THIẾT KẾ BĂNG GẦU

Băng gầu đứng là một loại máy vận chuyển liên tục chúng gồm bộ phận kéo vô tận (ở dạng dây băng hoặc 1 hay 2 dây xích kéo) được lắp với gầu, thiết bị căng băng, thiết bị truyền động, nắp vào tải, dỡ tải và vỏ băng.

Bản thuyết minh

***************

* Phần I: Giới thiệu chung sơ lược về băng gầu

* Phần II: Tính tốn thiết kế băng gầu.

1) Các thông số cơ bản của băng gầu

2) Xác định loại băng ,loại gầu

3) Tính tốn chọn sơ bộ xích kéo

4) Tính chính xác lực kéo của băng gầu theo phương pháp vòng quanh chu vi 5) Tính chọn động cơ

6) Tính chọn hộp giảm tốc

7) Tính chính xác độ bền dây xích trong thời gian khởi động 8) Tính chọn đĩa xích

9) Tính chọn khớp nối

10) Tính chọn thiết bị phanh

11) Tính chọn thiết bị căng băng

* Phần III: Tính tốn chọn trục, then, ổ

1) Tính chọn trục

2) Kiểm nghiệm trục

3) Tính chọn then và kiểm nghiệm then

4) Tính chọn ổ

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

I Tính tốn máy nâng chuyển Trường đại học hàng hải bộ môn cơ giới hóa xếp dỡ.

II Thiết kế chi tiết máy ( Nguyễn Trọng Hiệp , Nguyễn Văn Lẫm ) Nhà xuất bản giáo dục

PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG SƠ LƯỢC VỀ BĂNG GẦU

***************

Như chúng ta đã biết :Môn học máy vận chuyển là một môn học đóng vai trò rất quan trọng trong công tác xếp dỡ và vận chuyển hàng hố ở các nhà máy, xí nghiệp và trong các cảng v v vì khi vận chuyển hàng hố bằng loại thiết bị này thì chi phí thấp, năng suất cao,ø ít tốn nhân công và tự động hố

Trong thời điểm hiện nay thì nó lại đóng một vai trò quan trọng hơn ,bởi vì chúng ta đang thực hiện sự nghiệp công nghiệp hố và hiện đại hố đất nước cho nên lượng hàng hố trao đổi mua bán ngày càng nhiều thì vai trò của Máy vận chuyển hàng hố lại càng quan trọng

Băng gầu đứng là một loại máy vận chuyển liên tục chúng gồm bộ phận kéo vô tận (ở dạng dây băng hoặc 1 hay 2 dây xích kéo) được lắp với gầu, thiết bị căng băng, thiết bị truyền động, nắp vào tải, dỡ tải và vỏ băng Truyền động được thực hiện từ động cơ qua hộp giảm tốc rồi truyền qua trục dẫn tới đĩa xích (tang) qua xích (băng) làm xích (băng) chuyển động từ đó kéo theo gầu chuyển động vận chuyển hàng hố Phanh hoặc hãm dùng để khắc phục sự tự chuyển động tuỳ tiện bộ công tác hoặc theo hướng ngược

Phương vận chuyển của băng gầu theo phương đứng hoặc phương nghiêng với góc nghiêng nhỏ

so với trục thẳng đứng

Vật liệu vận chuyển như là cát, đá, sỏi, xi măng, than, thạch cao……

Băng gầu được sử dụng trong các xí nghiệp hố chất, các xí nghiệp xi măng và thạch cao…

PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BĂNG GẦU

***************

1) CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN:

Năng suất của băng :Q = 120 (T/h)

Chiều cao vận chuyển: H = 40 (m)

Khối lượng riêng của hàng:γ = 1 , 25 → 1 , 6 (T/m3) [bảng 4.1] Lấy γ = 1 , 5 (T/m3)

