Tính toán băng tải cao su

* Băng đai ( còn gọi l% băng tải) l% loại máy vận chuyển liên tục có khoảng cách vận chuyển lớn .Đ-ợc sử dụng rộng r2i ở cac công tr-ờng xây dựng , xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng v% vật liệu chế tạo …Loại băng n%y đ-ợc sử dụng để vận chuyển vật liệu rời , vụn nh- cát sỏi ,than đá ,xi măng , sản phẩm trong các ng%nh công nghiệp chè , c% phê, hoá chất , dầy da , thực phẩm …v% h%ng đơn chiếc nh- h%ng bao , h%ng hộp , hòm , b-u kiện … Băng đai cao su có kết cấu đơn giản , khoảng cách vận chuyển lớn , năng suất cao ,dế điều khiển ,giá th%nh chế tạo cũng nh- giá th%nh vận chuyển rẻ .nên d-ợc dử dụng rộng r2i .Tuy nhiên dây băng dễ bị hỏng do tác động cua va chạm , nhiệt độ , hoá học ,môI tr-ờng xung quanh , góc nghiêng của băng không lớn v% không thể vận chuyển đI theo đ-ờng cong . Loại băng đ-ợc sử dụng nhiều nhất th-ờng co chiều rộng băng từ 400ữ2000 với tốc độ từ 0.8ữ-5 m/s .Loai băng chuyên dụng có chiều rộng tới 3200v% tốc độ băng 8 m/s .Năng suất vận chuyển của băng phụ thuộc v%o chiều rộng băng , tốc độ vận chuyển ,loại vật liệu vận chuyển .Độ bền của dây băng phụ thuộc v%o chiều d%i của băng tải .Chiều d%i trung bình của băng có thể từ 25 ữ100 m .

Mục lục :

Chương I - Giới thiệu chung ……… 3

Chương II - Tính toán sơ bộ ……… ………5

1.Tính chọn dây băng ……… 5

2 Tính chọn tang trống ……… 7

3.Tính chọn con lăn đỡ ………8

4 Chọn thiết bị căng băng ………9

5 Chọn thiết bị vào tải và dỡ tải……… 10

Chương III - Tính toán chính xác ……… ……… 11

1.Xác định lực căng băng ……… ………11

2.Biểu đồ lực căng theo chu vi ………14

3.Kiểm tra các chi tiết đ2 chọn……….14

4 Tính công suất cần thiết của động cơ ……… 15

5 Thành lập sơ đồ động ……… 16

6 Xác định tốc độ và năng suất thực tế của băng ……… 24

7 Kiểm tra bộ phận công tác trong thời gian khởi động ……….25

8 Tính chọn các thiết bị khác ……….26

9 Chọn chế độ lắp ghép các chi tiết ………40

Tài liệu tra cứu

[1] Tính toán máy nâng chuyển

Phạm Đức

[2] Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí ( Tập 1 + 2) Trịnh Chất – Lê Văn Uyển

[3] Tập bài giảng máy vận chuyển liên tục

Nguyễn Thị Xuân Hương

[4] Sức bền vật liệu

[5] Dung sai và lắp ghép

Ninh Đức Tốn

Chương I - GIỚI THIỆU CHUNG

1.Giới thiệu máy vận chuyển liên tục thiết kế

* Băng đai ( còn gọi là băng tải) là loại máy vận chuyển liên tục có khoảng cách vận chuyển lớn Được sử dụng rộng r2i ở cac công trường xây dựng , xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng và vật liệu chế tạo …Loại băng này được sử dụng để vận chuyển vật liệu rời , vụn như cát sỏi ,than đá ,xi măng , sản phẩm trong các ngành công nghiệp chè , cà phê, hoá chất , dầy da , thực phẩm …và hàng đơn chiếc như hàng bao , hàng hộp , hòm , bưu kiện …

Băng đai cao su có kết cấu đơn giản , khoảng cách vận chuyển lớn , năng suất cao ,dế điều khiển ,giá thành chế tạo cũng như giá thành vận chuyển rẻ nên dược dử dụng rộng r2i Tuy nhiên dây băng dễ bị hỏng do tác động cua va chạm , nhiệt độ , hoá học ,môI trường xung quanh , góc nghiêng của băng không lớn và không thể vận chuyển đI theo đường cong

Loại băng được sử dụng nhiều nhất thường co chiều rộng băng từ 400ữ2000 với tốc

độ từ 0.8ữ-5 m/s Loai băng chuyên dụng có chiều rộng tới 3200và tốc độ băng 8 m/s Năng suất vận chuyển của băng phụ thuộc vào chiều rộng băng , tốc độ vận chuyển ,loại vật liệu vận chuyển Độ bền của dây băng phụ thuộc vào chiều dài của băng tải Chiều dài trung bình của băng có thể từ 25 ữ100 m

* Đặc điểm làm việc : vân chuyển hàng rời có thể là cát, đá răm, than từ bến b2i lên tàu , xà lan băng sử dụng 1 cụm bánh xe để di chuyển và có chiều cao nâng hàng cố

định h = 6 m

*Ưu điểm :Khả năng ổn định cao ,năng suất lớn ,tinh ổn định cao

*Nhược điểm :cơ cấu phức tạp ,chiều dài vận chuyển nhỏ

3 Sơ đồ kết cấu băng đai di dộng

Hình 1.1 : Sơ đồ kết cấu băng đai nghiêng di động

1- Động cơ 7 - Dây đai

2- Bánh đai nhỏ 8 - Con lăn đỡ nhánh có tải

3- Dây đai 9 - Máng vào tải

4- Bánh đai lớn 10- Tang bị động

5- Tang chủ động 11- Vít bị căng băng 6- Bánh răng 12 - Con lăn đỡ nhánh không tải

13 - Cụm bánh xe di chuyển

3 Thông số ban đầu

- Năng suất tính toán của băng Q = 120 (T/h)

- Chiều cao vận chuyển H = 6 (m)

- Hàng vận chuyển là cát khô có các thông số trong bảng sau:

Góc dốc t− nhiên (độ)

Hệ số ma sát ở trạng thái

tĩnh Tên hàng

Khối l−ợng riêng (T/m3)

Trạng thái tĩnh

Trạng thái chuyển

động

su

Nhóm mài mòn

1 2

+) k : hệ số phụ thuộc góc dốc tự nhiên của hàng ( bảng 6.13 [1] )

k =550 đối với dây băng dang lòng máng trên 3 con lăn đỡ & góc dốc của hàng rời trên dây băng 150 ;

+) kβ: hệ số phụ thuộc góc nghiêng của băng kβ=0,92 ( bảng 6.14 [1] )

đối với góc nghiêng băng là 150 ;

+) γ : khối l−ợng riêng của hàng lấy đối với hàng là cát γ = 1,6 (T/m3) khối l−ợng riêng của hàng

4 lớp cao su bề mặt không làm việc Hình 2.0- mặt cắt ngang dây băng

Chiều dày dây băng : δ =δl +iδm+δk (CT 4.12 [1]) Trong đó : i = 4 – số lớp màng cốt

δl= 3 mm – chiều dày lớp bọc cao su ơ mặt làm việc

δk= 1 mm – chiều dày lớp bọc cao su ơ mặt không làm việc

q b =1,1 .Bδ =1,1.0,5.10=5,5(kg m/ ) ( CT- 4.11 [1] ) +) ql , qk là tải trọng trên 1 đơn vị chiều dài do khối lượng phần quay của các con lăn ở nhánh có tải và không tải : ql=Gl/ll

qk=Gk/lk

Theo quy định của bảng 6.8 [1] lấy đường kính con lăn đỡ bằng 102 mm

Theo số liệu ở bảng 6.9 [1] lấy khoảng cách giữa các con lăn đỡ ở nhánh băng làm việc (có tải): ll=1400 mm

Khoảng cách giữa các con lăn đỡ ở nhánh không tải lk=2800 mm

Từ bảng 6.15 [1] ta tìm được khối lượng phần quay của các con lăn đỡ hình lòng máng : Gc=11,5kg

Chọn sử dụng tang trụ có :

Đường kính cần thiết của tang truyền động :

Dt ≥ a.i = 125.4 = 500(mm) (CT- 6.3 [1] ) Trong đó :

a = 125 lấy theo bảng 6.5 [1] với vải làm màng cốt dây băng là Б – 820

i = 4 - số lớp màng cốt của dây băng

Theo tiêu chuẩn của ΓOCT10624-63 chọn Dt = 500 mm

- Đường kính tang cuối và tang căng băng bằng 0,8.Dt = 0,8.500 = 400 mm

- Chiều dài của tang lấy theo quy định ở chương 6 bằng B +100 = 500 + 100 = 600

mm

A

B L L2

Dt (mm)

A (mm)

A1 (mm)

L (mm)

L1 (mm)

L2 (mm)

H (mm)

Khối lượng (kg)

Chiều rộng dây B (mm)

Khối l−ợng (Kg)

3.2/ Con lăn đỡ nhánh không tải :

C¸c kÝch th−íc ( mm )

KÝ hiÖu

con l¨n

ChiÒu réng d©y b¨ng

Khèi l−îng(Kg)

5 ThiÕt bÞ vµo t¶i vµ dì t¶i

5.1/ThiÕt bÞ vµo t¶i

KÝch th−íc ®−îc lÊy theo b¶ng 6.12 [1]

H×nh 2.6: M¸ng vµo t¶i

5.2/ ThiÕt bÞ dì t¶i

Dïng c¸ch dì t¶i qua tang trèng nªn kh«ng cã thiÕt bÞ dì t¶i

B (mm)

Bm (mm)

l ( mm)

Chương III - tính chính xác

1.Xác định lưc căng băng :

Hình 3.1 : Sơ đồ tính lực căng băng Chia dây băng thành các đoạn từ 1 → 7 như hình vẽ , S1 → S7 thứ tự là lực căng tại các

điểm đó

- Theo công thức : Si+1 = Si ± Wi+ (i+1)

Trong đó : +) Si , Si+1 : Lực căng của dây băng tại hai thứ i và thứ (i+1)

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

- Theo công thức trong bảng trang 103 - [1]

H’ = x . n

b

q L q

ω

Trong đó : +) q x: là khối lượng trên 1 dơn vị chiều dài nhánh không tải

qx =qb + qk = 5,5 + 3,83 = 9,33 (KG/m) +) ω : là hệ số cản chuyển động ω = 0,035

+) Ln : chiều dài của băng theo phương ngang Ln = 22,4 (m)

kq: Hệ số tăng lực căng của bộ phận kéo do lực cản tại chi tiết quay kq = 1,05 với góc ôm giũa băng và tang là 900

Lực căng tại điểm 3 :

S3 = S2 + W2,3

W2,3 : Lực căng trên đoạn không tải :

W1,2 = qx.L2,3.(ω.cosα - sinα) (CT 5.20 - [1]) Trong đó :

+)qx = 9,63 - khối l−ợng phần chuyển động của nhánh băng không tải +)L : Chiều dài của dây băng L = 23,2 m

+)ω : Hệ số cản chuyển động ω = 0,04 đối với ổ lăn (Bảng 6.16 - [1]) +)α : là góc nghiêng của băng α = 150

⇒ W1,2 = 9,63.23,2.( 0,04.cos150 – sin150) = - 49 (KG)

Vậy S3 = S2 + W2,3 = 1,05S1 – 49

Lực căng tại điểm 4 :

S4 = S3 + S3(kq – 1 ) (CT 5.23 - [1]) = S3 + S3.(1,05 – 1) = 1,05S3 = 1,05(1,05S1 – 49) = 1,11S1 – 51,5

Lực căng tại điểm 5 :

S5 = S4 + S4(kq – 1 ) (CT 5.23 - [1]) = S4 + S4.(1,07 – 1) = 1,07S4 = 1,07.(1,11S1 – 49) = 1,19S1 – 52

kq = 1,07 với góc ôm của dây băng vào tang là 1800

VËy: S7 = S6 + W6,7 = S6 + 297 = 1,19S1 – 42,167 + 297 = 1,19S1 + 255 (1)

MÆt kh¸c : ta cã quan hÖ gi÷ lùc c¨ng t¹i ®iÓm ®Çu vµ cuèi trªn d©y b¨ng theo CT ¬le :

S7 = S1.e µα = S1.e 0,25.3,5 = 2,4 S1

µ : HÖ sè b¸m gi÷ d©y b¨ng cao su víi tamg thÐp

α = 2000 = 3,5 rad: Gãc «m cña d©y b¨ng trªn tang (2)

§é vâng cho phÐp cña d©y b¨ng nh¸nh cã t¶i:

[ ]

2 max

min

0, 0258

min

0, 0258

2 biểu đồ lực căng băng theo chu vi

3 Kiểm tra các chi tiết đã chọn

3.1 / Kiểm tra dây băng

- Lực căng dây băng lớn nhất Smax = S7 = 506 (KG)

- Số lớp màng cốt cần thiết để chịu lực lớn nhất S4 là : max 0

C

S n i

k B

=Trong đó : +) n0: Hệ số dự chữ độ bền chọn theo bảng n0 = 9

+) k C : Giới hạn bền của lớp màng cốt :

kC = 55 (KG/cm) với vải bạt Б- 820 (Bảng 4.7 – [1]) +) B : Chiều rộng dây băng tính bằng cm B = 50 cm

3.2/ Lực kéo cần thiết ở tang truyền động

W = SV – SR = S4 – S1

= 506 – 211 = 295 (KG)

3.3/ Kiểm tra đường kính tang truyền động

- Đường kính tang truyền động được kiểm tra theo áp lực dây băng lên tang

Dt ≥

àβ

π .

360

t

P B

W

(CT 6-4 - [1]) Trong đó : +) W: Lực kéo

+)p t: áp lực cho phép của dây băng Pt = 10000 KG/m2

⇒ Đường kính tang đ2 chọn thoả m2n yêu cầu làm việc

4 Tính công suất cần thiết của động cơ

4.1/ Hiệu suất tang truyền động

Trong đó : +) ω : Hệ số cản của tang ωt t = 0,05

+) ks:hệ số kể đến ảnh hưởng của truyền động ma sát phụ thuộc vào góc ôm

0,25.3,14 0,25.3,14

àβ àβ

4.2/ Công suất cần thiết của đông cơ

Công suất trên trục truyền động của băng (kW) ,

No=

ηt

v W

102

trên trục (kW)

Tốc độ quay của trục (v/p)

Hiệu suất (%)

Khối l−ợng (kg)

4.3/ Tỷ số truyền cầ thiết :

* Tốc độ quay của tang truyền động tính theo công thức 6.16-[1] :

nt = 60.

t

v D

3,14.0,5 = v p

* Tỷ số truyền cân thiết của bộ truyền : it = nt nd = 850 18( / ) 47, 77 = v p 5 Thành lập sơ đồ truyền động và tính toán bộ truyền 5.1 Sơ đồ truyền động

1: Động cơ

2 : Bánh đai

3 : Tang truyền động

4 : Cặp bánh răng hở Hình 3.4 Sơ đồ động học hệ truyền động 5.2 Tính toán bộ truyền động *) Phân phối tỷ số truyền Tỷ số truyền tổng : it = ibr id

Trong đó : +) id là tỷ số truyền của bộ truyền đai Chọn id = 4

+) ibr là tỷ số truyền của cặp bánh răng ăn khớp ibr = it /id = 18/4 = 4,5

*) Xác định thông số trên các trục

brt

η : hiệu suất của bánh răng thẳng chọn :ηbrt =0,98

ol

η : hiệu suất của ổ lăn chọn : ηol =0,995

+) Trục 1 :

Công suất : P1=P dc .η ηd ol =4, 0.0,96.0,995=3,9(kW)

Tốc độ : n1=n dc/i d =955 / 4=212,5(v p/ )

1 9,55.10 /1 1 9,55.10 3,9 / 212,5 175270

+) Trục 2 :

a/ TÝnh to¸n bé truyÒn ®ai :

Chän lo¹i ®ai thang th−êng cã kÝ hiÖu A

Kích thước tiết diện(mm) Loại đai

Kí hiệu

t

Diện tích tiết diện A (mm2)

Đk bánh đai nhỏ

Chiều dài giới hạn(mm)

i i i

tho¶ m2n ®iÒu kiÖn

+) Chän s¬ bé tû sè a/d2 = 1,2

VËy kho¶ng c¸ch trôc lµ : a = 1,2 d2 = 1,2 400 = 480(mm)

+) ChiÒu dµi ®ai :

Theo tiªu chuÈn chän : l = 1800 (mm)

10 −

=

+) TÝnh l¹i kho¶ng c¸ch trôc :

d

u z

N k Z

VËy chän sè d©y ®ai lµ Z = 5

+) KÕt cÊu b¸nh ®ai : Theo b¶ng 4.21 [2] ta cã kÝch th−íc b¸nh ®ai

⇒ N1

HO = 30.1902,4 = 8,8.106

N2

HO = 30.1702,4 = 6,8.106

NFO = 4.106 : số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn

- Số chu kỳ thay đổi về ứng suất tương đương :

NHE = NFE = N = 60.C.n.t∑ ( CT - 6.7 - [4]) Trong đó : +) c : là số lần ăn khớp trong một vòng quay

+) n : là số vòng quay trong một phức +) t∑ : tổng số giờ làm việc của bánh răng

450 1

0 1 lim

=

=

H

HL H

410 2

0 2

H

HL H

342

. 1

0 1

F

FC FE F

S

K K

σ

( MPa )

75 , 1

324

S

K K

.

.

ba br H

H

i

K M

ψσ

β ( CT-6.15a [2])

Chọn sơ bộ : +) ψba = 0,3

+) ψbđ = 0,5.ψba( i + 1 ) +) Với răng thẳng ka = 49,5 ; kHβ = 1,07 +) [σH] = [σH]2 = 373 ( MPa )

+) M1 = 399303 ( N.mm ) ⇒ aω = 49,5.(6 + 1) 3

2

3 , 0 6 373

07 , 1 399303

.2+

br

i m

Z

Z = =

*) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt răng của bộ truyền phải thoả m2n điều kiện

+) ZH : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc

40sin

1.22

sin

cos.2

0 =

=

ωβ

+) Zε : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng với bánh răng thẳng εP = 0

⇒ Zε =

3

4−εα

εα : hÖ sè trïng khíp ngang

εα = [1,88 – 3,2.(

2 1

1 1

Z

Z + )].cosβ = 1,88 – 3,2(

108

1 18

4−

= 0,88 +) §−êng kÝnh vßng l¨n cña b¸nh nhá :

a

mm i

2.175270.1, 06.1

⇒ KH = 1.1,06.1,12 = 1,18 Thay tÊt c¶ c¸c gi¸ trÞ vµo ta cã

[σH] = [σH]’.ZR.ZV.KXH+) ZV : hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng

σ

σσ

.100% = 0,2% < [∆σH] = 4%

*) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

σF1 =

m d b

Y Y Y

K F F

.

2

1

1ω

à

ω

β ε

ω ων

F F

F

K K M

d b

2

.

1

1

Với νF = δF.G0.v

i

aω

Chọn δF = 0,016 ; g0 = 82

110 114 6

= 1,1

Do đó : KF = 1,14.1.1,1 = 1,3

⇒ σF1 =

6 110 114

08 , 4 1 6 , 0 3 , 1 399303

6,3.28

σF1max = σF1.Kqt = 28.2 = 56 ≤ [σF1]max =232 (MPa)

σF2max = σF2.Kqt = 25.2 = 50 ≤ [σF2]max =216 (MPa)

D n

m s i

π

Với : it - tỉ số truyền chung thực tế của bộ truyền

vt không khác nhiều so với tốc độ đ2 chọn

( kiểm tra theo vt= 7 , 2 % 10 %

25 , 1

25 , 1 16 , 1

<

=

−

) 6.2 Năng suất thực của băng

Vậy các thông số đ2 chọn của bộ truyền thõa m2n yêu cầu thiết kế

7 Kiểm tra bộ phận công tác trong thời gian khởi động

Kiểm tra độ bền dây băng trong thời gian khởi động

Số lớp màng cốt cần thiết của dây băng :

ik=

d n c

kd

k k B k

S

.5,1

( CT- 6.24 [1] ) trong đó :

+) Skđ là lực căng trong dây băng trong thời gian khởi động ;

Theo công thức 6-23 [1] khi hệ số tỉ số giữa mômen khởi động và mômen định

Với : Nk = 5,5 KW là công suất định mức của động cơ

η = 0,98 là hiệu suất của bộ truyền (bảng 5.1 [1])

v = 1,16 m/s là tốc độ thực của dây băng

Sr = 211 là lực căng ở nhánh dây băng đi ra khỏi tang truyền động

+) kc = 55 (kG/cm) là giới hạn bền của màng cốt (bảng 4.7 [1] )

+) kn = 0,75 là hệ số độ bền chỗ nối dây băng (bảng 6.20 [1]) +) kđ ≈ 1- 0,03.i = 1- 0,03.4 = 0,88 là hệ số làm việc không đều của các lớp

màng cốt trong dây băng ( CT- 6.25 [1] )

Thay số ta đ−ợc

ik = 1,5.783, 7 0,81 4

55.40.0, 75.0,88 = < Nh− vậy dây băng đ2 chọn đảm bảo điều kiện làm việc ở chế độ khởi động

Hình 3.8 Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu trục tang chủ động

*) Lực tác dụng lên tang bao gồm :

+)Trọng lượng tang theo phương thẳng đứng G = 196kg ;

+) Lực căng của dây băng ở nhánh vào và nhánh ra ;

+) mô men xoắn do động cơ truyền đến, dời 2 lực căng của băng về trục tang :

*) Đường kính trục tại các mặt cắt đ2 xét :

Đường kính trục tính theo công thức :

[ ]

max 3

0,1

M d

b

Từ kết quả tính toán trên và dựa trên kết cấu thực của kết cấu Đường kính các tiết diện trục được chọn theo d2y chuẩn như sau :

c) Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn

Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diên nguy hiểm thỏa m2n điều kiện sau :

Từ biểu đò mô men và kết cấu trục nhận thấy tiết diện nguy hiểm trên trục là tiết diện

3, chịu tác dụng của mô men uốn và xoắn có trị số lớn nhất Vì vậy ta chỉ kiểm

nghiệm cho tiết diện 3

s K

Đối với trục quay ứng suất uốn biến đổi theo chu kì đối xứng nên :

Giá trị trung bình ứng suất pháp : σm = 0

21195

u a

M

MPa W

*)Hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp : 1

s K

Do trục quay 1 chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu ki mạch động nên:

+) Lực căng của dây băng ở nhánh vào và nhánh ra ;

+) mô men xoắn do động cơ truyền đến, dời 2 lực căng của băng về trục tang :

M = (S5 - S4).Dt/2 = (199 - 183).400/2 =3200(kGmm) = 32000 (Nmm)

Trục tang chịu tác dụng của các lực này truyền lên moayơ và tác dụng lên trục tang

Ta có : R1 = R2 = (S4 + S5)/2 =(183 + 199 )/2 = 191 (kG) = 1910(N)