Tính toán thiết kế băng tải cao su (thuyết minh+bản vẽ)

1. Tính toán thiết kế băng tải2. Tính toán thiết kế một số bộ phận của băng tải Tính toán thiết kế tang trống chủ động Tính toán thiết kế tang trống bị động Tính mối hàn giữa vỏ tang và thành tang Tính toán lựa chọn cụm con lăn đỡ băng, con lăn đứng (chặn)3. Tính toán bộ phận truyền động băng tải4. Tính toán kết cấu thép của băng tải đai

Chơng 2

2.1 Chọn vật liệu chế tạo băng tải

2.1.1 Tấm băng

Căn cứ vào điều kiện làm việc thực tế của băng là vận chuyển vật liệu đất ẩm( = 1,5 tấn /m3) ,chiều dài vận chuyển dài ,vật liệu không có độ nhámnhiều Kết cấu băng cần đơn giản Mặt khác theo yêu cầu là thiết kế băng tảicao su do đó ta lựa chọn băng tải cao su cốt vải để sử dụng

2.1.2 Kết cấu thép

Chọn loại thép thông thờng để chế tạo kết cấu thép (thép CT3) Sau đó sơnbảo vệ bên ngoài bởi vì nó đáp ứng đợc khả năng làm việc trong điều kiệnchịu đợc tác dụng trực tiếp của môi trờng bên ngoài ,dễ gia công chế tạo vàgiá thành hợp lí

2.1.3 Hệ thống tang dẫn và các con lăn đỡ ,con lăn đứng.

Các tang trống đợc chế tạo bằng thép hàn CT3 Bề mặt tang trống đợc giacông cẩn thận Đối với loại băng tải cao su Để tăng hệ số ma sát giữa băng

và tang trống ngời ta thờng bọc cao su Loại tang trống làm bằng thép hànCT3 có u điểm là dễ gia công chế tạo và giá thành hợp lí Các con lăn thờng

đợc chế tạo bằng thép ống CT3 Con lăn đợc đặt trên ổ lăn huặc ổ trợt vàquay quanh trục gắn chặt trên giá đỡ băng (khung đỡ băng )

2.2 Xác định các thông số cơ bản của băng tải

2.2.1 Năng suất yêu cầu: N (T/h)

Căn cứ vào năng suất yêu cầu thiết kế ,ta thiết kế băng tải có năng suất N=30

m3/h ( = 1,5 tấn/h)  N=45 tấn/h

2.2.2 Chiều dài băng tải : L(m)

Qua việc nghiên cứu vị trí làm việc ta xác định đợc chiều dài băng tải L =25(m)

2.2.3 Góc ngiêng đặt băng :  (độ)ộ))

Do góc chảy tự nhiên của vật liệu đợc vận chuyển t = 45 nên góc ngiêng đặtbăng lớn nhất của băng tải phải đảm bảo sao cho vật liệu trong suốt quá trìnhvận chuyển sẽ không bị tụt xuống dới Với góc chảy vật liệu nh trên ta chọn

đợc  max=18 Tuy nhiên theo vị trí làm việc của băng ta xác định đợc  =11,5

2.2.4 Vận tốc băng tải

Để đảm bảo năng suất làm việc ,việc lựa chọn vận tốc hợp lí có ý nghĩa kinh

tế rõ rệt Vận tốc càng lớn thì tiết diện dòng vật liệu huặc tải trọng phân bốtrên 1 mét chiều dài băng càng nhỏ , giảm đợc lực căng băng , do đó có thểchọn đợc chiều rộng băng nhỏ hơn ,độ bền băng thấp tức là đã chọn đợc loạibăng có giá thành rẻ hơn Tuy nhiên vận tốc băng cao quá cũng không cólợi ,vì với vận tốc cao ,chiều rộng băng nhỏ ,chuyển động của băng cũng kém

ổn định dẫn đến vật liệu trong băng văng ra ngoài ,băng dễ bị lệch về mộtphía Hiện tợng này dẫn đến làm cong vênh con lăn ,tăng độ mòn của băng ởnơi chất tải dẫn đến làm giảm khả năng làm việc và tuổi thọ của băng Trongthực tế vận tốc của băng nơi vận chuyển vật liệu có hạt nhỏ và vừa thờng cógiá trị từ 0,8  1.25 m/s Ta chọn vận tốc băng tải thiết kế là v = 0,85 m/s

C = 1 Khi đó diện tích mặt cắt ngang của dòng vật liệu sẽ đợc tính nh sau :

F =2F =2.1 B Bo tg C = 0,5.C.B tg

(m2) (2.3)Thay số ta đợc :

1500 85 , 0 6 , 3

Fb

(m) (2.4)Thay giá trị Fb = 0,0098 vào (2.4) ta đợc B = 0,335 (m)

Tra bảng tiêu chuẩn bề rộng băng tải tơng ứng với loại vật liệu đợc vậnchuyển là loại có hạt nhỏ và vừa ta chọn chiều rộng băng B = 500 (mm)

Ta sử dụng loại băng  - 150 của Nga có :

-  = 150 (daN/cm) : ứng suất cho phép

H : Chiều cao vận chuyển vật liệu (m) (Nếu băng tải đặt nằm ngang thì H=0).

