvải, xích công nghiệp và cáp Theo phương pháp chất tải và dỡ tải của gầu: dỡtải bằng lực ly tâm và dỡ tải bằng trọng lượng bản thân vật liệu, dỡ tải hỗnhợp…

Hình 1.3: Một số kiểu gầu cơ bản

Do tính chất của vật liệu vận chuyển ngày càng phức tạp và khác nhau nênkết cấu gầu cũng có nhiều thay đổi tương xứng Ngày nay gầu có kết cấu tươngđối ổn định và thường được tiêu chuẩn hóa Một số loại điển hình như gầu sâuđáy tròn, gầu nông đáy tròn, gàu sâu đáy nhọn (hình 1.3)

Gầu được chế tạo bằng phương pháp hàn, tán hoặc đúc Gần đây người tachế tạo gầu bằng chất dẻo Gầu được kẹp chặt với băng bằng bu lông, mũ

Trang 11

bulong phải to và phải là mặt côn để giảm ứng suất tập chung Gầu gồm cónhiều loại: gầu đáy tròn sâu, gầu đáy tròn nông và gầu đáy nhọn.

CÊu t¹o gÇu

B

A

R

Hình 2.1 Cấu tạo gầu

Căn cứ vào đặc tính của vật liệu vận chuyển đầu bài cho là thóc và theo bảng5.14 [1] ta chọn loại gầu tải là gầu tải băng vận tốc cao, gầu sâu đáy tròn gắn cốđịnh Thống số được tra theo bảng 5.10 [1]

Bảng 2.1: Kích thước gầu tải

Kiểu gầu

tích(l)

Các loại gầu đáy nhọn được lắp nối tiếp lên bộ phận kéo Cách bắt gầu vào

bộ phận kéo: bắt mặt sau của gầu vào băng Khi bắt gầu phải dập lõm phần kimloại xung quanh lỗ bắt vít để khi ghép gầu với băng, mặt băng và đầu bu lôngnằm trên một mặt phẳng, nhờ vậy băng sẽ khít với tang

Trang 12

2.1.3 Tang dẫn động :

Tang dẫn động thường đặt ở phần trên của máy: Tang gầu tải băng chế tạobằng cách đúc hoặc hàn, đường kính tang phụ thuộc vào lớp vải trong băng vàđược xác định theo công thức:

D = (125 ÷ 150).z (2.2)

Trong đó z là số lớp vải cao su trong băng

→ D = (125 ÷150).5 = 625 ÷ 750 (mm)

Chọn theo kích thước tiêu chuẩn D = 630 (mm)

Tra bảng 5.11 [1] được chiều rộng gầu, chiều rộng băng và chiều dài tang lầnlượt là: 500, 500, 550 mm

Vậy ta có chiều dài tang là: Lt = 550 mm

Để định tâm băng người ta chế tạo tang mặt trống phần giữa mặt trụ, hai đầumặt côn với độ nghiêng là 1o

2.1.4 Xác định vận tốc của gầu tải

Theo [1] có thể xác định vận tốc gầu tải như sau:

a - bước gầu trên băng ( m)

ρ - khối lượng riêng của vật liệu tấn/m3 Với vật liệu thóc độ ẩm 14% có ρ

i ϕ ρ

Theo bảng 5.12 [1] đối với vật liệu hạt và tải là băng thì chọn v = 1,5 ÷ 4

Trang 13

(m/s) → chọn v =1.7 m/s.

2.1.5 Số vòng quay của tang dẫn trong 1 phút :

- Với gầu tải băng: n =

3

60.10 v D

v - là vận tốc cần thiết của gầu tải

η - là hiệu suất gầu tải η =0,7

Áp dụng công thức tính lực vòng trên tang dẫn [1] thì Ft được xác định nhưsau

Ft = (Sv – Sr ).(1 + ξ) (N) (2.7)

Trong đó:

Sv - lực căng lớn nhất tại điểm vào tang dẫn,

+ Với băng tải Sv không kể đến tải trọng động và được tính

Sv =Sd + (q0 + qvl ).H (2.8)

Với:

H - Chiều cao nâng máy gầu, theo đầu bài có H= 8 (m)

q0 - Trọng lượng của một mét bộ phận kéo

qvl – Là trọng lượng của 1 mét vật liệu vận chuyển, N/m

Trang 14

Tra bảng 6 và bảng 7 [1] khối lượng 1 mét chiều dài băng = 5 kg Khối lượnggầu trên một mét chiều dài = 7.4 kg (khối lượng gầu = 3.7 kg).

