Thiết kế trạm trộn bêtông ximăng có năng xuất q= 30(m3h)

Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hớng dẫn :ThS.lê văn khoan đồ án tốt nghiệp. đề tài : Thiết kế trạm trộn bêtông ximăng có năng xuất Q= 30(m 3 /h). Giáo viên hớng dẫn : ThS.LÊ VĂN KHOAN. Giáo viên đọc duyệt : Sinh viên thực hiện : NGUYễN ĐạI LƯợng. Khoa : CƠ KHí. Bộ môn : máy xây dựng. Lớp : MXD A-K38. Hà NộI 5/2000. Mục lục trang Lời nói đầu 2 Chơng 1-Tính toán thiết kế băng tải dỡ liệu I- Tính toán các thông số cơ bản của băng 4 II- Thiết kế một số bộ phận chính của băng 7 III- Tính chọn băng cao su 11 IV- Thiết kế chế tạo tang chủ động và tang bị động 12 V-Thiết kế tính toán cụm dẫn động 16 VI-Tính toán thiết kế kết cấu thép 27 Nguyễn Đại Lợng MXDA-K38 Trang 1 Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hớng dẫn :ThS.lê văn khoan VII-Tính chọn ổ lăn 50 VIII-Tính then 51 IX -Tính toán mối ghép 52 X- Tính toán hệ thống căng băng 54 XI- Hớng dẫn sử dụng, bảo dỡng và sửa chữa 55 Chơng 2- Tính toán thiết kế khung giá đỡ ISơ bộ chọn hình thức kết cấu 60 II- Tải trọng tác dụng lên kết cấu 61 III- Nội lực phát sinh và biểu đồ nội lực 69 IV-Tính chọn mặt cắt của kết cấu 76 V- Kiểm tra độ cứng của kết cấu 82 Chơng 3- Tính toán thiết kế hệ định lợng I- Nhiệm vụ của hệ định lợng 84 II- Nguyên lý của hệ định lợng 84 III- Vấn đề bù sai trong quá trình định lợng 85 IV- Thiết kế thùng cân ximăng 86 V- Thiết kế thùng cân nớc 89 Chơng 4- Kết luận Phụ lục 1- Kết quả tính toán kết cấu thép của băng tải 91 Phụ lục 2- Kết quả tính toán kết cấu thép của khung giá đỡ 111 Lời nói đầu Song song với sự phát triển của nền kinh tế, công tác xây dựng cơ sở hạ tầng cũng đợc phát triển . Trong số các công trình thuộc về hạ tầng cơ sở nh: đờng xá, cầu, công trình thuỷ lợi, sân bay, bến cảng, nhà ở thì bêtông xi măng là một trong những vật liệu chính tạo nên kết cấu công trình đó. Do vậy khối lợng bêtông ximăng cần thiết là rất lớn mà công tác bêtông là một công tác rất nặng nhọc. Việc đa phơng tiện cơ giới hoá vào công tác thi công là điều không thể thiếu, trong đó trạm trộn bêtông ximăng là một trong những phơng tiện cơ giới chủ yếu để sản xuất bêtông ximăng với khối lợng lớn. Hiện nay nớc ta đã và đang sử dụng nhiều trạm trộn bêtông khác nhau, chủ yếu là các trạm trộn của nớc ngoài nh Đức, Pháp, Italia. Mỗi trạm đều có những u nhợc điểm khác nhau, nhng giá thành các trạm trộn này còn khá cao. Nh vậy thực trạng hiện nay đặt ra cho chúng ta một vấn đề rất lớn là phải nhanh chóng nghiên cứu chế tạo hàng loạt các trạm trộn bêtông ximăng có mức độ hiện đại hoá cao và giá thành phù hợp với điều kiện thực tế của nớc ta hiện nay. Theo nhiệm vụ đợc giao là thiết kế tính toán : Nguyễn Đại Lợng MXDA-K38 Trang 2 Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hớng dẫn :ThS.lê văn khoan Băng tải dỡ liệu . Giá đỡ thùng cân ximăng, nớc, cabin, thùng trộn. Thùng cân ximăng, thùng cân nớc. Dựa theo trạm trộn bêtông ximăng