Tính toán thiết kế, lựa chọn băng tải trong khai thác khoáng sản

Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ

Lời nói đầu
Đồ án môn học Máy nâng chuyển là một đồ án chuyên ngành của
ngành Máy & Thiết bị mỏ. Qua đồ án này sẽ giúp sinh viên nắm chắc những
kiến thức đã đợc học và dần tiếp cận với công việc thực tế tính toán thiết kế
các máy nâng chuyển trong vận tải mỏ. Trong đồ án môn học này em đã đợc
giao nhiệm vụ tính toán thiết kế băng tải với các thông số:
- Năng suất yêu cầu: Q
yc
(t/h)=120
- Chiều dài làm việc: L(m)= 300
- Vận tải lên dốc:

(độ)= 5
0
.
- Khối lợng riêng của vật liệu vận tải:

(t/m
3
) = 1,25
Đồ án đợc thực hiện với sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo .TS.
Nguyễn Hu Vit. 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 đợc sự chỉ
bảo thêm của các thầy và những ý kiến đóng góp của các bạn để bản đồ án
của em đợc hoàn thiện hơn. Qua đây em bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến
TS Nguyễn Hu Vit đã tận tình hớng dẫn để em có thể hoàn thành đợc đồ
án môn học này.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà nội, tháng 11 năm 2010

TNG XU N B NG


Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
1
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
Chơng I
Giới thiệu chung về băng tải
1.1 Chức năng nhiệm vụ và đặc tính kĩ thuật và lĩnh vực ứng dụng
Khoáng sản hữu ích, vật liệu xây dựng đang chiếm tỉ lệ quan trọng trong
nền kinh tế quốc dân. Việc cơ giới hóa vận tải sẽ đảm bảo năng suất yêu cầu
ngày càng tăng cao, giảm sức lao động cho công nhân vận tải. Việc đa các qui
trình công nghệ mới, cơ giới hoá toàn bộ, đòi hỏi phải hoàn thiện các sơ đồ và
các thiết bị vận tải, về kết cấu các chề độ vận hành. Muốn đợc nh vậy phải áp
dụng chế độ vận tải liên tục đảm bảo năng suất cao, chất lợng tốt. Một trong
những thiết bị đó là băng tải. Băng tải là thiết bị vận tải liên tục có năng suất
cao, đợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều nghành kinh tế quốc dân. Trong công
nghiệp nỏ dùng để vận chuyển đất đá thải, khoáng sản hữu ích ( than, đá ,
quặng ) vật liệu, chèn lò, các chi tiết cụm chi tiết của các máy móc, thiết bị.
Trong các nhà máy cơ khí sản suất dây truyền để vận chuyển các chi tiết bán
thành phẩm. Bên cạnh đó băng tải còn đợc ứng dụng trong các dây truyền sản
xuất xi măng hay còn ứng dụng vận chuyển hàng hoá tại các sân bay, cửa
khẩu, nhà máy bánh kẹo Trong các mỏ hầm lò băng tải đ ợc sử dụng trong
các lò vận tải chính và trong các giếng nghiêng. Trong các đờng lò nối với lò
chợ ngời ta cũng lắp đặt các băng tải bán cố định có kiết cấu thích hợp cho
việc thay đổi chiều dài liên tục hay định kỳ. Đối với quặng cứng cần đập vỡ tr-
ớc khi vận chuyển lên băng tải chỉ dùng trong các lò bằng, trong giếng
nghiêng và trên mặt bằng mỏ
Tiền đầu t các thiết bị băng tải lúc đầu không lớn lắm so với các thiết bị
vận tải khác dùng trong công nghiệp mỏ, giá thành vận tải tính theo tấn/ km rẻ

