Tính toán thiết kế băng tấm có thành

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Tính toán thiết kế băng tấm có thành

2 3

4 5 6

7

8

9

Phần I:GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ BĂNG TẤM

I Giới thiệu chung về băng tấm

1.KHÁI NIỆM:

Băng tấm là loại máy vận chuyển liên tục với bộ phận kéo bằng xích có gắn các tấm lát tạo thành bàn máng tải Băng tấm chuyển động trên các con lăn do đó lực cản và lực tiêu hao năng lượng nhỏ

Băng tấm được sử dụng trong cá ngành công nghiệp mỏ, chế tạo máy hoá chất, khai thác vật liệu xây dựng

Băng tấm dùng để vật liệu dạng cục kích thước lớn, nặng, sắc cạnh

Khi dùng băng tấm dạng hộp có gơ,ø góc nghiêng đặt băng có thể đạt tới 700

+Băng tấm chuyển động với vận tốc không lớn do đó chất tải cho băng dễ dàng thuận tiện cho việc cấp liệu

+Khi dùng cơ cấu di động ta có thể đặt băng cong trong mặt phẳng thẳng đứng và mặt phẳng ngang

Nhược điểm:

+Trọng lượng băng nói chung và trọng lượng truyền động lớn

+Kết cấu của băng tương đối phức tạp, vốn đầu tư lớn

+Trong băng tấm có nhiều con lăn và bánh răng nên đòi hỏi phải chăm sóc và bảo dưỡng thường xuyên do đó chi phí vận hành lớn so với các băng khác

2.CẤU TẠO BĂNG TẤM:

 Sơ đồ kết cấu băng tấm:

Cấu tạo:

1.Đĩa xích chủ động.2.Ray đỡ nhánh băng dỡ tải

3.Bộ phận mang hàng

4 Ray chữ C đỡ nhánh băng không tải

5.Khung đỡ băng.6.Vít căng băng.7.Đĩa xích bị động

8 Bộ phận kéo của băng

9 Máng vào tải

Bộ phận kéo thường sử dụng hệ hai dây xích hoặc hệ một dây xích quấn vòng qua hai đĩa xích Giữa hai dây xích có gắn các tấm lát để chứa vật liệu, trên xích có lắp các con lăn Các con lăn này chạy trên hai đường ray ở hai bên của băng Hầu hết ở băng tấm sử dụng thiết bị căng băng kiểu trục vít

Các tấm lát của băng được gia công dập hoặc đúc Chất hàng lên băng người ta sử dụng phễu vào hoặc có thể cấp liệu cho băng trực tíêp

3.PHÂN LOẠI BĂNG TẤM:

+Phân loại theo tiết diện ngang gồm có:

-Băng tấm phẳng

-Băng tấm có thành cố định

-Băng tấm có thành di động

+Phân loại theo chiều dọc băng gồm có:

-Băng tấm phẳng không liên tục (vận chuyển hàng đơn chiếc)

-Băng tấm phẳng liên tục

-Băng tấm phẳng có thành

-Băng tấm phẳng dạng hình hộp

-Băng tấm nhấp nhô dạng sóng

-Băng tấm có thành sâu

+Phân loại theo bộ truyền động gồm có:

-Băng tấm dẫn động bằng một động cơ

-Băng tấm dẫn động bằng nhiều động cơ

+Phân loại theo cấu tạo xích kéo gồm có:

-Băng tấm dùng một xích

-Băng tấm dùng hai xích

+Phân loại theo cấu tạo xích kéo gồm có:

-Băng tấm theo xích hàn mắt tròn

-Băng tấm theo xích bản

-Băng tấm theo xích bản mắt cong

+Phân loại theo cấu tạo băng gồm có:

-Băng tấm ngang

-Băng tấm nghiêng

-Băng tấm nghiêng- ngang

-Băng tấm nghiêng –ngang- nghiêng

II Các thông số cơ bản của băng tấm nghiêng:

5 6

-Năng suất của băng :Q = 120 T/h.

