Thiết kế hệ dẫn động băng tải

Để đảm bảo điều kiện độ võng cho phép của băng tải thì lực căng băng nhỏ nhấttrên nhánh có tải cũng phải tính bởi giá trị lực căng nhỏ nhất cho phép của băng: Ta chọn điểm xuất phát để t

Nhận xét của giáo viên hớng dẫn

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Lời nói đầu

Trong công cuộc xây dựng đất nớc ngành cơ khí nói chung và ngành cơ khí chế tạo máy nói riêng là một ngành then chốt trong nên kinh tế quốc dân

Trong chơng trình đào tạo kỹ s đồ án tốt nghiệp có vai trò rất quan trọng

Để tổng kết toàn bộ kiến thức đã học và giúp cho sinh viên ý thức dợc công việccủa ngời cán bộ kỹ thuật thì đồ án tốt nghiệp là một công việc quan trọng nhất trong quátình đào tạo mà mỗi sinh viên phải thực hiện.

Với đề tài thiết kế tốt nghiệp “Thiết kế hệ thông băng tảI sử dụng hộp giảm tốccấp nhanh phân đôi để tải cát từ sông kên bờ với năng xuất 60T/h lập quy trình côngnghệ gia công lồng tang dẫn động” mà em dợc giao đã mang lại cho em nhiều điều bổ ích,giúp em phần nào củng cố thêm đợc kiến thức đã tích luỹ trong mấy năm học vừa qua

Trong thời gian làm đồ án, đợc sự chỉ bảo tận tình của hai thầy giáo hớng dẫn: VũQuý Đạc và Trần Văn Lầm cùng các thầy cô giáo trong bộ môn, cùng với sự nỗ lực cốgắng của bản thân đến nay đồ án của em đã đợc hoàn thành Tuy nhiên vì kiến thức cònhạn chế, tài liệu tham khảo còn thiếu cho nên không tránh khỏi những thiếu sót Em rấtmong dới sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp, để đồ án

đợc hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn, các thầy giáo cô giáo đã tận tình giúp đỡ chỉbảo hớng dẫn em hoàn thành tốt đồ án này

Thái Nguyên 4 Tháng 10 Năm 2002 Sinh Viên:

Những máy vận chuyển liên tục có thể làm việc trong thời gian dài.Chuyển vật liệu di chuyển theo hớng đã định, không dừng lại nạp liệu và tháoliệu Chính nhờ u điển đó mà các thiết bị vận chuyển liên tục có năng xuất cao

và đợc ứng dụng rất rộng rãi, khi cần vận chuyển vật liệu rời liên tục bao gồm:Băng tải, xích tải, gầu tải…

Dới đây chúng ta khảo sát và tính toán một thiết bị vận chuyển liên tục

đ-ợc dùng phổ biến trong các nhà máy sản xuất hoá chất, thực phẩm, vật liệu xâydựng, than đá ở trong và ngoài nớc là băng tải

Vì thiết bị vận chuyển liên tục máy đợc sử dụng nhiều nhất và có những u

điểm sau: Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vân chuyển vật liệu theo hớng nằmngang, nằm nghiêng (hay kết hợp cả hai) với khoảng cách lớn, làm việc êm vớinăng xuất cao và tiêu hao năng lợng không lớn lắm Tuy nhiên băng tải cũng cómột số hạn chế sau: Tốc độ vận chuyển không cao, độ nghiêng của băng tải nhỏ(Góc nghiêng <240) không vận chuyển đợc theo đờng cong

Cấu tạo băng tải: Gồm có tấm băng 3 (Nối kín) đợc đặt trên các tang dẫn

động 5 và tang căng 1 để đỡ băng tải khi khi bị trùng theo chiều dài ta thiết kếcác con lăn đỡ dọc theo chiều dài băng nh: Con lăn đỡ nhánh có tải 4 , con lăn

đỡ nhánh có tải 9, tấm băng vừa là bộ phận kéo vừa là bộ phận vận chuyển vậtliệu

Động cơ điện sẽ chuyển động qua hộp giảm tốc 7 làm quay tang dẫn động

5 khi tang quay sẽ xuất hiện lực ma sát giữa bề mặt tang và bề mặt băng quaphễu nhập liệu 2 và đợc vận chuyển đến vị trí tháo liệu (Qua đầu băng hay dọctheo chiều dài băng) Băng phễu tháo liêu 6 để băng không bị trùng khi làm việctrên thiết bị có lắp đặt cơ cấu căng và chịu tỳ ở phần tang căng băng

Chơng I Tính toán băng tải

1 Chọn loại dây băng

Băng là một bộ phận của băng tải, nó đợc thực hiện hai chức năng là: Kéo

và tải vật liệu Do vậy băng cần phải đảm bảo chắc, dẻo có độ co giãn nhỏ và độbền với môi trờng xung quanh tốt Để đảm bảo đợc yêu cầu, kỹ thuật trên và

đảm bảo tính kinh tế chung của băng tải thì ta chọn loại băng của hãng DongilRubber Co Ltd có ký hiệu: NN:120.400*3P*4*2

Vì loại băng này có chất lợng khá cao, giá thành hợp lý và hiện đang có bán rộngrãi trên thị trờng nớc ta

Loại băng này có sơ đồ và thông số kỹ thuật sau:

ChiÒu réng b¨ng: B=500 (mm)

ChiÒu dµy lÊp vá trªn: 1=4 (mm)

ChiÒu dµy tæng céng cña b¨ng: =8,4 (mm)

VËt liÖu líp sîi bäc lµ Nylon

VËt liÖu líp sîi bäc ngang lµ Nylon

3 con l¨n

Đờng kính con lăn dcl đợc chọn theo dãy tiêu chuẩn theo Din 22101 tachọn đợc đờng kính con lăn nh sau:

4 Tính tiết diện ngang dòng vật liệu.

Theo hình vẽ: Tiết diện ngang F của dòng vật liệu đợc tính nh sau:

Với giả thiết tấm băng nằm sát vào bề mặt các trục thì tiết diện ngang củadòng vật liệu đợc tính bằng tổng diện tích của hình thang cân F1 và hình Parabol

F2

= 0,0792B2=19808,89(mm2)Vậy F=19808,89

5 Tính vận tốc băng tải.

Ta có: Năng xuất của băng tải là:

Q=3600.F..V.k (tấn/h) (1-6)Trong đó:

Q là năng xuất băng tải

Q=60 (Tấn/h)

: Là khối lợng của dòng vật liệu

=0,400,63 (tấn/m3)lấy =0,46 (tấn/m3)k: Là hệ số xét tới ảnh hởng độ nghiêng của băng: k=1

SrS2

S1

SrStsMin=S3

Băng không bị trợt trên tang dẫn động trong thời kỳ khởi động chất đầytải

Để đảm bảo điều kiện độ võng cho phép của băng tải thì lực căng băng nhỏ nhấttrên nhánh có tải cũng phải tính bởi giá trị lực căng nhỏ nhất cho phép của băng:

Ta chọn điểm xuất phát để tính lực căng băng là tại điểm ra khỏi tang dẫn động

để xác định Sr ta dựa vào phơng trình ơle [4]

ST: Là lực căng tại điểm đi tới tang dẫn động

Sr: Là lực căng tại điểm đi ra của tang dẫn động

L: Là chiều dài vận chuyển L=40 (m)

qb: Là khối lợng riêng của bảng theo [3]

60

3,6.3,43 =4 ,8590 (kg/m)

 là góc nghiêng của băng tải: =00

Thay các giá trị trên vào phơng trình (1.11) ta đợc:

Wct=9,81.40[(4,8590+6,8+7,1442).0,03.Cos00]

=221,35 (N)

Wkt: Là sức cản chuyển động trên nhánh không tải đơn vị là (N) theo [5]

* Kiểm tra lực căng băng nhỏ nhất trên nhánh có tải:

Để đảm bảo độ vuông của băng giữa hai hàng con lăn nằm trên giá trị chophép Lực căng băng nhỏ nhất trên nhánh có tải thoả mãn điều kiện sau: theo [5]

 SCT=768,198 < [SCTMin]=2340

Vậy không thoả mãn điều kiện (1.13)

để thoả mãn điều kiện (1.13) ta chọn

7 Kiểm tra độ bền của băng:

Độ bền của băng đợc kiểm nghiệm theo công thức [5]

Z tt=[m ] S Max

B [ S b] ≤Z tc

(1.15)Trong đó:

Bộ phận căng băng có nhiệm vụ tạo ra lực căng cần thiết của tấm băng,

đảm bảo cho băng bám chặt vào tang dẫn và làm giảm độ võng của băng theochiều dài