hơn rất nhiều so với ô tô trừ đờng sắt. Ngày nay nhiều nớc trên thế giới có
công nghiệp phát triển đã tự thiết kế và chế tạo băng tải dùng hoặc xuất khẩu.
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
2
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
Trớc đây chúng ta vẫn thờng nhập băng tải của các nớc trên thế giới để dùng
trong công nghiệp mỏ : Liên Xô, Ba lan, Trung Quốc, Nhật Bản nhng trong
giai đoạn hiện nay chúng ta đã chế tạo đợc băng tải có B =800 ữ 1000 mm, i
=4-5 lớp.
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 tải có thể đặt và làm việc trên mặt
phẳng nằm ngang hay nghiêng. Vật liệu trên băng tải đợc dỡ ra đầu cuối của
hành trình băng hoặc giữa băng. Lực kéo băng đợc 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 và sức cằng ban đầu của băng. Những thông số cơ bản của
băng tải là năng suất , chiều rộng băng , tốc độ chuyển động băng và công
suất động cơ. Băng tải có các loại cố định nửa cố định và di động .
Băng tải sẽ thiết kế là băng tải cố định , Có năng suất yêu cầu Q= 120
t/h. chiêu dài băng tải L = 300 m, =5
o
, = 1,25 t/m
3
.
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
3
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
Hình 2- Trạm dẫn động
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 cho mục

đích dẫn động băng tải. Trạm dẫn động hoạt động bằng cách trạm truyền lực
kéo bằng ma sát vì sự nén băng vào tang dẫn động nhờ sức căng của nó
Hình3- Trạm kéo căng bằng đối trọng
Trạm kéo căng làm nhiệm 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
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
4
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
hàng con lăn trên nhánh có tải, bù trừ độ giãn dài của băng tải trong quá trình
làm việc.

Hình 4- Tấm băng
Trong các bộ phận cấu thành băng tải thì tấm băng là một bộ phân chủ
yếu làm nhiệm vụ kéo tải và đồng thời làm nhiệm vụ chứa đựng vật liệu vận
tải
Hình 5- Hệ thống dỡ tải
1. Hệ thống dỡ tải
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
5
1
2
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
2. Tang dẫn động
1.3 Sơ đồ động học của máy.
- Nguyên lí làm việc của băng tải cố định.
Dây băng 1 vòng qua các tang chủ động ở đầu 2 và tang kéo căng phía
đuôi 3 rồi đợc nối thành vòng kín. Các con lăn nhánh có tải 5 và nhánh không
tải 4 dùng để đỡ dây băng, đợc lắp trên cả chiều dài băng tải. Để tăng góc ôm
trên tang chủ động ( tăng khả năng kéo) ngời ta lắp thêm con lăn ép băng 7
Phần II

Tính toán thiết kế băng tải
2.1. Tính và chọn các thông số của băng tải.
2.1.1. Theo
[ ]
188
2
chiều rộng băng đợc tính theo công thức








+= 05,0
C v.K
Q
.1,1B
yc


(m) (1)
Trong đó:
yc
Q
: Năng suất yêu cầu của băng tải (t/h)
yc
Q
= 120 , t/h

k: Hệ số năng suất
Chọn theo bảng 5.7
[ ]
189
2
: k = 550
v: Tốc độ chuyển động của băng , m/s
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
6
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
Ta chọn sơ bộ theo bảng 5.8
[ ]
189
2
: v =2 m/s
: Khối lợng vật liệu vận tải
= 1,25 , t/m
3
C

: Hệ số kể đến ảnh hởng của độ dốc đặt băng đến năng suất vận
tải
Theo 5.6
[ ]
188
2
: Tra theo góc nghiêng đặt băng
Chọn C

= 0,95

Thay vào (1) ta đợc:
120
1,1. 0,05
550.2.1,25.0,95
B

= +
ữ
ữ

, m
B = 0,4 m
Ta chọn chiều rộng băng tiêu chuẩn với B
tc
> B
Vậy lấy sơ bộ chiều rộng băng tải B= 1000 mm
Kiểm tra chiều rộng băng theo kích thớc cỡ hạt vật liệu:
Với vật liệu nguyên khai:
200.5,2
max
+ aB
Lấy
)mm(330a
max
=
là kích thớc lớn nhất của vật liệu vận tải
B = 1000 > 2,5.300 + 200 = 950 mm
Vậy chiều rộng băng là hợp lý
Để đảm bảo năng suất yêu cầu cho trớc Q
yc