Q : năng suất của băng tải (T/h) Q = 45 (T/h)

v : vận tốc của băng (m/s) v = 0,85 (m/s)

k1 : hệ số phụ thuộc vào chiều rộng băng Với B = 500 (mm) thì k1 =0,015

k2 : hệ số phụ thuộc vào chiều dài vận chuyển Với L =25 m thì k2 = 1,12

Trong đó W = 3342 (N) (Lực kéo băng tải )

 : Hệ số ma sát Đối với tang làm việc trong môi trờng bụi thì :  = 0,25

 : = 180o ( Góc ôm )

 Sv = 33422192191

 ,

,

Thiết Kế Tính Toán Một Số Bộ Phận Của Băng Tải

3.1 Tính toán thiết kế tang trống chủ động

3.1.1 Công dụng của tang trống chủ động

Tang trống chủ động có nhiệm vụ truyền chuyển động cho băng Nhờ có masát giữa băng và tang trống chủ động làm cho băng chuyển động theo

3.1.2 Xác định chiều dài ,đờng kính tang trống chủ động

băng Đối với loại băng đã chọn ở trên là băng cao su cốt vải thì chiều dài và

đờng kính chọn tang trống chủ động đợc xác định nh sau :

Dc

t = B + 100 (mm) (3.1)

Dc

t = (120  150 ).i (mm) (3.2)Trong đó :

3.1.3 Tính toán thiết kế các chi tiết của tang trống chủ động

Cấu tạo tang trống chủ động đợc mô tả trên hình vẽ 3.1

Khi băng tải làm việc dới tác dụng của lực kéo băng (Wc) làm phát sinh lựccăng trong băng .Tại mỗi vị trí ( điểm ) trên băng có một lực căng xác

định Lực căng có giá trị lớn nhất ở điểm cuối nhánh dẫn ( nhánh có tải ) vàotang trống chủ động và có giá trị nhỏ nhất ở điểm cuối nhánh bị dẫn ( nhánhkhông có tải ) khi vừa ra khỏi tang trống chủ động

- Lực tác dụng lên vỏ tang đợc xác định theo công thức :

R = 2Sv.sin

2



 (N) (3.3)Trong đó :

Trong đó : q = 20,5 (N/mm) -Lực phân bố trên chiều dài vỏ tang

L = 600 (mm) -Chiều dài vỏ tang

-ứng suất uốn lớn nhất sinh ra trong vỏ tang : max (N/mm)

u

max =

u W

M max

 u (3.6)

Mu

max : - Mô men uốn sinh ra trên vỏ tang (N.mm)

Wu : - Mô men chống uốn của vỏ tang

Wu = 0,1

D

d

D4 4

D,d : Đờng kính ngoài và trong của vỏ tang

u : ứng suất uốn cho phép của vật liệu làm vỏ tang (Thép CT3 )

Từ công thức (3.6) suy ra :

Wu 

 u

u M

.

-Đờng kính trong 2 lấy bằng đờng kính trục

Hình 3.4 :Cấu tạo thành tang

Phần này đợc trình bày ở chong tính toán và thiết kế bộ truyền động

3.2 Tính toán thiết kế tang trống bị động

3.2.1 Công dụng của tang trống bị động

Tang trống bị động dùng để kéo căng băng và điều chỉnh sức căng của băng

3.2.2 Xác định chiều dài và đờng kính tang trống bị động

Đờng kính của tang trống bị động dợc xác định từ quan hệ sau :

Để thuận tiện cho việc gia công chế tạo ta thiết kế tang bị động giống nh tangchủ động nhng có trục ngắn hơn trục tang chủ động ( do trục tang chủ độngcòn phải lắp thêm bánh đai huặc (đĩa xích ) của bộ truyền động đai (huặcxích ) dẫn động băng tải

Nh vậy các kích thớc của tang bị động sẽ là :

L = 600 (mm) ; v = 8 (mm)

Dc

t = 360 (mm) ; t = 10 (mm)

3.3 Tính mối hàn giữa vỏ tang và thành tang

Sử dụng phong pháp hàn hồ quang cho mối hàn góc

Hình 3.5 : Mối hàn liên kết vỏ

tang với thành tang.

