THIẾT KẾ BĂNG CON LĂN TRUYỀN ĐỘNG BẰNG BÁNH RĂNG

Nhiệm vụ thiết kế : • Phần thiết minh : Một bản thiết minh tính tốn các thông số cần thiết của bộ truyền băng con lăn truyền động bằng bánh răng • Phần bản vẽ: 1. 01 bản vẽ tổng thể khổ Ao 2. 01 bản vẽ chi tiết bộ truyền động khổ Ao

Thiết kế môn học máy vận chuyển liên tục GVHD Nguyễn Văn Hùng THIẾT KẾ BĂNG CON LĂN TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG  Lời mở đầu Trong quá trình sản xuất ở các xí nghiệp công nghiệp, máy chuyển đóng vai trò quan trọng trong quy trình công nghệ sản xuất liên tục hoặc sản xuất độc lập. Máy SVTK Trần Quốc Khánh BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP – HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ----oOo----   NHIỆM VỤ THƯ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Môn học: MÁY VẬN CHUYỂN LIÊN TỤC Đề tài : THIẾT KẾ BĂNG CON LĂN TRUYỀN ĐỘNG BẰNG BÁNH RĂNG Cho các thông số ban đầu của hệ : Chiều dài băng (m) Khối lượng một hòm hàng (kg) Năng suất khối lượng của băng( ) h T Kích thướt của khối hàng (mm) 35 30 80 500x500 Nhiệm vụ thiết kế : • Phần thiết minh : Một bản thiết minh tính tốn các thông số cần thiết của bộ truyền băng con lăn truyền động bằng bánh răng • Phần bản vẽ: 1. 01 bản vẽ tổng thể khổ Ao 2. 01 bản vẽ chi tiết bộ truyền động khổ Ao Sinh viên thiết kế: Trần Quốc Khánh Lớp : XD03 Mã số sinh viên: XD03024 Ngành : Cơ giới hố xếp dỡ Ngày giao đề: 24 tháng 9 năm 2006 Ngày nộp đồ án: 20 tháng 12 năm 2006 Chủ nhiệm bộ môn Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Văn Hùng Thành phố Hồ Chí Minh tháng 11 năm 2006 Thiết kế môn học máy vận chuyển liên tục GVHD Nguyễn Văn Hùng chuyển thực hiện các công đoạn trung gian nhằm chuyển tải các sản phẩm theo quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp. Các máy chuyển có thể lắp đặt và vận hành trong các nhà máy cơ khí, trên các bến cảng, các công trường và trong các xí nghiệp mỏ. Căn cứ vào nhu cầu sản xuất mà chúng có thể khác nhau. Theo công dụng, có thể chia máy chuyển thành hai loại: máy chuyển liên tục và máy chuyển theo chu kỳ.Tùy theo tính chất vật liệu chuyển và điều kiện làm việc của máy mà có những yêu cầu riêng biệt đối với từng loại máy chuyển. Từ những yêu cầu đặc biệt của điều kiện làm việc đối với máy chuyển dẫn tới thay đổi kết cấu, kích thước hình học của máy, lựa chọn vật liệu nâng cao vật liệu chế tạo, nâng cao độ cứng vững của máy,độ tin cậy của máy và tính an tồn cao trong quá trình vận hành. Vật liệu được chuyên chở trên các máy chuyển có thể ở thể rời hoặc vật liệu định hình dưới những hình dạng kích thước khác nhau: vật liệu rời như đất, đá than, quặng, cát, các