=120 t/h khi lấy chiều rộng
băng là B= 1. m, thì vận tốc băng là:
v
t
= v.
2
2
B
B
t
= 2
2
2
0,4
1
= 0,32 m/s.
Do sai lệch vận tốc so với chọn trớc không lớn nên ta lấy theo vận tốc chọn
theo tiêu chuẩn.
2.1.2. Kiểm tra năng suất thiết kế:
Theo [2] Năng suất thiết kế tính theo công thức
v.F.3600Q
tt
=
(t/h) (5)
Với v: Tốc độ chuyển của băng v = 0,32 (m/s)

: Khối lợng riêng vật liệu vận tải = 1,25 t/m
3
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
7

Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
F
: Diện tích lòng máng
21
FFF +=
22
m
)m(;)05,0B.9,0(KF =
Trong đó
)]tg.l_)tgtg[(
4
1
K
2
m
+=
: Góc chảy tự nhiên của vật liệu = 15
0

: Góc nghiêng con lăn bên hông
0
30=
l : Chiều dài trung bình của con lăn
Theo (3) ta chọn con lăn trung bình có l = 300 (mm) = 0,3 (m)
Vậy
]30tg.3,0)30tg15tg[(
4
1
K
0200

m
+=

198,0K
m
=
v.)05,0B.9,0.(K.3600Q
2
.mtt
=
( )
2
3600.0,198 0,9.1 0,05 .0,32.1,25 206( / )
tt
Q t h= =
Năng suất thiết kế lớn hơn năng suất yêu cầu là hợp lý.

2.1.3. Xác định khối lợng phân bố trên 1 mét chiều dài của băng
Căn cứ vào chiều rộng băng B= 1000 mm, theo bảng 5.1
[ ]
162
2
ta chọn loại
băng tải 2X-300
Khối lợng phân bố trên 1 mét vật liệu vận tải trên băng (q):
120
104
3,6. 3,6.0,32
Q
q

v
= = =
kg/m
Khối lợng 1 mét băng là:
Theo
[ ]
189
2
:
( )
b
''
1
'
b
nBq ++=
kg/m (2)
B: chiều rộng băng tiêu chuẩn B = 1000 mm = 1 m
n
1
: Số lớp vải trong băng , phụ thuộc vào chiều rộng băng B (m)
Chọn theo bảng 5.1
[ ]
162
2
lấy n
1
= 6

= 3 ữ 6 mm: Chiều dày lớp cao su có bề mặt trên tiếp xúc vật liệu vận
tải (mm): Chọn

= 4 mm


= 1 ữ 2 mm: Chiều dày lớp cao su có bề mặt không trên tiếp xúc vật
liệu vận tải (mm): Chọn

= 2 mm
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
8
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
= 1 ữ 3 mm: Chiều dày mỗi lớp vải, chọn = 1,5 mm

b
= 1,1 t/m
3
: Khối lợng riêng của vật liệu làm băng
Thay các số liệu vào (2) ta đợc:
1.(4 6.1,5 2).1,1 16,5
b
q = + + =
kg/m
2.1.4. Khối lợng phần quay của các con lăn
Theo
[ ]
190
2
ta có :

Khối lợng phân bố của phần quay con lăn trên nhánh có tải, kg/m.
'
'
'
cl
l
G
q =
(kg/m) (3)
Khối lợng phân bố của phần quay con lăn trên nhánh không tải, kg/m.
''
''
''
cl
l
G
q =
(kg/m) (4)
G

, G

: Khối lợng phần quay của con lăn tơng ứng nhánh có tải và
không có tải (kg) :
Theo bảng 5.3
[ ]
1
168
Chọn đờng kính con lăn có tải D

= 108 mm và con lăn
không tải là D

= 108mm
-G
/
=15.B+12 =15.1+12 =27
-G
//
=15.B=15.1=15
l

, l

: Khoảng cách giữa hai hàng con lăn nhánh có tải và không tải (m)
Theo bảng 5.4
[ ]
169
2
: Chọn l

= 1,2 m
Chọn l

= 2,4 m
Thay vào (3) và (4) ta đợc:
'
27
22,5
1,2

cl
q = =
kg/m
''
15
6,25
2,4
cl
q = =
kg/m
2.2. Xác định sức cản chuyển động.
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
9
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
- Băng tải chở vật liệu lên dốc nên:
Theo công thức 5.32
[ ]
190
2
và 5.33
[ ]
190
2
:
Sức cản chuyển động trên nhánh không tải là:
''''
clbkt
.).qq[(W +=
g.L].sin.qcos
b

