Hcmute thiết kế và chế tạo hệ thống cơ khí rửa hoa quả

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CƠ KHÍ
RỬA HOA QUẢ

MÃ SỐ: SV2019-122

SKC 0 0 6 9 8 4

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06/2019

Luan van


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CƠ KHÍ RỬA HOA QUẢ
SV2019-122

Thuộc nhóm ngành khoa học: kỹ tḥt

TP Hồ Chí Minh, 06/2019

Luan van


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CƠ KHÍ RỬA HOA QUẢ
SV2019-122
Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ tḥt

SV thực hiện:
Thái Ngọc Phú
Nam, Nữ: Nam
Dân tộc: Kinh
Lớp, khoa: 16143CL2 , khoa đào tạo chất lượng cao
Năm thứ: 3 /Số năm đào tạo: 3
Ngành học:
Công nghệ chế tạo máy
Người hướng dẫn: ThS. Phan Thanh Vũ

TP Hồ Chí Minh, 06/2019

Luan van


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CƠ KHÍ RỬA HOA QUẢ
- SV thực hiện:
Thái Ngọc Phú
Mã số SV: 16143366
- Lớp: 16143CL2 Khoa: Đào tạo chất lượng cao Năm thứ: 3 Số năm đào tạo: 3
- Người hướng dẫn:ThS. Phan Thanh Vũ
2. Mục tiêu đề tài: Tạo điều kiện cho sinh viên đươc tiếp cận và thực hành sớm hơn với
các phần mềm vẽ INVENTOR và thiết kế khung sắt, hệ thống băng tải.
3. Tính mới và sáng tạo: Kết hợp các ứng dụng của cơ cấu cơ khí và mạch điện, tạo ra
một mô hình tự động, điểu khiển để rửa hoa quả nhanh hơn
4. Kết quả nghiên cứu: Chế tạo, thử nghiệm thành công mô hình rửa hoa quả, rửa được
những quả kích thước trái cà chua, làm tiền đề cho việc cải tiến và nghiên cứu ra 1 dây
chuyền phân loại hoa quả theo yêu cầu khách hàng (màu sắc, khối lượng) với cơng śt
lớn hơn
5. Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và khả
năng áp dụng của đề tài: Ứng dụng trong môi trường nhà xưởng, giúp giảm thiểu sức
người trong quá trình rửa trái cây.
6. Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí nếu
có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có):
Ngày
tháng
năm
SV chịu trách nhiệm chính
thực hiện đề tài
(kí, họ và tên)
Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề tài
Ngày

tháng
năm
Người hướng dẫn
(kí, họ và tên)

Xác nhận của Trường
(kí tên và đóng dấu)

Luan van


MỤC LỤC

Phần I: Mở đầu ...............................................................................................................................................1
1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ...............................................................................1
2. Lý do chọn đề tài ........................................................................................................................................1
3. Mục tiêu đề tài ............................................................................................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................................................2
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..............................................................................................................2
Phần II. Nội dung báo cáo ..............................................................................................................................3
Chương I. Cơ sở lý thuyết ..............................................................................................................................3
1. Lý thuyết về cấu tạo, hoạt động của bộ truyền xích ......................................................................3

1.1. Cấu tạo .............................................................................................................. 3
1.2. Hoạt động ......................................................................................................... 3
1.3. Thiết kế bộ truyền xích ................................................................................... 5
2. Nguyên lí hoạt động và thiết kế băng tải cao su PVC ...................................................................8

2.1. Cơ sớ lý thuyết tính tốn lựa chọn băng tải đai ............................................ 8
2.2. Cấu tạo băng tải: ........................................................................................... 22

2.3, Nguyên lí hoạt động: ..................................................................................... 22
2.4. Các dữ liệu thiết kế ........................................................................................ 22
3. Chế tạo.............................................................................................................................................31

3.1. Chế tạo vỏ máy............................................................................................... 31
3.2. Chế tạo chi tiết dạng trục .............................................................................. 31
3.3. Lắp ráp ........................................................................................................... 32
Chương II: Quy trinh thiết kế các chi tiết.....................................................................................................33
1, CỤM CẤP LIỆU .............................................................................................................................34
2. CỤM CHUYỂN LIỆU.....................................................................................................................47
3, CỤM RỮA HOA QUẢ ..................................................................................................................58
4, MẠCH ĐIỆN HỆ THỐNG .............................................................................................................75
Chương III: Chọn theo tiêu chuẩn ................................................................................................................76
Chương IV: Kết quả đạt được, định hướng ứng dụng ..................................................................................88
1. Kết luận và hướng kiến nghị phát triển .......................................................................................88
2. Định hướng ứng dụng ....................................................................................................................89
Danh mục tài liệu tham khảo........................................................................................................................90