loại vật liệu xây dựng khác nhau; vật liệu đã được định hình như: các phôi liệu dùng trong nhà máy chế tạo, các chi tiết máy thành phẩm, các vật liệu được đóng thành bao gói như xi măng bao, bột, gạch, ngói. Trong phần thiết kế này, em chỉ trình bày quá trình làm việc, cũng như kết cấu của băng con lăn truyền động bằng bánh răng vận chuyển hàng hòm. Hiện nay, loại băng này được sử dụng rất phổ biến trong các nhà máy sản xuất nước giải khát, các bến cảng,… nói riêng và các xí nghiệp, công xưởng trong quá trình vận chuyển khâu cuối cùng của giai đoạn thành phẩm đóng vào thùng để xuất. Trong quá trình thiết kế, còn nhiều sai xót em kính mong quý Thầy Cô hướng dẫn chỉ bảo thêm. Em xin chân thành cảm ơn. SVTK Trần Quốc Khánh Thiết kế môn học máy vận chuyển liên tục GVHD Nguyễn Văn Hùng PHẦN I : GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ BĂNG CON LĂN I. Khái niệm: Băng con lăn là loại máy vận chuyển có bộ phận mang hàng là con lăn được truyền chuyển động nhờ bộ truyền xích hay bộ truyền bánh răng. Băng con lăn được sử dụng để vận chuyển hàng kiện, hàng hòm, hàng có hình dáng dài. Khung đỡ của băng con lăn được bố trí thành hàng dài, thẳng hàng nhau hoặc theo tuyến cong. Khoảng cách giữa các con lăn được bố trí sao cho nó phải ở dưới vật liệu ít nhất ba con lăn. • Ưu điểm: + Băng con lăn có độ bền và độ cứng lớn. Nó cho phép vận chuyển hàng hòm lớn, nặng. + Băng con lăn truyền động bằng bánh răng có kích thước nhỏ gọn, làm việc tin cậy. + Có thể vận chuyển hàng theo tuyến thẳng hoặc tuyến cong. + Có kết cấu đơn giản, thuận tiện cho việc chất tải và dỡ tải. • Nhược điểm: + Trong băng con lăn có nhiều con lăn và bánh răng nên đòi hỏi phải chăm sóc và bảo dưỡng thường xuyên, do đó chi phí vân hành lớn. + Băng con lăn truyền động bằng bánh răng rất nhạy cảm với sự không cân bằng giữa các trục. II. Cấu tạo và phân loại: 1. Cấu tạo: Băng con lăn bao gồm các con lăn xếp cạnh nhau trên một cung băng. Các con lăn được truyền động từ độâng cơ qua hộp giảm tốc tới trục truyền và truyền chuyển động qua các cặp bánh răng nón hoặc xích và đĩa xích. 2. Phân loại: a. Theo truyền động: + Băng con lăn truyền động. + Băng con lăn không truyền động. b. Theo mức độ cơ động của băng: + Băng con lăn cố định. + Băng con lăn di động. c. Theo hướng vận chuyển: + Băng con lăn thẳng. + Băng con lăn cong. + Băng con lăn nghiêng. + Băng con lăn hình xoắn ốc. d. Theo cấu tạo của khung băng: SVTK Trần Quốc Khánh Thiết kế môn học máy vận chuyển liên tục GVHD Nguyễn Văn Hùng + Băng con lăn khung liền. + Băng con lăn khung gián đoạn. SVTK Trần Quốc Khánh Thiết kế môn học máy vận chuyển liên tục GVHD Nguyễn Văn