2 ) XÁC ĐỊNH LOẠI BĂNG, LOẠI GẦU:

a) Xác định loại băng gầu, loại gầu

Theo bảng [8.2] và bảng [8.5] quy định đối với trường hợp đã cho:

- Sử dụng băng gầu dùng dây xích cao tốc

- Lắp gầu đáy tròn sâu , dỡ tải ly tâm

- Ký hiệu : + Loại băng gầu : Ц Γ

+ Loại gầu : Γ

- Hệ số đầy gầu trung bình :Ψ = 0 , 8

- Tốc độ xích: v = 1÷1,6 (m/s) Lấy v = 1,5 (m/s)

b) Dung tích gầu cần thiết trên một đơn vị chiều dài

) / ( 5 , 18 5 , 1

* 8 , 0

* 5 , 1

* 6 , 3

120

*

*

* 6 ,

Q

γ ψ Q=120 (T/h) : năng suất gầu

V=1,5 (m/s) : vận tốc xích

Ψ=0,8 : hệ số đầy gầu trung bình

γ=1,5 (T/m3) : khối lượng riêng của hàng

-Tra bảng [8.7] lấy ig = 19 (l/m)

i0 = 12 ( l)

tg = 630 (mm) : bước gầu -Tra bảng [8.4] ta có: + Bg = 650 (mm): chiều rộng gầu

Tra bảng [8.1] ta tìm được các thông số còn lại của gầu như sau:

l=250 (mm); h1= 275 (mm) ; r = 80 (mm); h= 450 (mm)

3 ) TÍNH CHỌN SƠ BỘ XÍCH KÉO:

a) Tải trọng trên một đơn vị chiều dài của khối lượng hàng:

q =

V

Q

* 6

3 = 3,6120*1,5 = 22,2 (KG/m) [CT 5.12]

b) Tải trọng trên một đơn vị chiều dài do khối lượng phần hành trình của băng gầu :

qb =qx +qg [CT 8.5]

Trong đó:

+ qg=

g

g t

G

*k=015,63*1,14 = 27 (KG/m) [CT 8.6]

Gg= 15 (KG) : khối lượng một gầu [bảng 8.8]

tg = 0,63 (m) : bước gầu

k = 1,14 :hệ số tính đến khối lượng các chi tiết lắp ghép + Từ tg= 630 (mm), theo bảng [8.6] ta chọn:

Bước xích tx = 603 (mm)

Số răng đĩa xích truyền động là 6

Số răng đĩa xích căng băng là 6

Từ bước xích tx = 603 (mm) ta tra bảng [III.12] chọn xích kiểu BKΠ loại 1 có:

Khối lượng một mét xích là qx= 18,6 (KG/m) Tải trọng phá huỷ là : 30000 (KG)

Khoảng cách giữa các tâm trong cùng là : Bt = 62 (mm)

Chiều rộng tấm xích là : B = 60 (mm)

Vậy: qb = qx + qg = 27 +18,6 = 45,6 (KG/m)

c) Lực cản múc hàng la ø:

Wm = q * km = 22,2 * 3 = 66,6 (KG)

km= 3 : hệ số múc 1kg hàng [bảng 8.10]

q = 22,2 (KG/m) : tải trọng của khối lượng hàng trên một đơn vị chiều dài

d) Công suất cần thiết trên trục truyền động để xích làm việc :

N = 0,003*Q*H*(1+

H

k Q

C V

q b* * + m ) [CT 8.15]

40

3 120

1 , 1

* 5 , 1

* 6 ,

Trong đó :

Q = 120 (T/h) : năng suất của gầu

H = 40 (m) : chiều cao vận chuyển

v = 1,5 (m/s) : vận tốc băng gầu

qb= 45,6 (KG/m): tải trọng trên một đơn vị chiều dài do khối lượng phần hành trình của băng gầu

km=3 :hệ số múc 1kg hàng

C = 1,1 : hệ số tính đến chi phí năng lượng để khắc phục lực cản do trọng tâm gầu và hàng đặt công-son so với bộ phận kéo [bảng 8.11]

e ) Lực vòng trên vòng tròn cơ sở của đĩa xích :