dạng nằm của công ty Cơ khí & xây dựng Thăng Long. Do thời gian và trình độ còn hạn chế nên bài thiết kế chắc còn nhiều thiếu sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô cùng toàn thể các bạn để kiến thức của em hoàn thiện hơn. Trong quá trình thiết kế em đợc sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong Bộ môn: MáY XÂY DựNG & XếP Dỡ. Đặc biệt sự giúp đỡ nhiệt tình, trực tiếp hớng dẫn của thầy giáo: ThS-Lê Văn Khoan. Em xin chân thành cảm ơn ! Chơng I thiết kế băng tải dỡ liệu. I. Tính toán các thông số cơ bản của băng: Các thông số thiết kế cơ bản: - Tính chất của vật liệu (bêtông tơi). * Khối lợng riêng 0 =2,2 ữ 2,4 (T/m 3 ). * Góc chảy tự nhiên ở trạng thái động đ = 40 0 ữ 50 0 - Năng xuất yêu cầu. Căn cứ vào năng xuất yêu cầu ta thiết kế băng tải có năng xuất Q= 30 (m 3 /h). - Chiều dài vận chuyển(khoảng cách giữa hai tang dẫn động). L=10 m. - Góc nghiêng băng tải = 23 0 . - Lựa chọn phơng pháp xả liệu : Do thiết kế băng tải để vận chuyển bêtông tơi nên ta lựa chọn phơng pháp xả liệu theo quán tính (tự xả), có nghĩa là vật liệu đợc chất trên băng, khi băng chuyển động vật liệu di chuyển hết chiều dài sẽ tự văng ra ngoài nhờ lực quán tính. 1. Góc nghiêng của băng. - Do góc chảy tự nhiên của bêtông tơi ở trạng thái động là rất lớn 40 0 50 0 nên góc nghiêng của băng lớn nhất có thể đảm bảo trong suốt quá trình làm việc vật liệu không bị chảy về phía sau. Nguyễn Đại Lợng MXDA-K38 Trang 3 Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hớng dẫn :ThS.lê văn khoan - Do bêtông tơi là vật liệu dính ớt do đó ma sát giữa băng và vật liệu là rất lớn do đó ta lựa chọn góc nghiêng của băng là = 23 0 . 2 . Vận tốc của băng: - Để đảm bảo yêu cầu về năng xuất của một dây truyền công nghệ thì việc lựa chọn băng có vận tốc hợp lý phù hợp với năng xuất của dây truyền là điều hết sức cần thiết. - Thực tế vận tốc vận chuyển của các băng tải vận chuyển vật liệu xây dựng (bêtông tơi) thờng có vận tốc v= (1 ữ 16) m/s. - Khi tính toán chọn vận tốc băng v =1,1 m/s. 3.Chiều rộng băng: Theo công thức 12-12 [2]. B= 1,1[ 0 . vk Q b +0,05] (m). Trong đó : Q = 30 0 (T/h) năng suất của băng. v- vận tốc của băng (v=1,1m/s). 0 - khối lợng riêng của vật liệu ( 0 =2,4T/h). K b - phụ thuộc hình dạng của băng. Với băng máng 3 con lăn. Theo bảng 12.4[2] ta có: K b = 550. B = 1,1[ 1,1.470 30 + 0.05] =0,32(m). Kết hợp với quy cách băng thờng đợc chế tạo với chiều rộng 400, 500, 650, (700), 800, (900), 1000, 1200, 1400, 1600, 2000, 2600 (mm). Ta chọn băng có chiều rộng băng B = 500(mm). 4.Kiểm tra lại năng suất của băng: Theo công thức 10.7 [1]. Q = 3600FK r K t v 0 (T/h). Trong đó: F- diện tích mặt cắt ngang của dòng vật liệu trên băng. 4 V- tốc độ chuyển động của băng. 5 K r - hệ số rỗng của vật liệu. K r = 0.85 ữ 0.9 (sách vlxd-2000.nxb xây dựng). K t hệ số sử dụng thời gian.