(N) (6)
Sức cản chuyển động trên nhánh có tải là:
.).qqq[(W
''
clbct
++=
g.L].sin).qq(cos
b
++
(N) (7)
Trong đó:
q
b
: Khối lợng 1m băng
=
b
q
16,5 kg/m
q: Khối lợng phân bố trên một mét vật liệu vận tải , q= 2104
kg/m
'
cl
q
: Khối lợng phần quay con lăn nhánh có tải trên 1(m) chiều dài
'
cl
q
= 22,5 kg/m
''

cl
q
: Khối lợng phần quay con lăn nhánh không tải trên 1(m)
chiều dài :
''
6,25
cl
q =
kg/m

: Góc dốc đặt băng
0
5=
L: Chiều dài băng tải L = 300 m
g = 9,81 m/s
2
: Gia tốc trọng trờng


,

: Hệ số sức cản chuyển động trên nhánh có tải và không tải
Thực tế trên nhánh có tải và không tải có giá trị khác nhau. Nhng sai
khác không nhiều nên coi gần bằng nhau
Theo bảng
[ ]
191
2
: Ta lấy

= 0,042,

= 0,04
Thay các số liệu vào công thức (6), (7) ta đợc:
0 0
[(16,50 6,25).0,04.cos5 16,5.sin 5 ].300.9,81
kt
W = +
(N)
kt
W
= -1565 N
0 0
[(104 16,50 22,5).0,042.cos5 (104 16,50).sin 5 ].300.9,81
ct
W = + + + +

ct
W
= 47278 N
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
10
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
Tổng sức cản:
ktct
WWWo +=
47278 1565 45713Wo = =
N
=Wo
45713 N

- Do W
ct
> 0 , W
kt
< 0 , W
0
> 0 nên vị trí trạm dẫn động xẽ đợc đặt ở phía trên
nh hình vẽ trên.
2.3. Tính toán và vẽ biểu đồ sức căng băng.
- Để tính toán sức căng băng ta dùng phơng pháp đuổi điểm.
S
max
: Lực căng lớn nhất kiểm tra sức bền.
min
S
: Lực căng nhỏ nhất để kiểm tra độ võng ,
r
S
: Lực căng tại điểm ra khỏi tang đẫn động
S
t
: Lực căng tại điểm tới tang dẫn động
Theo 5.3
[ ]
173
2
ta có:
f
rt
e.SS =

f: Hệ số ma sát, lấy f = 0,35

: Góc ôm băng trên tang , lấy

= 210
o


f
e
: Nhân tố kéo tang chủ động

f
e
= 3,61
Nhng ta có:
S
1
= S
r
S
2
= S
1
+ W
12
= S
1
+ W

kt
S
3
= K.S
2
= K.S
1
+ K.W
kt
Với K = 1,02ữ1,03
S
4
= S
t
= S
3
+ W
34
= K.S
1
+ K.W
kt
+ W
ct
Mà S
t
= S
r
.e
f

= S
1
.e
f

= K.S
1
+ K.W
kt
+ W
ct
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
11
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
S
1
.(e
f

- K) = K.W
kt
+ W
ct
Ke
WW.K
S
f
ctkt
1

+
=

Vậy
1
1,025.( 1565) 47278
17669
3,61 1,025
S N
+
= =

S
2
= S
1
+ W
kt
= 17669 1565 = 16104N
S
3
= K.S
2
= 1,025.16104 = 16506N
S
4
= S
3
+ W

ct
= 16506 + 47278 = 63784N
Kiểm tra độ võng băng.
3min
SS =
phải thỏa mãn điều kiện
S
3
> 5.( q + q
b
).g.l

.cos = 5. (104 + 16,5).1,2.9,81.cos5
o
S
2
= 16104N > 7065 N
Vậy đã thoả mãn điều kiện
Kiểm tra độ bền .
S
max
= S
r
= S
4
[ S
d
] =
n
p.n.B.10

d1
3
Theo công thức5.3
164
]2[
Trong đó:
p
d
= 550 N/mm Tra theo bảng 5.1
162
]2[