Hùng PHẦN II: TÍNH TỐN BĂNG CON LĂN I. Tính tốn, lựa chọn các thông số cơ bản: 1. Các số liệu ban đầu: _ Hàng vận chuyển: Hàng hòm. _ Khối lượng: G = 30Kg/1 hòm. _ Năng suất khối lượng của băng:Q = 80T/h _Chiều dài vận chuyển của băng: L =35 m _ Kích thước của khối hàng:500x500 mm. 2. Cấu tạo và sơ đồ động cơ cấu truyền động: 1- Động cơ. 2- Khớp nối. 3- Hộp giảm tốc. 4- Bánh răng chủ động 5- Bánh răng bị động. 6- Con lăn. 7- Ổ đỡ. 1 3 2 5 7 4 6 3. Tính tốn lựa chọn các thông số cơ bản: a)Kích thước hình học của con lăn: • Chiều dài con lăn: l =600(ấy rộng hơn chiều rộng hàng 100mm) • Đường kính con lăn: D =80m(chọn theo bảng 10.2 “TTMNC” ) • Khối lượng một con lăn: P = 6kg (chọn theo bảng 10.4 “TTMNC” ) • Đường kính ngõng trục con lăn :d = (0.2÷0.25)D , lấy d = 0.25D = 20mm SVTK Trần Quốc Khánh Thiết kế môn học máy vận chuyển liên tục GVHD Nguyễn Văn Hùng b)Năng suất khối lượng của băng: Q = z.G Với: _ z = 80 chiếc/giờ: năng suất tính theo chiếc. _ G = 30 Kg: khối lượng 1 chiếc hàng. => Q = 80x30 = 2400( Kg/h ) Q = 2.4 ( T/h ) c) bước hàng(t h ) Theo công thức 10-1 “ TTMT ”: Trong đó : _ v : tốc độ chuyển động của hàng (m/s ).chon 0,36m/s _ t h : khoảng cách giữa các khối hàng ( bước hàng ) ( m )ơc1 Vậy bước hàng: t m Q Gv t h 2,16 4,2 30.36,0.6,3 6,3 === d) Tính bước con lăn: Với: _ l h : chiều dài của khối hàng, l h = 0,5 (m). _ Z’= 3: số con lăn đỡ một khối hàng. => e)Tính số con lăn trên băng truyền động Từ công thức 10.5 “ TTMNC “, ta có: L = 35 m: chiều dài băng. => 210 1667.0 35 == n (con lăn) f) Số hàng đồng thời nằm trên băng: [ công thức 10.3 “TTMNC “ ]: 7 35 3600 . 0 == v Lz z =5 vậy z 0 = 5 (chiếc ) II. Tính tốn bộ truyền động: 1. Lực cản chuyển động của tất cả các khối hàng nằn trên băng [Công thức 10.8 “ TTMNC “]: SVTK Trần Quốc Khánh h t G v 6,3 = Q 'Z l t h c = )(667,0 3 5,0 mt c == c t L n = D .d p.n. d 2.f G.Z W 0 µµ +       += D d. Thiết kế môn học máy vận chuyển liên tục GVHD Nguyễn Văn Hùng Trong đó: _ f: Hệ số ma sát của hàng trên con lăn. f phụ thuộc vào vật liệu của hàng, ta chọn f = 0,1. _ D: Đường kính con lăn, D =8 (cm) _ p: khối lượng một con lăn p = 6 (Kg). _ µ số ma sát ở ngõng trục con lăn. Theo bảng 10.5 “TTMNC”, với chế độ làm việc trung bình ta chọn µ = 0.04 _ d: đường kính ngõng trục con lăn. d = 1.9 cm. Vậy: W =29,1(KG) 2. Tính chọn kiểm tra động cơ điện : a. Xác định công suất động cơ truyền động của băng: Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ điện [ Công thức 10.9 “TTMNC"]: N t = 0,1(Kw) Công suất cần thiết của động cơ [ công thức 6.15 “TTMNC” ]: Trong đó : _ k: hệ số dự trữ độ bền, k = 1,2 _η : hiệu suất bộ truyền từ động cơ đến con lăn. η = η 1 . η 2 + η 1 = 0,96 : hiệu suất của hộp giảm tốc. + η 2 = 0,94 : hiệu suất của bộ truyền bánh răng hở => η = 0,96 . 