P=

V

N

* 102

= 1021*,524,5 = 1666 (KG) [CT 8.16]

N = 24,5 (kW) : công suất cần thiết trên trục truyền động để xích làm việc

V =1,5 (m/s) : vận tốc của băng gầu

f ) Chọn sơ bộ xích kéo của băng 2 xích được tính theo lực đứt :

Sd = (1,5÷17,5)* P = 16*1666 = 26656 (KG) [CT 8.20]

Pd = 0,6.S = 0,6*26656 = 15993,6 (KG) [CT 8.21]

Tra bảng [III.12] chọn sơ bộ xích BKΠ loại 1 có Pđ = 30000 (KG)

4 ) XÁC ĐỊNH LỰC CĂNG CỦA BỘ PHẬN KÉO BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐI VÒNG CHU VI:

a) Lực căng tại điểm 1:

Đối với băng gầu dùng xích, ta có:

Smin≥ 5q>50 (KG ) [CT 5.31]

q = 22,2 (KG/m) : khối lượng hàng trên một đơn vị chiều dài

Ta chọn :S1 = Smin = 120 (KG) ( vì Smin ≥ 5q = 5*22,2 = 111 KG )

b) Lực căng tại điểm 2:

S2=Kq*S1+Wm [CT 8.23]

Trong đó: + Wm = 66,6 (KG) : lực cản múc hàng

+ kq =1,03÷1,05, chọn kq =1,04 : hệ số lực căng của lực kéo bộ phận kéo

do lực cản tại chi tiết quay

+ S1 =120 (KG) : lực căng tại điểm 1

⇒ S2 = 1,04*120 + 66,6 = 191,4 (KG)

c) Lực căng tại điểm 3:

S3 = Sv = S2 + (qb+q)*H [CT 8.24]

Trong đó : + S2 = 191,4 (KG) :lực căng tại điểm 2

+ q = 22,2 (KG) :tải trọng trên một đơn vị chiều dài của khối lượng hàng + H = 40 (m) : chiều cao vận chuyển

+ qb=qx+qg=45,6 (KG/m) :tải trọng trên một đơn vị chiều dài do khối lượng phần hành trình của băng gầu

⇒ S3 = 191,4+(45,6+22,2)*40 = 2903,4 (KG)

d) Lực tại điểm 4:

S4= SR = S1 + qb*H = 120 + 45,6*40 = 1944 (KG) [CT 8.2]

e) Lực căng tính tốn của bộ phận kéo:

Stt = Smax + Sđ [CT 7.13]

+ Smax= S3 = 2903,4 (KG) : lực căng tại điểm 3

+ Sđ : tải trọng động trên xích [CT 7.12]

∗

∗

∗

∗

= +

= (22,2 1,5 45,6)

81 , 9 603 , 0 6

40 5 , 1 60 )

* (

*

*

*

*

* 60

2

2 1

2

2

b x

g t z

H V

Trong đó : V =1,5 (m/s) : tốc độ băng

H = 40 (m) : chiều cao băng gầu

Z = 6 : số răng đĩa xích truyền động

g = 9,81 (m/s2) : gia tốc trọng trường

q = 22,2 (KG/m) : tải trọng trên một đơn vị chiều dài của khối lượng hàng

qb = 45,6 (KG/m) : tải trọng trên một đơn vị chiều dài của phần hành trình của băng gầu

k1 = 1,5 :hệ số quy đổi khối lượng [bảng 7.12]

⇒ Stt = Smax + Sđ = 2903,4 + 2297,4 = 5200,8 (KG)

f) Nếu bộ phận kéo dùng 2 xích thì lực căng tính tốn của một xích lấy bằng:

S1

tt = 0,6*Stt = 0,6*5200,8 = 3120,48 (KG) [CT 7.14]

g) Tải trọng phá huỷ của xích không được nhỏ hơn:

Pph ≥ k.S1tt [CT 7.15]

k = 8 ÷10 : hệ số dự trữ độ bền xích , chọn k = 9

Pph ≥ 9* 3120,48 = 28087,2 (KG) Thoả mãn vì : Pph = 30000 (KG)

Vậy chọn xích kiểu BKΠ, loại 1

5 ) TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ:

+Lực kéo của đĩa xích có tính đến lực cản của đĩa:

W0= kq*Sn-1 - Sn= kq*S3 - S4=1,04*2903,4 –1944 = 1075,5 (KG) [CT 8.28]

+Công suất trên trục truyền động :

N0= 15,8

102

5 , 1

* 5 , 1075 102

*

W

(kW) [CT 7.10]

+Công suất động cơ để truyền động:

) ( 6 , 20 96

, 0

8 , 15

* 25 , 1

kW N

k

η Trong đó : k = 1,25 : hệ số dự trữ

η= 0,96 : hiệu suất [bảng 5.1]

Từ đây tra bảng [III19.2] chọn động cơ điện :A02 -72 –6

+ Công suất động cơ : 22 (kW)

+ Tốc độ quay trục : 970 (vòng /phút)

+ Hiệu suất : 90,5 %

+ Khối lượng động cơ : 230 (kg)

Bảng kích thước động cơ: ( mm)

A02-72-6 699 393 300 230 461 133 110 14 318 267 48 18 200 52

6 ) TÍNH CHỌN HỢP GIẢM TỐC:

+Tốc độ quay của trục truyền động

24 , 87 25

603 , 0

* 6

5 , 1

* 60

*

*

=

x t

t z

v

Trong đó: v = 1,5 (m/s) : vận tốc của băng

z = 6 : số răng đĩa xích

tx = 0,603 (m) : bước xích +Xác định tỷ số truyền cần thiết giữa trục động cơ và trục truyền động

38 , 8

25

=

i [CT 6.17]

+ Tra bảng III.22.2 chọn được hộp giảm tốc Π 2 − 500

Tỷ số truyền : i = 41,34

Công suất cho phép của trục : 27,5 (kW)

* Từ tỷ số truyền tìm được chính xác tốc độ dây xích là

t

dc x

n t Z

V

* 60

*

*

=

34 , 41 60

970

* 603 , 0

* 6

= =1,41 (m/s) [CT 6.18]

* Tính chính xác năng suất của băng gầu:

Q=3,6*io*Vt*ψ *γ*

g

t

1

=3,6.*12 *1,41*0,8*1,5* 0,631 = 116 (T/h) [CT 8.29]

Với : io = 12 (l) γ = 1,5 (T/m3) ψ = 0,8

Vt = 1,46 (m/s) tg= 0,63 (m)

Cho phép sai lệch so với năng suất qui định trong giới hạn là 10%

* 100 % 3 , 3 %

120

116

120− = (thoả mãn)

Bảng kích thước của hộp giảm tốc đã chọn: (mm)

500

2−

Π AT AC A A1 B1 B2 L L1 L3 L5

Kích thước 300 200 360 320 440 310 985 785 390 330

500

2−

Π L6 L7 L8 L10 L11 HO H D Số lượng m(kg)

Kích thước 445 445 205 340 190 315 598 39 6 500

7 ) TÍNH CHÍNH XÁC ĐỘ BỀN DÂY XÍCH TRONG THỜI GIAN KHỞI ĐỘNG :

Theo bảng III.12 thì xích kiểu BKΠ loại 1 mới thoả điều kiện tính như trên :

Khối lượng một mét xích là qx = 18,6 (KG/m) Tải trọng phá huỷ là : 30000 (KG)

Khoảng cách giữa các mắt xích là : Bt = 62 (mm) Chiều rộng tấm xích là : B = 60 (mm)

Hình vẽ:

a) Tính chính xác độ bền xích trong bộ phận kéo:

* Tải trọng trên một đơn vị chiều dài của khối lượng hàng: q

=

V

Q

*

6

.