B = 1000 mm Chiều rộng băng
n
1
: Số lớp vải trong băng , n
1
= 6
n : Hệ số an toàn của băng
n =
chdptmnol
o
k.k.k.k
n

Khi chuyển động ổn định : n
o
= 7
k
ol

- hệ số kể trên sự làm việc không đều của các lớp vải trong băng lấy k
ol
=
1
k
mn
- hệ số kể đến độ bền mối nối lấy k
mn
= 0,9
k
pt
- hệ số tính đến mức độ phức tạp của tuyến lấy k
pt
= 1
k
chd
- hệ số tính đến chế độ làm việc của băng lấy k
chd
= 0,95
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
12
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
n =
95,0.1.9,0.1
7
= 8,2
S
max
= S
4

=

= 63784 N [ S
d
] =
3
10 .1.6.550
8,2
= 402439N
Vậy thoả mãn điều kiện bền đứt
2.4 Tính toán công suất và lựa chọn động cơ:
- Trạm dẫn động phải tạo ra lực kéo đủ lớn khắc phục tất cả sức cản chuyển
động của băng
- Do W
ct
> 0 , W
kt
< 0 , W
0
> 0 nên vị trí trạm dẫn động sẽ đợc đặt ở phía trên
nh hình vẽ trên
Biểu đồ sức căng
Tổng công suất tính toán động cơ có trạm đẫn động do là W
o
> 0 nên tính
công suất đợc tính theo công thức sau: Theo công thức 5.59
196
]2[

.1000

v).SS(
.KN
rt
dttt

=
(KW) ( ** )
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
13
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
Trong đó:
v = 2 m/s
dt
K
: Hệ số dự trữ công suất

)15,11,1(K ữ=
Ta lấy K =1,1
: Hiệu suất bộ chuyển động
Với tang hình trụ
92,087,0 ữ=
Ta lấy tang có
92,0=
Thay vào phơng trình ( ** ):

(63784 17669).2
1,1. 110
1000.0,92
N

= =
(KW)
- Với công suất trên ta lựa chọn 2 động cơ theo tiờu chun MTB-612-10 (theo
t i li u
[ ]
3
74
) cú cựng công suất 75kw và tốc độ n=572vg/phỳt
2.5 . Tính chọn kích thớc của tang.
- Vật liệu làm tang: bằng thép bên ngoài bọc cao su để có tác dụng tăng độ
bám dính.
- Đờng kích tang ( đối băng cao su cốt vải ):
Theo công thức 5.21
176
]2[
D
t
= k
1
.k
c
.n
1
, mm
Trong đó:
k
1
: Hệ số phụ thuộc chủng loại lớp vải , lấy k
1
= 125

k
c
: Hệ số phụ thuộc công dụng của tang , lấy k
c
= 1 trạm
dẫn động một tang
n
1
: Số lớp vải trong băng , n
1
= 6
Vậy ta tính đợc :
D
t
= 125.1.6 = 750mm
Lấy theo tiêu chuẩn kích thớc đờng kính tang: D
t
= 800 mm
- Đờng kính tang đợc kiểm tra theo áp suất do băng tác dụng lên bề mặt tang
p
b
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
14
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
Theo công thức 5.23
177
]2[
P
b
=

)SS.(
BD
360
rt
t
+

=
360
.(63784 17669) 0,032
210.3,14.1000.800
=
P
b
= 0,032 Mpa < 0,2 ữ 0,3 Mpa
Vậy thoả mãn điều kiện áp suất
- Bề rộng tang:
B
t
= B + ( 150 ữ 200 ) , mm
B
t
= 1000 + 150 = 1150 mm
- Mômen xoắn trên trục tang dẫn động:
M
x
= 0,5.k
dt
.
)SS(

rt

.D
t

Trong đó :
k
dt
: Hệ số dự trữ tính đến tổn thất cha kể đến, lấy k
dt
= 1,15
W = (S
t
- S
r
) = (63784 - 17669) = 46115 N : Lực vòng trên tang dẫn
động
Vậy ta tính đợc :
M
x
= 0,5.1,15.46115.800 = 21,2.10
6
, Nmm
2.6: Tính kiểm tra chiều dài băng tải theo công suất đã chọn
-Ta kiểm tra chiều dài băng tải theo công thức
[ ]
58
1
:
]sin.qcos.w).qqq2q.[(g.v.K

.N.1000
L
'''
cl
'
clb


++++
=

N
: Công suất động cơ, ta chọn 1 động cơ cho tang dẫn động với N =110
[kw]
Vậy
0 0
1000.110.0,9
1.2.9,81[(104 2.16,5 22,5 6,25).0,042cos5 104sin 5
L =
+ + + +
L = 361 [m]
Vậy với chiều dài làm việc là L = 300m thì công suất lắp đặt đủ đáp ứng yêu
cầu.
2.7. Tính chọn bộ truyền động trung gian
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
15
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
- Vận tốc của băng là : v
b
= 2 m/s

Vậy vận tốc của tang : v
tg
= v
b
= 2 m/s
Mà : v
tg
=
60
D.n.
ttg

n
tg
=
t
tg
D.
v.60

=
60.2
.0,8
= 47,78 vg/ph
Tỷ số truyền của hộp giảm tốc , i :
i =
tg
dc
n
n

=
572
11,98
47,78
=

Theo tài liệu
26
]4[
:
Từ tỷ số truyền trên ta chọn loai hộp giảm tốc bánh răng trụ . Sơ đồ hộp
giảm tốc nh sau:
3
4
1
2
-trong ú : 1-Bỏnh rng :
2- ln
3- ng c
4- Khp ni
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
16
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
- Công suất trục ra của hộp giảm tốc :
N
tr
= N
đc
.
kn

.
đ
.2
br
.
Trong đó:
N
đc
: Công suất động cơ , N
đc
= 75 kW

kn
: Hiệu suât khớp nối , chọn loai khơp nối có
kn
= 0,99

br
: Hiệu suất bộ truyền bánh răng , lấy
br
= 2.0,98

đ
: Hiệu suất bộ truyền đai , lấy
đ
= 0,98
Vậy ta tính đợc công suất trục ra của hộp giảm tốc:
N
tr
= 75.0,98.0,99 0,98

2
= 69,9 kW
- Mômen xoắn trên trục ra của hộp giảm tốc :
M
x
=
tg
tr
6
n
N.10.55,9
=
6
6
9,55.10 .69,90
14.10
47,78
=
, Nmm
- Đờng kính trục ra của hộp giảm tốc :
Theo tài liệu
114
]3[
ta có:
d
tr

3
x
x

].[2,0
M


,mm .
Trong đó :
Chọn []
x
= 20: ứng suất xoắn cho phép , vật liệu thép 45
M
x
: mômen xoắn , M
x
= 14.10
6
Nmm
Vậy ta tính đợc:
d
tr

6
3
14.10
0,2.20

= 152 ,mm .
Chọn theo tiêu chuẩn lấy d
tr
= 160 , mm
- Khớp nối :

Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
17
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
Khớp nối đợc tính toán theo mômen xoắn :
Mônmen xoắn trên trục động cơ: Theo công thức 9-1
221
]3[
M
t
= K .M
x
= 9,55.10
6
.
dc
dc
n
N.K
= 9,55.10
6
.
1,2.75
572
=
1,5.10
6
( K hệ số tải trọng động , theo bảng 9-1
222
]3[
)

M
t
= 1,5.10
6
Nmm
Vậy từ M
t
theo tài liệu
11
]4[
Chọn loại khớp nối chữ thập
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 giữa
hai giá đỡ con lăn vợt quá giới hạn cho phép , gây sức cản phụ khi băng đi qua
các con lăn , làm giảm sức căng ban đầu của băng tại thời điểm rời tang dẫn
động gây ra hiện tợng trợt băng trên tang.
- Để khắc phục hiện tợng trên, ta lắp đặt trạm kéo căng. Trạm kéo căng làm
nhiệm 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 hàng 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 đợc sức căng trong băng thích nghi
với chế độ tải .
- Chiều dài của băng tải là 300m nên có thể dùng kéo căng bằng đối trọng,
thiết bị kéo căng bằng đối trọng đảm bảo lực kéo căng là không đổi, tự động
thay đổi chiều dài của bộ phận kéo do thay nhiệt độ và độ mòn, giảm đợc tải
trọng lớn khi bị quá tải, đây là u 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
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
18
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
Vì sơ đồ băng có bốn điểm nên lực cần kéo căng ở đuôi băng tính theo công
thức:

cos).SS(P
32
+
(N)
32
S,S
: lực căng băng tại điểm 2 và 3 ở đuôi băng [N]
Thay vào công thức trên ta có:
(16104 16506).cos5 32486
o
P N + =

- Tính toán xác định trọng lợng đối trọng
Khối lợng đối trọng tính theo công thức 5.61
197
]2[
m
đt
=
plpl
kc
.i.g
F

, kg
Trong đó :
F
kc
: Lực kéo căng cần thiết, F
kc
= P

pl
: Hiệu suất palăng lấy
pl
= 0,95
i
pl
: Bội suất palăng lấy i
pl
= 1
g : gia tốc trọng trờng, lấy g = 9,81 m/s
2
m
đt
=
32486
3486
9,81.1.0,95
=
kg
- Hành trình kéo căng :
L =

2
LL
'''
+
=
o
E2
L
.( S
tb

+ S
tb

)
L =
th
l
S.2
L.
.( S
tb

+ S
tb

) , m
Trong đó :
E
o

: Độ cứng của băng , N
L : Chiều dài làm việc của băng , L = 300 m

l
: Độ giãn dài tơng đối của băng lấy theo tiêu chuẩn, băng cao su
l
=
0,015
S
tb

, S
tb


: Sức căng trung bình nhánh có tải và nhánh không tải
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
19
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
S
tb

=
3 4
16506 63784
40145
2 2
S S
N
+

+
= =

S
tb

=
1 2
17669 16104
16887
2 2
S S
N
+ +
= =
S
th
: Lực căng băng tới hạn, N
S
th
= [ S
d
] =
3
10 .1.6.550
8,2
= 402439 N
Vậy khi đó ta tính đợc hành trình kéo căng:
L =
0,015.300

2.402439
.(40145 + 16887 ) = 0,32 m
- Căn cứ vào :
L = 0,32 m
F
kc
= 32486 N
Ta chọn trạm kéo căng
2.9. Tính toán trục tang :
- Thông số trục tang :
Vật liệu làm trục tang, chọn loại thép C45
C Si Mn S P Ni Cr
0,4 ữ 0,5 0,17ữ 0,37 0,5 ữ 0,8
0,045 0,045 0,3 0,3
Đờng kính trục tang đợc tính nh sau:
Theo tài liệu
114
]II[
ta có:
d
tr

3
x
tg
].[2,0
M


,mm .

Trong đó :
M
tg
: Mômen xoắn trục tang , M
tg
= 21,2.10
6
Nmm
Chọn []
x
= 20: ứng suất xoắn cho phép, vật liệu thép 45
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
20
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
d
tr

3
x
x
].[2,0
M


=
6
3
21,2.10
0,2.20
= 174,50 mm .

Lấy theo tiêu chuẩn : d
tr
= 180 mm
Bề rộng tang : B
t
= 1150 mm
Chiều dài trục tang :
Theo tài liệu
[ ]
32
4
chọn sơ bộ theo B
t
:
L = 1350 mm
Các lực tác dụng vào trục tang :
Mômen xoắn trên trục ra của hộp giảm tốc tác dụng lên :
M
x
= 14.10
6
, Nmm
Lực vòng tác dụng vào trục tang :
P =
Sr -St
=
63784 17669
= 46115N
P
1

= P
2
=
2
P
= 23057,5 N
Lực uốn do trọng lợng bản thân của tang dẫn :
P
u
= V
tg
.
tg
.g
g : Gia tốc trọng trờng, lấy g = 9,81 m/s
2

Vật liệu thép C45 nên lấy :
tg
= 7,852 kg/ dm
3
Từ hình trên ta tín h đợc : V
tg
= 213619074 mm
3
= 213,62dm
3

P
u

= 213,62 . 7,852 = 1677 kg = 16451 N.
P
1

= P
2

= P
u
/ 2 = 8225,5 N.
- Tính phản lực trên gối đỡ :


)(AM
x
= P
1
. 120 + P
2
.1670 - R
Bx
1790 = 0 (1)

)(AM
y
= P
1

.120 + P
2

.1670 - R
By
.1790 =0 (2)

x
F
= R
Ax
- P
1
- P
2
+R
BX
= 0 (3)

y
F
= R
Ay
- P
1

- P
2

+ R
BY
= 0 (4)

-Từ (1) và (2) ta tìm đợc :
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
21
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
R
Bx
=
1790
1670.P120.P
21
+
= 23057,5 N .
R
By
=
1790
1670.P120.P
'
2
'
1
+
= 8225,5 N
- Thay vào (3) và (4) ta tìm đợc
R
Ax
= P
1
+ P
2

- R
BX
= 23507,5 N
R
Ay
= P
1

+ P
2

- R
By
= 8225,5 N
- Vậy ta tính đợc các phản lực tại các gối đỡ là :
R
Bx
= 23057,5 N , R
By
= 8225,5 N
R
Ax
= 23507,5 N ,R
Ay
= 8225,5 N
`
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
22
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
Bản vẽ biểu đồ nội lực trục tang.

Xét mômen tại các tiết diện nguy hiểm để kiểm nghiệm tang:

Xét bên trái tiết diện I-I nơi có mômen nguy hiểm:
Tiết diện I-I:
M
ud
= 120.8225,5 = 987060N/mm
2
M
un
= 120.23507,5 = 2820900N/mm
2
M
u
=
2
ud
2
un
MM +
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
23
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
M
u
=

2 2
2820900 987060+
=2,98.10
6
N/mm
2
.
M
x
= 2.1,5.10
6
N/mm
2
.
M
tđ
=
2
x
2
u
M.75,0M +

=
6 2 6 2
(2,98 ) 0,75.(2.1,5.10 )+
= 4.10
6
N/mm
2

.
d
1I

3
td
].[1,0
M

= 125 mm .
Xuất phát từ yêu cầu về độ bền lắp ghép, công nghệ ta chọn đờng kính các
đoạn trục nh sau :
Đờng kính chỗ lắp tang : d
1I
= 130 mm .
Đờng kính chỗ lắp ổ lăn : d
1I
=d
1o
= 125 mm .
Đờng kính chỗ lắp khớp nối : d
kn
= 120 mm .






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 .
- Theo công thức 7.5
104
]III[
:
n
22
nn
n.n


+
[n] =1,5 ữ 2,5.
n

: hệ số an toàn kể riêng ứng suất pháp .
Theo công thức 7.6
104
]III[
: n

=
ma
1

k

+

.
n

: hệ số an toàn kể riêng ứng suất tiếp .
Theo công thức 7.7
104
]III[
: n

=
ma
1

k






+

.
- Với :

+. Giới hạn mỏi của chu kỳ đối xứng .
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
24
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
Vật liệu thép C45 chọn theo tài liệu [III] Bảng7-2
119
]III[

-1
=(0,4 ữ 0,5 ).
b
=0,45. 600 = 270.

-1
=(0,2 ữ 0,3).
b
=0,25. 600 = 150.
+. Hệ số ảnh hởng ứng suất trung bình độ bền mỏi .


,


.
Vật liệu làm trục bằng thép cácbon C45 :

= 0,15 .


=0,12 .

+. Hệ số ảnh hởng của kích thớc, tiết diện trục tới độ bền mỏi:



= 0,78 .

= 0,67 .
+. Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn ( k

,k

).
k

= 1,75 .
k

= 1,50 .
+. Trục không đợc tăng độ bền nên = 1 .
+. Môn men chống uốn W =
32
3
d

+. Mômen chống xoắn W =
16
3
d

- Xét trên tiết diện I-I :

d
I-I
=d
1o
= 125 mm .
M
u
= 2,98.10
6
N/mm
2
.
M
x
= 2.1,5.10
6
N/mm
2
.
ứng suất uốn :
m
= 0.

a
=
max
=-
min
=
W

M
u
=
6
3
2,98.10
13,82
.130
32
=

ứng suất xoắn :
m
=
a
=1/2
max
= 1/2
W
M
u
=
6
3
1 2,98.10
.
.130
2
16
=

1,14
n

=
ma
1

k






+

=
270
8,7
1,75
.13,82
0,78
=

Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
25