Dới tác dụng của lực kéo băng tải (Wc) làm cho trong mối hàn xuất hiện

= 601560 (N.mm)-ứng suất cắt do Mx sinh ra trong mối hàn :

Wo = 0,2.d3.(1-4) - Mô men chống xuắn của mối hàn (Mối hàn cómặt cắt là hình vành khuyên )

 =

d

d1

, d =344 (mm) - Đờng kính của vỏ tang

c - ứng suất cho phép của mối hàn Tra bảng ta tìm đợc :



Hay : 0,2.d3.(1- 4

4 1

d

 c

x M



d1 

 c

x d M d



2 , 0

Các con lăn đỡ băng đợc đặt theo suốt chiều dài băng có tác dụng làm giảmbớt độ võng của băng Cụm con lăn đỡ nhánh làm việc có các loại sau :

+ loại 1 con lăn đỡ

+ loại 2, 3 con lăn đỡ huặc có thể đến 4 huặc 5 con lăn đỡ

Nh ở chơng 2 ta đã dùng 2 con lăn đỡ để thiết kế

Các con lăn đỡ ở nhánh không làm việc chỉ có loại thẳng

Con lăn đứng ( chặn ) có nhiệm vụ chống lệch băng ra khỏi quỹ đạo chuyển

động của nó

Các loại cụm đỡ con lăn đợc thể hiện trên hình 3.6

a) Cụm đỡ con lăn chỉ có 1 con lăn thẳng

b) Cụm con lăn đỡ hình lòng máng bao gồm 2 huặc 3 con lăn đỡ

c) Cụm con lăn đứng (chặn )

3.4.2 Tính toán cụm con lăn đỡ nhánh làm việc

Các con lăn đỡ nhánh làm việc chỉ chịu tác dụng do trọng lợng của băng vàvật liệu trên băng tác dụng lên Lực này đợc xác định nh sau :

Rcl = (q + qb) L.cos (N) (3.11)

Do đó lực tác dụng lên 1 cụm con lăn sẽ là :

-Rcl : Lực tác dụng lên hệ thống con lăn đỡ nhánh có tải (N)

-q,qb : Trọng lợng vật liệu và trọng lợng tấm băng phân bố trên 1

mét chiều dài :

85 , 0 6 , 3

10 45

6 , 3

(N) (3.13)

- qb = 114 (N/m)

-R1

cl : Lực tác dụng lên 1 cụm con lăn đỡ nhánh làm việc

- n : Số cụm con lăn đỡ nhánh làm việc n = 20 theo thiết kế

-  : Góc ngiêng đặt băng  = 11,5o

- L : Chiều dài băng tải L = 25 (m)

Thay các giá trị này vào công thức (3.11),(3.12) ta đợc :

R1

cl =

20

5 , 8 cos 25 ).

147 114

323 =161,5 (N)

- Kiểm tra bền vỏ con lăn

Tơng tự nh tính vỏ tang trống chủ động ta cũng xem nh vỏ con lăn làm việc

nh 1 dầm giản đơn Khẩu độ bằng chiều dài con lăn chịu lực phân bố đều :

Biểu đồ mô men uốn của vỏ con lăn dới tác dụng của lực q đợc thể hiện trênhình vẽ sau :



L q

max = 0 , 51

11965

3 , 6086

Vậy vỏ con lăn đảm bảo yêu cầu làm việc

2) Tính trục con lăn đỡ nhánh làm việc

Vật liệu chế tạo trục : Thép 45 có  = 63 (N/mm2)

Chiều dài trục : L = 360 (mm)

Vì 2 đầu trục của con lăn đỡ gối trên 2 gối do vậy ta xem trục nh là 1 dầmgiản đơn và các gối đỡ chịu các lực sau :

0 

M

(3.15)Trong đó:

Mmax = 12771 (N.mm) - Mô men uốn lớn nhất xuất hiện trên trục

 = 63 (N/mm2) - ứng suất cho phép của thép làm trục (Thép

45)

Thay số vào (3.15) ta có :

d  3

63 1 , 0

12711

= 12,65 (mm)Lấy d = 20 (mm) - (tiết diện giữa trục ) Tại vị trí lắp ổ bi đỡ ta chọn đợc đ-ờng kính trục d = 17 (mm)