3 = 3,6116*1,41 = 22,8 (KG/m) [CT 5.12]

Lực cản múc hàng la ø:

Wm = q * km = 22,8 * 3 = 68,4 (KG)

km= 3 : hệ số múc 1kg hàng [bảng 8.10]

q = 22,8 (KG/m) : tải trọng của khối lượng hàng trên một đơn vị chiều dài

* Lực căng tại điểm 1:

Đối với băng gầu dùng xích, ta có:

Smin≥ 5q>50 (KG ) [CT 5.31]

q = 22,8 (KG/m) : khối lượng hàng trên một đơn vị chiều dài

Ta chọn :S1 = Smin = 120 (KG) ( vì Smin ≥ 5q = 5*22,8 = 114 KG )

* Lực căng tại điểm 2:

S2=Kq*S1+Wm [CT 8.23]

Trong đó: + Wm = 68,4 (KG) : lực cản múc hàng

+ kq =1,03÷1,05, chọn kq =1,04 : hệ số lực căng của lực kéo bộ phận kéo

do lực cản tại chi tiết quay

+ S1 =120 (KG) : lực căng tại điểm 1

⇒ S2 = 1,04*120 + 68,4 = 193,2 (KG)

* Lực căng tại điểm 3:

S3 = Sv = S2 + (qb+q)*H [CT 8.24]

Trong đó : + S2 = 193,2 (KG) :lực căng tại điểm 2

+ q = 22,8 (KG) :tải trọng trên một đơn vị chiều dài của khối lượng hàng + H = 40 (m) : chiều cao vận chuyển

+ qb=qx +qg=45,6 (KG/m) :tải trọng trên một đơn vị chiều dài do khối lượng phần hành trình của băng gầu

⇒ S3 = 193,2+(45,6+22,8)*40 = 2929,2 (KG)

* Lực tại điểm 4:

S4 = SR = S1 + qb*H = 120 + 45,6*40 = 1944 (KG) [CT 8.26]

* Lực căng lớn nhất trong bộ phận kéo : Smax = S3 = 2929,2 (KG)

Khi đó tải trọng động ở bộ phận kéo băng gầu dùng xích là:

Sd = * ( )

*

*

*

* 60

2

2

b

q q g t z

H

Sd = * ( 22 , 2 45 , 6 )

81 , 9

* 603 , 0

* 6

40

* 41 , 1

* 60 2

2

+ = 1532,6 (KG) Trong đó : V = 1,41 (m/s) H = 40 (m) t = 0,603 (m)

q = 22,2 (KG/m) qb= 45,6 (KG/m) z = 6

Stt = Smax+ Sd = 2929,25 +1532,6 = 4461,8 (KG)

Nếu bộ phận kéo dùng 2 xích thì lực căng tính tốn của một xích lấy bằng:

S1

tt = 0,6*Stt =0,6*4461,8 = 2677,1 (KG) Tải trọng phá huỷ của xích không được nhỏ hơn: P

Pph ≥ k*S1

tt

k=8÷10 :hệ số dự trữû độ bền xích, chọn k = 10

Pph ≥ 10* Pph = 10*2677,1 = 26771 (KG) Thoả mản vì Pph= 30000 (KG)

Vậy chọn xích kiểu BKП loại 1

b) Tính chính xác độ bền dây xích trong thời gian khởi động:

Lực căng bộ phận kéo trong thời gian khởi động( theo 6.23 ):

Skđ = k m S r

V

k N

+

*

*

*

102 η [CT 6.23]

Trong đó : N = 22 (kW) η = 0,96 k = 1,3

V = 1,41 (m/s) Sr = S4 = 1944 (KG)