Luan van


Phần I: Mở đầu
1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài
1.1. Trong nước
Trong thực tế, ý tưởng sử dụng các máy cơ khí vào trong ngành cơng nghiệp thực phẩm
ở nước ta đã có từ lâu. Các hệ thống dây chuyền rửa, thổi khô, phân loại trái cây đang
ngày càng được cải tiến sao cho cho ra năng śt cao nhất.
Khơng chỉ các nhà máy, xí nghiệp sản x́t mà cịng có rất nhiều bạn sinh viên tại các
trường đại học trong nước cung tham gia nghiên cứu đề tài này
Sinh viên Nguyễn Trường Giang trường Đại học Giao thơng vận tải đã có bài nghiên

cứu cà chua và quy trình sản xuất
Anh Nguyễn Hồng Chương ( Đơn Đương, Lâm Đồng) đã nghiên cứu chế tạo máy rửa,
đánh bóng, phân loại cà chua với 20 tấn/1 ngày
Lớp k15 khoa cơ khí máy – Trường Đại học Sư phạm kĩ thuật TPHCM do thầy Nguyễn
trường Thịnh hướng dẫn đã chế tạo máy phân loại cà chua
1.2. Ngoài nước
Rất nhiều công ty nước ngoài đã sử dụng dây chuyền công nghệ rửa thổi phân loại trái
cây và rất thành công, tạo được danh tiếng trên thê giới như GPGRADERS, GREEFA,...
2. Lý do chọn đề tài
Với điều kiện khí hậu nhiệt đới thuận lợi, trái cây Việt Nam rất phong phú và đa dạng
về chủng loại ( xoài, sầu riêng, măng cụt, nhãn, thanh long…). Nhiều loại rau quả ở nước
ta có phẩm chất rất ngon, rất được ưa chuộng trong và ngoài nước. Nhu cầu thị trường
ngoài nước về trái cây khá lớn nhưng các nước nhập khẩu trái cây yêu cầu phải cung cấp
đủ số lượng đồng thời chất lượng ổn định trong khi Việt Nam chưa đáp ứng được yêu cầu
này. Trong khí đó, do nhu cầu trao đổi và hợp tác giao lưu giữa các quốc qia, nhất là sau
khi Việt Nam gia nhâp tổ chức Thương mại thế giới WTO, các giống trái cây nhập nội
ngày càng nhiều và đang làm tang them hương vị cho trái cây Việt Nam, đồng thời tạo
nên sự cạnh tranh thị trường gay gắt hơn. Vậy chúng ta nên làm gì để tăng suất giúp cạnh
tranh với các nước trên thế giới?
1

Luan van


Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, lĩnh vực gia công cơ khí chính
xác đạt được nhiều thành tựu với sự ra đời của nhiều loại máy trong các nhà máy xí
nghiệp. Dây chuyền rửa hoa quả sẽ giúp các nhà máy giảm được nhân công, giảm thời
gian sản xuất và nâng cao năng suất rất nhiều
3. Mục tiêu đề tài
Tạo điều kiện cho sinh viên đươc tiếp cận và thực hành sớm hơn với các phần mềm

INVENTOR và tự tay làm khung máy, hệ thống băng tải
4. Phương pháp nghiên cứu
 Tìm hiểu về cấu tạo, hoạt động của máy
 Thiết kế và lắp ráp các chi tiết trong máy
 Chọn các chi tiết theo tiêu chuẩn
 Mô phỏng hoạt động của dây chuyền
 Kết nối điện
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
 Đối tượng nghiên cứu:
 Nguyên lí hoạt động của các bộ truyền cơ khí
 Nguyên lí hoạt động chính của băng tải
 Ứng dụng và cải tiến máy trong sản xuất
 Phạm vi nghiên cứu:
 Mô hình băng tải rửa hoa quả
 Ý kiến thu thập để cải tiến và phát triển hơn

2

Luan van


Phần II. Nội dung báo cáo
Chương I. Cơ sở lý thuyết
1. Lý thuyết về cấu tạo, hoạt động của bộ truyền xích
1.1. Cấu tạo
 Đĩa xích dẫn
 Đĩa xích bị dẫn
 Xích: chuỗi các mắt xích liên kết bằng bản lề (tạo “độ mềm”) thành một vịng khép
kín.
 Bộ phận căng xích, bộ phận bôi trơn, che kín.

 Vật liệu má xích thường được làm bằng thép cán nguội, thép cacbon chât lượng tốt
và thép hợp kim tôi đạt được độ cứng 40-50 HRC. Bản lề ( chốt, ống, con lăn) được
chế tạo bằng thép ít cacbon sau đó thấm cacbon và tôi đạt độ cứng 50-60 HRC.
 Vật liệu làm đĩa xích thường là thép cacbon hay thép hợp kim, sau đó gia cơng tơi
đạt độ rắn 50-60 HRC.
Theo công dụng chung, xích chia làm ba loại:
 Xích tải
 Xích kéo
 Xích truyền động
1.2. Hoạt động
Nhờ sự ăn khớp của các mắt xích và răng của đĩa xích mà chủn động và cơ năng
được truyền đi.
Xích truyền động có 3 loại là : xích ống con lăn, xích ống, xích răng. Phở biến, thơng
dụng là xích ống con lăn (thơng số hình học cơ bản là bước xích p).

