thiết kế kỹ thuật hệ thống băng tải than cho nhà máy nhiệt điện phả lại 2 chí linh, hải dương, năng suất 600 tấngiờ

Hệ thống băng tải HTBT là một thiết bị không thể thiếu trong công tác cấp liệu cho các nhà máy điện lấy than làm nguyên liệu chính để sản xuất điện.. Băng tải vận chuyển vật liệu là một

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 7

Chương I: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN 8

I.1 Vài nét về Nhà máy điện Phả Lại 2 8

I.2 Hình thành và phát triển 9

I.3 Sản lượng điện hằng năm, lượng than tiêu thụ 11

I.4 Các máy móc phục vụ công tác vận chuyển than 11

Chương II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG BĂNG TẢI 13

1.Yêu cầu sử dụng, các thông số kỹ thuật và yêu cầu kỹ thuật 13

1.1 Yêu cầu sử dụng 13

1.2 Thông số kỹ thuật: 13

1.3 Yêu cầu kỹ thuật: 14

2.Lựa chọn phương án thiết kế 14

2.1 Kết cấu tấm băng 14

2.2 Trạm kéo căng băng 16

2.3 Các phương án truyền động 19

2.4 Chọn phương án thiết kế: 21

3 Thiết kế kỹ thuật 23

3.1 Tấm băng cao su 23

3.2 Tính chọn vận tốc vận chuyển của băng tải 24

3.3 Xác định bề rộng băng tải: 25

3.4 Các thông số kỹ thuật của băng tấm 27

3.5 Trọng lượng phân bố trên 1m băng tải 28

3.6 Trọng lượng phân bố trên 1m dài của vật liệu 29

3.7 Tính toán lực kéo băng tải 29

3.8 Xác định lực cản tĩnh lớn nhất trong băng 29

4 Xác định lực cản và lực kéo căng băng 30

4.1 Tính toán lực kéo băng 30

4.2 Tính chính xác 34

4.3 Kiểm tra bền tấm băng 35

Chương III: THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG 36

III.1 Xác định công suất động cơ điện 36

III.2 Thiết kế hộp giảm tốc 38

III.2.1 Phân phối tỷ số truyền 38

III.2.2.Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ cấp nhanh răng nghiêng 40