( K t = 0.35). Nguyễn Đại Lợng MXDA-K38 Trang 4 Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hớng dẫn :ThS.lê văn khoan Gọi B là chiều rộng băng, F là diện tích mặt cắt ngang của dòng vật liệu trên băng phụ thuộc vào loại băng. Đợc xác định với băng hình lòng máng nh sau: Diện tích mặt cắt ngang của dòng vật liệu đợc tinh theo công thức 10.10[1] là tổng của diện tích tam giác (F t ) với diện tích hình thang (F th ). F b =F t + F th (m 2 ). * Tính diện tích tam giác F t F t = 2 1 B 0 2 1 B 0 C tg 3 = 0,25C B 0 2 tg 3 . (1) Trong đó : 3 _ góc ở đáy của tam giác. 3 0,5 2 0.35 1 20 0 . 2 - góc tự nhiên khi chuyển động. 2 - góc tự nhiên ở trạng thái tĩnh. C- hệ số tính đến sự giảm diên tích vật liệu trên băng chuyển động theo mặt phẳng nghiêng. * Tính diện tích hình thang F th F th = 4 1 (B 0 +B 1 ). (B 0 -B 1 )tg = 4 1 ( B 0 2 +B 1 2 ) tg (2) Trong đó: -góc nghiêng của con lăn so với phơng ngang B 1 - chiều dài của con lăn. đặt B 1 B 0 =K và B 1 B 1 =K 1 khi đó B 0 =K.B và B 1 = K 1 B thay vào (2) ta có : F th = 0,25(K 2 B 2 -K 1 2 B 2 ) tg =0,25B 2 (K 2 - K 1 2 ) tg Nguyễn Đại Lợng MXDA-K38 Trang 5 Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hớng dẫn :ThS.lê văn khoan Thay vào (1) ta có F t =0,25C.K 2 B 2 tg 3 Từ (1) và (2) ta có: F b = 0,25B 2 [C K 2 tg+(K 2 - K 1 2 ) tg]. Khi góc nghiêng của băng lớn hơn 20 0 thì C= 0,85 (trang45[3]). Thay số ta đợc: F b = 0,25.500 2 [0,85. 0,85 2 tg20 0 +(0,85 2 - 0,38 2 ) tg20 0 ]. F b = 0,027 (m 2 ). Q = 3600F.K r. K t .v. 0 (T/h). Q = 36000.0,027.0,87.0,35.1,1.2,4 = 78,14 (T/h). Q tt > Q y/c =30.2,4 =72(T/h). II. Thiết kế một số bộ phận chính của băng. - Đối với băng tải cao su bộ phận kéo chuyển động đợc là nhờ thiết bị dẫn động mà bộ phận làm việc của nó là tang trống chủ động, bộ phận này truyền lực kéo là nhờ ma sát. Do vậy để băng chuyển động đợc thì lực kéo của trống chủ động phải thắng đợc các lực cản do băng gây ra. - Lực cản là tổng hợp tất cả những lực làm cản trở chuyển động của băng. - Lực kéo là lực do nguồn động lực sinh ra để làm cho băng chuyển động, để băng chuyển động đợc thì này phải thắng đợc tổng lực cản gây ra. 1-Xác định lực kéo băng tải: 1.1-Theo đ ờng đặc tính làm việc của băng: Sơ đồ truyền động của băng đơn giản gồm 2 đoạn ở 2 nhánh song song và 2 đoạn cong qua 2 tang. Lực cản chuyển động trên 2 đoạn thẳng tỉ lệ với chiều dài, lực cản ở các đoạn cong đợc tính thêm hệ số cản. Từ công thức 12.14[2] . W c = W ct + W kt Trong đó: W ct =k(q+q b +q cl )L cos ( q+q b )Lsin (2.5) W kt = k(q b +q cl ).L cos q b Lsin (2.6) Nếu coi = = thì từ (2.5) và (2.6) ta có : W c =k(q+2q b +q cl + q cl )L cos qLsin Trong đó : W c - tổng lực cản chung. W ct - lực cản ở nhánh có tải. Nguyễn Đại Lợng MXDA-K38 Trang 6 Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hớng dẫn :ThS.lê văn khoan W kt - lực cản ở nhánh không tải. k- hệ số tính đến lực cản phụ khi băng đi qua đuôi tang chỗ dỡ tải, tang phụ và tuỳ thuộc vào chiều dài đặt băng. Theo [2] lấy k = 4,5 q,q b (N/m) Trọng lợng phân bố trên 2 mét chiều dài của vật