Đồ án Chi tiết máy Thiết kế băng tải nâng hạ di động

Năm 1892, Thomas Robins đã bắt đầu một loạt các phát minh về băng tải, việc này dẫn đến sự phát triển của việc dùng một băng tải để vận chuyển than, quặng và sản phẩm khác.. Năm 1905, Ri

BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ BĂNG TẢI NÂNG HẠ DI ĐỘNG

GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến SVTH :

1 Huỳnh Văn Ngọc Sơn - 21303402

Đề hoàn thành đồ án này, chúng em đã trải qua khoảng thời gian 14 tuần liên tục học tập và cố gắng

Đồ án đã hoàn thành được là nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Tấn Tiến Chúng em chân thành cảm ơn thầy, thầy đã trực tiếp hướng dẫn, giảng dạy và đã rất nhiệt tình cùng chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án

Lần đầu tiên làm đồ án nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong nhận được sự đóng góp, những lời nhận xét bổ sung của quý thầy cô để đề tài ngày càng hoàn thiện và bản thân chúng em có thể rút ra những kinh nghiệm và kiến thức quý báu cho riêng mình

Tp.HCM, ngày 03 tháng 6 năm 2016

Nhóm trưởng

Huỳnh Văn Ngọc Sơn

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BĂNG TẢI DI ĐỘNG 1

1.1 Tổng quan về băng tải 1

1.2 Kết cấu cơ bản của băng tải 1

1.3 Nguyên lý hoạt động của băng tải 2

1.4 Mục tiêu thiết kế 4

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 5

2.1 Yêu cầu kỹ thuật về băng tải 5

2.2 Phương án thiết kế 5

i Phương án 1 5

ii Phương án 2 6

iii. Chọn phương án 7

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN BỘ PHẬN CÔNG TÁC – BĂNG TẢI 8

3.1 Các thông số đầu vào 8

3.2 Tính chọn dây băng 8

3.3 Tính toán tang trống 16

3.4 Tính con lăn đỡ 16

3.5 Tính thiết b căng băng 17

3.6 Kiểm tra các chi tiết đã chọn 18

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐỘNG 20

4.1 Tính toán công suất của động cơ dẫn động 20

4.2 Thiết kế bộ truyền xích 21

4.3 Tính toán thiết kế các trục tang 25

i Trục tang chủ động 25

ii Tính trục b động 27

4.4 Chọn then cho trục tang chủ động 30

4.5 Kiểm nghiệm độ bền trục 30

4.6 Kiểm nghiệm độ bền trục tang chủ động 30

4.7 Chọn ổ lăn 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34

STT Hình Tên hình Trang

1 1.1 Sơ đồ kết cấu cơ bản hệ thống băng tải nâng hạ di động 2

2 1.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống băng tải 2

3 1.3 Sơ đồ dẫn động của hệ thống 3

7 3.2 Biểu đồ l c căng trên băng với góc 13

8 3.3 Sơ đồ tính l c căng băng với góc 15

9 3.4 ác ích thước cơ bản của con lăn 17

10 4.1 Kết cấu sơ bộ trục lắp trên tang dẫn động 25

11 4.2 Biểu đồ l c tác dụng và biểu đồ mômen xoắn nội l c trục tang

12 4.3 Kết cấu sơ bộ trục lắp trên tang b động 27

13 4.4 Biểu đồ l c tác dụng và biểu đồ mômen xoắn nội l c trục tang b

STT Bảng Tên bảng Trang

2 3.2 Thông số tiêu chuẩn con lăn 16

3 4.1 Các thông số cơ bản của động cơ 20

4 4.2 Các thông số của bộ truyền xích 24

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BĂNG TẢI DI ĐỘNG

1.1 Tổng quan về băng tải

Băng tải đã được sử dụng từ thế kỷ thứ 19 Năm 1892, Thomas Robins đã bắt đầu một loạt các phát minh về băng tải, việc này dẫn đến sự phát triển của việc dùng một băng tải để vận chuyển than, quặng và sản phẩm khác