Skđ = +1944=

41 , 1

3 , 1

* 96 , 0

* 22

* 102

3930,2 (KG)

Nếu bộ phận kéo dùng hai xích thì: Skđ= 0,6* 3930,2 = 2358 (KG) = 2,358 (T)

Kiểm tra bộ phận kéo trong thời gian khởi động, ta có:

Skđ ≤1,5* S

[CT 7.20]

Trong đó : 3000( ) 3( )

10

30000

T KG k

S

⇒ Skđ = 2,358(T) ≤ 1,5*3 = 4,5 (T) (điều kiện này thoả)

8 ) TÍNH CHỌN ĐĨA XÍCH:

Theo bảng [8.6] ta trọn số răng đĩa xích truyền dộng bằng số răng đĩa xích căng băng là 6

răng

+ Đường kính vòng chia của đĩa xích :

dc = 1206( ) 1,206( )

6

180 sin

603 180

sin

m mm

z

t x

=

=

=

Với bứơc xích : tx = 603 (mm)

+ Đường kính cơ sở của đĩa xích :

D t ≤ 0 , 204 *V2 = 0 , 204 1 , 41 2 = 0 , 41 (m) [CT 8.12]

9 ) TÍNH CHỌN KHỚI NỐI

a) Tính và chọn khớp nối trục động cơ và trục hộp giảm tốc:

+ Momen định mức của động cơ

Mđm = 975*

n

N

= 975*

970

22

= 22,1 (KG.m) [CT 1.62]

Với: N = 22 (kW) : công suất của động cơ

n = 970 (v/p) : tốc độ quay của động cơ

+ Momen tính tốn để chọn khớp nối:

Mk = k1*k2*Mđm = 1,2*1,2*22,1 = 31,8 (KG.m) [CT 1.65]

Trong đó : k1 = 1,2 : hệ số tính đến mức độ quan trọng của cơ cấu [bảng 1-21-TTMT]

k2 = 1,2 : hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu [bảng 1-21-TTMT]

Theo bảng [III.36] chọn khớp nối trục đàn hồi chốt – ống lót có bánh phanh

Bảng thông số cơ bản của khớp :(mm)

(mm)

D1

(mm)

d (mm)

dk

(mm)

L (mm)

l (mm)

lk

(mm)

m (kg)

b) Tính và chọn khớp nối trục hộp giảm tốc và trục đĩa xích:

+ Momen định mức của hộp giảm tốc:

Mđm = 975*

n

N

= 975*27,5

1000 = 26,8 (KG.m) [CT 1.62]

Với: N = 27,5 (kW) : công suất của hộp giảm tốc

n = 1000 (v/p) : tốc độ quay của hộp giảm tốc

+ Momen tính tốn để chọn khớp nối:

Mk = k1*k2*Mđm = 1,2*1,2*26,8 = 38,6 (KG.m) [CT 1.65]

Trong đó : k1 = 1,2 : hệ số tính đến mức độ quan trọng của cơ cấu [bảng 1-21-TTMT]

k2 = 1,2 : hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu [bảng 1-21-TTMT]

Theo bảng [III.34] chọn khớp nối trục chốt – ống lót loại MYBII-95

Bảng thông số cơ bản của khớp :(mm)

D

(mm)

D1

(mm)

d (mm)

d1

(mm)

L (mm)

l1

(mm)

l3

(mm)

m (kg)

10 ) TÍNH CHỌN THIẾT BỊ PHANH:

+ Lực kéo của băng :

Wo = SR – SV = S3 – S4 = 2929,2 – 1944 = 985,2 (KG) [CT 5.4]

+ Mômen phanh cần thiết trên trục truyền động băng gầu :

2

4 , 0

* 40

* 8 , 22 2 , 985 5 , 0 40

* 8 , 22

* 96 , 0 2

*

*

q

T