Smin + ∑W (N)

(2.10)

Sd - lực căng tại điểm rời tang dưới

Smin - lực căng nhỏ nhất trong bộ phận

kéo Smin= 500 ÷2000 N; Chọn sơ bộ

Smin=2000 N

Trang 15

Hình 2.2 Lực trong băng kéo[1]

+ Với guồng tải thẳng đứng:

a

q q H q H e W S

e

µ µ

ξ - hệ số lực cản Hệ số lực cản được chọn như sau :

Bảng 2.2 : Hệ số lực cản của 2 loại ổ với cơ cấu gầu tải dùng băng [1]

Trang 16

Ổ trượt Ổ lăn

Chọn ổ lăn ⇨ ξ = 0.04

Thay vào công thức (2.13) ⇨ Wd = 0.04*2000 = 80 (N)

Lực cản xúc vật liệu xác định như sau

µ - hệ số ma sát giữa bộ phận kéo và tang

- Đối với tang bằng gang hoặc thép ta có :

µ = 0.1 khi bề mặt tiếp xúc rất ẩm

µ = 0.2 khi bề mặt tiếp xúc ẩm

µ = 0.3 khi bề mặt tiếp xúc khô

Do bề mặt tiếp xúc khô nên µ = 0.3

α : góc ôm bộ phận kéo trên tang dẫn (rad) α = Π

Thay các giá trị trên vào công thức (2.11) ta có

0.3*

(124 58.82) *8 124 *8* 315.28

931.87( )1

e

π π

Chọn Smin = 950 (N)

Trang 17

S k Z

k B k

+)K2 là hệ số dự trữ bền của băng K2 được chọn dựa vào:

Bảng 2.3 : Hệ số trữ bền của băng theo số lớp vải cao su[1]

Vậy ta chọn K2 = 11

Trang 18

+)Kp - Giới hạn bền của đơn vị dài của lớp vải ; kp = 55 (N/mm)

+)K3 - Hệ số kể đến giảm sức bền do những chỗ nối gầu với băng k3 = 0.7÷ 0.9

Z = 6 ≥ 2727.84 *11 1.56

55*500 * 0.7 = (thỏa mãn)

2.1.7 Cơ cấu nhập liệu và dỡ liệu :

Cơ cấu nhập liệu: Việc lựa chọn phương pháp nhập liệu phụ thuộc vào tính

chất của vật liệu

+ Với vật liệu thô có bề mặt ma sát lớn thì nhập liệu trực tiếp vào gầu

+ Với vật liệu mịn có bề mặt ma sát nhỏ thì nhập liệu bằng cách đổ vật liệuxuống đáy gầu và dùng gầu múc vận chuyển lên trên Vì vậy đối với vật liệu làthóc ta chọn phương pháp nhập liệu bằng cách đổ liệu xuống đáy gầu và dùnggầu múc vận chuyển lên trên

Cơ cấu tháo liệu:

Ta chọn phương pháp tháo liệu hỗn hợp

Việc lựa chọn phương pháp tháo liệu phụ thuộc vào khoảng cách từ tâm 0đến cực tháo liệu A

Khi gầu cùng vật liệu chuyển động trên bề mặt tang dẫn động nó chịu 2 lựctác động

G = m.g - Lực khối lượng do khối lượng của gầu và vật liệu sinh ra

P = m.v2/r - Lực ly tâm sinh ra khi gầu và vật liệu chuyển động trên bềmặt tang dẫn động với vận tốc v, trong đó r là khoảng cách từ tâm quay tới trọngtâm của gầu và khối vật liệu

Lực R sẽ là hợp lực của hai lực P và G Khi gầu chuyển động quanh tangdẫn động, lực R sẽ thay đổi về giá trị và phương tác dụng nhưng đường lốiphương tác dụng lực R luôn đi qua 1 điểm A gọi là cực tháo liệu nằm cách tâm 1khoảng l