-Chiều dài của toàn băng: L = 40 m

Tra bảng 4.1[I]: Đặc trưng tính chất hàng rời

Vì hàng than cốc cục vừa nên chọn:

-Khối lượng riêng của hàng: γ =0,48 T/m3

-Góc dốc tự nhiên: (PL2)[II]

+Trạng thái tĩnh: ϕ=500

+Trạng thái động: ϕd =350

-Hệ số ma sát ở trạng thái tĩnh: f = 0,57

-Gần đúng có thể lấy: ϕ =ϕd

-Tính mài mòn của hàng rời là tính chất các phần tử hàng bị mòn do tiếp giáp giữa các bề mặt của chúng trong thời gian chuyển động Chọn nhóm mài mòn loại D( mài mòn nhiều)

-Tính dính kết của hàng rời là tính chất của nhiều loại hàng hoá mà các phần tử của nó mất tính linh động khi hàng để lâu một chỗ Vì vậy lực cản di chuyển của hàng rời trên bề mặt vật cứng được đặt trưng bằng hệ số ma sát của hàng hoá đó

Vì hàng than cốc cục vừa nên:

Theo công thức 4.7[I]: fđ = (0,7÷0,9)f0

Trong đó:

f0: hàng ở trạng thái tĩnh

fđ:hàng ở trạng thái chuyển động tương đối

-Hệ số ma sát :f = tgρ

ρ:góc ma sát.

⇒ ρ =300

Phần 2: CHỌN SƠ BỘ CÁC CHI TIẾT CỦA BĂNG TẤM

1.CHỌN LOẠI TẤM LÁT:

+Theo bảng 7.1[I]:

Chọn loại tấm lát phẳng có thành chắn loại nhẹ

+Theo bảng 7.2[I]:

Chiều rộng tấm lát khi vận chuyển hàng rời:

Vì ko>2,5 nên đây là hàng thông thường

Chọn a = amax=160 mm:là kích thước lớn nhất của cục hàng điển hình

k = 1,7 hệ số hàng bình thường

⇒Bt ≥1,7.160+200 = 472 mm.

+Tra bảng 7.3[I]:

Chọn chiều rộng tiêu chuẩn của tấm lát: B = 500 mm

+Tra bảng 7.5[I]:

Vậy chọn chiều cao nhỏ nhất của thành h = 100 mm

+Tra bảng 7,4[I]:

Ta chọn tốc độ băng v=0,3 m/s

Tóm Lại : chọn loại băng tấm theo ΓΟCT 2035 – 54 và phạm vi sử dụng là loại băng phẳng có thành và con lăn Dỡ tải ở cuối nhánh băng Điều kiện làm việc trung bình

2.CHỌN XÍCH KÉO:

Tra bảng III.12 :

Chọn bộ phận kéo là hai xích tấm – ống lót – con lăn có thể tháo lắp được kiểu BKΓII

- 320 –30 – 3 ΓOCT, có má xích chuyên dùng kiểu 3

+Bước xích: t = 320 mm

+Tải trọng phá huỷ: SP =30 T

3.LỰC CĂNG CỦA BĂNG:

a.Khối lượng hàng trên 1 đơn vị chiều dài:

Theo công thức: 5.12[I]:

q Q v

.6,3

=Trong đó:

-Năng suất của băng: Q = 120 T/h

-Vận tốc của băng: v = 0,3 m/s

112

3,0.6,3

120 =

=

b.Tải trọng trên 1 đơn vị chiều dài do khối kượng phần hành trình của băng:

Theo công thức7.7[I]:

q = 60.B+A b

Trong đó:

-Chiều rộng của tấm : B = 500 mm =0,5 m

-Tra bảng 7.10 [I] vì chọn tấm lát trung bình nên kích thước dự trữ chiều rộng của tấm: A = 60 mm

⇒q b =60.0,5+60=90 KG/m

Tra bảng 7.11[I]:

-Chọn hệ số cản chuyển động của băng : ω =0,09

-Giả thiết đường kính chốt xích lớn hơn 20 mm

-Lấy lực căng xích nhỏ nhất tại điểm đi vào khỏi đĩa xích truyền động:

Smin = 100 KG (Theo công thức: 5.30[I])

Lực kéo của băng:

Theo công thức 7.8[I]:

d t n

b L q H W W q

q S

W0 =1,05{ min +ω[( +2 ) + }+ +

Trong đó:

-Lực cản tại vị trí dỡ tải: Wd = 0

-Vì đây là thành di động nên lực ma sát của hàng với thành : W t =0

-Chiều dài của băng: Ln=40 m

-Chiều cao vậb chuyển H=2 m

-Khối lượng hàng trên một đơn vị chiều dài: q=125KG/m

-Khối lượng phần hành trình của băng: qb= 90 KG/m

Thay số vào:

Wo=1.05[100+0,09(2.90+112)40+112.2]

=>Wo=1256 KG

c.Tải trọng động của xích:

Theo công thức 7.12[I]:

).(

60

1 2

L v

Trong đó:

-Vận tốc của băng: v =0,3 m/s

-Chiều dải cảu băng: Ln = 40 m

-Số răng của đĩa xích: z = 6.

-Bước xích: t = 320 mm =0,32 m

-Gia tốc trọng trường: g = 9,81 m/s2

-Khối lượng trên một đơn vị chiều dài của băng: q=112 KG/m

-Khối lượng phần hành trình của băng: qb=90 KG/m

-Hệ số qui đổi khối lượng : k = 1,5 (vì không phải tất cả khối lượng băng chuyển động với gia tốc lớn nhất và cả sự ảnh hưởng đàn hồi của xích – tra bảng 7.12)

Thay số vào ta được:

472)90.5,1112(81,9.32

1.TÍNH CHÍNH XÁC LỰC CĂNG CỦA BĂNG TẠI CÁC ĐIỂM:

+ĐIỂM 1:

-Bắt đầu điểm có lực căng nhỏ nhất:

Theo công thức 5.30[I]: Smin = S1 = 100 KG

-Lực cản trên đoạn băng không tải:

Theo công thức 5.20[I]: Wk = q b L.ω

= 90.30.0,12

⇒W k =324KG

-Lực cản trên đoạn băng có tải:

Theo công thức 5.17[I]: W h =(q+q b)(L nω+H)

Lực căng xích tại điểm đi ra khỏi đĩa xích căng băng:

Do đó độ sai lệch của W0 không quá10%.Thoả mãn điều kiện yêu cầu

Vì vậy ta chọn W0 =1476 KG là hợp lí

II.KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA XÍCH

1.LỰC CĂNG LỚN NHẤT CỦA XÍCH:

Theo công thức 7.11[I]: Smax = 1,05(Smin+W0)

⇒Smax = 1,05(100+1470)

⇒Smax =1648,5 KG

2.TẢI TRỌNG ĐỘNG TRÊN XÍCH:

Sđ =472 KG

3.LỰC CĂNG TÍNH TOÁN CỦA MỘT XÍCH KÉO:

Theo công thức 7.13[I]:

St

tt =0,6(Smax+Sđ) ⇒St

tt = 0,6(1281+472) ⇒St

tt =1273 KG4.TẢI TRỌNG PHÁ HỦY CỦA MỘT XÍCH:

Theo công thức 7.15[I]:

Sđx≥ k.St

tt

Vì đọan băng nghiêng nên k = 10: là hệ số dự trữ độ bền của xích

⇒10.1273 =12730 KG< 30 000 KG

Vậy xích thoả điều kiện bền

III.TÍNH CHỌN ĐĨA XÍCH

Kết cấu đĩa xích phụ thuộc vào loại xích: TCVN 1788 – 76 chọn xích tấm có kích thước hình học

Các thông số cơ bản sau:

khoảng cách giữa các má trong :Btr = 0,07

+Chiều rộng đỉnh răng:

b2 = Btr – 0,16.t

⇒b2 =0,0188 m.