Kết cấu trục đợc thể hiện trên hình 3.9

Hình 3.9 : Kết cấu trục

3) Tính chọn ổ bi đỡ trục

Ta tính chọn ổ bi đỡ trục theo hệ số khả năng làm việc C

Sơ đồ tính chọn ổ bi đỡ cho trục con lăn đỡ ( hình 3.10 )

kv- Hệ số xét đến vòng nào của ổ là vòng quay kv = 1,35

h- Thời hạn phục vụ : h = 12500 (h) ( 5 năm )

Con lăn đỡ nhánh không làm việc có dạng nh hình (3.6.a)

Trong thực tế khi băng tải làm việc con lăn chỉ chịu lực tác dụng thẳng đứng

do trọng lợng bản thân tấm băng Giá trị lực này rất nhỏ Do vậy để thuậntiện trong gia công chế tạo ,lắp ráp nhng vẫn bảo đảm đợc yêu cầu làm việccủa băng tải Ta định kích thớc con lăn đỡ nhánh không làm việc nh sau :+) Vỏ con lăn :

- Đờng kính : D = 75 (mm)

-Chiều dài : L = 620 (mm)

-Bề dày vỏ :  = 3 (mm)

+) Trục đỡ :

-Chiều dài trục : L = 680 (mm)

-Tiết diện trục : dmax = 20 (mm)

- Tiết diện trục lắp ổ : dổ = 17 (mm)

nh con lăn đỡ nhánh không làm việc Giá trị lực tác dụng vào con lăn đứngrất nhỏ cho nên ta chọn các kích thớc con lăn đứng nh sau :

+) Vỏ con lăn :

- Đờng kính : D = 60 (mm)

-Chiều dài : L = 100 (mm)

-Bề dày vỏ :  = 3 (mm)

+) Trục đỡ :

-Chiều dài trục : L = 130 (mm)

-Tiết diện trục : dmax = 20 (mm)

- Tiết diện trục lắp ổ : dổ = 17 (mm)

Kết cấu trục con lăn nhánh không làm việc và con lăn chặn băng đợc thể hiệntrên hình vẽ 3.11

Nct =





84 , 2



N

(Kw) (4.2)Trong đó :  = 123 4 (4.3)

1 : Hiệu suất của bộ truyền xích 1 = 0,95

2 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng 2 = 0,97

3 : Hiệu suất một cặp ổ lăn 3 = 0,995

4 : Hiệu suất khớp nối 4 = 1

 = 0,95.0,97.0,9953.1 = 0,908

 Nct = 02,908,84 = 3,13 (Kw)

Căn cứ vào công suất tính toán và vị trí lắp đặt bộ truyền động ta chọn loại

động cơ liền hộp giảm tốc của công ty Cơ khí Duyên Hải Hải Phòng chế tạovới động cơ điện do công ty Chế Tạo Máy Điện Việt Nam - Hungary(VIHEM) chế tạo có các thông số sau :

n /

= 45

1435 = 31,9 (4.4)Trong đó :

- ih: tỉ số truyền của hộp giảm tốc : ih = 20

 Tỉ số truyền của bộ truyền của bộ truyền động xích:

9 , 31 = 1,6

4.4 Thiết kế bộ truyền động xích

4.4.1 Chọn loại xích

Vì vận tốc bộ truyền nhỏ cho nên ta chọn loại xích ống con lăn để thiết kế

4.2 4 Chọn số răng đĩa nhỏ và tính số răng đĩa lớn

-1979) Ta chọn số răng đĩa nhỏ Z1 = 27 Khi đó số răng đĩa xích lớn đợc tínhtheo công thức sau :

Z2 = i.Z1 = 1,6.27 = 43 (răng ) (4.5)

4.4.3 Tính bớc xích t

Theo công thức (12- 35) Xác định công suất tính toán

Công suất truyền qua đĩa xích dẫn

N =

x

N

 = 02,,9584 = 2,99 (Kw)  3 (Kw) (4.6)Lấy:

- kb = 1 : hệ số xét đến điều kiện bôi trơn

Hệ số điều kiện sử dụng đợc xác định theo công thức :

1435 = 71,5 (v/p) (4.9)

N t = 3.1,25.2,8.1 = 10,5 (Kw)

Theo bảng 12.8(sách CTM F2 -Đại Học Giao Thông Đờng Sắt Đờng

12.1 )  có N = 12,1 (Kw)

Trị số bớc xích t nhỏ hơn trị số giới hạn

4.4.4 Xác định khoảng cách trục A ,số mắt xích và kiểm nghiệm

số lần va đập trong 1 giây u của bản lề xích.