liệu và của tấm băng cao su. q cl ,q cl (N/m)-Trọng lợng phần quay của các con lăn phân bố trên một mét chiều dài của nhánh có tải và nhánh không tải. và - hệ số cản chuyển động của băng với các con lăn trên nhánh có tải và nhánh không tải( giá tri gần bằng nhau). Theo bảng 12.9[2] lấy = = = 0,03 - góc nghiêng đặt băng = 23 0 dấu(+) tơng ứng với đoạn chuyển động lên trên. dấu(-) tơng ứng với đoạn chuyển động đi xuống . * Trọng lợng vật liệu bố trí trên 1 m đợc xác định theo công thức 12.7[2] q= v Q .36,0 . Trong đó : Q =78,14 (T/h) - năng suất tính toán của băng truyền. V=1,1 (m/s) -vận tốc chuyển động của băng . Ta có q= 1,1*36,0 14,78 =197,32 (N/m). * Trọng lợng phân bố theo một mét băng theo bảng 12.2[2] với loại băng B=500(mm) . lấy q b =9 (kg/m) =90(N/m). * Trọng lợng phần quay của các con lăn trên nhánh có tải và không tải phân bố trên 1 m chiều dài đợc xác định theo công thức 12.20[2] q cl = G cl /l cl (N/m). và công thức 12.21[2] q cl = G cl /l cl (N/m). Trong đó : G cl , G cl trọng lợng phần quay của các con lăn trên nhánh có tải và không tải (N). l cl , l cl - khoảng cách giữa hai hàng con lăn nhánh có tải và nhánh không tải (m). G cl , G cl - trọng lợng phần quay của các con lăn ứng với B=500(mm) tra theo bảng 12.8 [2]. Có G cl = 12,5 (N). Nguyễn Đại Lợng MXDA-K38 Trang 7 Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hớng dẫn :ThS.lê văn khoan G cl = 10,5 (N). l cl , l cl theo thực tế kiểm nghiệm. l cl = 600 (mm) = 0,6 (m). l cl =1200 (mm) =1,2 (m). Ta có : q cl = 6,0 5,12 = 20,8 (N/m). q cl = 2,1 5,10 = 8,75 (N/m). thay các giá trị trên vào công thức ta có : W c = 4,5(197,32+2.90+20,8+ 8,75)10.0,03cos23 0 197,32.10Sin23 0 W c =1277 (N). 1.2- Xác định lực căng tại nhánh ra và vào tang dẫn: Từ công thức 12.44[2]và công thức 12.45[2] ta có : S r = 1 0 * à e Wk cdt S r = 1 0 * à e Wk cdt *e à 0 Trong đó : Nguyễn Đại Lợng MXDA-K38 Trang 8 Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hớng dẫn :ThS.lê văn khoan S r - là lực kéo trên nhánh ra của tang chủ động. S v - là lực kéo trên nhánh vào của tang chủ động. k đt hệ số dự trữ lực kéo (k đt = 1,151,2). 0 góc ôm của băng ( 0 =180 0 ). à = 0,25 tang bằng thép hoặc gang, không phủ vật liệu tăng ma sát, bẩn (cát). W c - tổng lực cản của băng (N). S r = 1 . 0 à e Wk cdt =1285,13(N). S r = 1 . 0 à e Wk cdt * e 0 à = 2817,53(N). III.Tính chọn băng cao su: * Do băng cao su làm việc với độ dốc tơng đối lớn và chịu tải lớn. Nên khi tính chọn băng, băng phải có số lớp vải nhiều làm tăng khả năng chịu kéo, băng phải thiết kế thêm hệ thống gờ tăng hệ số ma sát giữa băng và vật liệu . * Tính toán. Xuất phát từ lực căng băng mới nhất để tính toán và kiểm tra độ bền của băng . Lực căng băng lớn nhất xuất hiện ở điểm cuối khi vào tang dẫn động. Khi đó : S max =S v = 2817,53(N). Theo công thức 12.39[2] ta có số lớp vải: i = d m KB Sm . . ã (lớp). Trong đó : i-số lớp vải có trong băng. B- chiều rộng băng(mm). K đ -lực kéo đứt 1mm chiều rộng một lớp vải trong băng(mm). m- hệ số dự trữ độ bền của băng . Tra bảng 12.10[2] . ta có: i = 55.500 53,2817.10 = 1,02 (lớp). Do vật liệu chuyển động trên băng có khối lợng riêng lớn ( =2,4 T/m 3 ). Do đó ta lựa chọn băng có số lớp vải lớn để đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc. Do đó ta lấy i= 3 lớp. Nguyễn Đại Lợng MXDA-K38 Trang 9 Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hớng dẫn :ThS.lê văn khoan Ta chọn băng theo tiêu chuẩn C 20-57. * Băng có gờ, chiều rộng B= 500(mm). * Số lớp vải i= 3 (lớp). * Chiều dài băng l=20 (m). * Cách nối băng bằng cách dùng bản lề. IV- Thiết kế chế tạo tang chủ động và tang bị động: 1. Cấu tạo tang chủ động: 2.Tính vỏ tang: * Vật liệu chế tạo vỏ tang là thép Ct3. *Với chiều rộng của băng B = 500 (mm). * Đờng kính ngoài của tang D = 350 (mm). + Khi làm việc vỏ tang chịu tác dụng do tác dụng của lực căng băng , ta coi đó là lực phân bố đều. + Đối với tang trống chủ động còn chịu lực xoắn từ trục lên vỏ tang. Nh- ng do tang chế tạo đợc lắp với trục qua then nên lực này rất nhỏ nên có thể bỏ qua. Từ phân tích ta có sơ đồ tính toán. Nguyễn Đại Lợng MXDA-K38 Trang 10 [...]... tiền đề cho việc thiết kế kỹ thuật sau này, việc phân tích tinh toán kết cấu có chính xác hay không là phần quan trọng của việc xác định tải trọng tác dụng lên kết cấu Một kết cấu đợc gọi là tối u khi nó đảm bảo đợc các tính năng cần có của kết cấu đó, đảm bảo đợc độ bền làm việc, độ cứng vững và ôn định cần thiết nhng không quá lãng phí vật liệu tức là các thanh, thành phần cấu tạo lên kết cấu phải đủ... tính năng phong phú để phân tích các kết cấu hệ thanh, hệ bản, hệ vỏ theo các mô hình khác nhau, có xét cả tính phi tuyến học và tính phi tuyến vật lý Để minh chứng cho những điều ở trên Sau đây ta ứng dụng chơng trình SAP2000 cho việc phân tích kết cấu thép và tính nội lực trong kết cấu thép của Băng tải và Khung giá đỡ của trạm trộn A-Sơ bộ chọn hình thức kết cấu cho kết cấu thép của băng tải Kết... hình cao hàng trăm mét Có đợc những thành tựu nh vậy chính là sự trợ giúp đắc lực của máy tính điện tử và các phần mềm tính toán là linh hồn của nó Nguyễn Đại Lợng MXDA-K38 Trang 22 Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hớng dẫn :ThS.lê văn khoan Hiện nay ở Việt Nam cũng nh trên thế giới có rất nhiều các phần mềm tính toán và thiết kế kết cấu Trong đó có phần mềm tính toán và thiết kế kết cấu SAP2000 Trong những... hớng dẫn :ThS.lê văn khoan B -Đa kết cấu thực về giản đồ tính toán Kết cấu thép của cần trục băng tải ta chọn là kết cấu dạng dàn không gian Việc tính toán thiết kế kết cấu thép của băng tải đợc đa ra theo sơ đồ sau: Với các thông số trong bản vẽ thiết kế Nguyễn Đại Lợng MXDA-K38 Trang 25 Đồ án tốt nghiệp Giáo viên hớng dẫn :ThS.lê văn khoan C- Tải trọng tác dụng lên kết cấu và nội lực phát sinh Đây... những có đợc khả năng phân tích kết cấu mạnh mà còn có thể thiết kế cấu kiện bê tông, cấu kiện