IV.TÍNH CHỌN - KIỂM TRA ĐỘNG CƠ ĐIỆN

1.TÍNH CÔNG SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ:

+Công suất cần thiết trên trục truyền động của băng:

Theo công thức 7.10[I]:

No =

102

3,0.1470102

0 v =

W

No= 4,32 KW

+ Công suất cần thiết của động cơ:

Theo công thức 6.12[I]:

32,4.2,1 ⇒N = 5,45 KW

2.CHỌN ĐỘNG CƠ:

L

b

d

+Tra bảng 2P [III] Chọn động cơ điện cần trục loại A02 – 52 – 8

+Các thông số cơ bản của động cơ như sau :

3.KIỂM TRA ĐỘNG CƠ ĐIỆN:

+Thời gian mở máy của động cơ:

Theo công thưc1.57[I]:

.375

.)( 2

Trong đó:

(GD)2qd= 0,65 KG.m2 :Mô men đà tương của hệ thống cơ cấu, qui đổi tới trục động cơ(Tra bảng 1.10[I])

n =720v/p: số vòng quay của trục động cơ

Mô men dư của động cơ(Tra công thức 1.58[I])

Md = Mkđ.TB – MT

Mô men khởi động trung bình của động cơ Với :

74,12,1.2

1,18,12

min max

KG.m:

MT = 0:Mô men cản tĩnh của cơ cấu trên trục động cơ.(Tra công thức 1.18[I]).(do động

cơ làm việc băng tấm ở trạng thái tĩnh , lực cản chuyển động ổn định ) ⇒Md =1,74 KG.m

Vậy: tkđ = 0,71

74,1.375

820.65

,

V.TÍNH CHỌN HỘP GIẢM TỐC

1.TỐC ĐỘ QUAY CỦA TRỤC TRUYỀN ĐỘNG BĂNG:

Theo công thức 7.16[I]:

Trong đó:

-Tốc độ của băng : v = 0,3 m/s

-Số răng của đĩa xích : z = 6 răng

-Bước xích: t = 0,32 m

⇒nT = 9,375

32,0.6

3,0

2.XÁC ĐỊNH TỈ SỐ TRUYỀN GIỮA TRỤC ĐỘNG CƠ VÀ TRỤC TRUYỀN ĐỘNG

BĂNG +Theo công thức 6.17[I]:

76,8

375,9

+ Chọn hộp giảm tốc bánh răng trụ ba cấp, đặt nằm ngang K∏2-750

Các thông số kỹ thuật như sau:

-Công suất trên trục quay nhanh: NN = 6,4kW

-Mô men lớn nhất cho phép trong thời gian ngắn trên trục quay chậm:

Mmax = 3000 KGm

-Tốc độ quay của trục quay nhanh: nN = 1000 v/p

-Khối lượng ( không có dầu) :m = 1270 kg

-Hiệu suất tình toán: η = 0,94.

Các kích thườc cơ bản (mm):

Kích thước đầu trục hộp giảm tốc:

Trục quay nhanh

t z

v

n t

.60

=

3.KIỂM TRA VẬN TỐC CỦA BĂNG

+Tính chính xác tốc độ dây băng theo tỷ số truyền:

Theo công thức 7.17[I]:

i

n t z

v t

.60

= m/sTrong đó :

-i = 73 :là giá trị tỉ số truyền của băng

-n = 720 v/p: số vòng quay của động cơ

-z = 6 :số răng của đĩa xích

-t = 0,32 : bước xích

0 , 31

73 60

720 32 , 0 6

=

=

Vận tốc kiểm tra không khác nhiều so với vận tốc ban đầu

Vậy vận tốc đã chọn v = 0,3 m/s là phù hợp

KIỂM TRA LỰC CĂNG CỦA XÍCH TRONG THỜI GIAN KHỞI ĐỘNG

1.LỰC CĂNG CỦA XÍCH LÚC KHỞI ĐỘNG:

Theo công thức 6.23[I]:

-Công suất định mức của động cơ: N = 5,5 KW

-Hiệu suất của bộ truyền động từ động cơ đến trục truyền động của băng : η=0,94(Tra bảng 5.1)