0,94 = 0,9 Vậy: 9.0 2,1.1,0 0 = N =0,13(Kw) b. Chọn động cơ: Chọn chế độ làm việc trung bình CĐ = 25%. Tương ứng với chế độ này, tra bảng 2P “TKCTM” ta chọn đông cơ điện A02(A0π 2 )11-6, có các đặc tính sau: _ Công suất định mức :N đc = 0,4 Kw _ Số vòng quay định mức : n đc = 910 vg/ph _ Hiệu suất động cơ : 68% _ Đường kính trục động cơ: 18 mm _ Khối lượng động cơ: 15Kg Các kích thước chính cuả động cơ điện A02(A0π 2 )11-4: Kích thước ( mm ) SVTK Trần Quốc Khánh µ ÷ 8 0.04x2 6x210 2 2x0.1 30x2.6 W +       += 8 204.0 x 1.0 === 102 29,1x0.36 102 W.v N t η t Nk N . 0 = Thiết kế môn học máy vận chuyển liên tục GVHD Nguyễn Văn Hùng L B 1 B 5 H l 3 l 2C 2C 2 d d 4 h b t 1 298 183 94 188 56 40 140 100 18 9 90 5 20 Hình vẽ [ Bảng 8P “TKCTM”]: Kiểm tra động cơ khi quá tải đột ngột: + Thời gian mở máy của động cơ: Theo công thức 1-57 [TTMNC] : Trong đó: (GD) qd 2 = 0,65 Kg.m 2 : Momen đà tương đương của hệ thống cơ cấu, quy đổi tới trục động cơ [bảng 1.10 TTMNC]. n= 1350 vg/ph : số vòng quay của trục động cơ. Momen dư của động cơ( công thức 1-58 TTMNC ): Md= M kdTB – M T Momen khởi động trung bình của động cơ: M T = 0:momen tĩnh của cơ cấu trên trục động cơ (công thức 1.18 [TTMNC] ), do động cơ làm việc ở trạng thái tĩnh,lực cản ổn định:  M d = 2,465 KG.m Vậy : 3. Chọn khớp nối: Momen định mức của động cơ [ công thức 1.62 “TTMNC” ]: SVTK Trần Quốc Khánh ).(43.0 975 mKG nM N dm dm ===⇒= 910 0.4 975. n N 975. M ñc ñc ñm d qd kd M nGD t .375 .)( 2 = mKGMM dmkdTB .465,27,1. 2 1,18,1 . 2 minmax = + = + = ϕϕ )(64,0 465,2.375 910.65,0 st kd == Thiết kế môn học máy vận chuyển liên tục GVHD Nguyễn Văn Hùng M đm = 0.43(KG.m ) N đm công suất định mức của động cơ n-tốc độ quay dịnh mức của động cơ Momen tính tốn để chọn khớp nối [công thức 16-5 “TTMNC” ]: M k = M đm . k 1 .k 2 Trong đó: _ k 1 :hệ số tính đến mức độ quan trọng của cơ. Tra bảng 1-21 “TTMT”, ta chọn k 1 = 1,2. _ k 2 : hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu. Tra bảng 1-21 “TTMT”, chọn k 2 = 1,2. Vậy: M k = 0.57.1,2.1,2 = 0.82 (Kg.m) Theo bảng III-36 “TTMNC”, chọn khớp trục đàn hồi, có các kích thước cơ bản [bảng III-36(I)]: D mm D 1 mm l mm l k mm d mm d k mm L mm Momen đà Kg.m 500 290 150 130 70 85.5 210 20 Khối lượng lớn nhất của khớp : m = 175 Kg Hình vẽ: 4. Tính chọn hộp giảm tốc: Tốc độ quay của con lăn để đảm bảo tốc độ vận chuyển hàng [ công thức 6-16 “TKMNC” ]: 86 n cl = 86 (vg/ph) Tỉ số truyền chung của bộ truyền động: SVTK Trần Quốc Khánh === 0.08 3.14x 60x0,36 .D 60.v n cl π 10,6 86 