Trạm trộn bê tông xi măng 30m3.giờ (bản vẽ autocad)

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN THIẾT KẾ GẦU CÀO Tính toán chọn hình dáng, kích thước gầu cào Tính toán chọn hình dáng, kích thước gầu cào Tính toán cần gầu cào Tính toán cáp neo cần và cáp nâng gầu Tính toán tang quấn cáp Tính toán trục tang Thiết kế ổ đỡ trục Chọn động cơ, hộp giảm tốc Chọn phanh Chương II TÍNH TOÁN XICLÔ

CHƯƠNG I

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ GẦU CÀO

I.1 Phương án cấp liệu bằng gầu cào:

Ở phương án này, thay vì phải có phễu chứa cốt liệu, cốt liệu sẽ được tập kết trên bãichứa với các ngăn chia cát đá riêng biệt Cốt liệu sẽ được gầu cào vun đống đưa đến các phễuđịnh lượng nhờ hệ thống máng rung Sau khi định lượng phễu sẽ xả cát đá xuống xe Skip phíadưới

+ Đòi hỏi phải có mặt bằng rộng

I.2 Giới thiệu chung về hệ gầu cào:

Hệ gầu cào gồm có cần, gầu cào, ca bin, nguồn động lực Tất cả được đặt trên khunggiá đỡ, người điều khiển sẽ ngồi trên ca bin điều khiển để gầu vun vật liệu Tham khảo một sốtrạm ngoài thực tế Ta sơ bộ chọn hệ cấp liệu gầu cào với các thông số như sau:

- Cần của gầu cào dài khoảng 10 m kết cấu gồm hai bản thép chữ [ hàn ghép lại vớinhau như hình vẽ

- Dung tích của gầu cào 0,2 (m3)

- Cần được neo nghiêng một góc 15o nhờ hệ thống cáp neo ở 2 vị trí giữa cần và đỉnhcần

Hình 1: Mặt cắt cần

- Hệ thống gầu cào được đặt trên khung thép có chiều cao khoảng 6 ÷7 (m)

I.3.Tính toán chọn hình dáng, kích thước gầu cào:

Hình dáng, kích thước gầu được tính trên cơ sở năng suất thiết kế của trạm tức là tuỳthuộc vào lượng cát đá cần thiết cung cấp cho trạm.

Qua khảo sát thực tế một số trạm có cùng công suất ta sơ bộ chọn hình dáng, kíchthước của gầu cào như hình vẽ sau (hình vẽ 2)

Theo tính toán thể tích cát đá cho một mẻ trộn là:

V1 mẻ =0.532 m3

Và năng suất của trạm là 30m3/h Dung tích của một mẻ trộn la 0.8m3

Số mẻ của trạm trong một giờ là 45m3

Như vậy để cung cấp đầy đủ cát đá cho trạm thì yêu cầu gầu phải có năng suất tốithiểu:

Ng.c min = 45 0,532 = 23,94 (m3/h)Năng suất sử dụng của gầu cào được tính như năng suất của máy xúc 1 gầu Theocông thức (6-26) -Tài liệu [1] ta có:

G = Qk.Kt.Kq

= 60 n0 Kck Kt KQ (m3/h)

Trong đó:

+ q: là dung tích hình học của gầu tính ở trên

+ n0:số chu kì làm việc lý thuyết trong 1 giờ chọn bảng 6-5 tài liệu (1) ta có n0 =3,2

+ K1:hệ số sử dụng máy theo thời gian lấy K1 = 0,8

+ KQ: hệ số sử dụng theo năng suất lấy = 0,81

+ Kck:hệ số kể đến ảnh hưởng của thời gian 1 chu kỳ chọn theo bảng 6-6 tài liệu(1) lấy Kck = 0,9

+ Kd: hệ số làm đầy gầu chọn theo bảng 6-7 tài liệu (1) Kd = 1,2

+ Ktx: hệ số tơi xốp của cốt liệu chọn Ktx = 1 theo bảng 1.5 – Tài liệu (2)

Khi đó ta xác định được năng suất của gầu cào thiết kế

Q = 60 0,2 3,2 0,9 0,8 0,81  26,87 (m3/h)Như vậy với dung tích gầu cào đã chọn, đảm bảo việc cung cấp cát đá cho trạm làmviệc đạt được năng suất thiết kế

I.4 Xác định lực tác dụng lên gầu cào khi cào vật liệu:

Việc tính lực tác dụng lên gầu cào được xác định như tính lực của cơ cấu gầu quăng.Theo tài liệu (2) ta có sơ đồ lực tác dụng lên gầu

