Thiết kế hệ dẫn động băng tải - Tính toán thiết kế hệ thống vận chuyển than đá

đề án kĩ thuật thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 3

LỜI NÓI ĐẦU 4

Phần 1 5

GIỚI THIỆU 5

1.1 Khái quát về máy vận chuyển liên tục 5

1.1.1 Đặc điểm của đối tượng vận chuyển 5

1.1.2 Đặc điểm của máy vận chuyển liên tục và phân loại 5

1.2 Giới thiệu một số máy vận chuyển liên tục 6

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BĂNG TẢI 9

2.1 Tính toán thiết kế băng tải 9

2.1.1 Lựa chọn bề mặt băng tải 9

2.2 Một số bộ phận khác của hệ thống băng tải 19

2.2.1 Thiết kế đường cong chuyển tiếp 19

3.1.1 Giới thiệu một số loại hộp giảm tốc 26

3.1.2 Lựa chọn sơ đồ hộp giảm tốc 27

3.2 Chọn động cơ điện 28

3.2.1 Chọn loại động cơ 28

3.2.2 Chọn công suất động cơ 29

3.2.3 Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ30

3.2.4 Chọn động cơ thực tế 31

3.2.5 Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ 31

3.3 Chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn và phân phối tỉ số truyền 32

3.3.1 Chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn 32

3.3.2 Phân phối tỉ số truyền 33

3.4 Tính toán các thông số trên các trục 34

3.4.1 Tính công suất trên các trục 34

3.4.2 Tính số vòng quay của các trục 35

3.4.3 Tính mô men xoắn trên các trục 35

Phần 4 37

LỰA CHỌN VÀ THIẾT KẾ KHỚP NỐI 37

4.1 Khái niệm chung về khớp nối 37

5.2 Thiết kế cơ cấu căng đai56

5.2.1 Kết cấu của giá treo 56

5.2.2 Xác định tiết diện thanh CD 57

5.2.3 Tính toán mối ghép cho giá treo 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

LỜI NÓI ĐẦU

Trong nền kinh tế quốc dân hiện nay, các hệ thống vận chuyển được sửdụng rộng rãi Trong nhiều công trình xây dựng dân dụng cũng như côngnghiệp, các máy vận chuyển không những là trang thiết bị phụ trợ mà còn thamgia trực tiếp vào quá trình công nghệ

Trước thực tế trên, đòi hỏi người kĩ sư sau khi ra trường phải nắm vữngkiến thức và đặc trưng của các hệ thống vận chuyển, hiểu được kết cấu, nguyên

lý làm việc cũng như cách tính toán những thông số của máy vận chuyển

Đề án kĩ thuật nằm trong học phần đào tạo của ngành Kĩ thuật cơ khí vớimục đích giúp sinh viên tiếp cận và tìm hiểu về các hệ thống vận chuyển nhưbăng tải, xích tải, cầu trục, từ đó giúp sinh viên sau khi ra trường có khả năngphân tích điều kiện thực tế để đưa ra phương án vận chuyển phù hợp, tính toán

và lắp đặt dây truyền, hệ thống đảm bảo chỉ tiêu kĩ thuật và kinh tế

Đề tài của em được giao là "Tính toán thiết kế hệ thống vận chuyển than đá" Sau một quá trình tìm hiểu và tính toán với sự giúp đỡ tận tình của cô giáo Th.s Nguyễn Thị Hồng Cẩm, em đã hoàn thành đề tài đề án của mình Tuy

nhiên, do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi những saisót Kính mong các thầy cô và các bạn đóng góp để đề tài của em được hoànthiện hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 4 tháng 6 năm 2013

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Tiến Hưng

Phần 1 GIỚI THIỆU

1.1 Khái quát về máy vận chuyển liên tục

Máy vận chuyển liên tục là loại máy mà vật phẩm được di chuyển liên tụcthành dòng lên tục và ổn định, có thể bốc dỡ ngay trong quá trình vận chuyển

1.1.1 Đặc điểm của đối tượng vận chuyển

Các vật phẩm được vận chuyển có thể có dạng cục, hạt, bột như quặng, đá,than, cát, sỏi, các dạng vật phẩm có tính chất đặc biệt như bao xi măng, baođường, bao gạo, các dạng thỏi lớn, nặng như thỏi thép nóng, khúc gỗ to, cácdạng thanh dài như thanh thép, ống nhựa dài, các dạng tấm rộng như tấm thép,tấm gỗ dán,

Loại vật phẩm dạng cục, hạt, bột khi vun đống tự nhiên, góc ở đỉnh đốngvật phẩm được gọi là góc mái Góc này giảm xuống khi vận chuyển vật phẩm và

ổn định ở một giá trị Độ lớn của góc mái phụ thuộc vào độ hạt và hệ số ma sát

1.1.2 Đặc điểm của máy vận chuyển liên tục và phân loại

a) Đặc điểm

– Không dùng cơ cấu nâng;

– Vật phẩm được di chuyển liên tục theo một hướng dòng chảy, có thể rẽnhánh hoặc dỡ tải giữa đường;

– Mỗi loại máy chỉ vận chuyển được một số loại vật phẩm nhất định

1.2 Giới thiệu một số máy vận chuyển liên tục

1.2.1 Băng tải

Băng tải (hình 1.2) là một loại máy vận chuyển liên tục được sử dụng kháphổ biến trong các nhà máy, công trường, Băng tải làm việc được nhờ lực masát giữa bề mặt đai (băng tải) và tang dẫn

5 4

Băng tải có ưu điểm là kết cấu đơn giản, vận chuyển êm, giá thành rẻ, phùhợp với nhiều loại vật phẩm, khoảng cách vận chuyển đa dạng Nhược điểm củabăng tải là độ bền của đai kém, với đai cao su không chịu được dầu mỡ, khônglàm việc được dưới nhiệt độ môi trường khắc nghiệt, không bố trí được ở độ dốccao

1.2.2 Xích tải

Xích tải là một loại thiết bị vận chuyển khá phổ biến trong nhiều nhà máy,

xí nghiệp Về cấu tạo cơ bản giống như băng tải, chỉ khác ở chi tiết mang vậtphẩm được chế tạo riêng rồi lắp trên xích truyền lực Chính vì thế mà xích tải có

độ bền cao hơn, chịu được nhiệt độ và mô trường khắc nhiệt hơn so với băng tải,

có thể bố trí ở độ dốc cao hơn, thậm chí vị trí thẳng đứng Nhưng kèm theo đó,

nó có các nhược điểm như trọng lượng bản thân lớn, kích thước cồng kềnh, tải

va đập lớn

Theo kết cấu của chi tiết mang tải, xích tải được phân thành:

– Xích tải kiểu tấm: Các tấm phẳng chở vật phẩm gắn trên xích truyềnđộng (hình 1.3)

7 5

1

6

Hình 1.3: Xích tải kiểu tấm 1-Đĩa xích dẫn; 2-Đĩa xích bị động; 3-Đường lăn; 4-Tấm xích

mang tải;5-Xích kéo;6-Bộ phận căng xích; 7-Bộ phận tiếp liệu

– Xích tải kiểu tấm cào: Các tấm gắn ngang trên xích tải kéo vật phẩm đitheo trong quá trình chuyển động của xích tải

– Xích tải kiểu gầu cào: Kết cấu tương tự như tấm cào, nhưng ở đây gầuthay cho tấm Nó thường được bố trí thẳng đứng với nhiều phương án khácnhau

– Xích tải kiểu treo: Dọc đường đi của xích người ta treo các móc để treovật phẩm

– Xích tải kiểu gầu: Cấu tạo cơ bản giống như xích tải gầu cào, chỉ khácthời kì chuyển động tiếp nhận tải gầu có vị trí thẳng đứng để hứng vật phẩm, cònkhi hạ tải thì gầu được lật nghiêng và úp để trút vật phẩm

– Xích tải kiểu xe: Xe chở vật phẩm gắn trên xích dẫn có thể dùng kiểu xelật hoặc kiểu xe đảo đầu hoặc kiểu xe chạy vòng thường dùng trong phân xưởngđúc

1.2.3 Vít tải

Vít tải là một loại máy vận chuyển liên tục không có bộ phận kéo Vậtphẩm vận chuyển trong máng theo nguyên lý vít - đai ốc mà vai trò của đai ốcchính là vật phẩm được vận chuyển Vít tải thường dùng để vận chuyển vậtphẩm trong khoảng cách chiều dài 30 ÷ 40m, có khi tới 50 ÷ 60m; chủ yếu đượcdùng để vận chuyển vật phẩm dạng hạt rời hoặc mịn như xi măng, sỏi, cát, đádăm, các loại hỗn hợp ẩm như bê tông, vữa trong xây dựng, tương tự như bộphận tiếp liệu cưỡng bức dùng trong các hệ thống vận chuyển liên tục thủyđộng,

kính ngoài vít tải thường được tiêu chuẩn hóa và thường được quy định theo dãykích thước (tính bằng mm) 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600

1.3 Lựa chọn hệ thống vận chuy ển phù hợp

Việc lựa chọn phương án thiết bị vận chuyển liên tục phụ thuộc vào các yếu tố:

– Đặc tính chủng loại của vật phẩm;

– Công suất, khối lượng vận chuyển;

– Các yếu tố không gian, bố trí thiết bị, các kho chứa, bến bãi, ở đầu vàcuối đường vận chuyển;

– Các yếu tố sản xuất liên quan và những yêu cầu đặc biệt khác đối vớimáy vận chuyển

Các yêu cầu của hệ thống vận chuyển:

– Đặc tính của vật liệu: Khô, cỡ hạt trung bình δ<100;

– Vận chuyển theo hai phương: đoạn 1 theo phương ngang với chiều dài

– Năng suất Q = 180 tấn/h

Với đặc tính của vật liệu như trên, ta có thể lựa chọn nhiều hệ thống vậnchuyển khác nhau như băng tải, xích tải, vít tải, nhưng hệ thống băng tải sẽ tối

ưu hơn cả vì :

– Chi phí lắp đặt và vận hành rẻ hơn so với xích tải;

– Phương vận chuyển có góc nghiêng không quá lớn, hoàn toàn có thể bốtrí hệ thống băng tải;

– Môi trường làm việc không khắc nghiệt

Với các lí do trên, ta chọn hệ thống vận chuyển là hệ thống băng tải

Phần 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BĂNG TẢI

2.1 Tính toán thiết kế băng tải

2.1.1 Lựa chọn bề mặt băng tải

Hệ thống băng tải chỉ có thể

vận chuyển vật phẩm dưới một góc

nghiêng tối đa (góc dốc) Góc dốc

này phụ thuộc vào đặc tính và cỡ hạt

vật phẩm Khi vượt quá góc dốc này,

vật phẩm sẽ trượt khỏi băng tải Để

tăng góc dốc băng tải, ta có thể sử

dụng băng tải có bề mặt dập nổi

(tăng ma sát giữa vật phẩm và bề

mặt băng tải)

Với vật phẩm vận chuyển là

than đá, cỡ hạt trung bình δ<100,

góc dốc của băng tải có bề mặt nhẵn

là 160 [1] Trong khi yêu cầu hệ

thống vận chuyển với góc nghiêng

Theo [1], với cỡ hạt trung bình δ<100, ta chọn bề rộng băng tải là 600mm

2.1.3 Góc máng và con lăn

a) Góc máng

Có thể bố trí dây băng tải nằm ngang tương tự như ở bộ truyền đai dẹt Tuynhiên, đối với than đá và các loại vật liệu rời, thường sử dụng các con lăn đặtnghiêng để uốn dây băng tải thành dạng máng giúp vận chuyển vật liệu ổn địnhhơn

Theo tiêu chuẩn, số con lăn được sử dụng là 3 con lăn Với phương vận

Cũng có thể sử dụng góc máng lớn hơn hoặc nhỏ hơn, sử dụng góc máng lớngiúp tăng lưu lượng vận chuyển nhưng sẽ gây ra một số vấn đề khi băng tảichuyển tiếp từ phương ngang sang phương nghiêng [2]

Hình 2.2: Tạo máng băng tải bằng con lăn tạo máng b) Con lăn

Con lăn đỡ băng tải được chia làm 3 loại:

– Con lăn nhánh mang tải: Đây là các con lăn đỡ băng tải nhánh căng Như

đã nói ở trên, mỗi bộ con lăn bao gồm ba con lăn được bố trí để tạo máng băngtải

– Con lăn nhánh không tải: Có nhiệm vụ đỡ băng tải nhánh chùng Dokhông mang tải nên mỗi bộ con lăn chỉ gồm một con lăn và khoảng cách giữacác con lăn lớn hơn so với các con lăn mang tải

– Các con lăn giảm chấn: Đây là các con lăn được bố trí ở vị trí cấp liệu đểgiảm rung động và va đập khi vật phẩm rơi xuống băng tải Để thực hiên điềunày, các con lăn có bề mặt được bọc cao su Đôi khi người ta sử dụng dạng tấmphản thay cho các con lăn loại này

Với cỡ hạt trung bình δ<100, khối lượng riêng tính toán của khối vật liệu

vào loại tải và bề rộng băng tải ta chọn được đường kính (bảng 10[2]), khốilượng (bảng 9[2]) và khoảng cách ([1], bảng 5[2]) các con lăn:

Bảng 2.1: Thông số các con lăn

Loại con lăn 3 con lăn nhánh mang tải không mang tải Con lăn nhánh 3 con lăn giảm chấn

dễ dàng hơn so với băng tải hẹp

Theo [1], vận tốc băng tải được xác định như sau:

– γ: Khối lượng riêng tính toán của khối vật liệu, γ = 0,9 (tấn/ m3)(bảng 6[1]);

– s: Hệ số ảnh hưởng của góc nghiêng (độ dốc) của băng tải, s = 0,78(bảng 7[1])

Vận tốc băng tải sau khi tính toán phải được kiểm tra nhỏ hơn vận tốc tối

Xác định diện tích mặt cắt ngang dòng vận chuyển:

A = K(0,9W – 0,05) 2

= 0,1588(0,9.0,6 – 0,05) 2 = 0,038(m 2 ) (2.2)

Với:

- K: Hệ số tính toán (bảng 4[1]), phụ thuộc vào dạng băng tải và góc máivật phẩm, K = 0,1588 (bảng 5[1]);

2.1.5 Tính toán công suất truyền dẫn băng tải

Công suất dẫn động hệ thống băng tải được tính như sau:

kiện của hệ thống băng tải hầu hết theo tiêu chuẩn Phổ biến nhất là lực cản do

s s

9,8 f Q.L T

V b

Ngoài ra còn có lực cản do cơ cấu làm sạch băng tải, cơ cấu gạt vật phẩm,

ma sát giữa vật phẩm với tấm chắn nhưng các lực cản này rất nhỏ, trong tínhtoán thường bỏ qua

Các đại lượng trong các công thức:

– G: Khối lượng các bộ phận chuyển động của băng tải (bao gồm khốilượng dây đai và khối lượng các con lăn) phân bố theo chiều dài (Kg/m)

Khối lượng phân bố của đai theo chiều dài B (Kg/m) chọn sơ bộ theo bảng8[2]

Khối lượng phân bố con lăn :

d Id d

I m

– c: Hệ số chiều dài hiệu chỉnh

Những lực trong công thức xác định lực vòng kể trên được gọi là lực cảnchính, ngoài những lực cản này, lực vòng còn bao gồm lực ma sát và lực quántính của vật liệu khi nạp liệu, lực cản của ổ lăn puly dẫn động và lực cản khi đai

bị uốn khi đi qua puly Tổng các lực này gọi là lực cản thứ cấp và việc tính toánlực cản này khá phức tạp Do vậy, để tránh phải tính toán lực cản thứ cấp, đạilượng chiều dài hiệu chỉnh được đưa vào nhằm xác định lực cản thứ cấp thôngqua lực cản chính Chiều dài hiệu chỉnh luôn lớn hơn chiều dài vận chuyển theophương ngang L:

không có tải, băng tải có tải và của băng tải với tấm chắn viền băng tải (bảng 6 [2]).– H: Chiều cao vận chuyển vật phẩm của hệ thống băng tải

L S = 2,5W = 2,5.0,6 = 1,5 (m)

– b: Chiều rộng phần băng tải bị chặn Thường lấy b = 2/3W [2]:

b = 2/3W= 2/3.0,6 = 0,4 (m)

Với W là chiều rộng băng tải

Để thuận lợi cho việc tính toán sau này, ta chia băng tải thành các đoạn,mỗi đoạn được đánh dấu bởi hai điểm và tính toán lực vòng trên từng đoạn băngtải Khi đó, lực vòng tại mỗi điểm của băng tải là tổng lực vòng tính toán trêncác đoạn trước đó cộng lại

F

Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống vận chuyển băng tải

Kết quả tính toán lực vòng trên từng đoạn băng tải:

Bảng 2.2: Lực tác dụng trên từng đoạn băng tải

Dây đai bao gồm hai thành phần chính:

– Phần lõi có tác dụng chịu lực tác dụng vào dây đai, thường được làmbằng vải dệt, với dây đai chịu ứng suất lớn phần lõi có thể làm bằng sợi thép

– Phần vỏ bằng cao su có nhiệm vụ chống mài mòn, bảo vệ cho phần lõikhông bị phá hỏng do tác dụng cơ học và hoá học từ vật phẩm vận chuyển vàmôi trường

Như vậy, để chọn được dây đai có cấu tạo phù hợp trước hết ta cần xácđịnh lực tác dụng vào dây đai

Điều kiện 1: Lực căng phải đủ để tránh hiện tượng trượt giữa đai với tang dẫn.

2

T e T

Đối với dạng truyền dẫn đơn, bánh căng được sử dụng để tăng góc ôm Tuynhiên, trong trường hợp bề mặt băng tải được dập nổi thì không nên sử dụng để

Tra bảng 11[2] ứng với trường hợp góc ôm 1800; tang dẫn không bọc; căng

đai bằng trọng lực, ta được k = 0,84 Thay vào (2.16):

phụ thuộc vào sự kết hợp của khối lượng đai và tải với khoảng cách giữa cáccon lăn mang tải:

T s = 9,8S f (B + Q)I d (2.18)

Trong đó:

Thay giá trị Sf và Id vào (2.18):

– G: Khối lượng đai phân bố theo chiều dài (Kg/m);

– H: Chiều cao đoạn băng tải theo phương nghiêng (m)

cũng là lực lớn nhất tác dụng vào dây đai:

Lực căng đơn vị tác dụng vào dây đai là lực lớn nhất tác dụng vào dây đaitính trên bề rộng đai:

– T: Lực căng đơn vị tác dụng vào dây đai (KN/m);

– W: Chiều rộng băng tải (mm)

Tra bảng 12[2], ta chọn dây đai có

phần lõi làm bằng vải dệt, độ bền kéo là

31,5 KN/m Với độ bền kéo là

ba lớp vải dệt (bảng 15[2])

Sau khi chọn được phần lõi dây đai

ta cần kiểm tra điều kiện hỗ trợ tải Đây là

điều kiện nhằm tránh dây đai bị phá hỏng

do tiếp xúc với cạnh của con lăn tạo

máng

Khi vận chuyển vật phẩm, dưới tác dụng của trọng lượng vật phẩm, đai cóthể bị gấp nếp tại vị trí các con lăn giao nhau Điều này làm cho đai nhanhchóng bị hỏng

Để tránh hiện tượng này, đai phải

được tăng độ cứng theo phương ngang

Theo tiêu chuẩn, độ cứng theo phương

ngang ứng với độ bền kéo phần lõi và bề

rộng băng tải Ứng với độ bền kéo phần

lõi và tính chất vật phẩm, có một giá trị

bề rộng băng tải tối đa cho phép để tránh

hiện tượng trên

Với đai 315/3; tải trọng trung bình; cỡ hạt trung bình δ<100; khối lượngphân bố vật phẩm 900kg/m3 suy ra chiều rộng đai tối đa cho phép là750mm > 600mm (bảng 14[2]) Như vậy, thoả mãn điều kiện hỗ trợ tải

– s: Chu kỳ làm việc của băng tải (thời gian băng tải đi hết một vòng) (s);– L: Chiều dài băng tải (m);

– V: Vận tốc băng tải (m/ph)

Tra bảng 19[2] với chu kỳ làm việc 118s; vật liệu là than đá không màimòn; cỡ hạt trung bình δ<100 ta được bề dày tối thiểu băng tải là 3mm

2.2 Một số bộ phận khác của hệ thống băng tải

2.2.1 Thiết kế đường cong chuyển tiếp

Khi hệ thống băng tải thay đổi (tăng hoặc giảm) góc dốc cần có đườngcong chuyển tiếp giữa các phương vận chuyển Đường cong chuyển tiếp giúpdây băng tải không bị nâng lên khỏi các con lăn đỡ khi hệ thống tăng góc dốchoặc ứng suất trong đai vượt quá giới hạn cho phép và dây đai bị oằn khi đi qua

vị trí chuyển tiếp đối với hệ thống giảm góc dốc

Hình 2.7:Đường cong chuyển tiếp của hệ thống băng tải

Đối với hệ thống băng tải của ta là hệ thống tăng góc dốc, bán kính tốithiểu của đường cong chuyển tiếp được xác định như sau [2]:

– R: Bán kính tối thiểu của đường cong chuyển tiếp (m);

– B: Khối lượng băng tải phân bố theo chiều dài (Bảng 8[2]).

Bán kính R đảm bảo dây đai không bị nhấc lên trong điều kiện tải bất lợi nhất làkhi phương ngang vận chuyển chất đầy tải và phương nghiêng không có tải

K được cho trong bảng 2.2

- Puly dẫn động

Nhóm B - Chịu áp lực thấp và có góc ôm > 45- Chịu áp lực lớn và có góc ôm < 4500

- Puly cuối hệ thống;

- Puly cơ cấu căng đai;

- Puly tăng góc ôm chịu

Như đã nói từ trước, đối với băng tải

dập nổi, ta không sử dụng puly tăng góc

ôm để tránh hiện tượng mài mòn bề mặt

băng tải có thể xảy ra Với loại đai vải dệt

315/3, ta chọn được đường kính các puly

với toàn bộ bề mặt băng tải ngay cả khi

đường trục băng tải không nằm ở giữa

suy ra khoảng cách vùng chuyển tiếp là:

Mặt puly ngang với đường trung bình máng:

Hình 2.11: Vùng chuyển tiếp giữa con lăn và puly a) Puly ngang tâm máng; b) Puly ngang đáy máng

2.2.4 Cơ cấu căng đai

Cơ cấu căng đai có 3 chức năng chính:

– Là nơi dự trữ dây đai khi dây đai bị giãn dài hoặc bù đắp cho dây đai bị

co rút khi chịu tải

– Nhiệm vụ căng đai tránh hiện tượng trượt giữa dây đai và puly

– Ngăn băng tải bị võng quá mức cho phép giữa các con lăn

Bên cạch đó, cơ cấu căng đai còn cung cấp:

– Cung cấp dây đai khi cần nối lại dây đai hoặc khi tăng chiều dài vậnchuyển

– Hấp thụ rung động, giảm ứng suất xuất hiện trong dây đai khi mở máyhoặc phanh, trong một số trường hợp đặc biệt

Cơ cấu căng đai cơ bản có hai loại :

– Cơ cấu cưỡng bức hay cơ cấu

điều chỉnh bằng tay: Cơ cấu căng đai

này sử dụng kết cấu vít - đai ốc Nó có

ưu điểm là đơn giản, chắc chắn và độ

tin cậy cao Tuy nhiên nhược điểm là

trong quá trình làm việc dây đai bị kéo,

nó có độ đàn hồi và bị giãn dài làm cho

tiếp xúc giữa đai và puly bị giảm có thể

xuất hiện hiện tượng trượt; để khắc

phục hiện tượng này cần tăng lực căng

nhưng điều này lại làm giảm tuổi thọ của đai

Cơ cấu cưỡng bức thường được sử dụng cho hệ thống băng tải có chiều dàivận chuyển nhỏ hơn 50m và loại tải nhẹ hoặc các hệ thống có không gian hạnchế

– Cơ cấu căng đai tự động: Duy trì lực căng đai phù hợp bằng cách sử

dụng đối trọng tự động tạo lực căng đai Bằng cách này lực căng đai luôn đượcduy trì trong mọi trường hợp thay đổi chiều dài dây đai (kéo dài do giãn hoặc corút khi chịu tải), trong mọi điều kiện hoạt động (mở máy, dừng máy, ổn định)hay sự thay đổi của tải trọng (không tải, tải cục bộ hay đầy tải)

Sử dụng đối trọng để duy trì lực căng đai là phổ

biến nhất Ngoài ra, trong một số trường hợp có thể

sử dụng thuỷ lực, điện hoặc khí nén

Như vậy, với chiều dài vận chuyển theo

phương ngang 110m, loại tải trung bình, ta chọn cơ

cấu căng đai tự động dùng trọng lực

Những điểm lưu ý khi thiết kế hệ thống căng

đai tự động:

a) Chiều dài dự trữ đai tối thiểu

Chiều dài dự trữ đai tối thiểu được xác định

– L: Chiều dài vận chuyển theo phương ngang (m);

b) Vị trí đặt cơ cấu

– Vị trí ngay sau puly dẫn động: Vị trí này giúp cơ cấu tác dụng lực nhanh

và đủ để tránh hiện tượng trượt và duy trì độ võng cho phép Do vậy, hầu hết các

cơ cấu căng đai được đặt ở vị trí này

Hình 2.5: Đặt cơ cấu căng băng ngay sau puly dẫn động

– Vị trí gần puly cuối băng tải: Sử dụng đối với băng tải có góc dốc âm,hoặc vì lí do không gian bố trí hay đơn giản là dễ bảo trì

– Vị trí gần puly đầu băng tải: Vị trí này đòi hỏi khối lượng vật nặng ítnhất

– Vị trí giữa hệ thống băng tải: Do yêu cầu bất thường đối với hiện tượngtrượt hoặc độ võng cho phép hoặc cũng có thể phục vụ cho việc bảo trì, quan sát

hệ thống

tại B được cho trong bảng 2.1.2.

Vậy trọng lượng đối trọng cần thiết là 13767N tương ứng 1376,7Kg

d) Quá trình lắp đặt, hoạt động của cơ cấu

Trong quá trình lắp đặt, hoạt động của cơ cấu cần tránh hiện tượng trục củapuly mang vật nặng không vuông góc với hướng di chuyển của băng tải Nếuđiều này xảy ra sẽ gây phức tạp cho việc lắp đặt bộ phận dẫn hướng băng tải,làm giảm sức căng dây dễ gây hiện tượng trượt hoặc võng băng tải quá mức chophép

Để tránh hiện tượng trên phải có gông hoặc bộ phận chứa puly mang vậtnặng, các kết cấu dầm dẫn hướng cho puly (tiếp xúc với puly) không được cảntrở chuyển động tự do của puly

Như vậy, trong phần này ta đã tính toán được công suất truyền dẫn băng tải

và tính chọn được dây đai dựa vào năng suất vận chuyển và vận tốc băng tảicũng như xác định được cấu trúc của hệ thống Các kết quả tính toán trong phầnnày sẽ phục vụ cho việc tính toán hệ dẫn động của hệ thống

Phần 3 TÍNH CHỌN HỘP GIẢM TỐC TIÊU CHUẨN

Việc tính toán hệ thống dẫn động cơ khí yêu cầu chúng ta chọn được sơ đồdẫn động hợp lý, chọn loại động cơ và công suất phù hợp từ đó chọn động cơthực tế và tính chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn

3.1 Chọn loại hộp giảm tốc

3.1.1 Giới thiệu một số loại hộp giảm tốc

Trong các hệ dẫn động cơ khí thường sử dụng các bộ truyền bánh rănghoặc trục vít dưới dạng một tổ hợp biệt lập được gọi là hộp giảm tốc Hộp giảmtốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không đổi vàđược dùng để giảm vận tốc góc và tăng mômen xoắn

Tùy theo loại truyền động trong hộp giảm tốc, người ta phân ra: hộp giảmtốc bánh răng trụ; hộp giảm tốc bánh răng côn hoặc côn – trụ; hộp giảm tốc trụcvít, trục vít – bánh răng hoặc bánh răng – trục vít; hộp giảm tốc bánh răng hànhtinh,…

So với các loại hộp giảm tốc khác thì hộp giảm tốc bánh răng trụ có các ưuđiểm: tuổi thọ và hiệu suất cao; kết cấu đơn giản; có thể sử dụng trong mộtphạm vi rộng của vận tốc Vì vậy, sử dụng hộp giảm tốc bánh răng trụ được coi

là phương án tối ưu nhất

Loại bánh răng trong hộp giảm tốc bánh răng trụ có thể là: răng thẳng, răngnghiêng, hoặc răng chữ V Phần lớn các hộp giảm tốc có công dụng chung dùngrăng nghiêng nhờ khả năng tải cao hơn và vận tốc làm việc lớn hơn so với răngthẳng Bánh răng chữ V thường ít sử dụng hơn do chế tạo phức tạp, chủ yếudùng trong trường hợp tải nặng và yêu cầu không cho phép lực dọc trục lớn tácdụng lên ổ

Tùy theo tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc, người ta phân ra hộp giảmtốc một cấp và hộp giảm tốc nhiều cấp

Việc sử dụng hộp giảm tốc một cấp hay nhiều cấp phụ thuộc vào tỉ sốtruyền từ bộ phận dẫn động (động cơ) đến cơ cấu chấp hành (trục tang dẫn), ta

có thể ước lượng tỉ số truyền này như sau:

Số vòng quay của trục tang dẫn:

D: Đường kính tang dẫn (mm).

Các giá trị S xác định theo (2.1), D xác định theo mục 2.2.2

Mà ta thấy, các loại động cơ hiện nay thường có vận tốc góc từ 500 (vg/ph)đến 3000 (vg/ph) Như vậy, tỉ số truyền sẽ nằm trong khoảng 5 < u < 35 Căn cứbảng 2.4[8], ta sẽ chọn hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp

Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp được bố trí theo ba sơ đồ sau:

– Sơ đồ khai triển: Hộp giảm tốc kiểu này đơn giản nhất và dễ chế tạo Do

đó được sử dụng rất nhiều trong thực tế Tuy nhiên, các bánh răng các bánh răng

bố trí không đối xứng với các ổ, do đó làm tăng sự phân bố không đều tải trọngtrên chiều rộng vành răng Do đó, khi thiết kế, đòi hỏi trục phải đủ cứng thì sẽđảm bảo được khả năng làm việc

– Sơ đồ phân đôi: Công suất được phân đôi ở cấp nhanh hoặc cấp chậmgiúp cho các bánh răng được bố trí đối xứng với ổ trục So với hộp giảm tốckhai triển thì hộp giảm tốc phân đôi có ưu điểm:

+ Tải trọng phân bố đều cho các ổ;

+ Giảm thiểu sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành rănggiúp chế tạo vành răng lớn tăng khả năng tải của cấp chậm

+ Tại tiết diện nguy hiểm của trục trung gian, mômen xoắn chỉ tương ứngmột nửa công suất truyền tới trục

Nhờ các ưu điểm trên, hộp giảm tốc loại này nói chung nhẹ hơn khoảng20% so với hộp giảm tốc khai triển

Tuy nhiên hộp giảm tốc phân đôi lại có chiều rộng của hộp tăng, cấu tạo bộphận ổ phức tạp, số lượng chi tiết và khối lượng gia công tăng

– Sơ đồ đồng trục: Loại này có đặc điểm là đường tâm của trục vào và trục

ra trùng nhau, nhờ đó có thể giảm bớt chiều dài của hộp giảm tốc giúp cho việc

bố trí cơ cấu gọn hơn Tuy nhiên, sơ đồ đồng trục có một số nhược điểm như: + Khả năng tải của cấp nhanh không dùng hết vì tải trọng tác dụng vào cấpchậm lớn hơn khá nhiều so với cấp nhanh;

+ Kết cấu gối đỡ phức tạp, gây khó khăn cho việc bôi trơn các ổ;

+ Do khoảng cách giữa các gối đỡ của trục trung gian lớn, nên trục khôngđảm bảo độ bền và độ cứng nếu không tăng đường kính trục

Từ những nhược điểm này mà phạm vi sử dụng của hộp giảm tốc đồng trục

bị hạn chế

3.1.2 Lựa chọn sơ đồ hộp giảm tốc

Việc lựa chọn loại hộp giảm tốc dựa và ba chỉ tiêu sau:

– Điều kiện làm việc : Cả ba sơ đồ hộp giảm tốc đều đáp ứng yêu cầu của

hệ thống;

– Không gian bố trí hộp giảm tốc: So với sơ đồ khai triển thì sơ đồ đồngtrục và phân đôi có ưu điểm về kết cấu nhỏ gọn, khối lượng nhẹ hơn Tuy nhiên,

hệ thống của ta không bị hạn chế cũng như có yêu cầu đặc biệt gì về không gianlắp đặt nên cả ba sơ đồ đều đáp ứng được chỉ tiêu này

– Tính kinh tế: Hộp giảm tốc khai triển nhờ có kết cấu đơn giản nên giáthành chế tạo rẻ Còn hộp giảm tốc phân đôi có cấu tạo ổ phức tạp kéo theo sựphức tạp về vỏ hộp nên đòi hỏi số lượng chi tiết và khối lượng gia công tăng.Giống với hộp giảm tốc phân đôi, hộp giảm tốc đồng trục có kết cấu ổ phức tạpkhông những khó khăn cho quá trình bôi trơn mà còn làm tăng chi phí chế tạo

Từ những nhận định như trên, ta chọn sơ đồ hộp giảm tốc dạng khai triển

Ta xây dựng được sơ đồ hệ thống trạm dẫn động băng tải như sau:

3.2 Chọn động cơ điện

Chọn động cơ điện bao gồm các bước:

- Chọn loại động cơ;

- Tính công suất cần thiết của động cơ;

- Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ;

- Chọn động cơ thực tế;

- Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ

Nội dung cụ thể của các bước như sau:

3.2.1 Chọn loại động cơ

Việc chọn động cơ có ảnh hưởng nhiều đến việc thiết kế hộp giảm tốc và

bộ truyền ngoài Muốn chọn đúng động cơ cần phải nắm được đặc tính kĩ thuật

và phạm vi sử dụng của mỗi loại, đồng thời cần chú ý đến các yêu cầu làm việccủa thiết bị cần

dãn động.

Sau đây là một số loại động cơ điện thường được dùng:

– Động cơ điện một chiều: loại động cơ này có ưu điểm là có thể thay đổi trị

số của mômen và vận tốc góc trong phạm vi rộng, đảm bảo khởi động êm, hãm

và đảo chiều dễ dàng, nhưng chúng lại có nhược điểm là giá thành đắt và phảităng thêm vốn đầu tư để đặt thiết bị chỉnh lưu Do đó chỉ được dùng trong cácthiết bị vận chuyển bằng điện, thang máy, máy trục, các thiết bị thí nghiệm, – Động cơ điện xoay chiều: bao gồm 2 loại : một pha và ba pha

Động cơ một pha có công suất nhỏ do đó chỉ phù hợp cho các dụng cụ giađình

Trong công nghiệp sử dụng rộng rãi động cơ ba pha: đồng bộ và không đồng bộ.Động cơ ba pha đồng bộ có vận tốc góc không đổi, không phụ thuộc vào trị

số tải trọng và thực tế không điều chỉnh được

So với động cơ ba pha không đồng bộ, động cơ ba pha đồng bộ có ưu điểmhiệu suất và hệ số công suất (cosj) cao, hệ số tải lớn nhưng có nhược điểm làthiết bị tương đối phức tạp, giá thành cao vì phải có thiết bị phụ để khởi độngđộng cơ Do đó, chúng được dùng cho các trường hợp cần công suất lớn(100kw), khi cần đảm bảo chặt chẽ trị số không đổi của vận tốc góc

Động cơ ba pha không đồng bộ gồm hai kiểu: rôto dây cuốn và rôto lồngsóc

Động cơ ba pha không đồng bộ rôto dây cuốn cho phép điều chỉnh vận tốctrong một phạm vi nhỏ (khoảng 5%), có dòng điện mở máy thấp nhưng (cosj)thấp, giá thành đắt, vận hành phức tạp, dùng thích hợp trong một phạm vi hẹp đểtìm ra vận tốc thích hợp của dây chuyền công nghệ đã được lắp đặt

Động cơ ba pha không đồng bộ rôto lồng sóc có ưu điểm là kết cấu đơngiản, giá thành hạ, dễ bảo quản, có thể trực tiếp vào lưới điện ba pha không cầnbiến đổi dòng điện song hiệu suất và hệ số công suất thấp so với động cơ ba phađồng bộ, không điều chỉnh được vận tốc

Nhờ có nhiều ưu điểm cơ bản, đáp ứng được yêu cầu dẫn động cho hệthống băng tải nên ta chọn động cơ ba pha không đồng bộ rôto lồng sóc

3.2.2 Chọn công suất động cơ

Công suất của động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ nhằm đảm bảocho nhiệt độ của động cơ khi làm việc không lớn hơn trị số cho phép Để đảmbảo điều kiện đó cần thoả mãn yêu cầu sau [7]:

–P : công suất đẳng trị trên trục động cơ (kW), được xác định như sau: dt dc

P  P 15280 (W) = 15,28 (kW) (3.4)

2 4

br ol kn d

Trong đó:

3.2.3 Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ

Số vòng quay đồng bộ của động cơ (còn gọi là tốc độ từ trường quay) đượcxác định theo công thức [7]:

Trên thực tế, số vòng quay đồng bộ có các giá trị là 3000, 1500, 1000, 750,

600 và 500 v/ph Số vòng quay đồng bộ càng thấp thì kích thước khuôn khổ vàgiá thành của động cơ càng tăng (vì số đôi cực từ lớn) Tuy nhiên dùng động cơ

có số vòng cao lại yêu cầu giảm tốc nhiều hơn, tức tỉ số truyền của toàn hệ thốngtăng, dẫn tới kích thước và giá thành của các bộ truyền tăng lên Do vậy, trongcác hệ dẫn động cơ khí nói chung, nếu không có yêu cầu gì đặc biệt, hầu nhưcác động cơ có số vòng quay đồng bộ là 1500 hoặc 1000 v/ph (tương ứng sốvòng quay có kể đến sự trượt 3% là 1450 và 970 v/ph).

Cách xác định số vòng quay đồng bộ như sau:

– Tính số vòng quay của trục công tác:

– Xác định số vòng quay đồng bộ nên dùng cho động cơ:

,

db sb

nên dùng của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp

3.2.4 Chọn động cơ thực tế

Căn cứ vào công suất đẳng trị đã tính tiến hành tra bảng chọn động cơ cócông suất định mức thoả mãn điều kiện (3.7) và có số vòng quay đồng bộ củađộng cơ là giá trị đã xác định được và theo bảng P1.3[8] ta chọn được kiểu động

cơ K180L4 có thông số kĩ thuật như sau:

Bảng 3.1: Thông số động cơ K180L4

Tên động

cơ

Công suất (kw)

Vận tốc quay(v/ph) cosφ T k /T dn T max /T dn

3.2.5 Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ

a) Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ:

Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một công suất đủ lớn để thắng sức ỳcủa hệ thống Vì vậy cần kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ

+ Tk, Tdn: Mômen khởi động và mômen danh nghĩa của động cơ.

–P : công suất cản ban đầu trên trục động cơ (kW): bd dc

Từ (3.12) và (3.13) suy ra động cơ đã chọn thoã mãn điều kiện mở máy

b) Kiểm nghiệm điều kiện quá tải cho động cơ:

3.3 Chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn và phân phối tỉ số truyền

3.3.1 Chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn

Ta chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn dựa vào tỉ số truyền của hệ thống vàmomen xoắn trên trục công tác:

– Tỉ số truyền chung của toàn bộ hệ thống được xác định theo công thức:

dc ct

n u

n

 (3.14)

Trong đó:

9,55.10 P T

n