đồ án môn học máy vận tải

LỜI NÓI ĐẦU Đồ án môn học Máy vận tải là một đồ án chuyên ngành của ngành Máy và Thiết bị mỏ .Qua đồ án này sẽ giúp sinh viên nắm chắc được những kiến thức đã được học và dần tiếp cận vớ

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án môn học Máy vận tải là một đồ án chuyên ngành của ngành Máy và Thiết bị mỏ Qua đồ án này sẽ giúp sinh viên nắm chắc được những kiến thức đã được học và dần tiếp cận với công việc thực tế tính toán thiết kế các máy vận tải trong vận tải mỏ Trong đồ án môn học này em đã được giao nhiệm vụ tính toán thiết kế băng tải với các thông số:

- Năng suất yêu cầu : Q yc = 500 ( t/h )

- Chiều dài làm việc : L(m) = 700 m

- Vận tải xuống dốc : β (độ) = 6 0

- Khối lượng riêng của vật liệu vận tải : γ (t/m 3 ) = 0,95

Đồ án được thực hiện với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo

PGS.TS.Nguyễn Hữu Việt Tuy nhiên do trình độ bản thân còn hạn chế nên trong

quá trình tính toán không tránh khỏi những sai sót , vì vậy em mong được sự chỉ bảo thêm của các thầy giáo và những ý kiến đóng góp của các bạn để đồ án của

em được hoàn thiện hơn Qua đây em bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến

PGS.TS Nguyễn Hữu Việt đã tận tình hướng dẫn em để em có thể hoàn thành

được đồ án môn học này

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà nội , ngày 1 tháng 11 năm 2013

Nguyễn Văn Xuân

PHẦN 1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BĂNG TẢI1.1 Chức năng nhiệm vụ và đặc tính kỹ thuật và lĩnh vực ứng dụng

Khoáng sản hữu ích, vật liệu xây dựng đang chiếm tỉ lệ quan trọng trong nềnkinh tế quốc dân Việc cơ giới hóa vận tải sẽ đảm bảo năng suất yêu cầu ngày càngtăng cao ,giảm sức lao động cho công nhân vận tải Việc đưa các quy trình côngnghệ mới , cơ giới hóa toàn bộ , đòi hỏi phải hoàn thiện các sơ đồ và các biện phápvận tải , về kết cấu các chế độ vận hành Muốn được như vậy phải áp dụng chế độvận tải liên tục đảm bảo năng suất cao ,chất lượng tốt Một trong những thiết bị đó

là băng tải Băng tải là thiết bị vận tải liên tục có năng suất cao ,được ứng dụngrộng rãi trong nhiều ngành kinh kế quốc dân.Trong công ngiệp nó dùng để vậnchuyển đất đá thải ,khoáng sản hữu ích (than đá,quặng ) vật liệu , chèn lò, các chitiết, cụm chi tiết của các máy móc, thiết bị Trong các nhà máy cơ khí sản xuất dâytruyền để vận chuyển các chi tiết thành phẩm Bên cạnh đó băng tải còn được ứngdụng trong các dây truyền sản xuất xi măng hay còn ứng dụng vận chuyển hànghóa tại các sân bay, cửa khẩu, nhà máy bánh kẹo Trong các mỏ hầm lò băng tảiđược sử dụng trong các lò vận tải chính và trong các giếng nghiêng Trong cácđường lò nối với chợ người ta cũng lắp đặt các băng tải bán cố định có kết cấuthích hợp cho việc thay đổi chiều dài liên tục hay định kỳ Đối với quặng cứng cầnđập vỡ trước khi vận chuyển lên băng tải chỉ dung trong các lò bằng, trong giếngnghiêng và trên mặt bằng mỏ

Tiền đầu tư các thiết bị băng tải lúc đầu không lớn lắm so với các thiết bị vậntải khác dụng trong công nghiệp mỏ, giá thành vận tải tính theo tấn/km rẻ hơn rấtnhiều so với ô tô trừ đường sắt Ngày nay nhiều nước trên thế giới có công nghiệpphát triển đã tự thiết kế và chế tạo băng tải dùng hoặc xuất khẩu Trước đây chúng

ta vẫn thường nhập băng tải của các nước trên thế giới có công nghiệp mỏ : Liên

Xô, Ba Lan ,Trung Quốc, Nhật Bản… nhưng trong giai đoạn hiện nay chúng ta đã

1.2 Giới thiệu kết cấu băng tải

Băng tải gồm có trạm dẫn động, trạm kéo căng và hệ thống con lăn đỡ băng,tấm băng và hệ thống dỡ tải Băng có thể đặt và làm việc trên mặt phẳng nằmngang hay nghiêng Vật liệu trên băng tải được dỡ ra đầu cuối của hành trình bănghoặc giữa băng Lực kéo băng được truyền từ tang dẫn động bằng ma sát và lực

kéo đó phụ thuộc nhiều vào hệ số ma sát, góc ôm của băng với tang dẫn động vàsức căng ban đầu của băng Những thông số cơ bản của băng tải là năng suất, chiềurộng băng, tốc độ chuyển động băng và công suất động cơ Băng tải có các loại cốđịnh , nửa cố định và di động.

L(m) = 700 m , β (độ) = 6 0

Trạm dẫn động của băng tải gồm tang dẫn động , hộp giảm tốc, khớp nối và

cơ cấu làm sạch băng Tất cả các bộ phận trên đây phục vụ mục đích dẫn độngbăng tải Trạm dẫn động hoạt động bằng cách trạm truyền lực kéo bằng ma sát vì

sự nén bằng vào tang dẫn động nhờ sức căng của nó

Hình 4: trạm kéo căng

1.3.Sơ đồ động học của máy.

2 3

6 5

Dây băng 2 vòng qua các tang chủ động ở đầu 1 vat tang kéo căng phía đuôi 4rồi được nối thành còng kín Các con lăn của nhánh có tải 3 và nhánh không tải 5dùng để đỡ dây băng, được lắp trên cả chiều dài băng tải Để tăng góc ôm trên tangchủ động ( tăng khả năng kéo ) người ta lắp them con lăn ép băng 6

1.4 Ưu nhược điểm của băng tải

Băng tải có ưu điểm như cấu tạo và chế tạo tương đối đơn giản, vận hành và sửa chữa dễ dàng, năng suất khá cao ,vốn đầu tư ban đầu và giá thành vận tải trung bình, áp dụng được nơi có địa hình phức tạp nhờ các hệ cột ,giá đỡ

PHẦN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BĂNG TẢI

2.1 Tính toán lựa chọn các thông số ban đầu

2.1.1.Tính toán chiều rộng băng

B tt=1,1(√ Q yc

k ns v γ C β+0,05)

Q yc=500(tấn/h ) :năng suất yêu cầu

k = 470 : Hệ số năng suất của băng.

γ = 0,95(t/m 3 ) :khối lượng riêng vật liệu vận tải mỏ.

v = 2 m/s : Là vận tốc băng chọn theo tiêu chuẩn.

C β= 0,9:Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ dốc đặt băng tới năng suất vận tải

B tt=1,1( √470.2 0,95 0,9500 +0,05)=0,92(m)

Vậy chọn sơ bộ chiều rộng băng tải : B = 1000 ( mm )

Kiểm tra chiều rộng băng theo kích cỡ hạt

B tc ≥ 2,5.a max+200=2,5.200+200=700 (mm)

a max=200 (mm) độ cục lớn nhất của vật liệu vận tải

Vậy ta chọn chiều rộng băng tiêu chuẩn : B =1000 ( mm)

Do sai lệch vận tốc so với chọn trước không lớn nên ta lấy theo vận tốc chọntheo tiêu chuẩn

2.1.2 Kiểm tra năng suất thiết kế :

Ta tính năng suất thiết kế theo công thức:

Qtt = 3600.F.v.γ (t/h)Với v =2 (m/s) là tốc độ chuyển của băng

φ=15 °: Góc chảy tự nhiên của vật liệu

α=20 ° Góc nghiêng của con lăn bên hông

l = 300 (mm) = 0,3 (m) chiều dài trung bình con lăn

Năng suất thiết kế lớn hơn năng suất yêu cầu là hợp lý

2.1.3.Xác định khối lượng phân bố trên 1 mét chiều dài của băng

Căn cứ vào chiều rộng băng B = 1000 mm ta chọn loại băng 2K – 300

Khối lượng phân bố trên 1 mét chiều dài của băng

Với B = 1000 mm = 1 m :chiều rộng băng tải

2.1.4.Khối lượng phần quay của các con lăn

Khối lượng phân bố của phần quay con lăn trên nhánh có tải kg/m

q ' cl=G '

l ' kg/mKhối lượng phân bố của phần con lăn trên nhánh không tải kg/m

su, phần con lăn trên nhánh có tải và không tải , kg/m

ω≈ ω ' ≈ ω' ' ≈ 0,03÷ 0,05 chọn bằng ω≈ ω ' ≈ ω '' ≈0,05

L = 700 m Chiều dài băng tải

β=6 ° góc nghiêng đặt băng tải

Với W ct<0 , Wkt>0 ,¿W ct∨ ¿k W kt , Động cơ làm việc ở chế độ máy phát

2.2.Tính toán và vẽ biểu đồ sức căng băng

W ct<0, Wkt>0 ;W0>0 :Nên trạm dẫn động ta đặt ở phía dưới như hình vẽ, động cơ làmviệc bình thường ở chế độ máy phát.

Để tính toán sức căng băng ta dùng phương pháp đuổi điểm

Mà ta có S r=S t e fαα

f =0,3 : Hệ số ma sát

α=240 ° : Góc ôm trên tang

e fαα=3,52 : Nhân tố kéo tang chủ động

2.3.Kiểm tra độ võng băng :

S min=8.(q+q b) g l ' cosβ=8 (69,44+19,8 ).9,81 1 cos6=6965(N )

n : Hệ số an toàn của băng

kmn = 0,9 : Hệ số kể đến độ bền mối nối

2.4.Tính toán lựa chọn động cơ

- Trạm dẫn động phải tạo ra lực kéo đủ lớn khắc phục tất cả sức cản chuyển độngcủa băng

theo công thức sau

N=k dt .¿W0∨ v '

1000 η=1,2.

1924.2,1

1000 .0,85=4(kW ) (**)

Ta so sánh (*) và (**) ta có công suất ở chế độ động cơ > chế độ máy phát.Nên ta

=1470 vòng/phút

v’= 1,05 v = 2,1 : Tốc độ chuyển động băng tải ở chế độ máyphát

η=0,85 : Hiệu suất chuyển động băng tải2.5.Tính chọn kích thước của tang

Vật liệu làm tang bằng thép bên ngoài bọc cao su để có tác dụng làm tăng độbám dính

Đường kính tang ( Đối với băng cao su cốt vải ):

2.6 Kiểm tra chiều dài băng tải theo công suất đã chọn.

Kiểm tra chiều dài băng tải theo công thức :

vong phut)

Từ tỉ số truyền ta chọn loại hộp giảm tốc bánh răng trụ Sơ đồ hộp giảm tốc nhưsau :

- Công suất trục ra của hộp giảm tốc :

N tr=N dc η kn η d .2 η br

Trong đó:

N dc=90 kW : Công suất động cơ

η kn=0,99 : Hiệu suất khớp nối

η d=0,98 : Hiệu suất bộ truyền đai

η br=0,98 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng

Vậy ta tính được công suất trục ra của hộp giảm tốc :

Chọn [τ ] x=20 : Ứng suất xoắn cho phép ,vật liệu thép 45

M x=26.10 6N mm : Mô men xoắn

Khớp nối được tính theo mô men xoắn :

Mô men xoắn trên động cơ :

2.8.Tính toán cơ cấu kéo băng tải :

Trong quá trình làm việc, băng bị giãn dài và trùng lại làm cho độ võng giữahai giá đỡ con lăn vượt quá giới hạn cho phép, gây sức cản phụ khi băng đi qua cáccon lăn, làm giảm sức căng ban đầu của băng tại thời điểm rời tang dẫn động gây

ra hiện tượng trượt băng trên tang

Để khắc phục hiện tượng trên, ta lắp đặt trạm kéo căng Trạm kéo căng làmnhiệm vụ tạo ra lực căng ban đầu cần thiết để truyền lực kéo từ tang sang cho băng,hạn chế độ võng quá mức cho phép giữa hai hang con lăn trên nhánh có tải, bù trừ

độ giãn dài của băng tải trong quá trình làm việc

Trạm kéo căng phải đảm bảo :

- Chiều dài hành trình kéo căng của băng.

- Có kết cấu nhỏ gọn, băng ít bị uốn gập.

- Có thể tự động điều chỉnh được sức căng trong băng thích nghi với chế độ

tải

Chiều dài của băng tải là 700 m nên có thể dung kéo căng bằng đối trọng, thiết

bị kéo căng bằng đối trọng đảm bảo lực kéo căng là không đổi, tự động thay đổichiều dài của bộ phận kéo do thay nhiệt độ và mòn, giảm được tải trọng lớn khi

bị quá tải, đây là ưu điểm lớn nhất của nó

- Vì sức căng tại điểm 2 là nhỏ nhất nên ta bố trí thiết bị kéo căng tại điểm 2

Dựa vào sơ đồ kết cấu trong át lát

Vì sơ đồ băng có bốn điểm nên lực cần kéo căng ở đuôi băng tính bằng theocông thức:

P ≥(S2+S3) cosβ

Thay vào công thức trên ta có :

P ≥(S2+S3) cosβ=(30796+31719) cos6=62172,5(N )

Tính toán xác định trọng lượng đối trọng

Khối lượng đối trọng tính theo công thức :

m dt= F kc

g i pl η pl , kg

g = 9,81 : Gia tốc trọng trường

m dt= F kc

g i pl η pl=

62172,5 9,81.1 0,95=6671(kg )

- Hành trình kéo căng :

L : Chiều dài làm việc của băng,

d tr ≥√3 M tg

0,2.[τ ] x ;mm

Trong đó :

M tg=M x=15 106N mm: Mô men xoắn trục tang

P R

1 Ax

Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi :

- Do tác dụng của ứng suất uốn và ứng suất xoắn nên trục bị hỏng do mỏi, vì

vậy phải kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi theo hệ số an toàn

3

32

- Mô men chống xoắn : W = π d