-Hệ số tỷ số giữa mô men khởi động và mô men định mức của động cơ theo ka ta lô: k= 1,2

-Vận tốc của dây băng: v = 0,3m/s

-Lực căng của nhánh băng khi ra vào tang: Sr = S1 = 100 KG

Thay số vào :

⇒Skđ = 100

3,0

2,1.94,0.5,5

Theo công thức 7.14[I]:

S kd' =0,6.S kd =0,6.2209=1325,6KG

3.TẢI TRỌNG CHO PHÉP CỦA XÍCH :

Khi hệ số an toàn k = 7

Theo công thức7.21[I]:

[S] = KG

k

s dx

42867

30000

=

=4.ĐỘ BỀN CỦA XÍCH TRONG THỜI GIAN KHỞI ĐỘNG:

Theo công thức 7.20[I]:

S’

kd = 1325,6 KG < 1,5.[S] = 6428 KGVậy xích thoả mãn điều kiện bền trong thời gian khởi động

5.KIỂM TRA NĂNG SUẤT CỦA BĂNG

Theo công thức 7.19[I]:

Năng suất của băng: Q = 900 B.v.γ[B.kβ.tg( 0 , 4 ϕ+ 4 h.ψ)]T/h

Trong đó:

Các ký hiệu giải thích giống công thức 7.5[I]

Thay số vào ta được:

⇒Q = 900.0,5.0,3.0,48{0,5.1.tg(0,4.50+4.0,1.0,8)] = 119T/h

Vậy năng suất tính toán không khác nhiều so với năng suất ban đầu là Q = 120T/h

Do đó năng suất này được chấp nhận

VI.TÍNH CHỌN CÁC KHỚP

Trên sơ đồ truyền động có hai khớp nối: khớp nối giữa trục ra động cơ vớiø trục vào hộp giảm tốc và khớp nối giữa trục ra hộp giảm tốc với trục của đĩa xích truyền động

1 TÍNH VÀ CHỌN KHỚP Ở TRỤC ĐỘNG CƠ VỚI TRỤC VÀO HỘP GIẢM TỐC : +Khớp nối được tính theo mô men xoắn:

Theo công thức 9-1[III]:

Mt = k.Mx = 9,55.106

n

N k.

Trong đó:

-Momen xoắn danh nghĩa: Mx = 9,55.106 =

720

5,57,23 KG.mVới:

- N = 5,5 KW: công suất của động cơ

-n= 720 v/p: Tốc độ quay của động cơ

-k = 1,8: Hệ số tải trọng động phụ thuộc vào xích (Tra bảng 9.1[III])

⇒M t= 1,8.7,23=13 KG.m

+Chọn khớp dựa vào mô men tính Mt:

-Tra tài liệu (Bảng III.36) chọn khớp nối đàn hồi - chốt ống lót bánh phanhĆĆ

-Các thông số cơ bản của khớp:

Trong đó:

-Mô men xoắn danh nghĩa: Mx = 9,55.106 651

375,9

4,

Với:

N =6,4 KW: công suất của hộp giảm tốc

n= 9,375 v/p: Tốc độ quay của trục quay chậm

-k = 1,5: Hệ số tải trọng động phụ thuộc vào xích ⇒M t=978

KG.m

-Các thông số cơ bản của khớp răng kiểu M3 : (Tra bảng III.31)

d(mm)

dk

(mm)

D(mm)

MKG.m

n(v/ph)

<105 <95 320 1180 2500

VII.TÍNH CHỌN PHANH:

Momen phanh cần thiết:

Mđm = 975 kG m

n

N dm

.36,51000

5,5

VIII.CHỌN VÀ KIỂM TRA Ổ LĂN

1.SƠ ĐỒ CHỌN Ổ:

Phản lực ở các gối đỡ : RA = RB= St

tt =1273 KGChọn ổ bi dựa vào hệ số khả năng làm việc:

Theo công thức 8.1[III]:

C = Q(n.h)0,3

Trong đó:

+Số vòng quay của ổ: n = 10 v/p

+Số giờ làm việc của ổ: h =1000 giờ

+Tải trọng tương đương:

Theo công thức 8.2[III]:

Q = (kv.R+m.A).kn.kt

Mà ở đây tải trọng dọc trục không có nên A = 0

⇒Q = R kv. kn.kt

Với tải trọng hướng tâm: R = RA = RB = 1273 kG

-Khi vòng trong quay: kv = 1 (Tra bảng 8.5[III])

-Hệ số nhiệt độ: kn = 1 (Tra bảng 8.4[III])

-Hệ số tải trọng: kt = 1 (Tra bảng 8.3[III])

Số vòng quay giới hạn trong 1 phút: n =5000 v/p

IX.TÍNH TOÁN TRỤC VÀ KIỂM TRA TRỤC ĐĨA XÍCH TRUYỀN ĐỘNG

1.TÍNH ĐƯỜNG KÍNH TRỤC:

Đĩa xích được lắp trên trục của nó bằng then, do vậy trục vừa chịu uốn do tải trọng từ lực kéo của xích, vừa chịu xoắn do quá trình truyền mô men quay từ hộp giảm tốc qua đĩa xích

Ta đưa về một dầm đơn giản đặt trên hai gối tựa là hai ổ đỡ trục đĩa xích Hai

vị trí đặt lực tập trung là chỗ lắp mayơ của đĩa xích với trục

Tính sơ bộ trục:

+Mô men uốn cực đại:

Mmax = 636500Nmm

+Mô men xoắn cực đại:

Theo công thức 3.5[III]:⇒Mxoắn = 9,55 106

n

N

37,9

4,6.10.55,

=

⇒Mxoắn = 6510000N.mm

+Tính sơ bộ đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm:

Theo công thức 7.3[III]:

3 [ ]

4)1.(

1,

Thay số vào ta được:

3 [ ]

4)1.(

1,0

5,5673641

σβ

−

=

Chọn đường kính1 trục tại tiết diện nguy hiễm là d = 105 mm

2 TÍNH KIỂM TRA TRỤC TẠI TIẾT DIỆN CHỊU TẢI LỚN NHẤT CÓ ỨNG SUẤT TẬP TRUNG

-Theo công thức7.5[III]:

n= n n2 +n n2 ≥n

τ σ

τ σ

-Theo công thức 7.6[III]:

m a a

k

n

σψβε

σ σ

σ σ

σ

k

n

τψβε

τ τ

τ τ

τ

τ

1

+

Tra bảng 7.3b[III]:

Mô men cản uốn: W =103700mm2

Mô men cản xoắn: W0 =217000mm2

ττ

(Vì vật liệu làm bằng thép cac bon trung bình.)

Hệ số tăng độ bền: β =1

Tra bảng 7.4[III]:

Tỷ số:

63,257,0

5,1

32,27,0

63,1

150

=+

Với [n] = 1,5÷2,5: hệ số an toàn cho phép

Vậy đường kính trục d =105 mm thoả mãn điều kiện bền

X. CHỌN THEN VÀ KIỂM TRA ĐỘ BỀN CỦA THEN

Để cố định xích theo phương tiếp tuyến, nói cách khác là để truyền mô men và chuyển động từ trục đến đĩa xích hoặc ngược lại ta dùng then

1.CHỌN THEN ĐẦU BẰNG:

+Theo bảng 7.23[III]: chọn then dựa vào đường kính trục

+Các thông số cơ bản của then chọn như sau:

-Chiều dài của then: l = 0,8 lm

với chiều dài mayơ :lm =(1,2÷1,5)d =1,3.105=136,5

l

⇒ = 0,8.136,5=110 mm

2.KIỂM NGHIỆM THEN:

+Kiểm nghiệm theo sức bền dập:

Theo công thức 7.11[III]:

100,64 / 2

110.2,11.105

6510000

2

.2

mm N l

k d

M x

σ => σ <d [ ]σ d