Năm 1905, Richard Sutcliffe đã phát minh ra băng tải đầu tiên để sử dụng trong các mỏ than, việc này dẫn đến cuộc cách mạng hoá ngành công nghiệp khai thác mỏ Đến năm 1913, Henry Ford đã giới thiệu dây chuyền băng tải tại xưởng Michigan của công ty Ford

Hiện tại ở Việt Nam, sản xuất băng tải là một ngành mới và đang phát triển Vấn

đề được đặt ra là việc vận chuyển các sản phẩm cũng như hàng hóa từ độ cao này đến

độ cao khác như: việc vận chuyển hàng hóa trong các xưởng sản xuất, tại các bến cảng v.v… Điều này làm cho việc phát triển một băng tải có khả năng di chuyển và nâng hạ trở nên cần thiết Năm 2014, tỷ lệ mua các hệ thống băng tải từ các thị trường Bắc Mỹ, châu Âu và châu Á đã tăng trưởng hơn Băng tải chủ yếu được mua vào là dòng con lăn ở trục băng tải, băng tải dây chuyền, băng tải tại nhà máy đóng gói và các nhà máy công nghiệp Ở lĩnh vực thương mại và dân sự (tại các sân bay, trung tâm mua sắm v.v…) cũng đang ngày càng sử dụng nhiều băng tải để đáp ứng và phục vụ công việc Với tình hình như thế đã cho thấy phạm vi phát triển tích cực và ngày càng tăng trưởng cho ngành công nghiệp sản xuất băng tải

1.2 Kết cấu cơ bản của băng tải

Kết cấu của băng tải bao gồm các bộ phận cơ bản sau: dây băng, con lăn, tang trống chủ động, tang trống bị động, thiết bị căng băng, khung sườn, khung đặt động

cơ, khung di động

Trong đó tang chủ động đảm nhiệm vai trò dẫn động cho quá trình tải của băng Quá trình tải được truyền động nhờ hệ thống dẫn động gắn với động cơ Các con lăn đảm bảo cho dây băng trong quá trình tải không bị chùng

Bên cạnh đó, việc nâng hạ của băng tải thực hiện nhờ vào một tang quấn cáp được dẫn động bởi một động cơ

2 Bánh đai nhỏ 8 Con lăn đỡ nhánh có tải

5 Tang chủ động 11 Vít căng băng

6 Xích truyền động 12 Con lăn đỡ nhánh không tải

13 Cụm bánh xe di chuyển

1.3 Nguyên lý hoạt động của băng tải

Nguyên lý hoat động của băng tải khá đơn giản Băng tải đƣợc dẫn động từ động

cơ Ở đầu ra của động cơ ta gắn một hộp giảm tốc để giảm tốc độ động cơ cho phù hợp với tốc độ yêu cầu của băng tải

1.4 Mục tiêu thiết kế

Từ những tìm hiểu về băng tải, nguyên lý hoạt động cũng như kết cấu cơ bản của một băng tải Ta đặt ra mục tiêu thiết kế cho đồ án như sau:

 Băng tải đi động

 Hàng hóa tải: bao đường (50kg) trong các nhà máy

 Có bánh xe gắn bên dưới để giúp cả hệ thống có thể di động 1 cách linh hoạt

 Việc nâng hạ được thực hiện bằng pully thông qua động cơ để đáp ứng các nhu cầu làm việc khác nhau

 Các yêu cầu chi tiết:

 Khả năng tải: tải bao đường 50 (kg)

 Chiều dài băng tải: 10 (m)

 Góc nghiêng băng tải: 100

- 220

 Năng suất: 130 tấn/giờ

 Tốc độ dây băng: 1,6 (m/s)

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Yêu cầu kỹ thuật về băng tải

Từ các mục tiêu thiết kế đã đặt ra trong chương 1, ta có được các yêu cầu sau:

 Khả năng tải: tải bao đường 50 (kg)

 Chiều dài băng tải: 10 (m)

 Góc nghiêng băng tải: 100

- Ƣu điểm:

+ Tiết kiệm vật liệu để làm khung đặt động cơ

+ Dễ sửa chữa và thay đổi động cơ

+ Kết cấu đơn giản

+ Thay đổi đƣợc góc nghiêng băng

+ Động cơ nâng hạ đặt gần tang chủ động

+ Sử dụng con lăn chịu tải bố trí chữ V

+ Khó khăn trong việc sửa chữa do vị trí đặt 2 động cơ khác nhau

+ Sử dụng con lăn bố trí chữ V làm tăng số lượng con lăn làm tăng giá thành

iii Chọn phương án

Từ việc phân tích những ưu điểm và nhược điểm của 2 phương án trên ta nhận

thấy phương án 1 có giá thành thấp hơn mà vẫn đảm bảo được các mục tiêu

thiết kế đặt ra

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN BỘ PHẬN CÔNG TÁC – BĂNG TẢI

3.1 Các thông số đầu vào

- Góc nghiêng của băng là:

- Tốc độ dây băng:

- Năng suất băng tải: 130 T/h

- Vật liệu tải: bao đường 50kg với chiều rộng bao là 400 mm

: Tải trọng trên 1 đơn vị chiều dài do khối lượng dây băng

𝑖 Với : chiều dày lớp bọc cao su ở mặt làm việc Chọn : chiều dày lớp bọc cao su ở mặt không làm việc

Chọn : Tải trọng trên 1 đơn vị chiều dài do khối lượng phần quay của các con lăn ở trên nhánh có tải

: Tải trọng trên 1 đơn vị chiều dài do khối lượng phần quay của các con lăn ở trên nhánh không có tải

4 Chiều dày của dây băng :

𝑖

Với đường kính con lăn đỡ là ta tìm được khối lượng phần quay của các con lăn đỡ 𝑔 từ đây ta tính được:

W6,7

W2,3

3 W3,4 4 W4,5

W5,6 5

+ : lực căng của dây băng tại điểm thứ i

+ : lực căng của dây băng tại điểm thứ i + 1

+ : lực cản tại đoạn giữa hai điểm kế tiếp nhau thứ i và thứ (i+1)

+ : lực căng trên đoạn không tải

+ 𝐿 : chiều dài dây băng

+ : hệ số cản chuyển động đối với ổ lăn (bảng 4.4[2])

+ : góc nghiêng của băng

Vậy

- Lực căng tại điểm 4:

với góc ôm của dây băng và tang là 180°

- Lực căng tại điểm 6:

Trong đó:

- Lực căng tại điểm 7:

+ : lực căng trên nhánh chịu tải

𝐿 𝐻

Suy ra

(1)

Mặt khác ta có quan hệ giữa lực căng tại điểm đầu và điểm cuối trên dây băng:

Trong đó:

+ 𝑓: hệ số bám giữ dây băng cao su và tang thép, 𝑓 (bảng 2.3[1])

+ : góc ôm của dây băng trên tang, 𝑎𝑑

Từ (1) và (2) suy ra

Từ đó ta thay vào các phương trình trên và tính được các kết quả như sau:

- Kiểm tra độ v ng của dây băng: Độ v ng cho phép của dây băng trên nhánh có tải:

[ ] [ ]

Với: là khoảng cách con lăn nhánh chịu tải

[ ]

Độ v ng cho phép của dây băng trên nhánh không tải:

[ ] Với: là khoảng cách con lăn nhánh không tải

[ ]

Vậy dây băng thỏa mãn yêu cầu về độ v ng cho phép

- Biểu đồ lực căng băng theo chu vi:

Hình 3.2 Biểu đồ lực căng trên băng với góc α

S1 S2

S7

S3 S4

S6 S5

Tương t ta tính toán với , ta được

- Kiểm tra độ v ng của dây băng: Độ v ng cho phép của dây băng nhánh có tải:

[ ]

Với: là khoảng cách con lăn nhánh chịu tải

[ ]

Độ v ng cho phép của dây băng nhánh không tải:

[ ]

Với: là khoảng cách con lăn nhánh không tải

[ ]

Vậy dây băng thỏa mãn yêu cầu về độ v ng cho phép

- Biều đồ lực căng dây băng theo chu vi:

Hình 3.3 Sơ đồ tính lực căng băng với góc

S1 S2

S7

S3 S4

S6 S5

3.3 Tính toán tang trống

Đối với tang trống dùng cho băng vải – cao su ta có:

- Đường kính tang:

𝑖 (CT – 3.8[1]) Trong đó:

+ 𝑖 : là số lớp màng cốt của dây băng 𝑖 12

- Chiều dày vỏ con lăn s (mm), tùy thuộc vào khả năng chịu lực và công dụng của

con lăn, con lăn đỡ băng vải – cao su có s từ nên ta chọn

- Chiều dài con lăn: L (mm) phụ thuộc vào chiều rộng của dây băng

Đới với băng vải cao su 𝐿

Bảng 3.2 Thông số tiêu chuẩn con lăn

Các thông số tiêu chuẩn con lăn

Ký hiệu D (mm) d1 (mm) L1 (mm) L2(mm) L3(mm) S (mm) TA-89-204-560-

3.5 Tính thiết bị căng băng

Lực kéo ở trạm kéo căng được xác định theo công thức sau:

́ ̀

CT 3.14 [2] Trong đó sơ bộ lấy tổn thất do chuyển động của con trượt trong vít kéo căng là 15N

Lực kéo trong một vít được xác định theo công thức (3.15 2 )

́ Chọn sơ đồ trạm kéo căng kiểu vít chịu kéo Với tải trọng lên vít là P, ta có thể lấy ren vít theo hệ mét là M20 có đường kính trong là 𝑑 ng suất kéo tại mặt cắt vít:

𝑑

ng suất đã tính nhỏ hơn nhiều so với ứng suất cho phép:

[ ] [ ] 𝑎 Với ta chọn [ ] 𝑎 bảng 7.1 3

Số v ng ren vít trong đai ốc theo công thức ( 3.20 2 )

𝑑 𝑑

Hình 3.4 Các kích thước cơ bản của con lăn

Chiều cao cần thiết của đai ốc:

𝐻 Trong đó s là bước ren (mm)

Đai ốc theo tiêu chuẩn với ren M2 có chiều cao là 𝐻 Vì vậy, cần phải lấy loại đai ốc chuyên dùng có chiều cao 20 mm hoặc cần chọn loại vít có ren là M24 Khi đó:

𝐻 Đai ốc thiêu chuẩn với ren M22 có chiều cao 20mm Nếu vít chịu nén, ta kiểm tra uốn dọc của vít theo công thứ (3.19) 2 :

𝑑 √ √ 𝑐

Ta lấy loại vít M22 có 𝑑 en của bulông k p bộ phần tự phanh

sẽ không được kiểm tra

3.6 Kiểm tra các chi tiết đã chọn

1 Kiểm tra dây băng

Với các góc từ đến thì lực căng dây băng lớn nhất là trong trường hợp

- Lực căng dây băng lớn nhất

- Số lớp màng cốt cần thiết để chịu lực lớn nhất là:

𝑖

[ ] Trong đó:

+ : hệ số dự trữ độ bền chọn theo bảng

+ : giới hạn bền của lớp màng cốt:

(

) (Bảng 4.7 [1]) + chiều rộng dây băng tính bằng cm, B=50cm

- Số màng cốt đã chọn 𝑖

→ Vậy băng đã chọn thỏa mãn và đảm bảo đủ bền

2 Lực kéo cần thiết ở tang dẫn động

3 Kiểm tra đường kính tang dẫn động - Đường kính tang truyền động được kiểm tra theo áp lực dây băng lên tang

(CT – 3.14[1]) Trong đó: + : Lực kéo + : áp lực cho phép của dây băng ⁄

+ : Góc ôm của băng lên tang

+ : Hệ số ma sát giữa băng và tang (Bảng 2.3[1])

- Đường kính cần thiết nhỏ nhất là:

- Đường kính tang đã chọn

→ Đường kính tang đã chọn thỏa mãn yêu cầu làm việc

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐỘNG

4.1 Tính toán công suất của động cơ dẫn động

1 Lực cản ở tang dẫn động không tính đến lực cản trong ổ trục, xác định theo

𝑔 𝑕 [ ] Trong đó:

+ : tốc độ trung bình của bộ phận kéo (m/s)

+ : Hiệu suất của hộp giảm tốc bánh răng làm việc kín ta thiết kế với 3 cặp ổ lăn và 2 cặp bánh trụ răng nghiêng:

+ : Hiệu suất bộ truyền xích từ hộp giảm tốc đến trục tang + : Hiệu suất của các khớp nối,

Theo các tìm hiểu trên thị trường ta chọn động cơ điện tích hợp hộp giảm tốc: DOLIN – chân đế với công suất là 5,5Hp, tốc độ là 1440 (vg/ph) và tỉ số truyền

12

Bảng 4.1 Các thông số cơ bản của động cơ

Kiểu động cơ Công suất định

mức (HP)

Tốc độ quay của trục (v/p)

Hiệu suất (%) Khối lượng (kg)

5 Theo bảng tỉ số truyền thường dùng cho các bộ truyền ở bảng 2.4[3] ta chọn:

: tỉ số truyền của bộ truyền xích

: tỉ số truyền của hộp giảm tốc động cơ

Do đó: Tỉ số truyền chung của hệ thống là

6 Ta tính lại vận tốc của tang trống theo công thức (CT3-10[2])

𝑖

𝑔 𝑕 Do đó:

4.2 Thiết kế bộ truyền xích Trong phần này và các phần sau ta tính toán, áp dụng các công thức và bảng tra trong sách Hướng dẫn thiết kế Hệ thống dẫn động cơ hí – Trinh Chất, Lê Văn Uyển’ 1 Chọn loại xích Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp, dùng xích con lăn 2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền - Theo bảng 5.4, với , chọn số răng đĩa nhỏ , do đó số răng xích đĩa lớn

- Theo công thức (5.3), công suất tính toán

Trong đó + ,

+

+ 𝑔 𝑕

+

Theo công thức (5.4) và bảng 5.6[3]:

Với:

(đường tâm với các đĩa xích làm với phương nằm ngang một góc )

( chọn 𝑎 )

(điểu chỉnh bằng một trong các đĩa xích)

(tải trọng va đập)

(bộ truyền làm việc 1 ca)

(môi trường làm việc không bụi, chất lượng bôi trơn I – bảng

𝑎 [

√( ) ( ) ]

Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm a một lượng bằng

𝑎 𝑎 , do đó 𝑎

- Số lần va đập của xích: Theo (5.14[3]) 𝑖

[𝑖] Bảng 5.9[3] 3 Tính kiểm nghiệm xích về độ bền: Theo(5.15):

- Theo bảng 5.2, tải trọng phá hủy , khối lượng một mét xích 𝑔 - (tải trọng mở máy bằng 2 lần tải trọng danh nghĩa);

𝑎

Trong đó ( bộ truyền nghiêng 1 góc < 400) Do đó

Theo bảng 5.10 với 𝑔 𝑕, [ ] Vậy [ ] bộ truyền xích đảm bảo độ bền 4 Đường kính đĩa xích: theo công thức (5.17[3]) và bảng 13.4: 𝑑 ⁄

⁄

𝑑 ⁄

⁄

𝑑 [ ]

𝑑

𝑑 𝑑 .6,03 = 158,08mm