Trạm kéo căng xích của máng cào SGB 420/22 đợc dùng để làm tạo sức căng ban đầu cho xích kéo đảm bảo cho xích ăn khớp với đĩa xích, tránh hiện tợng trợt xích và kẹt xích từ nhánh dới. Do bị dồn từ các khâu xích trong thời kỳ khởi động. Cơ cấu kéo căng xích máng cào đợc bố trí ở tang đuôi của máng cào.
* Cơ cấu kéo căng của máng cào SGB 420/22 thuộc loại trục ren vít:
Hình 2.17. Trạm kéo căng xích máng cào SGB 420/22 1. Khung đuôi 3. Ru lô căng xích
2. Trục ren 4. Tai đỡ trục 5. Đai ốc trục vít
Trục đĩa xích dẫn động lắp trên khung đuôi của máng cào. Trục ren vít đợc cố định bằng hai tai gắn với khung đuôi và đai ốc đợc lắp xuyên qua trục vít và kẹp chặt vào khung đuôi máng cào nhờ hai vấu đợc thiết kế đặc biệt. Dẫn động cơ cấu kéo căng bằng tay tùy theo từng giai đoạn cần thiết. Khung kéo căng dịch chuyển trên giá trợt trong khoảng hành trình kéo căng nhờ lắp tay gạt vào đầu vít thông qua các cơ cấu khớp phanh ma sát, khớp ren quay làm trục vít đẩy đĩa xích theo chiều kéo căng xích. Để máng cào làm việc bình thờng khi có tải, lực kéo căng bằng trục vít cần tính theo độ giãn dài của xích và lực cần thiết của cơ cấu kéo căng.
* Hành trình kéo căng
Hành trình kéo căng đợc xác định theo công thức [7] Lkc = ∆n + ∆t , m (2.14)
Trong đó:
∆n: độ dự trữ để nối hai đầu xích lại với nhau, với xích vòng hàn ∆n = 0,6.t
t: bớc xích, t = 60mm => ∆t = 60.0,6 = 36mm; ∆t: độ giãn dài của nhánh xích máng cào
Do tải trọng va đập nhẹ đợc xác định theo công thức: ∆t = 2.nL.E .(2.S1 1,5.Wct 0,5.Wkt) 0 x + + , mm Trong đó:
L : chiều dài lắp đặt máng cào , L = 80m nx: số nhánh xích, nx = 2
E0 = 18.106: độ cứng (mô đun đàn hồi ứng với thép chế tạo xích là thép hợp kim 50Γ2).
S1: lực căng nhỏ nhất của xích, S1 = 5000N
Wct: là cản căng chuyển động trên nhánh có tải: Wct = 10542,22 N Wtt: là cản căng chuyển động trên nhánh không tải: Wkt = 3453,12 N => ∆t = 6 10 . 18 . 2 . 2 80 (2.5000 + 1,5.10542,22 + 0,5.3453,12) = 0,306 m
= 30,6mm
Thay số vào công thức (2.14) nh vậy hành trình kéo căng xích của máng cào là: Lck = 30 + 30,6 = 60,6 mm
* Tính toán trục ren vít đai ốc
Lực kéo căng và hành trình kéo căng là thông số cơ bản để tính toán đai ốc trục vít, thờng tính toán trục vít theo phơng pháp bền mòn.
Đờng kính trung bình của trục vít d2 đợc xác định theo công thức: d2≥ . .P .[P] h Hψ ψ Π , mm (2.15) Trong đó:
P: lực tác dụng lên vít, do bố trí hai bên đầu trục đĩa xích lên lực căng mỗi vít tạo ra đợc xác định theo công thức:
P =
2 Fkc
; N Với Fkc là lực kéo căng cần thiết, N Fkc≥ S2 + S3 + Fms , N
- S2: sức căng nhánh xích không tải tang đuôi, S2 = 8453,12 N - S3: sức căng nhánh xích có tải tang đuôi, S3 = 10989,06 N - Fms: lực ma sát cản chuyển động đợc tính theo công thức:
Fms = f.N , N
- f = 0,3: hệ số ma sát giữa thép với thép - N: phản lực tỳ lên giá đỡ, N = Qkd / 2 - Qkd: trọng lực khung đuôi, Qkd = qkd.10 Với qkd = 72 kg: khối lợng khung đuôi => Qkd = 72.10 = 720 N.
=> N = 720/2 = 360 N. Thay vào công thức trên ta có: Fms = 0,3.360 = 108 N
Thay vào công thức ta tính Fkc ta đợc:
Fkc≥ (8453,12 + 10989,06 + 108) = 19550,2 N Để kéo căng đợc xích máng cào ta lấy giá trị Fkc = 20000N => P = 20000/2 = 10000N
ψh: hệ số chiều cao làm việc của ren, chọn ψh = 0,5
P = 4 ữ 6 N/mm2 là áp suất cho phép trên bề mặt của ren vít. Với vật liệu chế tạo trục vít đai ốc là thép hợp kim 35, ta có thể chọn [P] = 4,5 N/mm2.
Thay các thông số đã tính đợc ở trên vào công thức (2.15) ta đợc: d2 = 23,8 5 , 4 . 5 , 0 . 5 , 2 . 14 , 3 10000 = mm
* Kiểm tra độ tự hãm của bộ truyền trục ren vít góc nội ma sát đợc xác định theo công thức :
∝ = arctg f Trong đó:
f: là hệ số ma sát trên bề mặt làm việc của trục vít. Khi trục vít đợc bôi trơn bằng mỡ, ta lấy f = 0.
Thay vào công thức ta có: ∝ = arctg 0,1 = 5,710
Góc vít khi đó sẽ tính đợc theo công thức: λ = arctgqZ
Trong đó:
Z: số mối ren trục vít để đảm bảo tính tự hãm cao ta chọn số mối ren, Z = 1
q: hệ số đờng kính trục vít, tra bảng (4-6) [2] với mô đun m = 3mm ta chọn q = 12
Khi đó ta tính đợc góc nâng của ren trục vít: λ = arctg
12 1
= 4,760
Vậy góc nội ma sát: ∝ = 5,710 lớn hơn góc nâng của ren trục vít: λ = 4,760. Mà theo điều kiện và tính hiệu suất đờng truyền:
η = (0,96 ữ 0,98)tg(tgλ+α) λ
mà càng nhỏ thì bộ truyền sẽ càng đảm bảo tính tự hãm cao.
H = X.S mm Trong đó: X: số vòng ren đai ốc, X = .dP.h[P] 2 Π => X = 3,14.25.1,5.4,5 10000 = 19 vòng S: bớc ren, S = 3mm
Thay vào công thức ta có: h = 19.3 = 57 mm
* Hệ số chiều cao đai ốc đợc xác định theo công thức
ψH = 2 d H => ψH = 2,28 25 57 =
Vậy ψH = nằm trong khoảng cho phép ψH = 1,2 ữ 2,5
* Lực cần thiết dùng khi tăng xích
Tỷ số truyền quy ớc của bộ truyền đợc xác định theo công thức: i = Z . S L . Π Trong đó:
L = 30 mm : chiều dài cánh tay đòn (cần gạt) => i = 314 1 . 3 300 . 14 , 3 =
Lực vòng cần thiếu của cần gạt đợc xác định theo công thức: Pv = .iη
P
, N Trong đó:
η : hiệu suất bộ truyền
η = (0,96 ữ 0,98) tg(tgλ+α) λ = (0,96 ữ 0,98) ) 71 , 5 76 , 4 ( tg 76 , 4 tg 0 0 0 + = 0,36 P: lực tác dụng lên vít, P = 88,5 36 , 0 . 14 , 3 10000 = N
Vậy so với sức của ngời công nhân bình thờng là 200N thì cơ cấu vận hành nhẹ nhàng.
2.3.1. Khớp nối từ hộp giảm tốc sang trục tang
Theo yêu cầu của lắp ráp đòi hỏi phải gọn nhẹ và dễ tháo lắp khi sửa chữa cũng nh khi lắp đặt. Ngoài ra cần phải chịu đợc mô men xoắn lớn và chịu đợc tải trọng lớn của máy do vậy ta chọn khớp nối theo kiểu dùng bu lông lắp không khe hở.
Hình 2.18. Khớp nối bu lông
d = 65 mm: đờng kính trong của đĩa khớp nối D = 220 mm: đờng kính ngoài của đĩa khớp nối l = 140 mm: chiều dài phần đĩa xích lắp với trục Z = 10 chiếc: số lợng bu lông lắp ghép hai đĩa xích - Bu lông lắp chọn loại M12
- Đờng kính vòng chia bu lông M12 là d0 = 12mm => D0 = D - d0 - (10ữ20) mm
= 220 - 65 - 10 = 145 mm.
* Kiểm nhiệm bu lông theo công thức bền cắt
τc = x c d D Z M K ] [ 4 / . . . . . 2 2 0 0 τ ≤ Π ; N/mm2
Với mômen xoắn truyền qua khớp nối là mômen xoắn trên trục đĩa xích chủ động Mx = 1983598,34 Nmm
K: hệ số tải trọng, chọn K = 2 Z: số bu lông, Z = 10
D0: đờng kính vòng chia bu lông, D0 = 145mm d0: đờng kính thân bu lông, d0 = 12mm
τc = 102..1452.1983598.3,14.12,342/4 = 47,75 N/mm2≤ [τ]c = 0,25.σch
Với vật liệu chế tạo chi tiết là thép thờng hóa 35. Tra bảng (3-6) [11] ta chọn với đờng kính phôi là: D = 220 mm => σch = 260 N/mm.
Thay vào công thức ta có: [σ]c = 0,25.260 = 65 N/mm2 Vậy τc < [τ]c đảm bảo cho khớp nối làm việc an toàn.
2.4. Kết luận tính toán
Trên cơ sở tính toán và kiểm tra các thông số làm việc của máng cào lắp đặt trong lò chợ 2 vỉa 5 thuộc phân xởng khai thác 6 Công ty CP than Mông Dơng là phù hợp với việc tăng sản lợng khai thác của phân xởng cũng nh của toàn mỏ trong một vài năm tới. Do vậy lắp đặt máng cào SGB 420/22 do Trung Quốc sản xuất là hợp lý, không những đảm bảo đợc năng suất khai thác cũng nh đảm bảo đợc tuyến vận tải trong khu vực khai thác. Không cần phải thay đổi mà vẫn có thể vận hành an toàn, không gây ách tắc than trong quá trình làm việc, giảm đợc tổn thất điện năng và đạt đợc hiệu quả kinh tế cao. Hơn nữa giá thành lại rẻ hơn so với các loại máng cào khác cùng loại.
Chơng 3. quy trình công nghệ chế tạo đĩa xích dẫn động máng cào SGB 420/22
3.1. Công dụng và điều kiện làm việc của chi tiết
Chi tiết là đĩa xích dẫn động máng cào đợc lắp ở khung đầu có nhiệm vụ truyền chuyển động quay từ động cơ sang chuyển động tịnh tiến của xích kéo, từ đó kéo thanh gạt đợc gắn trên xích để gạt than. Vì vậy đãi xích là bộ phân rất quan trọng trong máng cào. Đĩa xích làm việc trong điều kiện chịu tải trọng lớn, tải trọng va đập nhẹ, môi tr- ờng làm việc ẩm ớt, thờng xuyên tiếp xúc với môi trờng axit trong mỏ. Đặc biệt là trong điều kiện thờng xuyên tiếp xúc với than và đất đá là những vật cứng có hệ số ma sát cao, do vậy hiện tợng mòn rất lớn.
Vậy đĩa xích làm việc trong điều kiện làm việc nặng nhọc và liên tục, làm việc trong điều kiện làm việc tơng đối cao có thể lên tới 800C với tải trọng và ứng suất thay đổi (do động cơ chiều quay, chịu đồng thời mô men uốn và xoắn lớn). Mặt khác làm việc trong môi trờng không thuận lợi có nhiều bụi và độ ẩm cao.
* Để đảm bảo điều kiện làm việc nặng nhọc của chi tiết ta chọn loại thép chế tạo chi tiết là thép 35 XΓCΛ với thành phần hóa học của thép là:
Thành phần hóa học của thép 35 XΓCΛ
% C % Si %S %P %Mn
0,32 ữ 0,4 0,01 0,5 ữ 0,8 0,04 0,035
3.2. Phân tích kết cấu của chi tiết
Chi tiết đĩa xích là một chi tiết có kết cấu tơng đối phức tạp có dạng hình trụ ở hai bên có răng của đĩa xích. Hơn nữa ta chia đôi theo chiều dọc thì thành hai nửa đối xứng nhau vậy để đơn giản về kết cấu của đĩa xích ta chia thành hai nửa và ghép với nhau bằng các bu lông. Hơn nữa tang lai xích lại đợc lắp với trục bằng then do vậy nếu ta gia
công chi tiết thành một khối thì gia công rãnh then trên tang rất phức tạp do vậy để đơn giản hóa về kết cấu ta chia đĩa xích thành hai nửa để gia công chi tiết.
Với việc phân tích ở trên và theo phơng pháp chế tạo phôi để đơn giản và phù hợp với chi tiết chế tạo trên ta có thể chế tạo phôi gia công chi tiết theo phơng pháp đúc là hợp lý. Vì nếu chế tạo theo phơng pháp này mà ta chia thành hai nửa thì có những thuận lợi sau:
- Phôi dễ đúc
- Không cần chế tạo lõi đúc - Mẫu vật đúc đơn giản - Khuôn đúc gọn
- Vật đúc có độ chính xác cao.
* Phơng pháp gia công: Vì kết cấu đĩa xích đợc chia thành hai nửa nên gia công các bề mặt là tơng đối chính xác và gia công then đơn giản hơn rất nhiều so với đúc liền khối so với bề mặt chuẩn định vị theo mặt phẳng chia đĩa xích nên tạo đ ợc độ chính xác cao. Có thể đạt đợc độ chính xác cấp 5, 6.
Vậy với kết cấu nh trên ta không cần phải thay đổi kết cấu của đĩa xích mà vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật khi gia công chi tiết cũng nh khi lắp ráp hoặc sửa chữa, thay thế chi tiết sau này.
=> Từ kết cấu và hình dáng của chi tiết để đơn giản và phơng pháp tính toán ta có thể xem chi tiết thuộc loại kết cấu dạng bạc.
Hình 3.1. Kết cấu nửa đĩa xích dẫn động
Xác định dạng hình sản xuất: Vì đĩa xích của máng cào SGB 420/22 của Công ty CP than Mông Dơng nhập hàng Trung Quốc nên ở đây ta chỉ sản xuất theo dạng hình sản xuất hàng loạt nhỏ để lắp ráp hoặc thay thế cho những chi tiết h hỏng.
Dạng hình sản xuất đợc xác định theo công thức [1] N = N1.m.(
100 1+β+α
) Trong đó:
N: số chi tiết sản xuất trong năm
N1: Số sản phẩm đợc sản xuất trong năm, N1 = 10 sp m: số chi tiết trong sản phẩm, m = 2 (chi tiết)
β: số chi tiết chế tạo dự trữ: chọn β = 6% α: số phế phẩm gia công, chọn α = 4% Thay số vào công thức ta có:
N = 10.2.(1+
100 4 6+
) = 22 chi tiết/năm
ở đây ta chỉ tính theo phơng pháp giả thiết giả sử với 11 phân xởng khai thác đặt máng cào SGB 420/22, có 10 phân xởng cần thay thế đĩa xích khi đó chọn:
N = 10 sản phẩm. Q1 = V.γ , kg
Với: V: là thể tích của chi tiết, nh ta đã tính ở trên: V = Vdx/2 = 8,03/2 dm3
γ : trọng lợng riêng của vật liệu chế tạo chi tiết, với vật liệu chế tạo là thép ta chọn γ = 7,852 kg/dm3.
- Khối lợng chi tiết đợc xác định:
Thay vào công thức: Q1 = 8,03.7,852/2 = 31,53 kg
Dựa vào số chi tiết sản xuất trong năm và khối lợng của chi tiết ta tra bảng (1.3) [5]. => Dạng hình sản xuất thuộc dạng hình sản xuất hàng loạt nhỏ.
3.4. Xác định phơng pháp chế tạo phôi và dạng phôi
Dựa vào dạng hình sản xuất nh ta đã xác định ở trên là dạng hình sản xuất hàng loạt nhỏ. Cũng nh dựa vào kết cấu chi tiết nh ta nhận xét thuộc dạng bạc, vật liệu chế tạo là thép 35XΓCΛ với điều kiện làm việc tải va đập nhẹ và có khả năng chống ăn
mòn về hóa học cũng nh ma sát và khả năng chịu nhiệt cao. Nên khi chế tạo phôi ta cần nhiệt luyện để tăng tính chất cơ ký của vật liệu.
Đặc biệt dựa vào điều kiện sản xuất của mỏ trang bị còn hạn chế và đơn giản do vậy ta chọn phơng pháp chế tạo phôi cần phải đơn giản và phù hợp với những trang thiết bị của mỏ.
=> Từ đó ta chọn phơng pháp chế tạo phôi là hợp lý vì phơng pháp này đơn giản dễ làm giá thành sản xuất cũng nh vốn đầu t thấp. Hơn nữa cũng không cần trang bị hiện đại mà vẫn đạt độ chính xác cao theo yêu cầu.
* Xác định phơng pháp đúc, phạm vi sử dụng
Với vật liệu cần đúc là thép hợp kim 35XΓCΛ
Khối lợng của vật đúc là 60,06 kg có dạng đĩa xích. Vậy ta chọn phơng pháp đúc là làm khuôn bằng tay theo mẫu. Có thể đúc đợc những chi tiết có trọng lợng lớn có thể đạt đợc 100 kg.
Vật đúc có thể là thép, gang xám, gang dẻo, gang có độ bền cao, kim loại màu và các hợp kim.
Phạm vi công dụng và đặc điểm phơng pháp đúc có thể đúc vật có dạng tròn xoay (bánh răng, vành khăn, đĩa, ống, bánh đà ). …
Tra bảng (3-1) [5].
Sai lệch cho phép kích thớc vật đúc: tra bàng (3-5) [5]
Chọn với cấp chính xác của phơng pháp đúc là cấp chính xác ứng với kích thớc biên lớn nhất L = 410 mm; với vật liệu đúc là thép 35XΓCΛ phơng pháp đúc là đúc trong khuôn cát. Sai lệch cho phép là 2,2 ữ 4mm.
Với bề mặt lắp giữa hai nửa tang cấp chính xác đạt đợc sau khi đúc là: 1T 16 tra