A Z

Z

2

) (

2 2

2 1 2 2

25 2

) 27 43 ( 25

750

5 , 71 27

1

2

8 2

2

Z Z Z

Z X Z

14 , 3 2 27 43 8 2

43 27 96 2

43 27 96

25

= 215,3 (mm) (4.14)

Ta lấy tròn D1 = 216 (mm)

-Đờng kính đĩa bị xích dẫn :

D1 =

2 sin

N

.

10 6

2

7

= 1,05

45 25 43

3 10

= 3907 (N) (4.16)

4.5 Tính toán thiết kế trục tang trống chủ động

( trục bị dẫn của bộ truyền xích)

- Vật liệu chế tạo trục : Thép 45 thờng hoá có giới hạn bền kéo bk= 600 (N/

c = 120 : - Hệ số phụ thuộc vào ứng suất xuắn

N = 2,84 (Kw) : - Công suất trên trục tang

n = 45 (v/p) : -Số vòng quay của trục tang chủ động trong 1 phút

Thay vào công thức (4.18) ta đợc :

d  120

45

84 , 2 = 47,77 (mm)  48 (mm)

3 2 1

2

) 2

( sin

l l

l l l R

) 145 600 75 2 ( 60 sin 3907

3 2 1 2

1 1

2

) 2

( sin ) (

.

l l

l l l R

l l R l

) 145 600 75 2 ( 60 cos 3907 )

600 75 (

6151 75

6151

td M

(4.26)Trong đó :

 = 70 (N/mm) - ứng suất cho phép của vật liệu làm trục ( Thép

- Tiết diện C :

dC  39 , 5

70 1 , 0

5 , 433163

- Tiết diện D :

dD  46

70 1 , 0

5 , 770305

4.4.3 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn

Phần này ta tiến hành kiểm nghiệm trục ở tiết diện D vì ở đó trục chịu mô

n n

n =

m a

1





(4.30) -n : Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp

n =

m a

 

a =

2

min max 

 

m =

2

min max 

 

, : Hệ số xét đến ảnh hởng của trị số ứng suất trung bình đến

sức bền mỏi Chọn , theo vật liệu chế tạo trục.Đối với

thép 45 có  = 0,1 ;  = 0,05

, : Hệ số kích thớc xét đến ảnh hởng của kích thớc tiết diện

trục đến giới hạn mỏi



Bộ truyền làm việc 1 chiều nên ứng suất tiếp ( xuắn ) biến đổi theo chu kìmạch động ,nên ta có :

M

2 ; a = 12 , 3

24531

M

Trong đó :

W : mô men cản uốn của tiết diện trục ( tiết diện D )

 (mm3)Thay các trị số vừa tìm đợc ở trên vào công thức tính n và n ta đợc :

n = .46,18 2,4

1 76 , 0

85 , 1

270



n = .12,3 0,05.12,3 5,347

1 65 , 0

45 , 1

4 , 2 347 , 5

2

 n thờng lấy bằng 1,5  2,5

4.5 Tính chọn ổ lăn (ổ đỡ trục tang trống )

Tuỳ theo điều kiện sử dụng cụ thể để chọn ổ lăn khi chọn loại ổ lăn cần xét

đến chỉ tiêu về kinh tế Vì vậy trong số loại ổ thoả mãn về yêu cầu sử dụng tanên chọn loại ổ rẻ nhất

Căn cứ vào trị số phơng , chiều ,đặc tính tải trọng ,vận tốc ,thời gian phục vụcủa ổ để chọn loại ổ cho phù hợp Đối với trờng hợp này ,tải trọng tácdụng lên ổ là tải trọng hớng tâm ,do vậy ta chọn ổ bi đỡ trục là loại ổ bi đỡ 1dãy Đây là loại ổ bi đỡ rẻ nhất ,đợc dùng rộng rãi trong ngành chế tạo

làm việc khi độ cứng của trục bé

+) Sơ đồ tính chọn ổ cho trục tang

h – Thời gian phục vụ của ổ h = 12500 (giờ)

kn– Hệ số nhiệt độ : kn = 1

kv – Hệ số xét đến vòng nào của ổ bi là vòng quay Lấy : kv = 1

-Thay các giá trị vào công thức (4.33) ta có :

-Lắp ổ lăn vào trục theo hệ lỗ,vào gối đỡ theo hệ trục

-Kiểu lắp ổ lăn vào trục là lắp trung gian :

5

6

K H

-Kiểu lắp ổ lăn vào gối ổ là lắp trung gian lắp trung gian :

5

6

h Js

4.6 Bôi trơn ổ lăn

Bộ phận ổ đợc bôi trơn bằng mỡ Có thể dùng mỡ loại M ứng với nhiệt độ <

không chảy ra ngoài