Bộ phận căng băng gồm có tang căng băng đợc lắp trên các góc trục cókhả năng dịch chuyển

Có hai loại cơ cấu căng băng thờng dùng là căng băng vít và cơ cấu băngdùng đối trọng

Cơ cấu băng dùng vít có cấu tạo đơn giản giá thành kích thớc khuôn khổ

và trọng lợng nhỏ loại này dùng cho băng tải có chiều dài không lớn lắm(L4050m) và quá trình làm việc băng bị giãn nhiều lần đòi hỏi phải căng nhiềulần

Còn cơ cấu băng đối tợng có khả năng tạo ra lực căng cố định nhng có

nh-ợc điểm là bố trí không gian cố định nhng có nhnh-ợc điểm là bố trí băng phức tạpkhông gọn ghẽ và loại này thờng sử dụng cho những băng tải có chiều dài lớn

Với chiều dài vận chuyển ngắn và năng suất trung bình cho nên ta chọn cơcấu căng băng dùng vít me đai ốc

Xác định lực trên trạm kéo căng Vì ở đây trạm kéo căng băng đợc bố trí ở

đầu phía tang bị dẫn nên để đảm bảo độ căng của băng thì lực kéo càng phảibằng tổng hai lực căng của băng đến và đi khỏi tang kéo băng

Vậy ta có:

Fkc=S2+S3=(Sr+Wkt)+S3

= 2075,3279+111,588+221,35=2408 (N)Xác định đờng kính bu lông căng băng

Đờng kính trung bình đợc tính theo công thức sau:

d2≥√ F a

π ψ H ϕ h( q)

Trong đó:

F: là lực dọc trục F=F =4829 (N)

[q]=56(Mpa)=5 (N/mm2) với vật liệu thép gang

 d2≥ √ 4829 3,14.2.0,5.5 =17 ,54 (mm)

Dựa vào bảng P2.4 [9] ta chọn

d2=19 (mm) Với bớc ren p=2

Vậy ta có đờng kính bulông: d=20 (mm)

Chiều dài (hành trình) làm việc của vít đợc lấy nh sau:

t

PLVPkbđ

A Chọn động cơ điện và phân phối tỷ số

truyền

I Chọn động cơ.

1 Chọn loại động cơ.

Ta chọn loại động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ Roto ngắnmạch vì có nhiều u điểm cơ bản sau.

nct: Là tốc độ quay của trục công tác

a Tốc độ quay của trục công tác đợc tính nh sau:

- Căn cứ vào bảng (1.1)[8] ta xác định đợc khoảng tỷ số truyền nên dùng

và tỷ số truyền giới hạn của hệ dẫn động nh sau

Khoảng tỷ số truyền giới hạn là 7,150

Khoảng tỷ số truyền nên dùng là 4045

Vì hệ dẫn động gồm có bộ truyền đai và hộp giảm tốc nên ta có

+ Khoảng tỷ số nên dùng là

Bảng 2.3 [9] ta chọn các hiệu suất nh sau:

+ Hiệu suất của một ổ lăn: ổ=0,99

+ Hiệu suất của bộ truyền đai: đai=0,95

+ Hiệu suất của khớp nối : k=1

+ Hiệu suất của bộ truyền bánh răng cấp chậm cc=0,96

+ Hiệu suất của bộ truyền bành răng cấp nhanh phân đôi

V× bé truyÒn cÊp nhanh lµ bé truyÒn b¸nh r¨ng

5 kiểm tra mở máy và quá tải

- Khi khởi động, động cơ cần sinh ra đợc một công suất mở máy đủ thắng sức

i của hệ thống bởi vậy ta có điều kiện để kiểm tra khi mở máy nh sau:

thoả mãn với điều kiện mở máy ban đầu

- Kiểm tra quá tải:

- Do tải trọng không thay đổi nên không cần kiểm tra quá tải cho động cơ

II phân chia tỷ số truyền:

1 Tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống:

+Ung là tỷ số truyền của bộ truyền ngoài

+Uh là tỷ số truyền của hộp giảm tốc: Uh=U1.U2

Với bộ truyền ngoài là bộ truyền đai cho nên ta chọn Ung theo công thức

Ung= √ ( 0,1ữ0,15).UΣ

=(1,3261,624)Dựa vào khoảng tỷ số truyền nên dùng của bộ truyền đai là (1,54) và dãy số

tỷ số truyền tiêu chuẩn nên ta chọn

Trong đó: U1 là tỷ số truyền của bộ truyền cấp nhanh

U2 là tỷ số truyền của bộ truyền cấp chậm

- Với các chỉ tiêu: Khối lợng nhỏ nhất, mô men quán tính thu gọn nhỏ nhất vàthể tích các bánh răng lớn nhúng trong dầu ít nhất Ta có thể chọn U1 theo côngthức sau:

2 TÝnh c«ng suÊt danh nghÜa trªn c¸c trôc :

Trôc III: T3=

9,55.106.2,126 163,82 =123,93.103(Nmm)

Truyền động đai đợc dùng để truyền động giữa các trục xa nhau Đai đợcgắn trên hai bánh đai với lực căng ban đầu là S0 nhờ đó có thể tạo ra lực masát trên bề mặt tiếp xúc giữa đai và bánh đai và nhờ lực ma sát mà tải trọng đ-

ợc truyền đi

Nhờ có độ dẻo bộ truyền làm việc êm, không ồn, thích hợp với vận tốc lớngiữ đợc an toàn cho các chi tiết máy khi quá tải Ngoài ra bộ truyền đai có giáthành hạ kết cấu đơn giản và dễ bảo quản cho nên đợc dùng rộng rãi

Dựa vào điều kiện làm việc của hệ dẫn động ta chọn truyền động đai hìnhthang

1 Chọn loại đai và tiết diện

- Chọn loại đai là đai thang thờng

- Chọn tiết diện với số vòng quay bành dẫn là 2880(Vòng/phút) kí hiệu là A

Ta có các thông số của đai sau:

Chiều dàigiới hạnl(mm)

Với U=24,12 < 25(m/s) thoả mãn với chọn đai thang thờng

- Tính đờng kính bánh đai lớn d2 theo công thức sau:

Ta chọn theo tiêu chuẩn ta đợc d2 =250(mm)

Tính lại tỷ số truyền theo công thức sau:

Vậy đảm bảo sai lệch cho phép

Ta tính lại chính xác khoảng cách trục a theo công thức sau:

p1 là công suất trên trục bánh đai chủ động p1=2,378(KW)

p0 là công suất cho phép tra bảng 4.7[9] ta đợc:

4.Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

lực căng đai ban đầu đợc xác định theo công thức sau:

5 Các thông số của bộ truyền đai.

-Khoảng cách trục a=927,1(mm)

Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết

kế, ở đây ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răng nh nhau

C: lµ sè lÇn ¨n khíp cña mét r¨ng khi b¸nh r¨ng quay mét vßng C=1

n: lµ sè vßng quay trong mét r¨ng khi b¸nh r¨ng quay mét vßng: C=1

NHE>NH0 cho nªn ta lÊy NHE=NH0=kHL=1

Vµ NFE>NF0 cho nªn ta lÊy NFE=NF0 ⇒ kFL=1

Vậy

[σ H 1]=σ HLim1

S H =

560 1,1=509 , 1(Mpa)

[σ H 2]=σ HLim2

S H =

530 1,1=481, 82( Mpa)

4 Tính toán cấp nhanh bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.

a Xác định sơ bộ khoảng cách trục theo công thức sau:

T1: là mômen xoắn trên trục chủ động: T1=12,489.103(Nmm)

[N]: Là ứng xuất tiếp xúc cho phép [N]=495,46(Mpa)

c Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thoả mãn

điều kiện sau:

: Là hệ số trùng khớp ngang đợc xác định theo công thức sau

Tra bảng 6.14[9] ta đợc kF=1,16 với cấp chính xác làm việc êm là cấp 9

KHv: Là hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp đợc tính theocông thức sau:

: là hệ số kể đến ảnh hởng của các sai số ăn khớp tra bảng 6.15[9] đợc H=0,002

g0: Là hệ số kể đến ảnh hởng của sai lệch các bớc răng bánh 1 và 2 Tra bảng6.16[9] ta đợc g0=73

Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép chính xác với V=3,016 (m/s)<5(m/s) khi đó

ZV=1 với cấp chính xác động học là cấp 9 ta chọn cấp chính xác tiếp xúc là cấp 8khi đó gia công bề mặt đạt độ nhám là:

Chọn Z1=18

Z2=u1.Z1=0,077.18=73,386

Chọn Z2=Z3

Vậy đảm bảo sự chênh lệch cho phép:

Tính lại chiều rộng vành răng theo công thức sau:

[σ H] )2=0,3 84 (454470 ,7)2=23 ,4 (mm)

Ta chọn bw1>bw2 Vậy { b w1 ' =30(mm) ¿¿¿¿

d.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

Để đảm bảo độ bền uốn chân răng, thì ứng suất sinh ra tại chân răngkhông đợc vợt quá giá trị cho phép

73(0,813 )3=135, 8

KFα : Là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng

thời ăn khớp khi tính về uốn

e.Kiểm nghiệm quá tải:

- Khi làm việc bánh răng có thể quá tải do lúc mở máy hoặc hãm máy Với hệ

không đợc vợt quá 1 giá trị cho phép

δH max= δH √ Kqt= 454 √ 1,7=592( MPa)< [ δH]max=1260( MPa)

Đồng thời để đề phòng biến dạng d hoặc phá hỏng lợng chân răng , thìứng xuất uốn cực đại tại góc lợn chân răng không đợc vợt quá một giá trị chophép

δ F 2 max=δ F 2 K qt=88 , 124 1,7=149 , 8( MPa )<[δ H]max=360( MPa)Vậy đảm bảo răng làm việc khi quá tải

1,5.18

0 ,813=33 , 21(mm)

d1=m1.Z2cos β =

cos(35,659) =448,1( N )

5.Tính toán bộ truyền cấp chậm:Bánh răng trụ-răng nghiêng.

a.Xác định sơ bộ khoảng cách trục theo công thức sau :

øng suÊt tiÕt tiÕp xóc suÊt hiÖn trªn mÆt r¨ng cña bé truyÒn tho¶ m·n ®iÒukiÖn sau:

Xác định ứng suất cho phép chính xác Với V=1,128(m/s)<5(m/s) khi đó ZV=1

và với cấp chính xác động học là cấp 9 ta chọn cấp chính xác tiếp xúc là cấp 8

Khi đó cần gia công đạt độ nhám Ra=2,51,25(m) ⇒ ZR= 0,95 và với

Vậy

{ b w3 ' =46(mm) ¿¿¿¿

d Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Để đảm bảo độ bền uốn chân răng, ứng xuất sinh ra tại chân răng không đợc vợtquá một giá trị cho phép

Z V 4= Z4

Cos 3 β=

89(Cos 10 ,3050)3=94 , 412

Khi làm việc bánh rằn có thể bị quá tải lúc mở máy hoặc hãm máy với hệ số quá

tải là kqt=

t Max

t DN vì vậy ta cần kiểm nghiệm răng về quá tải dựa vào ứng suất tiếp

ứng cực đại, để tránh biến dạng d hoặc gây dòn lớp bề mặt thứ ứng xuất cực đại

Hmax không đợc vợt quá giá trị cho phép

δHMax= δH√ kqt= 458,74. √ 1,7=598,1( μ pa<[ δH]) Max=1260

Đồng thời đề phòng biến dạng d hoặc phá hỏng tính mặt lợn chân răng Thì ứngsuất uốn cực đại tại mặt lợn chân răng không đợc vợt quá một giá trị cho phép

tg(20 , 2990)

Cos(10 , 3050)=782( N ) Lực toàn phần

Fn=

F t Cos 4 w Cos β=

2080 , 3

Cos(20 , 2990) Cos(10 , 3050)=2254 , 4 ( N )

6 Kiểm nghiệm điều kiện chọn trục:

Ta có sơ đồ bố trí bánh răng trong hộp giảm tốc sau:

Do đờng kính bánh răng 2 lơn hơn 2,5 lần bánh răng 3 cho nên ta khôngcần kiểm nghiệm điều kiện trạm trục của bánh răng 3 với trục I mà ta đi kiểmnghiệm cho bánh răng 2 với trục III

Ta tính sơ bộ đờng kính trục III theo công thức sau

T3: Là mô đun xoắn trên trục III T3=12393(Nmm)

[] là ứng suất xoắn cho phép

Điều kiện để bánh răng không chạm trục

Vậy đảm bảo điều kiện không chạm trục

7 Kiểm tra điều kiện bôi trơn

Với vận tốc của hệ thống băng tải: v<12(m/s)

Cho nên ta chọn phơng pháp bôi trơn cho bánh răng trong hộp giảm tốc là ngâmdầu

Với bộ truyền cấp nhanh