1.Chọn vật liệu chế tạo bánh răng 40

2 Định ứng suất cho phép: 40

3 Sơ bộ chọn hệ số tải trọng K 41

4 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: ψA = 0,3 41

5 Tính khoảng cách trục A: Lấy θ’ = 1,25 41

6 Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng 42

7 Định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A 42

8 Xác định môđun, số răng, chiều rộng bánh răng 43

9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng 43

10 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền 44

11 Tính lực tác dụng lên trục II: 45

III.2.3 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm 45

1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng 45

2 Định ứng suất cho phép 46

3 Sơ bộ chọn hệ số tải trọng K 46

4 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: 46

5 Tính khoảng cách trục A 47

6 Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng 47

7 Định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A 47

8 Xác định mođun, số răng, chiều rộng bánh răng 48

9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng 49

10 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền 50

11 Tính lực tác dụng lên trục III 50

III.2.4 Tính toán thiết kế trục và then 51

1 Tính đường kính sơ bộ của trục 51

2 Tính gần đúng trục 51

2 Tính chọn then 59

III.2.5 Thiết kế gối đỡ trục (chọn ổ lăn) 59

1 Chọn ổ lăn trục I 59

2 Chọn ổ lăn trục II 61

3 Chọn ổ lăn trục III 62

III.2.6 Cấu tạo vỏ hộp và các chi tiết máy khác (vỏ hộp) 62

III.2.7 Tính chọn khớp nối 64

1 Tính khớp nối trục ra hộp giảm tốc với tang dẫn động 64

2 Tính lực xiết bulông 65

III.2.8 Bôi trơn hộp giảm tốc 66

III.3 TÍNH CHỌN CON LĂN 67

III.3.1 Con lăn chịu tải 67

1 Xác định số con lăn chịu tải 67

2 Xác định trọng lượng phần quay con lăn nhánh có tải 69

3 Tính bền cho con lăn chịu tải: 69

III.3.2 Con lăn không chịu tải 73

1 Các thông số cơ bản 74

3 Thông số trục của con lăn: 74

III.3.3 Lựa chọn ổ bi 75

III.3.4 Con lăn dẫn hướng 76

III.3.5 Thiết bị làm sạch băng 77

III.3.6 Con lăn giảm chấn 78

Chương IV:TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ KHÁC 80

IV.1 Tang chủ động 80

1 Chọn thông số sơ bộ cho tang chủ động 80

2 Tính toán vỏ tang 81

3 Tính bền tang theo uốn 82

4 Tính trục tang chủ động 83

5 Tính chọn ổ bi đỡ cho tang dẫn 85

VI.2 Tính tang bị động 87

1 Các thông số vỏ tang 87

2 Các thông số trục tang 87

3 Ổ bi và vỏ đỡ 87

VI.3 Phương pháp gia công tang 87

VI.5 Tính thiết bị căng băng 88

1 Sơ đồ lực căng băng 89

2 Xác định lực căng băng 90

3 Xác định lực căng băng ban đầu 90

VI.6 Tính chọn phanh: 92

V: TÍNH TOÁN MỐI GHÉP BULÔNG – MỐI HÀN 93

V.1 Tính toán mối ghép bulông 93

V.2 Tính toán mối ghép hàn 96

VI: CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ LIÊN QUAN 97

1 Thanh gạt làm sạch Pully 97

2 Thiết bị lấy mẫu 98

3 Thiết bị chống lệch băng 98

4 Nam châm điện và thiết bị kiểm tra độ ẩm của than 99

5 Bộ đếm tốc độ băng 100

6 Dây giật sự cố 101

7 Diềm chắn + máng nạp liệu 102

VII: HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT 103

Chương V: LẬP QTCN GIA CÔNG CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH 104

V.1 Xác định dạng sản xuất 104

V.2 Phân tích chi tiết gia công 105

V.3 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 106

V.4 Lập tiến trình gia công các bề mặt 107

V.5 Thiết kế nguyên công công nghệ 111

5.1 Nguyên công 1: 111

5.2 Nguyên công 2: 111

5.3 Nguyên công 3: 112

5.4 Nguyên công 4: 113

5.5 Nguyên công 5: 113

5.6 Nguyên công 6: 114

V.6 Xác định lượng dư trung gian và kích thước trung gian gia công cơ 115

6.1 Khái niệm và định nghĩa về lượng dư gia công cơ: 115

6.2 Xác định lượng dư trung gian cho các bề mặt : 116

6.2.1 Xác định lượng dư trung gian bằng phương pháp phân tích cho kích thước Φ100(Rz= 6,3)H7: 116

6.2.2 Xác định lượng dư cho các nguyên công còn lại: 120

V.7 Xác định chế độ cắt 123

7.1 Xác định chế độ cắt bằng pp phân tích cho kích thước Φ100 : 123

7.1.1 Các số liệu ban đầu : 123

7.1.2 Trình tự xác định chế độ cắt: 124

7.1.3 Xác định chế độ cắt bằng phương pháp tra bảng: 129

7.3.2 Phay 2 mặt đầu: 135

7.3.3 Phay mặt đáy: L= 237 135

7.3.4 Khoan lỗ φφφφ8: 135

7.3.5 Khoan – khoét lỗΦ17 : 135

7.3.6 Phay lỗ bậc: 135

V.8 Thiết kế đồ gá 136

8.1 Cấu tạo của đồ gá tiện lỗ Φ 100: 136

8.2 Nguyên lý làm việc: 136

8.3 Mục đích và nhiệm vụ thiết kế đồ gá: 136

8.4 Nội dung công việc thiết kế: 137

8.4.1 Chọn sơ đồ nguyên lý của đồ gá: 137

8.4.3 Tính sai số chế tạo đồ gá: 139

8.4.4 Yêu cầu kỹ thuật của đồ gá: 141

V.9 PHIẾU TỔNG HỢP NGUYÊN CÔNG 142

9.1 Nguyên công 1: 142

9.2 Nguyên công 2: 143

9.3 Nguyên công 3: 144

9.4 Nguyên công 4: 145

9.5 Nguyên công 5: 146

9.6 Nguyên công 6: 147

Chương VI: KẾT LUẬN & ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 148

1.Kết luận 148

2 Đề xuất ý kiến 149

TÀI LIỆU THAM KHẢO 150

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển ngày càng nhanh của đất nước, năng lượng điện cũng hòa nhịp cùng sự phát triển đó Hệ thống các nhà máy điện cũng đóng góp một phần không nhỏ vào công cuộc phát triển của đất nước

Điều này dẫn đến các thiết bị phục vụ cho nhà máy điện cũng phải đáp ứng nhu cầu phát triển về năng suất, chất lượng cũng như tính kinh tế

Hệ thống băng tải (HTBT) là một thiết bị không thể thiếu trong công tác cấp liệu cho các nhà máy điện lấy than làm nguyên liệu chính để sản xuất điện Hơn nữa hệ thống băng tải còn có những ứng dụng rất lớn trong ngành xây dựng và khai khoáng… Băng tải phải đạt được yêu cầu về năng suất cung ứng cũng như chất lượng của sản phẩm Băng tải vận chuyển vật liệu là một

bộ phận quan trọng của nhà máy điện, nó có nhiệm vụ vận chuyển vật liệu từ phễu cấp liệu đến kho và vào trong buồng đốt Thiết kế băng tải vận chuyển phải đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật như năng suất vận chuyển, làm việc ổn định Đồng thời phải đảm bảo tính kinh tế và mỹ thuật

HTBT là một phát minh vĩ đại của ngành cơ khí thế giới!

Chương I: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN

PHẢ LẠI 2 I.1 Vài nét về Nhà máy điện Phả Lại 2

Hình 1.1: Toàn cảnh Nhà máy điện Phả Lại 2 Địa chỉ liên hệ: Thị trấn Phả Lại, Huyện Chí Linh, Tỉnh Hải Dương

ĐT: 32 - 881126 Fax: 84 - 32- 881338

Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại thuộc Tổng công ty Điện lực Việt Nam, chuyên kinh doanh trong lĩnh vực điện năng Sản lượng điện trung bình của công ty đạt xấp xỉ 6 tỷ KWh/năm, chiếm khoảng 10% tổng sản lượng điện trung bình của cả nước và 40% sản lượng điện toàn miền Bắc

Hiện tại, Công ty cổ phần Nhiệt điện Phả Lại là nhà máy nhiệt điện chạy than có công suất lớn nhất cả nước Sản phẩm chủ yếu của Công ty là sản xuất điện năng, với hai nhà máy sản xuất điện, gồm 2 tổ máy có công suất 600

MW Điểm thuận lợi đáng kể trong hoạt động sản xuất của Nhiệt điện Phả Lại

là về vị trí địa lý Nằm gần mỏ than Vàng Danh và Mạo Khê nên Công ty có điều kiện nhập nguyên liệu chi phí vận chuyển thấp

Nhà máy Phả Lại 2 mới được đầu tư mới với công nghệ hiện đại, năng suất cao, hứa hẹn khả năng hoạt động ổn định và hiệu quả trong dài hạn

Công ty dự tính lợi nhuận sau thuế hàng năm sẽ đạt từ 300 đến 500 tỷ đồng, với mức cổ tức dự kiến trả cho cổ đông ổn định là 12%/năm Năm 2006, lợi nhuận sau thuế đã đạt trên 981 tỷ đồng, cổ tức trả cho cổ đông đạt 22%/năm và 5% cổ phiếu thưởng

I.2 Hình thành và phát triển

Nhà máy điện Phả Lại 2 được khởi công xây dựng ngày 8-6-1998 trên mặt bằng còn lại phía Đông Nhà máy, có công suất thiết kế 600MW gồm 2 tổ hợp

lò hơi-tuốc bin-máy phát, công suất mỗi tổ máy 300MW, gọi là tổ máy số 1 và

tổ máy số 2 Tổ máy số 1 được bàn giao ngày 28/12/2002 và tổ máy số 2 được bàn giao ngày 14/3/2003 Kể từ đó, Nhà máy nhiệt điện Phả Lại có tổng công suất là 600 MW, là nhà máy nhiệt điện chạy than lớn nhất Việt Nam và Đông Nam Á Ngày 30 tháng 3 năm 2005 Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại chuyển thành Công ty Nhiệt điện Phả Lại Ngày 26/1/2006 chuyển thành Công ty Cổ phần Nhiệt điện Phả Lại

Công ty có hơn hai ngàn cán bộ CNV lao động, trong đó số lao động đã qua đào tạo chiếm tỷ trọng chủ yếu (93,45%) trong cơ cấu lao động hiện tại của Công ty Đội ngũ chuyên viên, cán bộ kỹ thuật của Công ty đã thực hiện nhiều hợp đồng đào tạo cán bộ vận hành, quản lý kỹ thuật cho các nhà máy nhiệt điện chạy than khác

Kể từ khi tổ máy số 1 được đưa vào vận hành đến cuối năm 2001 (Nhà máy 2 chưa xong), Nhiệt điện Phả lại đã cung cấp cho đất nước trên 30 tỷ kWh điện năng Khi đó, sản lượng điện của Nhiệt điện Phả Lại hàng năm chiếm gần 9% sản lượng điện quốc gia và hơn 70% tổng sản lượng điện của các nhà máy điện chạy than, đóng góp xứng đáng vào công cuộc phục hồi và xây dựng đất nước

Kể từ khi Nhà máy 2 đi vào hoạt động (năm 2002), Nhiệt điện Phả Lại càng đóng vai trò quan trọng trong hệ thống lưới điện Quốc gia, sản lượng hàng năm đạt trên 6 tỷ kWh điện chiếm khoảng 10% tổng sản lượng điện toàn quốc Đến năm 2006, Nhiệt điện Phả Lại đã sản xuất được trên 60 tỷ kWh, sản lượng điện năm 2006 đạt trên 7,2 tỷ

I.3 Sản lượng điện hằng năm, lượng than tiêu thụ

Ngoài than thì nhà máy còn dùng dầu FO vận hành, sản xuất điện.Dầu FO được sử dụng để khởi động và duy trì sự cháy của buồng lửa khi phụ tải thấp Lượng dầu FO tiêu thụ hàng năm theo thiết kế là 18.720 tấn Dầu được nhập cảng Vật Cách và đưa đến Phả Lại bằng đường thuỷ

I.4 Các máy móc phục vụ công tác vận chuyển than

Than từ Hòn Gai, Cẩm Phả được vận chuyển về Nhà máy bằng đường sông đến cảng than, dùng 4 cẩu Kirốp với công suất lớn, bốc đưa vào sàng rung rồi xuống hệ thống băng tải Than từ Mạo Khê, Vàng Danh được vận chuyển về nhà máy bằng đường sắt, dùng khoang lật toa đổ xuống phễu cấp than của hệ thống băng tải Khoang lật toa là một hệ thống gồm các chi tiết máy rất hiện đại, được nhập từ Italya Tải trọng lớn nhất mà nó có thể nâng đến 70 tấn (20

Chương II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG

BĂNG TẢI

1 Yêu cầu sử dụng, các thông số kỹ thuật và yêu cầu kỹ thuật

1.1 Yêu cầu sử dụng

- Nhiên liệu than của nhà máy được cấp từ hai địa điểm, cảng đường sông

và bằng đường sắt Với ưu điểm hai vị trí trên đều là hai vị trí khá gần với trung tâm nhà máy (50m) Do vậy việc vận chuyển bằng băng tải là hết sức thuận lợi

- Tổng khối lượng than nhà máy tiêu thụ hằng năm theo thống kê là 1.644.000 tấn Trong khi đó nhà máy hoạt động 300 ngày/năm Như vậy, trong một ngày nhà máy tiêu thụ khoảng 5.480 tấn than Với lương than tiêu thụ là rất lớn, đòi hỏi phải có hệ thống cung cấp nhiên liệu có công suất rất lớn

- Than cung cấp cho nhà máy là dạng vật liệu rời Do vậy việc vận chuyển lên độ cao là khá khó khăn, độ dốc không thể lớn quá β = 200 Theo mặt bằng nhà máy thì vị trí nạp liệu và nhận liệu không có chênh lệch độ cao Vậy lựa chọn băng tải có góc nghiêng β = 00 để thuận lợi cho việc thiết kế và hạ giá thành của thiết bị

F – diện tích tiết diện dòng vật liệu, (m3) giá trị F phụ thuộc vào phương pháp tạo lòng máng của mặt băng vận chuyển

v – vận tốc vận chuyển của băng, m/s;

γ- trọng lượng riêng của vật liệu vận chuyển;

q – trọng lượng vật liệu phân bố trên một mét dài, N/m

+ Năng suất: Q = 600 [T/h]

+ Chiều dài vận chuyển: 50m

+ Dây băng bằng cao su

+ Góc nghiêng so với phương ngang: β = 0o

1.3 Yêu cầu kỹ thuật:

+ Băng tải phải có hệ thống căng băng

+ Làm việc êm, không có tiếng ồn

+ Có tính thẩm mỹ, tháo lắp, vận chuyển dễ dàng

2 Lựa chọn phương án thiết kế

Trong quá trình tính toán và thiết kế, bước đầu tiên quan trọng nhất là lựa chọn phương án Việc lựa chọn phương án đòi hỏi giá thành rẻ mà đạt được hiệu quả kinh tế cao, tháo lắp dễ dàng, nếu lựa chọn phương án không thích hợp thì đtôi lại hiệu quả kinh tế không cao, thậm chí làm giảm năng suất lao động Việc lựa chọn phương án được căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật và giá thành sản phẩm

2.1 Kết cấu tấm băng

a, Tấm băng phẳng

Than là vật liệu rời, vì vậy nó có rất nhiều cách để vận chuyển Sử dụng tấm băng phẳng, loại băng này có những đặc điểm sau:

1 - Con lăn; 2 – Giá đỡ; 3 – Tấm băng; 4 - Than Hình 2.3 : Kết cấu tấm băng phẳng

Ưu điểm:

- Kết cấu hệ thống con lăn dẫn động đơn giản

- Thuận lợi cho việc dỡ tải bằng thanh gạt

- Dễ dàng tháo lắp các con lăn khi phải bảo trì hoặc sửa chữa

Nhược điểm:

- Năng suất thấp vì tốc độ của băng không thể đạt được như những loại băng khác

- Gây bụi khi những vật liệu được tải là than cám, dạng bột mì, cà phê

- Tổn thất vật liệu nến tải trên quãng đường dài

- Băng dễ bị lệch ra khỏi tâm băng

b, Tấm băng dạng lòng máng:

Tấm băng dạng này được dùng kha phổ biến trên thế giới Điển hình như

hệ thống băng tải ở Mỹ, vận chuyển quặng từ các bể chứa quặng thép vào bể than có chiều dài 208Km, với năng suất 3,5 ÷ 5 nghìn tấn/giờ

Ưu điểm:

- Năng suất cao do diện tích lòng máng lớn

- Không bị tổn thất vật liệu, do 3 con lăn tạo thành lòng máng

- Hệ thống hoạt động ổn định

- Tâm băng ít bị lệch ra ngoài

1 - Con lăn; 2 – Giá đỡ; 3 – Tấm băng; 4 - Than Hình 2.4 : Kết cấu tấm băng lòng máng

Nhược điểm:

- Khó chế tạo, do cơ cấu phức tạp

- Bảo dưỡng và sửa chữa khó khăn hơn so với tấm băng phẳng

2.2 Trạm kéo căng băng

Băng tải muốn làm việc được phải có lực căng ban đầu để băng ôm chặt vào tang chủ động và bị động, lúc đó mô mtôi truyền từ cơ cấu dẫn động qua tang chủ động và truyền qua băng nhờ mô men ma sát Mặt khác khi bị kéo căng, băng không bị võng lớn Trạm kéo căng băng nhằm tạo ra lực căng băng ban đầu đó

a, Cơ cấu cưỡng bức

Khi đai ốc được định vi trên khung, vặn cho vít quay và đẩy trục tang đi một đoạn L làm căng băng Kết cấu kiểu này đơn giản, chắc chắn, có độ tin cậy cao