(2.17)

Rút ra:

2 2

gr l v

Trang 19

Hình 2.2: Sơ đồ tháo liệu hỗn hợp [1]

Vậy chiều dài l phụ thuộc vào số vòng quay tang dẫn

Khi r0< l <ra sẽ xảy ra tháo liệu hỗn hợp, phương pháp này sử dụng cho cácloai vật liệu dạng hạt và mịn

Trang 20

Với gầu tải trên ta có :

r0 = 0.630

2 = 0.315 (m)

ra = r0 + A = 0.315 + 0.195 = 0.51(m) (2.20)

Vậy r0< l <ra chọn tháo liệu hỗn hợp là phù hợp

2.1.8 Xác định mômen xoắn trên gầu tải:

Mômen xoắn tác dụng lên gầu tải Tg (N.mm) xác định theo công thức:

n

Trong đó : Pct là công suất cần thiết trên trục tang dẫn, Pct = 1.98 (kw)

nct : là số vòng quay trên trục đẩu ra, nct = 51.5(v/ph)Thay số vào (2.21) ta được:

Trang 21

giảm tốc bánh răng sóng và động cơ – hộp giảm tốc Hộp giảm tốc được sử dụngrộng rãi trong các ngành cơ khí luyện kim, hóa chất, trong công nghiệp đóngtàu… Để chọn được hộp giảm tốc phù hợp chúng ta cùng đi phân tích một sốloại hộp giảm tốc điển hình thường dùng trong cơ khí sau đây.

3.1.1 Hộp giảm tốc bánh răng trụ

3.1.1.1 Hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp

Được sử dụng khi tỉ số truyền u ≤ 7÷8 (nếu dùng bánh răng trụ răng thẳngthì u ≤ 5) Nếu dùng tỉ số truyền lớn hơn, kích thước và khối lượng hộp giảm tốcmột cấp sẽ lớn hơn hộp giảm tốc 2 cấp

Hình 3.1: Sơ đồ hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp [2]

3.1.1.2 Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp

Được sử dụng nhiều nhất, tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc thườngbằng từ 8 đến 40 Chúng được bố trí theo ba sơ đồ sau đây:

a Sơ đồ khai triển:

Hộp giảm tốc loại này đơn giản nhất nhưng có nhược điểm là bánh răng

bố trí không đối xứng với các ổ, do đó làm tăng sự phân bố không đều tải trọngtrên chiều dài răng Vì vậy cần thiết kế trục đủ cứng, đặc biệt là trong trườnghợp các bánh răng được nhiệt luyện đạt độ rắn cao và chịu tải trọng thay đổi, vìkhi đó khả năng chạy mòn của bánh răng rất kém Tuy nhiên vì kết cấu đơn giảnnên sơ đồ này được sử dụng nhiều trong thực tế

Trang 22

Hình 3.2: Sơ đồ hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp dạng khai triển [2]

b Sơ đồ phân đôi:

• Ưu điểm:

- Tải trọng phân bồ đều trên các trục

- Sử dụng hết khả năng tải của cả cấp nhanh và cấp chậm

- Răng và ổ phân bố đối xứng nên sự tập chung ứng suất ít

- Mô men xoắn trên trục trung gian nhỏ

• Nhược điểm:

- Có bề rộng lớn

- Cấu tạo các bộ phận phức tạp

- Số lượng các loại chi tiết và khối lượng gia công tăng

- Chú ý chọn loại ổ có khả năng tùy động

Trang 23

Hình 3.2: Sơ đồ hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp dạng phân đôi [2]

- Khả năng tải cấp nhanh chưa dùng hết

- Phải bố trí các ổ của trục đồng tâm bên trong hộp giảm tốc nên kết cấu ổ

đỡ phức tạp

- Khó bôi trơn cho các ổ bên trong vỏ hộp

- Kết cấu trục trung gian lớn

- Kích thước chiều rộng lớn

Trang 24

Hình 3.3: Sơ đồ hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp dạng đồng trục [2]

3.2 Tính chọn động cơ điện

Chọn động cơ điện để dẫn động máy hoặc các thiết bị là giai đoạn quan trọngtrong quá trình thiết kế hệ dẫn động cơ khí Chọn động cơ bao gồm các côngviệc sau:

- Chọn kiểu loại đông cơ

- Chọn công suất động cơ

- Chọn tốc độ đồng bộ động cơ

- Chọn động cơ sử dụng thực tế

- Kiểm tra điều kiện mở máy quá tải cho động cơ

Trang 25

3.2.1 Chọn kiểu loại động cơ:

a Động cơ điện 1 chiều

- Ưu điểm: Khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, có thể điều chỉnh vô

cấp số vòng quay và trị số mô men trong phạm vi rộng

- Nhược điểm: Giá thành cao, mau hỏng hơn động cơ xoay chiều, đòi hỏi

cần phải có thiết bị chỉnh lưu

- Phạm vi sử dụng: Hay dùng trong các thiết bị vận chuyển bằng điện,

thang máy, máy trục…

b Động cơ điện xoay chiều: gồm loại 1 pha và 3 pha

- Ưu điểm: Có tốc độ quay không đổi, không phụ thuộc vào trị số tải trọng

và không điều chỉnh được So với động cơ không đồng bộ thì loại này có hiệu suất và cosϕ cao, hệ số quá tải lớn

- Nhược điểm: Giá thành của chúng tương đối cao và phải có thiết bị khởi động động cơ, do vậy thường dùng khi công suất động cơ lớn (trên 100 kw)

 Động cơ 3 pha không đồng bộ gồm có 2 loại: Rô to dây cuốn và Rô to lồng sóc

- Động cơ 3 pha không đồng bộ rôto dây cuốn: Cho phép điều chỉnh vận

tốc trong phạm vi ngắn (khoảng 5%) có dòng mở máy nhỏ nhưng cosϕ thấp, đắt,kích thước lớn và vận hành phức tạp, thường dùng khi điều chỉnh vận tốc trong một phạm vi hẹp

- Động cơ 3 pha không đồng bộ rô to lồng sóc (còn gọi là rô to ngắn mạch):

Có kết cấu đơn giản, giá thành thấp, dễ bảo quản làm việc tin cậy Tuy nhiên loại này có nhược điểm là hiệu suất và hệ số cosϕ thấp hơn (so với động cơ đồng bộ) không điều chỉnh được vận tốc

⇒ Nhờ có các ưu điểm trên, động cơ xoay chiều 3 pha rô to lồng sóc được

sử dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp Với hệ dẫn động cơ khí (hệdẫn động băng tải, xích tải, gầu tải … dùng với các hộp giảm tốc) nên sử dụngloại động cơ này Vậy chọn động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ rô to lồng

Trang 26

3.2.2 Chọn công suất động cơ

Công suất của động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ - đảm bảo chođộng cơ khi làm việc nhiệt độ sinh ra không quá mức cho phép Muốn vậy phảithỏa mãn điều kiện: Pđmđ/c ≥ Pđtđ/c (3.1)

Trong đó:

Pđmđ/c: công suất định mức của động cơ

Pđtđc: công suất đẳng trị trên trục động cơ, được xác định như sau:

ηΣ: hiệu suất chung của toàn bộ hệ thống

Khi sử dụng sơ đồ gồm các bộ truyền mắc nối tiếp: ηΣ= η1*η2*η3

η1, η2, η3, là hiệu suất của các bộ truyền và các cặp ổ lăn trong hệ truyền dẫn.Giá trị tra trong bảng (2.3) [2] với sơ đồ như đề tài ta có:

ηΣ=ηổ4*η2

Trong đó:

ηổ = 0.99: Hiệu suất của một cặp ổ lăn

ηBRT = 0.97: Hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ

ηđ = 0.96: Hiệu suất của bộ truyền đai

Ta có: ηΣ= 0.994*0.972 = 0.90

Trang 27

Vậy công suất làm việc của động cơ là:

1.98

2.2( )0.90

Cách xác định số vòng quay đông bộ như sau:

Số vòng quay đồng bộ của động cơ (còn gọi là tốc độ từ trường quay) đượcxác định theo công thức:

Kiểm tra điều kiện:

Số vòng quay sơ bộ chọn phải thỏa mãn điều kiện

nct.umax ≥ nsb ≥ nct.umin (3.6)

Trong đó:

nct là số vòng quay của trục tang được tính toán phần trước, nct = 51.5v/ph

Trang 28

umax và umin là tỷ số truyền lớn nhất và nhỏ nhất của hộp giảm tốc Trị sốcủa umax và umin được tra theo bảng 2.4 [2] Theo đó với hộp giảm tốc bánh răngtrụ 2 cấp có umax =40, umin = 8.

Ta có:

2060 ≥ 1500 ≥ 412

→ Vậy số vòng quay sơ bộ đã chọn là hợp lý

3.2.4 Chọn động cơ thực tế

Căn cứ vào công suất cần thiết trên trục động cơ làP =2.2 (Kw) và số vòng ct dc

quay đồng bộ là 1500 (v/ph); Tra bảng phụ lục P1.3 [2] ta chọn được động cơ

có thông số như sau (bảng 3.1):

Bảng 3.1: Thông số động cơ điện 4A100S4Y3 [2]

Kiểu

động cơ

Côngsuất(kw)

Vậntốc quay(v/ph)

cosφ η% Tk/Tdn Tmax/Tdn

3.2.5 Kiểm tra điều kiện quá tải và mở máy cho động cơ

a Kiểm tra điều kiện mở máy

Khi khởi động động cơ cần sinh công suất mở máy đủ lớn để thắng sức ỳ của

Trang 29

Kbd=1.8÷2 chọn Kbd=1.8

Thỏa mãn điều kiện dc dc

mm bd

P ≥P

→ Vậy động cơ đã chọn phù hợp với yêu cầu

b Kiểm tra điều kiện quá tải

Với sơ đồ tải trọng không đổi thì không cần kiểm tra điều kiện quá tảicho động cơ vì trong suốt quá trình làm việc tải trọng không thể lớn hơn đượccông suất cho phép

P

PKbd

P

tHình 3.1 Sơ đồ tải trọng làm việc, Kbd= 1.8

3.3 Phân phối tỉ số truyền

Tỉ số truyền chung của toàn hệ thống được xác định như sau :

đc

ct

n u n

Σ = (3.11)

Trong đó :

nđc là số vòng quay của động cơ nđc = 1420 (v/ph)

nct là số vòng quay của trục công tác nct = 51.5(v/ph)

Trang 30

uΣ = u1.u2.u3

Với u1,u2,u3 là tỉ số truyền các bộ truyền trong hệ thống

3.3.1 Tỉ số truyền của bộ truyền trong hộp giảm tốc Dựa vào tỉ số truyền tổng ta chọn hộp giảm tốc có u h <u∑ Với các thông số vừa tính toán ở trên ta có u∑ =27.57kết hợp với [3] tachọn sơ bộ hộp giảm tốc tiêu chuẩn là hộp giảm tốc bánh răng trụ cấp 2 dạngkhai triển Џ2Y-125

3.3.2 Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài hộp giảm tốc

Ký hiệu uh là TST của HGT; ung là TST của bộ truyền ngoài hộp Để tạo ratốc độ quay theo yêu cầu của cơ cấu gầu tải thì hệ thống gồm một hộp giảm tốc

và bộ truyền ngoài hộp Bộ truyền đó có thể là bộ truyền đai, xích, bánh răng…

Ta chọn bộ truyền đai Sở dĩ chọn bộ truyền đai bởi vì bộ truyền đai có thể làm

Trang 31

việc với tốc độ cao, truyền động êm, không gây tiếng ồn, truyền chuyển độnggiữa các trục cách xa nhau, phòng quá tải.

Theo [3] có thể xác định TST của bộ truyền ngoài theo công thức sau:

Ta có:

Tỉ số truyền ngoài hộp: 27.57 1.72

16.21

ng h

u u u

→ Ta chọn tỉ số truyền của bộ truyền ngoài ung = 1.8

3.4 Tính toán các thông số trên trục