thép tiêu chuẩn nh ACI, AISC, BC của Mỹ, Anh Sau khi nhập liệu, chơng trình thực hiện tính toán ngay trong môi trờng Windows rất tiện lợi (đây là điêm hơn hẳn SAP-90) Kết quả tính toán đợc thể hiện trực quan ngay trong cửa sổ chơng trình với đồ hoạ 3D, 2D Và kết quả ở file text Chơng trình SAP-2000 có nhiều... thừa bền thừa ổn định thừa cứng vững Muốn có đợc kết cấu hoàn hảo thì việc mô tả một cách chính xác tỷ mỉ, các lực tác dụng lên kết cấu đòi hỏi một nhà thiết kế phải có một cái nhìn toàn diện về tải trọng về các quan niệm đặt tải, gia tải Để phân tích đặt tải cho kết cấu băng tải đợc sát thực đúng với tinh hình chịu lực của kết cấu ta đi phân tích đặt tải cho kết cấu: 1-Tải trọng gió tác dụng lên băng... dàn có má song song nên có thể tiêu chuẩn hoá đợc cấu tạo các tiếp điểm và thanh má, số thanh má giống nhau nên cấu tạo đơn giản để chế tạo nên có khả năng sản xuất hàng loạt *Có thể chế tạo theo bất kỳ hình dáng nào theo yêu cầu sử dụng (Trừ trờng hợp uốn cong trơn điều) *Khi chịu tải trọng lớn hoặc tải trọng nhỏ nhng khẩu độ lớn ta dùng dàn là hợp lý nhất Nhợc điểm: * Không dùng cho kết cấu có tải... việc Yêu cầu kết cấu thép của băng tải là đòi hỏi phải có một độ ổn định trong quá trình làm việc cao do vậy kết cấu thép của băng tải đợc lựa chọn phải đảm bảo đợc yêu cầu trên Do vậy sơ bộ ta chọn hình thức kết cấu theo dạng dàn mắt lới có mặt cắt ngang dạng tứ giác Dàn là một kết cấu chịu uốn ngang (giống nh dầm) nhng do nhiều thanh tạo thành Dàn thờng có cấu tạo dạng mắt lới. Dàn có những u điểm... và (3-3) lấy d= 50 (mm) do còn có rãnh then VI-Tính toán thiết kế kết cấu thép giới thiệu về chơng trình SAP_2000 Cùng với sự phát triển nh vũ bão của công nghệ thông tin, nghành xây dựng nói chung và nghành xây dựng giao thông vận tải nói riêng cũng có những bớc phát triển không ngừng Những toà nhà trọc trời, những cây cầu mang vóc giáng thế kỷ, những sân vận động có mái tre, những con đờng dài vô... song khả năng nhập giữ liệu và giao diện còn nhiều hạn chế nhất là khi tính toán phải chạy trong môi trờng MS-DOS, điều này gây bất tiện cho ngời sử dụng, trớc tình hình đó, phiên bản SAP-2000 ra đời đã đáp ứng đợc những mong muốn của ngời sử dụng Ngoài khả năng tính toán rất nhiều bài toán kết cấu nh SAP90 hay STAND III, SAP_2000 có giao diện rất đẹp với khả năng đồ hoạ tuyệt vời Nó cung cấp khả năng . tốt nghiệp Giáo viên hớng dẫn :ThS.lê văn khoan đồ án tốt nghiệp. đề tài : Thiết kế trạm trộn bêtông ximăng có năng xuất Q= 30(m 3 /h). Giáo viên hớng dẫn : ThS.LÊ VĂN KHOAN. Giáo viên đọc duyệt. thiếu, trong đó trạm trộn bêtông ximăng là một trong những phơng tiện cơ giới chủ yếu để sản xuất bêtông ximăng với khối lợng lớn. Hiện nay nớc ta đã và đang sử dụng nhiều trạm trộn bêtông khác. chảy tự nhiên ở trạng thái động đ = 40 0 ữ 50 0 - Năng xuất yêu cầu. Căn cứ vào năng xuất yêu cầu ta thiết kế băng tải có năng xuất Q= 30 (m 3 /h). - Chiều dài vận chuyển(khoảng cách giữa