Ưu điểm:

- Đơn giản, dễ chế tạo

- Cơ cấu làm việc với độ tin cậy cao

- Việc bảo trì và thay thế thiết bị dễ dàng

b, Cơ cấu tự động điều chỉnh

Tùy theo kết cấu và độ lớn của băng để dùng hệ thống cáp và ròng rọc, một đầu của cáp được treo các quả đối trọng làm căng băng Kiểu căng này tạo ra nhiều thuận lợi trong việc sử dụng và bảo trì hệ thống

Hình 2.7 : Căng băng bằng đối trọng

- Lực căng luôn duy trì ở một giá trị nhất định

- Độ tin cậy rất cao, không đòi hỏi người vận hành phải thường xuyên quan tâm

- Có thể truyền động giữa các trục xa nhau (>15m)

- Làm việc êm, không ồn nhờ vào độ dẻo dai của đai, do đó có thể truyền chuyển động với vận tốc lớn

- Tránh cho các cơ cấu không có sự dao động lớn sinh ra do tải trọng thay đổi nhờ vào tính chất đàn hồi của đai

- Đề phòng sự quá tải của động cơ nhờ sự trượt trơn của đai khi quá tải

- Kết cấu vận hành đơn giản (do không cần bôi trơn), giá thành hạ

- Tải trọng tác dụng lên trục và ổ trục lớn (lớn hơn khoảng 2-3 lần so với

bộ truyền bánh răng) do ta phải căng đai với lực căng ban đầu F0

b, Truyền động bánh răng

Ưu điểm:

- Kích thước nhỏ,khả năng tải lớn

- Tỉ số truyền không thay đổi do không có hiện tương trượt trơn

- Hiệu suất cao, có thể đạt tới 0,97÷0,99

- Làm việc với vận tốc lớn ( đến 150 m/s), công suất đến chục ngàn Kw, tỉ

số truyền một cấp từ 2÷7, bộ truyền nhiều cấp đến vài trăm hoặc vài ngàn

- Tuổi thọ cao, làm việc với độ tin cậy cao (Lh=30000 giờ)

Nhược điểm:

- Chế tạo tương đối phức tạp

- Đòi hỏi độ chính xác cao

- Có nhiều tiếng ồn khi vận tốc lớn

c, Truyền động xích

Ưu điểm:

So với bộ truyền đai, bộ truyền xích có các ưu điểm sau:

- Không có hiện tượng trượt, hiệu suất cao hơn, có thể làm việc khi quá tải đột ngột

- Không đòi hỏi phải căng xích

- Lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn

- Kích thước bộ truyền nhỏ hơn bộ truyền đai nếu thiết kế cùng công suất

- Bộ truyền xích truyền công suất nhờ vào sự ăn khớp giữa xích và bánh xích, do đó góc ôm không có vị trí quan trọng như trong bộ truyền đai cho nên

có thể truyền công suất và chuyển động có nhiều bánh xích bị dẫn

Nhược điểm

Nhược điểm của bộ truyền xích là do sự phân bố của các nhánh xích trên đĩa xích không theo đường tròn mà theo hình đa giác, do đó bản lề xích bị mòn, gây nên tải trọng phụ, ồn khi làm việc, có tỉ số truyền tức thời thay đổi, vận tốc tức thời của xích và bánh bị dẫn thay đổi, cần phải bôi trơn thường xuyên và phải có bộ điều chỉnh xích

d, Truyền động bằng khớp nối thủy lực

Ưu điểm

Trong điều kiện khắc nghiệt của miền Bắc Việt nam thì việc lựa chọn một

bộ truyền hở cho máy móc đặt ngoài trời là không khả thi, bên cạch đó sự truyền động bằng khớp nối thủy lực có ưu điểm là gọn nhẹ, hiệu suất cao, tổn hao năng lượng ít và sự tỏa nhiệt là nhỏ

- Băng tải hoạt động êm hơn vì phải có thời gian để động cơ điện và trục chủ động của hộp số đồng tốc

- Giảm khả năng lệch băng khi mới khởi động hệ thống

- Độ tin cậy cao, giảm thời gian phải giám sát thiết bị

Các điều kiện hoạt động của hệ thống băng tải là rất khắc nghiệt Vì vậy khi thiết kế các cụm chi tiết cần phải nghiên cứu rất kỹ thời tiết cũng như điều kiện môi trường tại địa phương Khi chọn phương án dùng tấm băng lòng

máng tôi phải căn cứ vào nhu cầu lượng than cần cung cấp cho nhà máy, cộng với HTBT phải đặt ngoài trời, vì vậy lựa chọn băng tải dạng lòng máng là rất phù hợp

Trạm căng băng kiểu dùng đối trọng rất thuận lợi là chế độ căng băng hợp

lý, tự động bù trừ độ đàn hòi và độ dãn dài của băng Khi tải trên băng thay đổi, băng bị kéo hoặc chùng thì đối trọng cũng chuyển động lên hoặc xuống,

do vậy lực căng luôn được duy trì một giá trị nhất định

Khớp nối thủy lực là một loại khớp nối hiện đại, độ tin cậy rất cao Bên cạnh đó phải gắn hệ thống phanh tại đây, nên việc sử dụng khớp nối thủy lực lại càng cần được sử dụng hơn Khớp nối thủy lực có nhiều ưu điểm hơn các loại truyền động khác như bằng đai, bánh răng hay xích

HTBT có khả năng tự động hóa rất cao, vì vậy lựa chọn những thiết bị đồng bộ, độ tin cậy cao là rất cần thiết Vậy việc lựa chọn phương án thiết kế trên khả thi và có thể đưa vào để thiết kế

Sơ đồ động học được vẽ lại như sau:

Hình 2.8 : Sơ đồ động học hệ thống dẫn động

1 – Động cơ; 2 – Khớp nối + Phanh; 3 – Hộp giảm tốc;

4 – khớp nối cứng; 5 – Gối đỡ; 6 – Pully chủ động; 7 – Trục tang

3 Thiết kế kỹ thuật

Băng tải là một phận có chức năng chứa và vận chuyển vật liệu từ vị trí này sang vị trí khác Cộng việc tính chọn băng tải nhằm đảm bảo cho băng tải hoạt động an toàn, đạt hiệu suất cao Các chi tiết được tính chọn phải phù hợp với thực tế và đang được sử dụng rộng rãi nhằm đảm bảo cho việc dễ dàng thay thế đồng thời phải đảm bảo tính kinh tế và tính thẩm mỹ để có thể cạnh tranh với sản phẩm nước ngoài

Việc tính chọn bao gồm tính lực căng băng, chọn loại băng, tính chọn con lăn, con lăn làm sạch băng, cơ cấu dẫn động (động cơ, hộp giảm tốc)…

3.1 Tấm băng cao su

Tấm băng là bộ phận chủ yếu, đắt tiền nhưng chóng hư hỏng hơn so với các bộ phận khác của băng tải Bởi việc lựa chọn kết cấu băng hợp lý và đặc tính kỹ thuật phù hợp với điều kiện vận hành sẽ kéo dài thêm thời gian làm việc của băng và có ý nghĩa thực tiễn về kỹ thuật và kinh tế Tùy theo điều kiện làm việc của băng tải mà tấm băng thoả mãn các yêu cầu:

+ Đảm bảo đủ bền chịu kéo và uốn, độ đàn hồi và dãn dài nhỏ, có khả năng chống cháy, ít hỏng vì mỏi và ít bị mài mòn, không bị tách lớp và xuyên thủng khi chở các vật liệu nặng và sắc cạnh, độ uốn dọc của tấm băng đủ lớn nhưng không yêu cầu tăng đường kính của tang quá mức Độ uốn của băng trong mặt cắt ngang đảm bảo tạo thành lòng máng dễ dàng tiếp xúc với hàng con lăn chịu tải, ngoài ra phải đảm bảo bền, chống mục nát, ít bị già hóa, có khả năng duy trì độ bền do tác động của cơ học và của môi trường xung quanh

+ Cấu tạo băng tải bao gồm phần lõi và phần cao su phủ bọc bên ngoài Phần lõi đảm bảo độ bền kéo, chống tải trọng va đập, được cấu tạo bằng nhiều lớp vải dán lại với nhau thành tấm Các tấm vải này thường dệt từ tơ nhân tạo

có độ bền cao, có chiều dày mỗi lớp từ (0,2 ÷ 0,5)mm, giới hạn bền 1m chiều rộng của lớp vải trong băng có thể đạt tới (600 ÷ 800)N/mm Do vậy, loại

băng này ở phần lõi có độ dãn dài tương đối lớn Phần cao su phủ bọc bên ngoài nhằm bảo vệ phần lõi bên trong không bị hư do tác dụng cơ học và môi trường xung quanh, có lực căng đứt cao hơn 20N/mm2 và chịu mài mòn không quá 500cm3/Kw.h Chiều dày lớp cao su ở phần tiếp xúc với vật liệu thường thay đổi từ (3 ÷ 6)mm tùy thuộc vào điều kiện vận hành, còn chiều dày lớp cao su không tiếp xúc với vật liệu từ (1,15 ÷ 2)mm

+ Thông số cơ bản của băng là chiều rộng của băng, giới hạn bền đứt băng và độ dãn dài tương đối, chiều rộng của băng được xác định theo năng suất yêu cầu, theo kích thước vật liệu vận chuyển và có quan hệ đến vận tốc của băng

3.2 Tính chọn vận tốc vận chuyển của băng tải

Việc lựa chọn vận tốc băng hợp lý cũng là yếu tố rất quan trọng, nó quyết định năng suất và mang ý nghĩa kinh tế nhất định Khi đã có năng suất theo yêu cầu, vận tốc băng càng lớn thì diện tích dòng vật liệu và tải phân bố trên một mét chiều dài càng nhỏ, làm giảm lực căng băng, có thể lựa chọn băng nhỏ hơn và giá thành rẻ hơn

Tuy nhiên nếu vận tốc băng quá lớn dễ sinh ra tải trọng động làm cho băng kém ổn định, vật liệu dễ bị vung vãi, băng dễ bị lệch về một phía Khi bị ép về một phía con lăn sẽ chóng mòn, cong vênh, gây rung động mạnh và gây ra nhiều bụi

Bảng 2-1: Vận tốc lớn nhất của băng khi dỡ tải qua đầu tang, m/s

Chiều rộng băng Đặc tính vật liệu

1800 Vật liệu dạng bột, khô 1 1 1.25 1.25 1.6 1.6 Cục vỡ vụn do

4 3.15

3.15 2.5

2 1.6

2.5

2

3.15 2.5 Cục rất lớn

(

v = 3 (m/s): Vận tốc của băng tải.(bảng 2-4)

γ = 0,9 (T/m3

): Trọng lượng riêng của hỗn hợp vật liệu

K = 550: Hệ số phụ thuộc hình dạng của băng (bảng 2-1)

kβ = 1: Hệ số phụ thuộc góc nghiêng đặt băng (bảng 2-2)

Ta xác định được bề rộng của băng tải là:

) 05 , 0 550 1 9 , 0 3

600 (

Vậy bề rộng của băng thỏa mãn yêu cầu

Bảng 2-2 Hệ số giảm năng suất do độ dốc đặt máy Góc nghiêng

DL Dùng 1 con lăn Dùng 2 con lăn Dùng 3 con lăn

ρ (độ) 10 15 20 10 15 20 10 15 20 10 15 20 10 20

k G 160 240 325 375 450 530 390 470 550 480 550 625 450 655

Bảng 2-4 Góc nội ma sát của vật liệu vận chuyển

Góc nội ma sát, độ Vật liệu vận

chuyển

Khối lượng riêng, T/m3 Nội ma sát động

ρ đ

Nội ma sát tĩnh

ρ t

Góc nghiêng cho phép của băng nhẵn, độ

tơ nhân tạo có độ bền cao có chiều dày mỗi lớp 0,2 ÷ 0,5 mm Giới hạn bền 1mm chiều rộng vải trong băng có thể đạt 600 ÷ 800 N/mm Loại băng lõi thép, đặt dọc theo chiều dài băng đan với nhau thành tấm, có nhiều ưu điểm:

độ bền cao, uốn dọc và uốn ngang tốt, độ dãn dài nhỏ chỉ bằng 0,1 ÷ 0,5% Có thể truyền lực kéo với tốc độ cao, tuổi thọ thể đến 7 ÷ 8 năn Đường kính sợi thép từ 2,1÷ 11,5 mm, giới hạn bền từ 500 ÷ 6300 N/mm2

1-Lớp cao su; 2- Lớp vải bố; 3- Lớp vải bọc Hình 2.9: Mặt cắt ngang tấm băng

+ Bề dày lớp vải đệm: δ1 = 1 [mm], [13, trang 366]

+ Bề dày lớp cao su phủ bọc bên ngoài tiếp xúc với vật liệu

qb = γb.B δ [KG/m]

Trong đó:

γb = 1,1 [KG/m]: Trọng lượng của tấm băng

B = 0,8 [m]: Chiều rộng tấm băng

600

36

,

=

3.7 Tính toán lực kéo băng tải

Đối với băng tải vận chuyển liên tục muốn hoạt động được thì lực kéo phải thắng lực cản tổng cộng trên băng

Wo = [ω.Ln(qvl + qk) + qvl.H]m + Wtp [KG]

Trong đó:

ω = 0,04: Hệ số cản di chuyển [12, trang 127]

Ln = 50 m: Khoảng cách vận chuyển theo phương ngang

H = 0 m: Chiều cao vận chuyển

qvl = 34,7 [KG/m]: Tải trọng phân bố trên 1m dài của các bộ phận di chuyển trên băng tải

qk = 2qb + qct + qkt = 2.6,6 + 20,8 + 15 = 49 [KG/m]

m = 1,1: Hệ số ảnh hưởng đến chiều dài băng

Wtp: Lực cản di chuyển trên các đoạn thẳng của băng

Wtp = qk.Ln.ω = 49.22,94.0,04 = 45 [KG]

⇒ Wo = [0,04.22,94(34,7 + 49) + 34,7.7].1,1 + 45 = 396,67 [KG]

3.8 Xác định lực cản tĩnh lớn nhất trong băng

Smax = Ks.Wo [KG]

Smax: Ứng suất căng lớn nhất trong băng

Ks: Hệ số phụ thuộc vào góc ôm của băng

1e

e

Ks

−

= µαµα

Smax = 595 [KG]: Lực cản lớn nhất trong băng

Kđ = 55 [KG/mm]: Lực kéo đứt 1mm chiều rộng 1 lớp vải trong băng (theo [12, bảng 10.12]

10.595

800.55

i ≥ =1,7

Ta chọn: i = 3

4 Xác định lực cản và lực kéo căng băng

4.1 Tính toán lực kéo băng

Để tính toán lực kéo băng tải chính xác, cần thông qua tính toán lực căng băng ở tất cả các điểm theo đường chuyển động của băng Ta đánh dấu thứ tự tất cả các vị trí đặc biệt có thay đổi lực căng, điểm bắt đầu có lực căng nhỏ nhất và điểm tiếp theo có lực căng tăng dần được xác định theo công thức:

Si + 1 = Si + W(i + 1) – I [13, công thức 13.36 – Trang 378]

Si + 1: Lực căng băng tại điểm thứ i

Si: Lực căng băng tại điểm thứ i

W(i + 1) – i: Lực cản chuyển động trên đoạn từ i → (i + 1)

Hình 2.10 : Lực kéo băng tại các vị trí

Qb = 8,8 [N/m]: Trọng lượng phân bố trên 1m chiều dài băng

Q’cl = 220 [N/m]: Trọng lượng phần quay của các con lăn phân bố trên 1m chiều dài nhánh không tải

L = 50m: Chiều dài băng vận chuyển vật liệu

ω” = 0,03: Hệ số cản chuyển động của băng đối với con lăn trên nhánh không tải

3

7

We = 5,1 [KG]: Lực cản khi băng qua cơ cấu chất tải

l = 0,25m Chiều rộng miệng phễu rót xuống băng tải

⇒ We = 5,1.0,25 = 1,25 [KG]

Wv: Lực cản xuất hiện khi đưa vật liệu đạt đến tốc độ băng

g

qvl = 550 [N]: Trọng lượng vật liệu phân bố trên 1m dài

qb = 220 [N]: Trọng lượng phần quay của các con lăn chịu tải phân bố trên 1m dài nhánh có tải [13, theo bảng 12.9 – Trang 378]

β = 0o

: Góc nghiêng đặt băng so với phương ngang

Cos0o = 1, Sin0o = 0

14,3200

Chọn i = 3 lớp, vậy bề dày băng là: δ = 10 [mm]

4.3 Kiểm tra bền tấm băng

+ Điều kiện để chọn tấm băng: So ≥ Smax

So: Lực căng tối đa cho phép của tấm băng

Smax: Lực căng băng lớn nhất đã được tính toán

i = 3: Số lớp vải trong băng

Kđ = 55 [N/mm]: Lực kéo đứt 1mm chiều rộng một lớp vải trong băng

0

800.55.3

13200[ ] 10

Ta thấy: So ≥ Smax = 13170 [N]

Hình 3.11 : Sơ đồ trạm dẫn động băng tải

a Hiệu suất của tang dẫn động:

(2K 1)

1

1s t

= 3,48 [rad]: Góc ôm của băng

Ks: Hệ số cản phụ thuộc vào góc ôm

(2,781) 1,5

781,21e

e

48 , 3 35 , 0

1

=

η

b Xác định công suất động cơ điện: [13, công thức 13.47 – Trang 381] Công suất động cơ điện cần thiết để dẫn động băng tải:

v = 3 [m/s]: Vận tốc di chuyển của băng

ηt: Hiệu suất của tang dẫn động

c Lựa chọn động cơ điện:

Nếu chọn động cơ điện có số vòng quay lớn thì tỉ số truyền động chung tăng dẫn đến tăng khuôn khổ, kích thước máy và giá thành thiết bị cũng tăng theo, ngoài ra những động cơ có số vòng quay lớn thì giá thành hạ và những động cơ có vòng quay nhỏ thì giá thành cao Nếu chọn động cơ có số vòng quay thấp, tỉ số truyền chung nhỏ do đó kích thước và giá máy hạ Vì vậy cần tiến hành chọn động cơ điện có số vòng quay sao cho giá thành của hệ thống dẫn động băng tải (kể cả giá thành của động cơ điện là nhỏ nhất), đây là công việc tốn nhiều công sức nhưng lại rất cần thiết

Theo [15], ta chọn loại động cơ điện che kín có quạt gió loại Tosiba M03:

Trong đó: nđc = 1460 [v/ph]: Số vòng quay của động cơ

nt: Số vòng quay của tang dẫn động

III.2 Thiết kế hộp giảm tốc

Hình 3.12 Kết cấu sơ bộ hộp giảm tốc

III.2.1 Phân phối tỷ số truyền

- Tỉ số truyền chung của hệ thống

Trong đó:

ik: Tỷ số truyền của khớp nối

ibn: Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh

ibt: Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm

1

9,55.10

x

N M

Bảng 3-6: Bảng hệ thống các số liệu tính được: Trục

- Giới hạn mỏi của thép 45 là: σ- 1 = 0,43.600 = 258 [N/mm2]

- Giới hạn mỏi của thép 35 là: σ- 1 = 0,43.480 = 206,4 [N/mm2]

- Vì bánh răng quay một chiều, ứng suất uốn cho phép tính bằng công thức: