4.8 .Tính tốn thiết kế phễu chứa cốt liệu
4.9. Tính tốn phễu chứa cốt liệu trung gian
Theo bảng địng mức mác bê tơng ta có khối lượng đá cát cho 1m3 bê tông là mác P400 với cát VC = 0,403m3 , VC = 0,829m3
Ta có V = 0,403 + 0,829 = 1,232 m3 .
Đối với trạm 100m3/h thì 1 mẻ trộn có 2m3 bêtơng vậy thể tích đá cát là : V = 2. 1,232 = 2,464 m3 .
Như vậy thể tích của phễu chứa trung gian là : Vp > 2,464m3 . ta chọn Vp = 3m3 .
Kiểm tra thể tích của phễu trung gian Ta có : Vp = Vt + VD
Trong đó : Vt thể tích của phần trên phễu
Vt = H1/3 .( F1 + F2 + F F1. 2 ) = (1/3)(1,8.1,8 + 1,4.1,4 + 1,8.1,8.1, 4.1, 4) =2,56 VD thể tích phần dưới phễu
VD = (H2/3) .( F3 + F2 + F F3. 2 ) = (0,75/3) (0,43.0,9 + 1,4.1,4 + 0, 43.0,9.1, 4.1, 4) = 0,795
Vậy Vp = Vt + VD = 2,56 + 0,796 = 3,356 m3 .(thoả mãn ) Ta có kích thước của phễu trung gian như sau :
Hình 4.10.Phễu trung gian 4.10. Cabin điều khiển trạm trộn.
Cabin được thiết kế phải đủ khụng gian để đặt máy tính điều khiển và người ngồi vận hành trạm. Tham khảo các trạm trộn trên thực tế hiện nay, thiết kế cabin có diện tích 3 m24,5m2, ta chọn cabin với chiều rộng và dài bc x lc = 1,5 m x 3 m. Chiều cao cabin lấy hc = 2,5m.
4.11. Khung chính.
Khung chính của trạm trộn là một khung kết cấu thép có nhiệm vụ làm bộ khung để trên đó lắp đặt các bộ phận của trạm như buồng trộn, cabin điều khiển, giá đỡ cho vít tải, phễu chứa cốt liệu trung gian …
Các kích thước tổng thể của khung chính được xác định như sau: - Chiều cao khung chính:
Chiều cao khung chính Hk được xác định xuất phát từ yêu cầu của khung là đỡ buồng trộn lên độ cao nhất định để xả bê tông vào xe vận chuyển bê tông sau khi trộn. Do vậy chiều cao Hk của khung chính phụ thuộc vào chiều cao xả bê tông Hx.
Chiều cao xả bê tông Hx phải lớn hơn chiều cao của loại ôtô vận chuyển bê tông lớn nhất hiện nay đang dùng ở Việt Nam. Một số xe vận chuyển bê tông xi măng hiện nay thường dùng, chiều cao lớn nhất của các xe là hmax = 3780 mm, Vậy chọn chiều cao cửa xả bê tông Hx = 3900 mm.
Với điều kiện Hk > Hx, vậy chọn Hk = 4500 mm. - Chiều rộng khung chính Bk:
Chiều rộng khung chính Bk phải vừa đủ, khụng rộng quá mà cũng không hẹp quá. Tham khảo thực tế ở các trạm trộn hiện nay, buồng trộn thường được đặt ở giữa khung chính, xung quanh buồng trộn cần có lối đi để thuận tiện cho việc lắp đặt, kiểm tra, bảo dưỡng sửa chữa…bề rộng lối đi lấy bằng a = 1 m. Vậy bề rộng khung chính được tính là:
Bk = 2 . (2R + a) = 2 . (2.0,5 + 1) = 4 (m). Trong đó : R bán kính của buồng trộn, a là lối đi a = 1m
Kích thước rộng lớn nhất của các xe vận chuyển bê tông hiện nay đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam là bmax = 2750 mm, vậy chiều rộng khung chính
Bk = 4 m là phù hợp để xe vận chuyển lùi vào nhận bê tông. - Chiều dài khung chính Lk:
Lk > bc + 2R +2a Trong đó:
bc là chiều rộng của cabin điều khiển, bc = 1500 mm. R là bán kính buồng trộn, R = 500 mm. a là bề rộng lối đi, a = 1000 mm. Vậy ta có: Lk > 1200 + 2.1000 + 2.1000 = 6000 (mm). Vậy lấy Lk = 6100 mm. 4.12. Tính tốn băng tải.
4.12.1. Băng tải nghiêng vận chuyển.
Theo thiết kế băng tải có bề rộng B = 800mm , góc nghiêng của băng tải là = 220 . ta có chiều cao của khung thép băng tải :
H = HK + HBT + HP +h
Trong đó : HK = 4500 mm chiều cao của khung chính dưới HBT = 1000 mm chiều cao của buồng trộn
HP = 2500 mm chiều cao của phễu chứa cốt liệu trung gian . h = 200 mm là khoảng cách giữa các thiết bị băng tải và phễu Thay vào ta có H = 4500 + 2140+2500 + 200 = 9340 mm .
H L
Hình 4.11. Kích thước sơ bộ băng tải xiên
. Chiều dài của băng tải xiên :
L = = = 24933 mm
4.12.1.1 Cấu tạo tổng thể. 10 8 7 6 1 2 3 5 4 2 9
Hình 4.12 :cấu tạo tổng thể băng tải
Chú thích:
1. Động cơ 5. Khung thép 9. Tang bị động 2. Hộp giảm tốc 6. Con lăn đỡ trên 10. Máng cấp liệu 3. Tấm băng 7. Con lăn đỡ dưới
4. Tang chủ động 8. Cơ cấu căng băng
4.12.1.2 Nguyên lí hoạt động.
Khi động cơ điện (1) hoạt động sẽ truyền chuyển động quay qua hộp giảm tốc (2) tới tang trống chủ động (4) làm tang trống quay và nhờ có ma sát giữa tang trống chủ động và tấm băng (3) mà băng tải chuyển động theo.Vật liệu qua phễu cấp liệu (10) được rót vào tấm băng và cùng chuyển động theo tấm băng tải đai và được dỡ ra khỏi băng qua phễu dỡ liệu hoặc chảy tự do . Các con lăn đỡ (6) có tác dụng đỡ băng ở nhánh làm việc và nhánh không làm việc. Khi băng tải làm việc theo phương ngiêng 1 góc nào đó cần phải có thiết bị an tồn để đề phịng băng quay ngược lại làm đổ vỡ hàng hoá và gây tai nạn cho con người.
Trong các máy vận chuyển liên tục thì băng tải đai là loại máy được sử dụng nhiều nhất. Nó được sử dụng rộng rãi trong các hầm mỏ xí nghiệp sản xuất, trên các công trường xây dựng bến bãi nhà ga, kho chứa để vận chuyển các loại hàng hoá, vật liệu xốp rời, vật liệu có cục nhỏ (như xi măng, ngũ cốc, than đá, cát sỏi v.v..). Vật liệu dính ướt (như hỗn hợp vữa ,bê tông ,đất sét ướt ..). Các loại hàng kiện (như vật liệu rời được đóng trong thùng hịm …), bọc gói .v.v...
Băng tải được sử dụng nhiều như vậy là do chúng có những ưu điểm như : Cấu tạo đơn giản, độ an tồn cao, bền, có khả năng vận chuyển vật liệu rời và đơn chiếc theo các hướng nằm ngang và nằm ngiêng hoặc kết hợp (nằm ngang và nằm ngiêng ). Vốn đầu tư và chế tạo khơng lớn lắm. Có thể tự động hố được, vận hành đơn giản ,bảo dưỡng dễ dàng ,làm việc không ồn ào, năng suất cao. Tiêu hao năng lượng so với các máy vận chuyển khác không lớn lắm . Tuy vậy phạm vi sử dụng của băng tải cũng bị hạn chế vì chúng có độ dốc cho phép vận chuyển khơng cao (thường từ 16-24 tuỳ theo tính chất vật liệu được vận chuyển ) và không thể vận chuyển theo đường cong được.
4.12.1.4. Tính tốn thiết kế tổng thể băng tải. 4.12.1.4.1. Chọn vật liệu chế tạo băng tải.
1) Tấm băng: Căn cứ vào điều kiện làm việc thực tế của băng là vận chuyển vật
liệu là đá cát ( = 1,4 1.8 tấn /m3), chiều dài vận chuyển dài, vật liệu khơng có độ nhám nhiều. Kết cấu băng cần đơn giản . Mặt khác theo yêu cầu là thiết kế băng tải cao su do đó ta lựa chọn băng tải cao su cốt vải để sử dụng.
2) Kết cấu thép: Chọn loại thép thông thường để chế tạo kết cấu thép (thép CT3,
dạng thép hình kết cấu dạng dầm nhiều nhịp hoặc kết cấu dạng dàn khơng gian ). Sau đó sơn bảo vệ bên ngồi bởi vì nó đáp ứng được khả năng làm việc trong điều kiện chịu được tác dụng trực tiếp của mơi trường bên ngồi, dễ gia công chế tạo và giá thành hợp lí
3) Hệ thống tang dẫn và các con lăn đỡ, con lăn đứng: Các tang trống được chế
tạo bằng thép hàn CT3. Bề mặt tang trống được gia công cẩn thận. Đối với loại băng tải cao su, để tăng hệ số ma sát giữa băng và tang trống người ta thường bọc cao su.
Loại tang trống làm bằng thép hàn CT3 có ưu điểm là dễ gia cơng chế tạo và giá thành hợp lí. Các con lăn thường được chế tạo bằng thép ống CT3. Con lăn được đặt trên ổ lăn hoặc ổ trượt và quay quanh trục gắn chặt trên giá đỡ băng (khung đỡ băng ).
4.12.1.4.2. Tính tốn các thơng số cơ bản của băng tải.
1) Chiều dài băng: Theo thiết kế sơ bộ ta có chiều dài băng tải : L = 25 (m)
2) Góc nghiêng của băng tải: Theo thiết kế thì băng tải có góc nghiêng so với phương ngang là =22
3) Vận tốc của băng tải: Để đảm bảo yêu cầu về năng xuất của một dây truyền công nghệ thì việc lựa chọn băng có vận tốc hợp lý phù hợp với năng xuất của dây truyền là điều hết sức cần thiết.
Thực tế vận tốc vận chuyển của các băng tải vận chuyển vật liệu xây dựng (bêtông tươi) thường có vận tốc v= (11,6) m/s.
Khi tính tốn chọn vận tốc băng v = 1,5 m/s.
4) Vận tốc của băng tải: Theo thiết kế trong 1m3 bê tông xi măng sản phẩm cần lượng cấp phối như sau:
Đá 1: cỡ 2-4cm hoặc 1-2cm:800kg Đá 2: 350kg
Cát vàng: 850kg
Khối lượng cốt liệu cần là 2000kg
Theo tính tốn thiết kế buồng trộn 2m3 thì khối lượng cốt liệu cần thiết là: q = 2.2000 = 4000(kg)
Mặt khác theo chu kì thiết kế thời gian băng tải xiên vận chuyển hết 4000 kg trong 1 mẻ trộn là: t = 45 (s).
Ta có năng suất của băng tải vận chuyển là:
Q = (60/t).60.q = (60/45).60.4000 = 320000 (kg/h) Trong đó: t là thời gian vận chuyển hết cốt liệu trong một mẻ trộn
q là khối lượng cốt liệu vận chuyển trong một mẻ trộn Q là năng suất của băng tải vận chuyển
Theo công thức: Q = 3600Ftv0 (T/h).
Trong đó:
F- diện tích mặt cắt ngang của dịng vật liệu trên băng. V- tốc độ chuyển động của băng.
Gọi B là chiều rộng băng. F là diện tích mặt cắt ngang của dịng vật liệu trên bănng phụ thuộc vào loại băng.
0 = 1.8 T/m3 khối lượng riêng của vật liệu
Diện tích mặt cắt ngang của dịng vật liệu được tính theo cơng thức là tổng của diện tích tam giác (Ft) với diện tích hình thang (Fth).
Fb =Ft+ Fth (m2)
4.13. Băng lịng máng 3 con lăn
* Tính diện tích tam giác Ft
Ft= 2 1 B0 2 1B0C tg3 = 0,25C B02 tg3 (1)
Trong đó : 3 _ góc ở đáy của tam giác. 30,5 2 0.351 150. 2 = 300 góc tự nhiên khi chuyển động.
1 =450-500 góc tự nhiên ở trạng thái tĩnh
C- hệ số tính đến sự giảm diên tích vật liệu trên băng chuyển động theo mặt phẳng nghiêng.
* Tính diện tích hình thang Fth Fth= 4 1(B0 +B1 ). (B0 -B1 )tg = 4 1 ( B02 - B12 ) tg (2) Trong đó: -góc nghiêng của con lăn so với phương ngang
B1 - chiều dài của con lăn. đặt B 1 B0 =K và B 1 B1=K1 Khi đó B0 =K.B và B1= K1B Thay vào (2) ta có : Fth= 0,25(K2B2-K12B2) tg =0,25B2(K 2- K12) tg Thay vào (1) ta có Ft=0,25C.K2B2 tg3 Từ (1) và (2) ta có: Fb= 0,25B2[C K2 tg+(K2- K12) tg]. Khi góc nghiêng của băng là 220 thì C= 0,9 Ta có K = 0.85 , K1 = 0.38 Thay số ta được: Fb= 0,25.B2[0,9. 0,852tg150+(0,852- 0,382) tg200]. Fb= 0,096.B2 (m2). = > Q = 3600F.v.0 = 3600 . 0,096.B2.v.0 (T/h). = > B = = = 0,674(m )
Kết hợp với quy cách băng thường được chế tạo với chiều rộng 400, 500, 650 ,(700), 800, (900), 1000, 1200, 1400, 1600, 2000, 2600 (mm).
Ta chọn băng có chiều rộng băng B = 800(mm)
6) Xác định công suất dẫn động băng tải: Cơng suất có thể xác định theo công
thức sau: N = N1 + N2
1
w. 102
v N =
Trong đó: là tổng lực cản tác dụng lên băng tải. G là tổng trọng lượng của vật liệu
Ta có: G F L= . . w = G.sinα + G.cosα .ω = F . L .γ .( sinα + cosα .ω ) = F.γ .( L. sinα + L . cosα .ω ) = F.γ. ( H + Ln .ω ) Mặt khác: Q = 3,6.F .γ .v => F.γ = Q /3,6 .v Thay vào ta có: N1 = ( ) 367 . . H Ln Q +
N2: Công suất cần thiết để thắng lực cản di chuyển băng trên chiều dài Ln
Hình 4.14. Phân tích lực tác dụng lên băng tải N2 = 102 . . . . 2qb Ln 0 v
Trong đó: Q: năng suất của băng tải (T/h), Q = 320T/h Ln: Hình chiếu độ dài vận chuyển (m)
L Ln H G 2qb.L
Ln =L.cos= 25.cos22o = 23,18 (m). H : Chiều cao vận chuyển vật liệu (m)
H= L.sin= 25.sin22 o = 9,37 (m)
: hệ số cản chuyển động riêng của vật liệu, = 0,030,04. Chọn = 0,04
0: hệ số cản di chuyển riêng của băng trên con lăn 0 = 0,05
v : vận tốc của băng (m/s) v = 1,2 (m/s)
qb =10(kg/m) là trọng lượng của băng tải trên 1m => N = N1 + N2 = ( ) 367 . .H Ln Q + + 102 . . . . 2qb Ln 0 v = ( ) 367 04 , 0 . 18 , 23 37 , 9 . 320 + + 102 67 , 1 . 05 , 0 . 18 , 23 . 10 . 2 = 9,25(kw) N = 9,25 (kW)
4.12.1.4.3. Tính tốn mốt số bộ phận của băng tải.
1) Tính chọn băng tải: Do băng cao su làm việc với độ dốc tương đối lớn và chịu
tải lớn. Nên khi tính chọn băng, băng phải có số lớp vải nhiều làm tăng khả năng chịu kéo, băng phải thiết kế thêm hệ thống gờ tăng hệ số ma sát giữa băng và vật liệu .
* Tính tốn.
Xuất phát từ lực căng băng mới nhất để tính tốn và kiểm tra độ bền của băng . Lực căng băng lớn nhất xuất hiện ở điểm cuối khi vào tang dẫn động. Khi đó :
Smax= Sv = 14185(N). Ta có số lớp vải: i = d m K B S m . . · (lớp) Trong đó :
i-số lớp vải có trong băng. B- chiều rộng băng(mm).
Kđ-lực kéo đứt 1mm chiều rộng một lớp vải trong băng(mm). m- hệ số dự trữ độ bền của băng .
Ta có: i = 55 . 800 14185 . 10 = 3,2 (lớp).
Do vật liệu chuyển động trên băng có khối lượng riêng lớn ( =1,3 1,8 T/m3). Do đó ta lựa chọn băng có số lớp vải lớn để đảm bảo an tồn trong q trình làm việc.
Do đó ta lấy i= 3 lớp.
Ta chọn băng theo tiêu chuẩn C20-57
* Băng có gờ, chiều rộng B= 800(mm). * Số lớp vải: i= 3 (lớp).
* Chiều dài băng: l=50 (m).
* Cách nối băng bằng cách dùng bản lề.
2) Tính tốn tang trống chủ động.
Ø420 Ø400
900
Hình 4.15. Tang chủ động
Chiều dài L và đường kính Dct của tang trống chủ động phụ thuộc vào loại băng. Đối với loại băng chọn ở trên là băng cao su cốt vải và đường kính tang trống chủ động được xác định như sau:
L = B + 100 (mm)
Dtc = (120 150).i (mm) Trong đó: B = 800 (mm): chiều rộng băng
i: Số cốt vải
Dtc = (120 150).3 = 360 450 (mm) Chọn Dtc = 420 (mm)
a)Tính vỏ tang trống: Chọn vật liệu thép CT3 có cơ tính như sau:
Ứng suất cho phép về uốn: u = 1600 (KG/cm2) Giới hạn chảy: ch = 2400 (KG/cm2).
Khi băng tải làm việc dưới tác dụng của lực kéo băng (W) làm phát sinh lực căng 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) vào tang trống chủ động và có giá trị nhỏ nhất ở điểm cuối nhánh bị dẫn ( nhánh khơng có tải ) khi vừa ra khỏi tang trống chủ động.
q =31,5 (N /mm)
900
MU =3189375 (N.mm)
Hình 4.16. Sơ đồ tính tang chủ động
Lực tác dụng lên vỏ được tính theo cơng thức R = 2Sv.sin
2
(N) Trong đó: R - Lực tác dụng lên vỏ tang (N)
Sv - Lực căng lớn nhất của băng trên nhánh vào ( nhánh dẫn ) (N).
Để xác định chiều dày vỏ tang (t) ta có thể coi vỏ như một dầm đơn giản chịu tải trọng phân bố đều trên suốt chiều dài vỏ tang (L) mà gối đỡ là các thành bên của tang.
q = L R (N/mm) . q = 900 28370 = 31,5 (N/mm).
Theo sơ đồ tính vỏ tang trống. Mơ men lớn uốn lớn nhất xuất hiện trên vỏ tang khi chịu lực phân bố q là : Mumax = 8 2 qL (Nmm).
Trong đó: q = 31,5 (N/mm) - Lực phân bố trên chiều dài vỏ tang L = 900 (mm) - Chiều dài vỏ tang
Do đó: Mumax = 8 2 qL = 8 900 . 5 , 31 2 = 3189375 (N.mm). Ứng suất uốn lớn nhất sinh ra trong vỏ tang : max (N/mm).
max = u u W M max u
Mumax : Mô men uốn lớn nhất sinh ra trên vỏ tang (N.mm)