910 n n i cl ñc === Thiết kế môn học máy vận chuyển liên tục GVHD Nguyễn Văn Hùng Với n đc = 910 vg/ph , ta chọn loại hộp giảm tốc có tốc độ quay của trục quay nhanh n = 1000 vg/ph. Căn cứ vào yêu cầu của tỉ số truyền của bộ truyền động, theo bảng III-23 “TTMNC”, đối với chế độ làm việc trung bình và tốc độ quay của trục quay nhanh n = 1000 vg/ph, ta chọn loại hộp giảm tốc :P ΟUA250 ( hình vẽ ) có tỉ số truyền i b = 10 và công suất truyền cho phép là 8,7 Kw. Σ Các thông số cơ bản của hộp giảm tốc P ΟUA 250: [Bảng III23-5 “TTMNC”]: Khoảng cách trục A T1 A T2 100 150 115 165 330 200 100 250 250 23 n d 1 H 0 H L L 2 L 4 L 5 M Khối lượng (không có dầu) kg 6 30 160 310 520 230 170 220 150 85 Công suất của hộp giảm tốc: N hgt = N 0 .η k . η 2 br . η 3 ol SVTK Trần Quốc Khánh [...].. .Thiết kế môn học máy vận chuyển liên tục GVHD Nguyễn Văn Hùng Trong đó : _ ηk = 1 :hiệu suất khớp nối _ ηbr = 0,97 : hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng _ηol = 0,995 :hiệu suất một cặp ổ lăn Vậy : Nhgt = 0,053.1 0,972 0,9953 Nhgt = 0,05 (Kw) TÍNH CHỌN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG NÓN RĂNG THẲNG BANH BI DAN BANH DAN 1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng 2 - Bánh nhỏ : thép 45 thường... nhất truyền cho một con lăn của băng truyền động [công thức 10-10 “TKMNC” ]: k G µ d M x = ( 1 ' + p) 2 Z Với k1 : hệ số hàng đặt không đều lên các con lăn k1 = 1,15÷ 1,2 Chọn k1 = 1,2 => 1.2 x 35 0.04 x1.4 M x =( 3 + 6) 2 Mx = 12,3 0,028 = 0,28 (Kg.cm) = 28(N.mm) Khối hàng di chuyển được đặt trên 3 con lăn, nhưng để đảm bảo cho trục sau khi tính tốn, ta coi như khối hàng chỉ được tựa trên hai con lăn. .. được lắp cứng trên trục bằng then, trục đặt trên ổ lăn, một đầu trục lắp với hai đĩa xích,môt đĩa bị động nhận momen quay từ trục ra hộp giảm tốc truyền cho con lăn, một đĩa chủ động đối với đĩa xích con lăn tiếp theo Do đó, trong quá trình làm việc, trục quay chịu uốn, chịu xoắn và chịu kéo Ứng suấát uốn sẽ thay đổi theo chu kỳ đối xứng, ứng suất xoắn sẽ thay đổi theo chu kỳ mạch động (do tính chất làm... Khánh p a2 Thiết kế môn học máy vận chuyển liên tục GVHD Nguyễn Văn Hùng 2 M x 2 2.1,4.10 6 = = 1067 N d tb 2 248,2 = p 2 tgα cos ϕ2 = 1067 tg20.cos46,6 = 267 N = p 2 tgα sin ϕ2 = 1067tg20 sin46,6 = 282 N => p 2 = pr 2 pa 2 III Tính chọn và kiểm tra trục con lăn: 1 Tính chọn đường kính trục: Sơ đồ trục con lăn lắp với các bộ phận khác và sơ đồ phân tích lực được biểu diễn trên hình vẽ: Con lăn và bánh rang... tựa trên hai con lăn Do đó, tại hai vị trí truyền lực từ con lăn xuống trục nếu tính cả khối lượng con lăn thì mỗi vị trí sẽ nhận một lực tác dụng là: R = SVTK Trần Quốc Khánh G P 30 6 + + = 10,5 (N) = 4 2 4 2 Thiết kế môn học máy vận chuyển liên tục GVHD Nguyễn Văn Hùng p p 1 RAx A RA y 30 50 a1 p C SVTK Trần Quốc Khánh 500 B D RB y RBx 50 30 30 r1 Thiết kế môn học máy vận chuyển liên tục GVHD Nguyễn... Bánh bị dẫn: σu = Ta c ó: m tb ≥ 3 19,1.10 6.k N ≤ [σ ] u 2 0,85 y.mtb z n b 19,1.10 6.k N y.z1 n.ϕmθ '' [σ ] u y, z 1 ,n : hệ số dạng răng , số răng, số vòng quay trong 1 phút cùa bánh răng đang tính ϕm : chiều dài tương đốI của răng Theo bảng 3-17 TKCTM Chọn ϕm =25 : hệ số phản ánh sự tăng khả năg tảI Chọn θ '' = 1,5 θ '' tg ϕ = 1 1 1 = 1,06 = 0,94 i SVTK Trần Quốc Khánh => ϕ =43 0 1 Thiết kế. .. chuyển liên tục GVHD Nguyễn Văn Hùng k = k kk k d k tt hệ số tập trung tải trong Chọn k tt =1 k d : h ệ số tải trọng động Theo b ảng 3-13 TKCTM ch ọn k d =1,1 8 Xác định mô đun số răng chiều rộng răng m s =( 0,02 ÷0,03 )L Số răng dẫn : 2L z1 = ms i + 1 2 = 2.230 0,02.320 1,06 2 + 1 = 69 Số răng bánh bị dẫn: z 2 =i z 1 = 1,06.69 = 73 chiều rộng: b = ϕL L = 0,3.320 = 96 mm 9 Kiểm nghiệm sức bền uốn B ánh d... 0,850,3.86 = 319 Chọn L = 320 mm 6.Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác Vận tốc vòng v của bánh răng được tính theo ct 3-18 TKCTM πd tb n1 2.πL(1 − 0,5.ϕL ) 2.3,14.320(1 − 0,5.,03) v= 60.1000 = 60.1000 i 2 +1 = 60.1000 1,06 2 +1 v = 0,33 m/s Theo bảng 3-11 chọn ccấp chính xác 9 7 Xác định chính xác hệ số tải trọng k SVTK Trần Quốc Khánh Thiết kế môn học máy vận chuyển liên tục GVHD Nguyễn Văn... tương đương Thiết kế môn học máy vận chuyển liên tục GVHD Nguyễn Văn Hùng α = 0,75: do ứng xuất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động => M td = 66150 2 + 0,75.34 2 = 66150( N mm) Mặt khác chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 Tra bảng 7-2 “TKCTM”, ta được trị số ứng suất cho phép [σ] = 50 N/mm Vậy : 66150 d ≥3 0,1.50 = 23( mm) Chọn đường kính trục d = 24 mm 5 Tính chọn ổ lăn: Trục con lăn có lực dọc... phép SVTK Trần Quốc Khánh Thiết kế môn học máy vận chuyển liên tục GVHD Nguyễn Văn Hùng Bánh 1: [σ ] u '' σ 0 k N (1,4 ÷ 1,6)σ −1 k N = = n.kσ n.kσ '' σ0 , σ−1 giớI hạn mỏI uốn trong chu ký mạch đ ộng và trong chu kỳ đ ốI xứng 2 σ−1 =0,4 σbk =0,4.480=192 N/mm n hệ số an tồn L ấy n=1,5 k σ : hệ số t ập trung ứng suất chân răng k σ = 1,8 [σ ] u = 1,5.192 2 = 106,7 N/mm 1,5.1,8 Bánh 2: [σ ] u '' σ 0 k N . vụ thi t k : • Ph n thi t minh : M t b n thi t minh t nh t n các th ng số c n thi t của b truy n b ng con l n truy n đ ng b ng b nh r ng • Ph n b n vẽ:. chuy n: + B ng con l n th ng. + B ng con l n cong. + B ng con l n nghi ng. + B ng con l n h nh xo n ốc. d. Theo cấu t o của khung b ng: SVTK Trần