3

Luan van


Hình 1.4: Xích ớng con lăn
Ưu điểm:
 Khơng có hiện tượng trượt như bộ truyền đai, có thể làm việc khi có q tải đột
ngột, hiệu śt cao.
 Khơng địi hỏi phải căng xích, nên lực tác dụng lên trục và ở nhỏ hơn
 Kích thước bộ truyền nhỏ hơn bộ truyền đai nếu cùng cơng śt
 Góc ơm khơng có ý nghĩa như bộ truyền đai nên có thể truyền cho nhiều bánh xích
bị dẫn
Nhược điểm:
 Bản lề xích bị mịn nên gây tải trọng động, ồn.

 Có tỉ số truyền tức thời thay đổi, vận tốc tức thời của xích và bánh bị dẫn thay đởi.
 Phải bơi trơn thường xun và phải có bánh điều chỉnh xích.
 Mau bị mịn trong mơi trường có nhiều bụi hoặc bôi trơn không tốt.

Phạm vi sử dụng:
 Truyền công suất và chuyển động giữa trục có khoảng cách xa, cho nhiều trục
đồng thời trong trường hợp n < 500v/p
 Công suất truyền thông thường < 100 kW
 Tỉ số truyền < 6, hiệu suất 0,95..0,97

4

Luan van


1.3. Thiết kế bợ truyền xích
1.3.1. Chọn loại xích
Do vận tốc xích nhỏ, tải trọng khơng lớn nên sơ bộ chọn loại xích ống con lăn một
dãy.
1.3.2. Định số răng đĩa xích
Do bộ truyền xích trong truyền động băng tải chỉ nhằm làm cho bộ truyền nhỏ gọn
nên chọn tỉ số truyền là ix =1.
Băng tải đai vận chuyển trong dây truyền với tải trọng nhỏ, đều nên lấy số răng đĩa
xích dẫn là Z1 = 18 và số răng đĩa xích bị dẫn là Z2 = 18.
1.3.3. Định bước xích
Bước xích t được chọn theo điều kiện hạn chế áp suất sinh ra trong bản lề và số
vòng quay trong một phút của đĩa xích phải nhỏ hơn số vòng quay giới hạn.
Để tìm bước xích t trươc hết định hệ số điều kiện sử dụng:
k = kđ.kA.k0.kđc.kb.kc
Trong đó:

kđ – hệ số xét đến tính chất của tải trọng ngoài, với tải trọng của bộ truyền
êm lấy kđ = 1;
kA – hệ số xét đến chiều dài xích, với A=(3050) lấy kA = 1;
ko – hệ số xét đến các bộ truyền, với bộ truyền nằm nghiên so với phương
ngang một góc nhỏ hơn 600 k0 = 1;
kđc – hệ số xét đến khả năng điều chỉnh lực căng xích, với cách thiết kế có
thể điều chỉnh lực căng xích thì kđc = 1;
kb – hệ số xét đến điều kiện bôi trơn, với cách bôi trơn định kỳ thì kb =1,5;
kc – hệ số xét đến chế độ làm việc của bộ truyền, trong điều kiện sản xuất
của doanh nghiệp là 1 ca thì kc = 1.

Như vậy
k = 1.1.1.1.1,5.1 = 1,5

(2.26)

Xác định cơng śt tính tốn của bộ truyền xích:
Nt = k.kZ.kn.N , kW.
Trong đó:

N – cơng suất danh nghĩa, kW;

5

Luan van


kZ – hệ số răng đĩa dẫn, kZ =

Z 01
18
=
= 1;
18
Z1

n 01
50
=
 1,1.
46
n1

kn – hệ số vòng quay đĩa dẫn, kn =

Z01 = 25 và no1 = 50 – số răng và số vòng quay đĩa dẫn của bộ truyền cơ sở.
Như vậy:
Nt = 1,5.1.1,1.0,07 = 0,1155

,

kW

;

(2.27)

Bước xích được chọn theo bảng 6-4 [ TL – 9] để thỏa mãn điều kiện:
Nt ≤ [N].

Trong đó: ngh – số vịng quay giới hạn, phụ thuộc số răng đĩa xích và bước xích, tra bảng
6-5 (sách TK CTM). Ứng với bước xích t = 9 mm và số răng của đĩa xích Z1 = 18 thì số
vịng quay giới hạn là ngh = 1350 vg/ph (tra bảng 6-5 [ TL – 9]). Vậy điều kiện số vòng
quay được thỏa.
1.3.4. Định khoảng cách trục và số mắt xích
Khoảng cách trục chọn theo cơng thức (6-13) [ TL – 9]:
A = (30 ÷ 50)t = 30t = 30.9 = 270

,

mm

;

(2.28)

Số mắt xích X được tính theo cơng thức 6-4 [ TL – 9]:
Z1  Z 2 2 A  Z 2  Z 1  t
= 78 ,



2
t  2  A
2

X=

mắt xích

;

(2.29)

Kiểm nghiệm số lần va đập u của bản lề xích trong một giây:
u

Trong đó:

4v Z .n

 u 
L 15 X

(2.30)

v – vận tốc xích, m/s;
L – chiều dài xích, m;
Z = 18 và n = 50 – số răng và số vòng quay trong một phút của đĩa xích (đĩa
dẫn hoặc đĩa bị dẫn).
[u] – số lấn va đập cho phép, [u] = 35 lần/s (tra bảng 6-7, [ TL – 9]).

Như vậy:
u

18.50
 0,76  35
15.78

(2.31)

6

Luan van


Tính chính xác khoảng cách trục theo cơng thức 6-3, [ TL – 9]:
Z  Z2
Z  Z2 
t

 Z  Z1 
A=  X  1
 X  1
  8 2

4
2
2 
2 



2

2


 = 270 , mm ;




(2.32)

Để xích khỏi chịu lực căng quá lớn, phải rút bớt khoảng cách trục đã tính một
khoảng A = (0,002  0,004)A = 0.81 mm. Như vậy khoảng cách trục cuối cùng là A =
269,19 mm.
1.3.5. Tính đường kính vịng chia của đĩa xích
Đường kính vòng chia đĩa dẫn là:
dc1 =

t
9
=
= 51,8
o
1800
180
sin
sin
18
Z1

,

mm

;

(2.33)

,

mm ;

(2.34)

Đường kính vòng chia đĩa bị dẫn là:
dc2 =

t
9
=
= 51,8
o
1800
180
sin
sin
18
Z2

1.3.6. Tính lực tác dụng lên trục
Lực R tác dụng lên trục được xác định theo công thức 6-17 [ TL – 9]:
R  kt.P =
Trong đó:

6.10 7 k t .N 6.1071,15.0,07
=
= 596,2

Ztn
18.9.50

,

N

;

(2.35)

kt – hế số xét đến tác dụng của trọng lực xích lên trục, khi bộ truyền nằm
ngang hoặc nghiên 1 góc nhỏ hơn 40o so với phương ngang k = 1,15;
N – công suất danh nghĩa, N = 0,07 kW;
t – bước xích, mm;
n – số vịng quay trong một phút của đĩa xích.

7

Luan van


2. Nguyên lí hoạt động và thiết kế băng tải cao su PVC
2.1. Cơ sớ lý thuyết tính tốn lựa chọn băng tải đai
2.1.1. Phận loại băng tải đai
 Dựa vào kết cấu băng tải đai được phân thành loại cố định và loại di động dễ dàng
trên các bánh xe. Đơi khi người ta cịn sử dụng băng tải như những cụm thành
phần trong một tổ hợp máy phúc tạp (các cầu chuyển, tổ hợp gầu ngoạm guồng
tải…)
 Dựa vào công năng, các băng tải đai cũng được chia ra loại vạn năng và loại

chuyên dụng.
 Dựa vào hình dáng đường chuyển có thể chia ra loại băng chuyển theo phương
ngang, băng chuyển theo phương nghiêng và tổng hợp.
2.1.2. Những bộ phận chính của băng tải đai
 Băng đai mềm khép kín (có nhể là băng vải, cao su hay băng được phủ bằng các
loại vật liệu khác, băng thép hoặc băng có lõi thép…).
 Hệ thống con lăn đỡ (hiếm khi là các tấm cố định, làm từ gỗ hoặc từ thép tấm)
 Trạm dẫn động, trạm kéo căng, bộ phận chuyển hướng, bộ phận nạp liệu và dỡ
liệu, khung hoặc cột đỡ thiết bị.
2.1.2.1. Băng dệt tẩm cao su
Băng dệt tẩm cao su là loại băng phổ biến nhất. Băng có một số lớp đệm bằng vải
bơng giấy ( vải bạt), được lưu hóa bằng cao su ngun chất hay cao su tởng hợp. các lớp
ngồi của băng được phủ bằng lớp vỏ cao su. Độ bền của băng được xác định bằng mác
của vải, chiều rộng của băng và số lượng các lớp đệm (bảng 3.1).
Chiều dày của lớp vỏ cao su phụ thuộc vào kích thước và tính chất của vật được
vận chuyển được lựa chọn theo bảng 3.2.

8

Luan van


Bảng 1.1. Số lượng các lớp đệm trong băng phụ thuộc vào chiều rộng của nó.
Chiều rộng băng 300

400

500

650

800

1000 1200 1400 1600

35

36

37

48

510 512 712 812

(mm)
Số lượng các lớp
đệm nhỏ nhất và 34
lớn nhất
Trọng lượng một mét dài của băng được xác định một cách gần đúng theo công
thức sau:
qb= 1,1.B.(1,25.i + 1 +1 ), (kG/m)
Trong đó:

(1.1)

B – chiều rộng băng, m;
i – số lớp đệm trong băng;
1, 1 – chiều dày các lớp vỏ bọc cao su của băng ở phía mặt làm
việc và khơng làm việc, mm.

Số lớp đệm cần thiết trong băng I được xác định theo công thức:
S max K
i  B.K đ

Trong đó:

(1.2)

Smax– lực căng tính toán lớn nhất của băng, kG;
K – hệ số dự trữ bền kéo của băng ( bảng 2.3);
Kđ – giới hạn bền chống đứt trên cơ sở 1 cm của một lớp đệm,
kG/cm. Kđ=55kG/cm đối với vải bạt mác b-820; Kđ= 119kG/cm –
đối với vải bạt sợi ngang.

Những giá trị cao của hệ số dự trữ bền cho trong bảng 3.3. là có đến những vấn đề
sau đây:
Băng, ngoài ứng suất kéo còn chịu thêm ứng suất do bị uốn ở các tang và ở các con
lăn tựa. nó bị yếu ở các chỗ nối đầu băng cũng như bị mỏi do chịu uốn.
Bảng 1.2. Chiều dày các lớp vỏ cao su của băng dệt tẩm cao su đối với vật liệu rời và vật
liệu dạng kiện.
9

Luan van


Chiều dày các lớp vỏ
(mm)
Nhóm vật liệu

Tên vật liệu

Phía mặt
làm việc

Phía mặt
khơng làm
việc

Vật liệu rời
Vật liệu dạng bụi và hạt,
khơng mài mịn

Hạt, bụi than

1,5

1,0

1,53,0

1,0

3,0

1,0

6,0

1,5

4,5

1,5

Bưu kiện nhỏ, gói…

1,0

1,0

Túi, bao, kiện

1,53,0

1,0

Thùng, hịm, giỏ

1,53,0

1,0

Thùng, hòm, giỏ

1,54,5

1,01,5

1,56,0

1,01,5

Hạt nhỏ và cục nhỏ mài mòn.

Cát, đất làm khn, xi

Trung bình và nặng theo

măng, than đá, đá dăm,

trọng lượng

than cốc

Cục trung bình ít mài mịn.
Trung bình và nặng theo

Than đá, bánh than bùn

trọng lượng
Cục lớn nặng

Cục nhỏ mài mòn

Quặng măng gan, quạng
sắt
Đá dăm, clinke, đá, đất dồi
núi, muối nhỏ
Vật liệu dạng kiện

Vật nhẹ, bao bì bằng giấy và
vải
Vật trong bao bì mềm
Vật trong bao bì cứng có
trọng lượng đến 15kG
Vật trong bao bì cứng có
trọng lượng trên 15kG

Chi tiết máy, sản phẩm
Vật khơng bao bì

gốm sứ, các chi tiết xây
dựng

10

Luan van


Tải trọng tác dụng lên băng không phân bố đều cho tất cả các lớp đệm. Hệ số dự
trữ bền tăng lên cùng với sự tăng số lượng các lớp đệm cho tất cả các lớp đệm.
Bảng 1.3. Giá trị của hệ số dự trữ bền của băng tùy thuộc vào số lớp đệm trong băng.
Số lớp đệm trong băng(i)

24

45

68

911

1214

Hệ số dự trữ bền (K)

9

9,5

10

10,5

11

2.1.2.2. Bộ phận dẫn động
Đường kính tang được xác định theo cơng thức:
Dk.i
Trong đó:

(1.3)
i – số lớp đệm trong băng tẩm cao su; k- hệ số thỉ lệ

Đối với tăng dẫn động:
k = 125 nếu i =26, k =150 nếu i = 812
Đối với tang tang kéo căng và tang nghiêng:
k = 100120, còn trong các trường hợp đặc biệt k = 50.
Đường kính tang được tính lấy gần đúng và có thể so sánh với D tiêu chuẩn:

D=250,320,400,500,630,800,1000,1250,1600mm.
2.1.2.3. Thiết bị kéo căng
Thiết bị kéo căng tạo ra lực căng ban đầu (khi lắp đặt) cho băng. Theo phương
pháp tác dụng người ta chia ra thiết bị kéo căng kiểu vít, kiểu đối trọng và vít - lị so.
2.1.3. Lý thuyết tính tốn băng tải đai
2.1.3.1. Tính tốn năng śt băng tải
 Năng śt tính tốn
Năng suất của máy vận chuyển liên tục phụ thuộc vào tải trọng và vận tốc của nó.
Năng suất trọng lượng của máy:
Q=
Trong đó:

3600
. qv.v = 3,6.qv.v, (T/h)
1000

(1.4)

qv – tải trọng đơn vị trên một mét chiều dài, kG;
v – tốc độ chuyển động của bộ phận kéo, m/s.

Năng suất tính theo thể tích của máy khi tỉ trọng của vật liệu (T/m3) là:
11

Luan van


V=

Q



, (m3/h)

(1.5)

Đối với băng tải vận chuyển vật liệu rời thì tải trọng đơn vị là:
qv= 1000.F...v, (kG/m)

(1.6)

Trong trường hợp này năng suất trọng lượng là:
Q= 3600.F...v, (T/h)

(1.7)

Năng suất thể tích là:
V= 3600.F..v, (m3/h)
Trong đó:

(1.8)

F – diện tích tiết diện ngang của vật liệu trên băng, m2;
 – tỉ trọng của vật liệu, (T/m3);
 – hệ số chứa;
v – vận tốc băng, m/s.

Đối với băng tải vận chuyển vật liệu dạng kiện có trọng lượng G (kG) và nằm cách
nhau một khoảng a mét thì tải trọng đơn vị là:

qv=

G
, (kG/m)
a

(1.9)

Năng suất trọng lượng là:
Q= 3,6.

G
.v, (T/h)
a

(1.10)

Năng suất giờ tính bằng kiện:
v
a

Z= 3600. z, (kiện/ h)

(1.11)

 Năng suất thực tế trung bình
Do việc cấp liệu cho máy khơng đều nên năng śt thực tế nhỏ hơn năng śt tính
tốn
Qtb=

Q
(T/h)
K

(1.12)

Với K là hệ số kể đến sự không đều cấp liệu cho máy, K>1.
2.1.3.2. Tính tốn chiều rộng băng

12

Luan van


Trên những băng phẳng, mặt cắt của vật liệu rời có dạng gần với hình tam giác
cân. Để tránh cho vật liệu khỏi tràn ra khỏi băng, người ta thường lấy đáy của tam giác b=
0,8B và góc ở đáy 1=0,35, trong đó  là góc xỗi tự nhiên của vật liệu ở trạng thái tĩnh.
Diện tích của mặt cắt của vật liệu trên băng phẳng
F1=

0,8Bx0,4B.tg1
bh
c
.c = 0,16B2.tg(0,35).c
2
2

Trong đó:

(1.13)

c – hằng số tính đến góc nghiêng băng. c = 1,0 nếu < 100,c = 0,95
nếu 100<<150, c = 0,9 nếu 150<<200, c = 0,85 nếu >200;

Diện tích mắt cắt của vật liệu trên băng lịng máng:
Flm=F1+F2
Trong đó:

(1.14)

F1 – diện tích hình tam giác, m2, F1=0,16B2.tg(0,35)c;
F2 – diện tích hình thang với các đáy là 0,4B và 0,8B và đường cao
h1. Với:

h1 =

0,8 B  0,4 B
tg 20 0
2

tg200=0,364

(1.15)
(1.16)

Đáy 0,4B lấy băng chiều dài của con lăn ở giữa. Góc 200- lấy bằng góc nghiêng
của con lăn ngoài.
F2=

0,8 B  0,4 B 0,8 B  0,4 B

x
x0,364 = 0,0435B2.
2
2

Flm=B2.[0,16tg(0,35).c+ 0,0435]

(1.17)
(1.18)

Dựa trên cơ sở của cơng thức, ta có năng śt của băng tải với trường hợp băng
phẳng là:
Qph=3600.F1.v.=3600.0,16 Bn2 tg (0,35 ).c.v.

(1.19)

Qph= 576B p2 .tg (0,35 ).c.v. ,(T/h)

(1.20)

Trong đó:

 – tỉ trọng của vật liệu rời, (T/m3)
V – vận tốc băng, m/s.

Năng suất băng tải trường hợp lòng máng
Qlm=3600.Flm.v.

(1.21)
13

Luan van


Qlm=160. Blm2 [3,6tg (0,35 )c  1] v , (T/h)

(1.22)

Từ những công thức trên, chiều rộng băng phẳng được xác định:
Qp

Bp=

576tg (0,35 )c.v.

,(m)

(1.23)

Chiều rộng băng lòng máng
Blm 

Qlm
160[3,6tg (0,35 )c  1]v ,(m)

(1.24)

Để tính tốn gần đúng ta lấy  450, khi đó:
Qp= 162

B p2 .v. .c

, (T/h)

(1.25)

Qlm=342 Blm .v. .c , (T/h)

(1.26)

2

Bp=

Qp
1
, (m)
12,7 v.c.

(1.27)

Blm=

1 Qlm
, (m).
18 v.c.

(1.28)

2.1.3.3. Lựa chọn vận tốc băng

Giá trị vận tốc băng được chọn phụ thuộc vào tính chất vận liệu vận chuyển và
chiều rộng của băng được dẫn ra ở bảng 3.4. Vận tốc còn phụ thuộc vào phương pháp dỡ
liệu, như khi tháo liệu bằng thanh gạt thì nên lấy vận tốc v1,251.6 m/giây, cịn khi dùng
xe dỡ liệu qua hai tang thì lấy v 2,5 m/giây. Đối với các vật liệu rơi tơi, thì nên chọn vận
tốc trong giới hạn sao cho vật liệu không bị thổi bay ra khỏi băng khi vận chuyển. còn đối
với vật liệu đơn chiếc, vận tốc làm việc nên lấy từ 0,50,8 m/giây. Đối với các băng tải
trong dây truyền công nghệ, vận tốc băng được xác định theo nhịp độ của qui trình.
Sau khi lựa chọn vận tốc băng v, người ta xác định chiều rộng băng trên cơ sở
năng suất vận chuyển cho trước và chọn chiều rộng băng qui tiêu chuẩn gần nhất.
Đối với những vật liệu đơn chiếc, chiều rộng băng được xác định bằng các kích
thước bao của vật liệu và bằng phương pháp phân bố vật liệu, sao cho khoảng cách còn lại
từ mép băng đến hai cạnh bên của vật liệu không nhỏ hơn 50100mm.
Bảng 1.4. Giá trị vận tớc cho băng tải có băng là vải cao su.
14

Luan van


Các nhóm vật
liệu rời

Chiều rộng băng B (mm)

Ví dụ các loại
vật liệu đặc

400

trưng

500-650

800 và hơn

Vận tốc băng (m/giây)

Vật liệu không
mài mịn và ít
mài mịn, chất
lượng vật liệu
khơng bị giảm
khi vật liệu bị

Than nguyên
khai, muối,
cát, than bùn

1,01,6

1,25 2,0

1,6 2,5

1,0 1,25

1,0 1,6

1,25 2,0

1,0 1,6

1,0 1,6

1,0 1,6

1,25 1,6

phay

nát vụn
Vật liệu kích
thước cục nhỏ

Đá xanh

và trung bình

quặng, xỉ, đá

gây mài mịn

dăm

(a<160mm)
Vật liệu kích
thước cục lớn

Nham thạch,

gây mài mòn

quặng, đá

(a>160mm)
Vật liệu giòn

Than cốc, than

chất lượng vật

đá được phân

liệu giảm khi

loại tốt, than

bị nghiền nát

củi

Vật liệu dạng
bột và rất rễ
gây bụi

1,0 1,25

Bột, xi măng,

0,4 1,0

apatit
Hạt ngũ cốc,

Vật liệu hạt

viên thực

2,0 4,0

phẩm
15

Luan van


2.1.3.4. Xác định lực kéo căng theo từng điểm của chu tuyến

S3

S4

S1

S2

S max

Hình 3.2. Biểu đồ lực căng băng.
Lực cản chuyển động của nhánh tải trên những đoạn băng thẳng tương ứng với
phương trình:

W1 = (qvl + qb+ qclc)Lng .  (qct + qb)H ,

kG

;

(1.29)

Lực cản chuyển động ở nhánh không tải
Wkt = (qb + qct0)Lng .  qb .H

,

kG

;

(1.30)

Trong đó:
qvl – trọng lượng của vật liệu trên một mét dài băng, kG/m;
qb – trọng lượng băng trên một mét dài, kG;
q clc , q cl0 – trọng lượng phần quay các con lăn đỡ trên một mét dài ở nhánh có tải

và nhánh khơng tải;
 – hệ số cản chuyển động của băng trên các con lăn.
Đối với nhánh khơng tải
qclc = Gcl / lct
Trong đó:

,

kG/m ;

(1.31)

Gc – trọng lượng phần quay của con lăn, kG;
lct– khoảng cách giữa các cụm con lăn ở nhánh có tải, m.

Đối với nhánh khơng tải:
qcl0 = Gcl / lkt

,

kG/m ;

(1.32)

Trong đó: lkt – khoảng cách giữa các cụm con lăn ở nhánh không tải.
Trọng lượng các phần quay của con lăn Gcl được lấy theo bảng 1.5.
16

Luan van


Bảng 1.5. Biểu thức gần đúng xác định trọng lượng phần quay của con lăn.
Đường kính con lăn (mm)

Trọng lượng
Đối với băng phẳng

Đối với băng lòng máng

108

(7B+4) kG

(7B+5) kG

159

(10B+3) kG

(10+7) kG

Ghi chú: B – chiều rộng băng, (m).
Hệ số cản  đối với các con lăn có ở tựa lăn được lấy theo bảng 1.6. So với các
con lăn tựa trên ở trượt thì hệ số này nhỏ hơn khoảng 34 lần.
Bảng 1.6. Hệ số cản chuyển động của băng trên các con lăn có ổ tựa lăn.
Điều kiện làm
việc của băng
tải

Hệ số  ứng với các con
Đặc điểm điều kiện làm việc của lăn
băng

Thẳng

Lịng

máng

Làm việc trong mơi trường khơ

Tốt

0,018

0,020

tăng dần; có lượng bụi khơng lớn, 0,022

0,025

sạch, khơng có bụi làm mịn
Làm việc trong mơi trường nhiệt

Trung bình

độ ẩm khơng khí trung bình.
Làm việc mơi trường nhiệt độ
Nặng

khơng tăng và ngoài trời, ẩm độ
cao và các tác nhân gây hại đến

0,035

0,040

diều kiện làm việc của các con lăn
2.1.3.5. Xác định lực cản chuyển động và lực kéo căng băng
Ta chia chu tuyến thành bốn đoạn riêng biệt tính từ điểm một tới điểm bốn, mỗi
đoạn có các dạng lực cản khác nhau. Ta bắt đầu tính từ điểm một, tại đó lực căng s1 sẽ
nhỏ nhất,tại điểm một có lực căng tại nhánh ra của tang dẫn động: S1=Sr.
Trên đoạn 1-2 ở nhánh không tải, lực cản chuyển động được tính theo cơng thức:
17

Luan van


Wkt=(qb + qcl0) Lng.  qb.H

,

kG

;

(1.33)

Trong đó:  – tra theo bảng.
Lực kéo căng tại điểm 2 tính theo cơng thức:
S2 = S1+W1-2

(1.34)

Lực cản ở đoạn 2-3 xác định theo công thức:
W2-3 = 0,07S2

(1.35)

Lực kéo căng tại điểm 3
S3 = S2+W2-3

(1.36)

Lực cản chủn động trên đoạn 3-4` tính theo cơng thức:
W3-4 = (qvl + qb+ qclc)L3-4.  (qct + qb)H

,

kG

;

(1.37)

,

kG

;

(1.38)

Lực cản trên đoạn 4-4`
W4-4` = (qvl + qb+ qclc)L4-4`.  (qct + qb)H

Lực cản của thanh gạt tháo liệu tính theo công thức:

Wtg = 2,7.qvl.B

(1.39)

Tổng lực cản chuyển động trên nhánh có tải
W3-4 = W3-4`+ W4`-4+ Wtg

(1.40)

Tởng lực căng tại điểm 4
S4 = S3 + W3-4

(1.41)

Dựa vào phương trình ơ le: xác định Sr và Sv theo biểu thức:
Svao = Sra.ef

(1.42)

Kiểm tra độ bền của băng theo công thức:
i

S max .k
B.K p

(1.43)

Kiểm tra độ võng của băng được kiểm tra ở nhánh không tải, cũng như ở nhánh
không tải và giữa các con lăn theo công thức
qb l kt2

f 
8S min

(1.44)

Độ võng cho phép f=(0,025-0,03)lkt.
2.1.3.6. Xác định lực kéo
18

Luan van


Lực cản ở nhánh dẫn động không tính đến cản trong ở trục xác định theo cơng
thức:
Wdđ=0,03(Svao+Sra)

(1.45)

Lực kéo tính theo cơng thức:
WT=S4-S1+Wdđ

(1.46)

2.1.3.7. Tính tốn bộ phận dẫn động
Đường kính tang dẫn động tính theo cơng thức:
Dtg=K.i
Trong đó:

,

mm

;

(1.47)

K – hệ số dự trữ bền;
i – số lớp đệm trong băng.

Số vòng quay của tang trong một phút:
n

Trong đó:

60v
kD

,

vg/ph ;

(1.48)

v – vận tốc băng;
D – đường kính tang, mm.

Tính tỉ số truyền và chọn loại động cơ điện theo số vòng quay tính được. Tiến hành
kiểm tra lại số vòng quay thực của tang dẫn động và vận tốc chyển động thực của băng.
Công suất cần thiết của động cơ theo công thức:
N=

WT .v
102. gt . kh

,

kW

;

(1.49)

Trong đó: kh- là hiệu suất khớp nối.
2.1.3.8. Tính thiết bị kéo căng băng
Tính tốn thiết bị kéo căng đối với băng tải có các nhánh song song được tiến hành
theo lực căng theo công thức sau:
Sc= K(Sv+Sr+T)

,

kG

;

(1.50)

Trong đó:
Sv,Sr – lực căng ở nhánh vào và ra của bộ phận kéo ở tang, đĩa xích, puly (nếu cả
hai nhánh song song)
T – Tổn thất di chuyển của con trượt hoặc xe con của thiết bị kéo căng, lấy theo số

liệu thí nghiệm.
19

Luan van


K – hệ số tính đến các tổn thất ở các tang nghiêng(nếu có), được lấy bằng K = 1,1.
Đối với thiết bị kéo căng kiểu vít có hai vít kéo căng thì lực tiếp nhận bởi một vít
là:
P

Trong đó:

Sc

2

,

kG

;

(1.51)

 – hệ số tính đến sự phân bố không đều giữa các vít. Thường thì =1,51,8
cịn khi có địn gánh đặc biệt thì =1.

Đối với các vít làm việc chịu kéo thì ứng śt kéo là:
K 

Trong đó:

P
  K
d12
4

,

kG/cm2

;

(1.52)

;

(1.53)

d1 – đường kính chân ren, cm;
[]k – ứng suất keo cho phép, (kG/cm2).

Đối với các vít làm việc chịu nén:
n 

P
  n
d12
4

,

kG/cm2

Trong đó: []n - ứng suất nén cho phép, kG/cm2 .
Nếu các vít chịu nén thì thường lấy chiều dài tình tốn lớn hơn 10d1 và vít được
kiểm tra chịu uốn dọc theo cơng thức:
p

Trong đó:

PKP
n

,

kG

;

(1.54)

PKP – lực phá hủy;
n – hệ số dự trũ ổn định, thường lấy n=5.
PKP 

Trong đó:

 2 EJ

Kl 2

,

kG

;

(1.55)

E – mơ đuyn đàn hồi, E = 2,15.106, (kG/cm2);
J – momen quán tính của vít tính theo đường kính chân ren d1, J 

 .d12
64

;

K – hệ số tính đến các kết cấu của gối tựa, K=2 đối với trường hợp khi một
đầu được ngàm chặt còn đầu khác tự do;
20

Luan van