Hình 6: Sơ đồ lực tác dụng lên gầu càoGóc  lấy = 500

Theo công thức (2.6) và (2.7) tài liệu (2) ta có:

P01max = G

P02max = G.cos

Rmax = G: là khối lượng gầu và vật liệu

I.5 Tính toán cần gầu cào:

I.5.1 Sơ đồ mắc cáp của cơ cấu gầu cào

Hình : Sơ đồ mắc cáp của gầu cào

Ở đây tang tời được thiết kế dạng tang kép, 2 đầu cáp được mắc ngược để khi kéo gầuthì 1 đầu cáp quận vào còn đầu kia tở ra

1.5.2 Tải trọng tác dụng lên cần:

Các tải trọng tác dụng lên cần bao gồm: trọng lượng bản thân của kết cấu, trọng lượngvật nâng, tải trọng gió, lực quán tính và lực căng cáp nâng hàng

Ở đây cần nhỏ, sơ bộ ta chọn cầu là 2 bản thép chữ [ ghép lại với nhau  trọng lượngcần coi như đặt ở giữa cần

I.5.2.2 Tải trọng vật nâng:

Ơ đây khi gầu đang cào vật liệu thì 1 đầu cáp vào tang căng còn cáp kia trùng

( cáp qua puli đầu cần)  khi đó cần không chịu tải trọng của vật

Khi gầu được quăng ra thì cáp qua puli đầu cần căng còn cáp đầu kia trùng lại Lúcnày cần sẽ chịu tác dụng của tải trọng gầu nhưng gầu không có vật liệu Sơ bộ chọn gầu cókhối lượng = 50 (KG)

P1 = 50 0,1 = 50 (KG)

I.5.2.3.Tải trọng gió:

Thay vào ta được:

W1 = 1,4 1,4 25 =49(KG)

W2 = 1,2 0,2 25 = 6 (KG)

 Pg = W1 + W2 = 49 + 6 = 55 (kG)

I.5.2.4 Lực quán tính ngang:

+ Lực quán tính ngang do trọng lượng kết cấu xuất hiện khi đóng mở máy

Glng = 0,1 Gt Công thức (6-9) - Tài liệu (1) = 0,1 295,2 = 29,52 (KG)

+ Lực quán tính ngang do tải trọng:

Png = 0,1 Pg = 0,1 50 =5 (KG)

I.5.2.5 Lực căng trong dây cáp treo vật:

Sv = = Công thức (5-4)- Tài liệu (3)a: bội suất palăng lấy = 1

p : hiệu suất palăng lấy = 0,8

 Sv = = 662,5 (KG)

I.5.2.6 Lực căng của cáp treo cần:

Hình 9: Sơ đồ tính toán lực tác dụng lên cầnKhảo sát thực tế do trạm có năng suất tương tự ta có:

I.5.2.3 Phản lực tại chốt cầu:

Xét cân bằng lực theo phương y

y = 0

 RAy - Gt - Pt - Sc sin ( 200 _ 150) + Sc sin ( 150 – 100 ) – Sv sin150 = 0

 RAy = Gt + Pt + Sv sin 150

= 295,2 + 50 + 62,5 sin150 = 361,37 (KG)

x = 0  RAx - Sc cos (200 – 150) – Sc cos ( 100 -150) – Sv cosl150= 0

Xét cân bằng lực theo phương x:

 RAx = 2Sc cos 50 + Sv cos 150

= 2 551,64 cos150 + 62,5 sin 150 = 1115,26 (KG)

 Phản lực lên cần

I.5.3 Nội lực của tại trọng tác dụng lên cần:

Khi tính nội lực cần trong mặt phẳng thẳng đứng ta coi dàn như một dầm giản đơn tựalên 2 gối tựa như hình vẽ:

I.5.4.1 Xác định kích thước cơ bản của mặt cắt cần

Mặt cắt của cần được chọn theo điều kiện ổn định Diện tích cần thiết mặt cắt cần Fct

được xác định theo công thức:

Fct = (Công thức (4 - 4) – Tài liệu(1))Với N nội lực tính toán của cần với lực nén lớn nhất:

Nmax = 1198,28 (KG)[]: ứng suất nén cho phép của thép làm cần

[] = Chọn thép cán CT3 làm cần có ch =250 N/mm2 = 25(KG/mm2) hệ số an toàn chophép [n] = 1,6

[] = = 15,625 (KG/mm2)

: hệ số uốn dọc chon theo độ mảnh 

Giả định độ mảnh  = 120 tra phụ lục 2 – Tài liệu (1) chọn  = 0,45

Thay vào ta tính được:

Tổng diện tích mặt cắt:

F = r.F’ = 2.1810 (mm2) = 3620 (mm2)

I.5.4 2.Kiểm tra độ bền của mặt cắt cần:

Từ mặt cắt gồm 2 bản thép chữ [ 16 ghép lại ta tính được các bán kính quán tính rx, ry

 Cần đảm bảo độ bền nén khi làm việc

- Kiểm tra cầu theo điều kiện chịu nén:

Theo công thức (3-4) – Tài liệu (1) ta có:

Chốt cần ở đây được tính toán dựa trên lý thuyết bền khi làm việc, chốt sẽ chịu lực gây

ra có thể bị cắt hoặc bị dập Theo lý thuyết bền ta có:

c =  [  ]d

 d 

Từ tính toán ở trên ta có: P = RA = 1172,35(KG)

Chọn thép chốt là CT3  []d = 0,4 ch = 0,4.250 = 100 (MPa) = 100 (KG/mm2)

I.6 Tính toán cáp neo cần và cáp nâng gầu:

Cáp được chọn trong trường hợp chịu lực lớn nhất

Theo tài liệu (3) ta có lực kéo cáp được xác định theo công thức:

Sd = Smax n (CT 2-10 – Tài liệu (4))

Smax: lực kéo cáp lớn nhất

n: hệ số an toàn tra bảng 14 – tài liệu (4) chọn = 5.

Ở đây cáp được dùng để kéo gầu và quăng gầu Theo tính toán ở trên ta thấy cáp kéogầu sẽ chịu lực lớn hơn  ta chọn cáp theo lực kéo gầu

Để thuận lợi trong quá trình chế tạo ta chọn cáp quăng gầu theo cáp kéo gầu

Smax= 1090,225 (KG) = Rmax

 Sd = 1090,225 = 5451,125 (KG)

Từ Sd chọn cáp theo bảng (1) tài liệu (4) ta chọn cáp loại

rK – P 6  19 = 144 ( OCT 2688 - 55)Với: + Đường kính cáp dk = 11,5 (mm)

+ Đường kính sợi: - Lõi 1= 0,95 (mm)

- Lõi 1: 2 = 0,75 (mm)

- Lõi 2: 3 = 0,65 (mm) + Diện tích tiết diện sợi F = 51,68 (mm2)

+ Trọng lượng 100m cáp = 48,22 (KG)

+ Giới hạn bền cho phép: [  ] = 160 (KG/mm2)

Cáp neo cần chịu lực kéo Sc = 551,64 (KG)

 Lực kéo đứt cáp:

Sd = Sc n = 551,64 5 = 2758,2 (KG)Tra bảng ta chọn cáp K-P (619 = 114) có các thông số:

- Đường kính cáp: dk = 8,1 (mm)

- Đường kính sợi: + Lõi 1= 0,6 (mm)

+ Lõi 1: 2 = 0,55 (mm) + Lõi 2: 3 = 0,45 (mm)+ Diện tích tiết diện sợi = 26,18 (mm2)+ Trọng lượng 100m cáp = 24,42 (KG)+ Giới hạn bền cho phép: [  ] = 160 (KG/mm2)

I.7 Tính toán tang quấn cáp:

Ở đây khi gầu cào làm việc, nếu cáp kéo gầu quấn vào tang thì cáp quăng gầu được tở

ra và trùng lại, như vậy tang quấn cáp ở đây cần phải thiết kế dạng kép nhưng 1 đầu quấn vào

dk: đường kính dây quấn trên tang = 11,5 (mm)

Thay vào ta được:

Dt  11,5(20 - 1) = 218,5 (mm)Chọn đường kính tang Dt = 250 (mm)

Chiều dài toàn bộ của tang:

L’ = 2 L + 2 L1 + 2 L2 + L3 (Công thức 2-14 – Tài liệu (4))Với: L1: phần tang để kẹp đầu cáp

L2: phần tang để làm thành bên

L3: phần giữa tang không cắt rãnh

Với hệ gầu cào thiết kế có tầm với là 10 m Khảo sát thực tế ta có chiều dài hữu íchcủa cáp là: l = 20 (m)

 Số vòng cáp làm việc trên tang:

 Chiều dài có ích của tang:

2 L0 = s.zs: bước cáp = dcáp = 11,5

 2L0 = 11,5.26 = 298 (mm)

L1: Chiều dài kẹp cáp lấy = 4 dc = 4.11,5 = 46 (mm)

L2 = 10 (mm)

L3 = 20 (mm)Thay vào ta được: L’ = 298 + 2.46 + 2 10 + 20 = 420 (mm)

Chiều dày vỏ tang được xác định theo công thức kinh nghiệm:

 = 0,02 Dt + (810) (mm)Chọn  = 0,02 Dt + 8 = 0,02 250 + 8 = 13 (mm)

I.7.1 Kiểm tra đồ bền của tang:

Khi làm việc, thành tang bị nén, uốn và xoắn

Vì =  3

 ứng suất uốn và nén sẽ không vượt quá 15% ứng suất nén

 sức bền của tang được kiểm tra theo ứng suất nén (Tài liệu (4))

Ta có:

 n = (KG/mm2) (CT2 – 15 – Tài liệu (4))k: hệ số phụ thuộc cáp quấn trên tang = 1

 : hệ số làm giảm ứng suất  = 0,8

+ Bước cáp = dc = 11,5 (mm)

Smax: Lực căng cáp lớn nhất = Rmax = 1090,225 (KG)

Thay các giá trị vào ta được:

 n = = 5,834 (KG/mm2)

Gang CU15-32 là loại vật liệu có giới hạn bền nén bn = 56,5 (KG/mm2)

Ứng suất nén cho phép của gang:

[] = = = 11,3 (KG/mm2)

Vậy  n  []n

Như vậy tang tính toán ở trên đảm bảo đủ độ bền

I.7.2 Tính toán kẹp cáp trên tang:

Ở nay ta sử dụng cặp đầu cáp = 3 tấm cặp bắt vít M15

Lực tính toán S0 đối với cặp cáp được xác định:

S0 = (KG)Công thức 2-16 (Tài liệu (4))

Kiểm tra độ bền của bulông kẹp cáp

Bulông bị kéo và bị uốn  theo công thức 2-17 (Tài liệu (4))

z: số bulông kẹp cáp = 3

d1: đường kính trong của bulông = 12,5 (mm)

l0: tay đòn đặt lực P0 vào bulông = e/2 + dc = 5 + 11,5 = 16,5 (mm)

Thay vào ta được:

= 2,087 + 2,34 = 4,427 (KG/mm2)Với bulông làm bằng thép CT3 thì [] = 7,5  8,5 (KG/mm2)

 z  [] Vậy bulông đảm bảo độ bền

I.8 Các bộ phận khác của tang:

I.8.1 Tính toán trục tang:

Ở đây tang được thiết kế dạng tang đơn nhưng khi làm việc thì chỉ có 1 đầu cáp làmviệc, còn 1 đầu thả lỏng Như vậy hợp lực tác dụng lên trục tang chỉ tính cho trường hợp chịulực lớn nhất tức là trường hợp kéo gầu đầu vật liệu

R = Smax = 1090,225 (KG)

Sơ đồ trục tang như hình vẽ

Tải trọng tác dụng lên máy ở C và D bằng nhau và bằng:

Rc = Rd = = 545,1125 (KG)Phản lực ở các gầu A, B

RA = RB = 545,1125 (KG)Trục tang chịu uốn theo chu kỳ đối xứng và bị xoắn từ bộ truyền:

M = RA 100 = 545,1125 100 = 54511,25 (KG/mm)

M = RB 100 = 545,1125 100 = 54511,25 (KG/mm)Mômen xoắn trục tang:

Hệ số chất lượng bề mặt  lấy = 1,2 (bảng 1-5 – tài liệu (4))

Hệ số kích thước tra bảng 7-4 – Tài liệu (5) với d = 45 (mm) lấy:

 = 0,83

T = 0,71

Hệ số tập trung ứng suất với tiết diện trụ có rãnh then tra bảng 7-6 – Tài liệu (5) – lấy:

h = 1,8

hT = 1,65

Theo bảng 1 – Tài liệu (4) trục tuổi thọ bền chi tiết máy độ làm việc trung bình và sơ

đồ tải trọng như hình vẽ ta có số giờ làm việc tổng cộng:

T = 24 365 15 hn hng

= 24 365 15 0,5 0,67 = 44000(h)

hn, hng: hệ số sử dụng trong ngày và trong năm ra bảng 1-1 – Tài liệu (4)

Mômen tương đương tác dụng lên trục

Chọn trục có đường kính d = 45 (mm)

Kiểm tra trục tại diện A, B, C, D

Xét tiết diện C ứng suất lớn nhất

 Tải trọng tương đương đối với ổ:

Qtd = (Kv RA + m A) Kn Kt (CT 8-2 – Tài liệu (5))

Trong đó:

A: là tải trọng dọc trục = 0

Kt: là hệ số tải trọng lấy = 1,2 (Bảng 8.3 – Tài liệu (5))

Kn: là hệ số nhiệt động lấy = 1 (Bảng 8.4 – Tài liệu (5))

Đối với ổ bên phải ta cũng chọn loại ổ trên

I.9.Chọn động cơ, hộp giảm tốc:

I.9.1 Chọn động cơ:

Công suất tính khi nâng vật:

N = (Công thức 2-78 – Tài liệu (4))Với: Q: tải trọng

Q = Smax = 1090,225 (KG) = 10902,25

vn: vận tốc nâng lấy = 0,5 m/s

: hiệu suất của cơ cấu = 0,87

+ Kiểu hộp: 2 cấp bánh răng trụ răng nghiêng

+ Tổng khoảng cách trục Ac = At + As = 150 +100 = 250

+ Tỷ số truyền: i = 19,88

+ Kiểu lắp theo sơ đồ II: trục vào, trục ra cùng phía

+ Công suất truyền được: N = 11,1 (KW) ( chế độ làm việc trung bình 25%)

Mmax = 160 (Nm)

Trên dưới xi clô đều có lắp một bộ phận chỉ thị vị trí, bộ chỉ thị này được nối vớibuồng điều khiển thông qua tín hiệu điện có thể biểu thị chính xác, kịp thời tình trạng, đầy,hết xi măng trong xi clô.

Xi măng do khí nén có thể trực tiếp từ xe vận chuyển xi măng rời vào xi clô

Đỉnh xi clô có lắp bộ lọc bụi bằng bao rệt ni lông

Khi sử dụng cần thường xuyên kiểm tra có bị tắc không, nếu có thì dung đập để đảmbảo thông suốt

Xi clô đảm bảo yêu cầu sau:

- Chứa đủ xi măng đảm bảo cho trạm làm việc trong suốt thời gian nhất định

- Xi clô phải đảm bảo độ bền khi chứa nay xi măng

- Xi clô không bị hiện tượng tạo vòm

Kết cấu thép đỡ xi clô: Dùng 4 chân cột, 4 chân cột này có tiết diện mặt cắt là hình vànhkhăn.

II.2.Tính toán xi clô

Để tính dung tích của xi clô xi măng ta căn cứ vào thời gian làm việc của vít tải xiên.Với năng suất của vít tải Q = 13,14T/h Tức là trong một giờ vít tải vận chuyển được13,14T.Thông thường vít làm việc liên tục 3  5 h thì xiclô hết xi măng

Trong một chu kỳ làm việc của trạm trộn 80’ thì vít tải xiên hoạt động là 80 – 5 = 75’.Vậy trạm trộn bê tông xi măng năng suất 30 m3/h chạy liên tục trong 3,2 h thì xiclô hết ximăng

Dung tích xiclô xi măng V = 35 m3

- Chọn chiều dày của xiclô  = 5 mm

- Đường kính xiclô d = 2,8 m

- Cửa xả  280 mm

Xiclô được chế tạo bởi các thép tấm những thép tấm uốn cong hàn với nhau Trên thânxiclô có hàn các đường gân để tăng độ chịu tải

Kết cấu xiclô như sau:

Nắp trên của xiclô có 1 lỗ thông bởi 1 cửa kiểm tra và 1 cửa dùng nạp xi măng Xiclô

xi măng được đặt trên 4 chân cột (4 chân cột hàn với thùng xiclô)

II.3 Tính toán sức bền xiclô:

Phương trình ứng suất pháp vòng và ứng suất pháp kinh tuyến như sau:

+ = Trong đó m, t: là bán kính cong của mặt cắt vòng và mặt cắt kinh tuyến của thùng ởđiểm đang xét

: Góc giữa tiếp tuyến với kinh tuyến tại điểm đang xét và trục z

Gọi r là bán kính vòng tròn giao tuyến

z = z: Tổng hình chiếu trên trục z của những lực tác dụng phần thùng cắt ra.

x1: Bán kính chạy của vòng tròn mặt cắt vành khăn

Giải phương trình (1) và (2) ta có:

t = -

m = - Xét phần hình noun của xiclô 0  z  h2

m = 

t =

Z = x cotg

P = (h1 + h2 – x.cotg)Theo công thức (3) ta có:

mX = r = Với  = 1600 Kg/m3 = 1600/106 kg/cm3 khối lượng riêng của xi măng

r = 1400 mm =140 cm bán kính

h1 = 600 cm

h2 = 213,6 cmThay số vào ta có: