Đề án kĩ thuật Thiết kế hệ thống vận chuyển đá dăm

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KTCN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

ĐỀ TÀI
ĐỀ ÁN KỸ THUẬT
Sinh viên thực hiện : Dương Thanh Tuấn Lớp: K44CCM4
Hoàng Minh Trường
Ngành: Cơ khí Chế tạo máy
Giáo viên hướng dẫn: Ts Nguyễn Thị Quốc Dung
Ks Đặng Anh Tuấn
Ngày giao đề tài: / /2012 Ngày hoàn thành: /01/2013
Tên đề tài:
Tính toán thiết kế hệ thống vận chuyển đá dăm.
Các yêu cầu: Phương vận chuyển theo 2 phương: phương ngang có chiều dài
vận chuyển L
2
= 40m; phương nghiêng có góc nghiêng
15
o
ϕ
=
, chiều dài vận
chuyển L
1
= 30m; năng suất Q = 120 tấn/ giờ; thời gian phục vụ: 6 năm; tỷ lệ số
giờ việc/ngày: 2/3; tỷ lệ số ngày việc/năm: 2/3; tính chất tải trọng: không đổi,
quay một chiều.
Các yêu cầu nội dung:

1. Lựa chọn hệ thống vận chuyển phù hợp
2. Tính thiết kế hệ thống vận chuyển
3. Tính chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn
4. Lựa chọn và thiết kế bộ truyền ngoài hộp, khớp nối
5. Tính thiết kế các phần tử trong hệ dẫn động
Yêu cầu đồ án:
- 01 bản vẽ A
0
sơ đồ hệ thống vận chuyển
- 01 bản vẽ lắp A
0
của hộp giảm tốc tiêu chuẩn đã chọn
- 01 bản vẽ chế tạo phần tử đã thiết kế
- 01 thuyết minh trình bày phần tính toán thiết kế
- 01 file Powpoint trình diễn khi bảo vệ
TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TL HIỆU TRƯỞNG

Chủ nhiệm khoa
Mc Lc
M C L C 2
L A CH N H TH NG V N CHUY N D M 4
1.1. GI I THI U V T LI U 4
4
1.2. GI I THI U CC H TH NG H D N NG V N CHUY N D M 4
CH NG II: 10
THI T K B NG T I 10
2.1. CH N L I DY B NG 10
2.2. TíNH TIếT DIệN NGANG DSSNG VậT LIệU 11
2.3. TíNH VậN TẩC BăNG TảI 12
2.4. TíNH TOáN PHầN TANG DẫN đẫNG 12

2.5. TíNH TOáN CON LăN đè BăNG 13
2.6 XáC địNH L C CăNG BăNG 14
2.7. KIểM TRA đẫ BềN CẹA BăNG 18
T NH TO N NG H C H D N NG C KH 22
3.1.CHN đẫNG Cơ đIệN 22
THI T K B TRUY N NGO I V CH N KH P N I 35
4.1. CH N B TRUY N NGOI 35
4.2 CH N LO I AI 36
4.3 T NH CH N KH P N I. 40
4.4. T NH KI M NGHI M TR C H P GI M T C 43
T NH TO N THI T K C C PH N T TRONG H D N NG 62
5.1. T NH TON THI T K TR C TANG D N NG 62
5.1.2. T NH S B TR C 62
65
THAY V O CễNG TH C (5.7) TA Cể: 66
66
THAY V O CễNG TH C (5.7) TA Cể: 66
66
THAY V O CễNG TH C (5.6) TA Cể: 66
T I LI U THAM KH O 73
LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc xây dựng đất nước ngành cơ khí nói chung và ngành cơ
khí chế tạo máy nói riêng là một ngành then chốt trong nền kinh tế quốc dân.
Phạm vi sử dụng của ngành chế tạo máy rất rộng rói. Ngành chế tạo máy
là nền tảng của của công nghiệp chế tạo máy. Trong sự nghiệp Công nghiệp hoá
- Hiện đại hoá đất nước, muốn có những sự tiến bộ vượt bậc thì phải coi
trọngngành này.
Với các kiến thức đó được trang bị, nay em được giao đề tài đề án kỹ
thuật " Thiết kế trạm dẫn động vận chuyển đá dăm "
Với đề tài đề án kỹ thuật " Thiết kế trạm dẫn động băng tải vận chuyển

đá dăm " mà em được giao đó mang lại cho em nhiều điều bổ ích, giúp em phần
nào củng cố thêm được kiến thức đã tích luỹ trong mấy năm học vừa qua.
Trong thời gian làm đề án, được sự chỉ bảo tận tình của cô giáo:Ts
Nguyễn Thị Quốc Dung, thầy Đặng Anh Tuấn và các thầy cô giáo trong bộ
môn, cùng với sự nỗ lực cố gắng của bản thân đến nay đề án của em đã được
hoàn thành. Tuy nhiên với kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo còn thiếu
cho nên không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong dưới sự đóng góp ý
kiến của các thầy cụ giáo và các bạn để đề án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2013
Sinh viên:
Dương Thanh Tuấn
Hoàng Minh Trường
Chương 1
LỰA CHỌN HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN ĐÁ DĂM
1.1. Giới thiệu vật liệu
 Đá dăm( than đá ) là loại nhiên liệu được sử dụng phổ biến trong các
ngành công nghiệp, đặc biệt là sử dụng cho nồi hơi nhà máy nhiệt điện và trong
dân sinh
 Thành phần hoá học của than đá
Trong than đá, các nguyên tố cấu thành bao gồm các thành phần sau: Cacbon,
hydro, Lưu huỳnh, oxy, nito…Trong đó Cacbon là thành phần cháy chủ yếu
trong nhiên liệu rắn, hydro và lưu huỳnh là thành phần cháy trong nhiên liệu.
 Phân loại than đá
Than đá có các loại:
+ Than cám: kích thước 0-15mm
+ Than cục: kích thước 100-250mm
Trên thực tế người ta khai thác than từ thiên nhiên và được vận chuyển lên từ
các hầm lò nhờ hệ thống băng tải dài hặc gầu tải lên bến, bãi.
Hình 1.1: Than cục và than cám

1.2. Giới thiệu các hệ thống hệ dẫn động vận chuyển đá dăm
1.2.1. Giới thiệu hệ thống máy và các cơ cấu trong hệ dẫn động vít tải
 Hệ thống vít tải là một loại máy vận chuyển liên tục không có bộ phận
kéo, sơ đồ nguyên lý cấu tạo của hệ thống được thể hiện như hình vẽ:
Hình 1.2: Cấu tạo vít tải
 Nguyên lý hoạt động của hệ thống: Động cơ 1 truyền chuyển động qua
hộp giảm tốc 2 đến khớp nối 3 và trục vít xoắn 4. Bộ phận công tác chính của vít
tải là cánh vít xoắn 8 chuyển động quay trong vỏ hộp kín 9 có tiết diện tròn ở
phía đáy. Trục vít xoắn được đỡ chặn hai đầu nhờ các gối 6 và các trục gối đỡ
trung gian 5. Khi trục vít quay vật liệu cần di chuyển chuyển động tịnh tiến dọc
trong lòng vỏ máng, và chuyển động theo nguyên lý vít đai ốc. Vật liệu được
cấp vào cơ cấu 10 và lấy tải ra khỏi máng bắng cơ cấu 7. Để đảm bảo an toàn
vít tải có thêm lắp 11.
 Ưu điểm
+ Vật liệu chuyển động trong hộp kín nên không bị tổn thất rơi vãi, an toàn.
+ Có thể nhận và dỡ tải ở bất kì vị trí nào trong giới hạn chiều dài vít tải.
+ Diện tích chiếm chỗ lắp đặt nhỏ.
+ Kết cấu đơn giản rẻ tiền, có thể vừa vận chuyển vừa trộn.
Nhược điểm
+ Nghiền nát một phần vật liệu do khe hở giữa long máng và cánh dẫn nhỏ.
+ Cánh xoắn và lòng máng chóng bị mòn do ma sát lớn và chủ yếu là ma sát
trượt gây tổn thất năng lượng nhiều.
Phạm vi ứng dụng
+ Dùng trong các ngành xây dựng và các ngành công nghiệp hoá chất, thực
phẩm.
+ Dùng vận chuyển các dạng vật liệu hạt rời và mịn như: Xi măng, sỏi, cát, đá
dăm, các loại hỗn hợp ẩm nước như vữa bê tông Dùng làm cơ cấu cấp liệu
cưỡng bức, dùng trong các trạm trộn bê tông.
1.2.2. Giới thiệu về hệ thống dẫn động gầu tải
Gầu tải được sử dụng để vận chuyển các vật dạng vật liệu rời dạng hạt, cục,

bột… theo phương thẳng đứng.
Cấu tạo hệ thống gầu tải
Hình 1.3: Cấu tạo gầu tải
Nguyên lí hoạt động
Cấu tạo của gầu tải gồm có hai puli đặt trong một thang làm bằng thép. Một
đai dẹt trên đó có bắt các gầu múc được mắc vào giữa hai puli. Puli trên được
truyền động quay nhờ động cơ điện thông qua hộp giảm tốc, còn puli dưới được
nối với bộ phận căng đai có nhiệm vụ giữ cho đai có độ căng cần thiết bảo đảm
đủ lực ma sát giữa đai và puli. Vật liệu được mang lên cao nhờ các gầu múc di
chuyển tư dưới lên và đổ ra ngoài theo hai phương pháp chủ yếu là đổ nhờ lực li
tâm và nhờ trọng lực. Ở phương pháp li tâm, gàu chứa đầy vật liệu khi đi vào
phần bán kính cong của puli trên sẽ xuất hiện lực li tâm, có phương thay đổi liên
tục theo vị trí của gầu. Hợp lực của trọng lực và lực li tâm làm cho vật liệu văng
ta khỏi gầu và rơi xuống đúng vào miệng ống dẫn vật liệu ra. Lực li tâm sinh ra
phụ thuộc vào vận tốc quay của puli, nếu số vòng quay của puli lớn, lực li tâm
lớn làm vật liệu văng ra ngoài sớm hơn, rơi trở lại chân của gầu, nếu nhỏ hơn thì
vật liệu không văng ra khỏi miệng ra của hệ thống được.
Ưu điểm
- Vận chuyển được các vật liệu rời, liên tục theo phương thẳng đứng.
- Thiết bị đơn giản
Nhược điểm
- Puli dẫn động quay với tốc độ cao.
- Chỉ tháo được vật liệu ra được ở một vị trí.
Phạm vi sử dụng
Gầu tải được sử dụng trong các nhà máy, xí nghiệp vận chuyển vật liệu rời
theo phương thẳng đứng.
1.2.3. Giới thiệu về hệ thống dẫn động băng tải
 Đặc điểm của hệ dẫn động băng tải
Hệ dẫn động băng tải là một loại máy được dùng khá rộng rãi trong nhà
máy, công trường có đặc điểm số lượng vận chuyện lớn, kết cấu đơn giản, sửa

chữa thuật tiện, linh kiện tiêu chuẩn hoá, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Có
thể sử dụng để vận chuyển trong các dây chuyền sản xuất, công trình xây dựng,
trạm thủy điện và bến cảng…trong sản xuất, khai thác mỏ, luyện kim, hoá chất,
đúc, vật liệu xây dựng… Có thể vận chuyển vật liệu rời hoặc vật phẩm thành
kiện, để đáp ứng từng yêu cầu dây chuyền sản xuất về hình thức phân bố và căn
cứ yêu cầu công nghệ vận chuyển, có thể chỉ dụng một máy vận chuyển, cũng
có thể tổ hợp nhiều băng tải cao su hoặc cấu hành với thiết bị băng chuyền khác
hoặc hệ thống băng tải ngang hoặc băng tải nghiêng, để thực hiện tính liên tục
và tự động hoá trong khâu sản xuất, nâng cao năng xuất và giảm bớt cường độ
lao động.
Dùng để vận chuyển những vật phẩm có dạng cục, hạt, bột, như: Quặng,
đá, than, cát, sỏi, hoặc dạng vật phẩm có tính chất đặc biệt như bao xi măng, bao
đường, bao gạo
Cấu tạo hệ thống dẫn động băng tải
Hình 1.4: Cấu trúc một băng tải
- 1. Bộ phận cấp liệu - 6. Puly bị động
- 2. Con lăn đỡ nhánh mang tải - 7. Puly chủ động
- 3. Bộ phận căng băng tải - 8. Vật liệu
- 4. Con lăn đỡ nhánh không mang tải
- 5. Băng tải đỡ vật liệu
Nguyên lí hoạt động: Băng tải gồm một băng bằng cao su hoặc vải hoặc
bằng kim loại 5 được mắc vào hai puly 6, 7 ở hai đầu. Bên dưới băng là các con
lăn 2, 4 đỡ giúp cho băng không bị chùng khi mang tải. Một trong hai puly được
nối với động cơ điện còn puly kia là puly bị động. Khi puly dẫn động 7 quay kéo
băng di chuyển theo. Vật liệu cần chuyển được đặt lên một đầu băng và sẽ được
băng tải mang đến đầu kia.
Ưu, nhược điểm của hệ dẫn động băng tải
- Ưu điểm: Băng tải cấu tạo đơn giản, độ bền cao, có khả năng vận chuyển vật
liệu theo hướng nằm ngang, nằm nghiêng (hay kết hợp cả hai) với khoảng cách
lớn, làm việc êm, năng suất tiêu hao không lớn.

- Nhược điểm: Bên cạnh những ưu điểm trên thì băng tải còn có một số hạn chế
như tốc độ vận chuyển không cao, độ nghiêng băng tải nhỏ (<24
0
), không vận
chuyển được theo hướng đường cong.
Kết luận: qua phân tích ở trên thấy hệ thống vận chuyển băng tải thích hợp để
vận chuyển đá dăm
1.3. Hệ thống băng tải vận chuyển đá dăm
* Phân loại băng tải
- Dựa vào kết cấu băng tải được phân thành loại cố định và loại di động dễ
dàng trên các bánh xe.
- Dựa vào công năng, các băng tải 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
Đề tài: Tính toán thiết kế hệ thống vận chuyển đá dăm.
Các số liệu ban đầu như sau:
+ Năng suất vận chuyển: 120 tấn/giờ
+ Chiều dài băng tải theo phương nghiêng L
1
= 30m,
0
15
ϕ
=
.
+ Chiều dài vận chuyển theo phương ngang L
2
=40m
+ Thời gian phục vụ 6 năm

+ Tỷ lệ số giờ làm việc/ngày: 2/3
+ Tỷ lệ số ngày làm việc trên năm: 2/3
+ Tính chất tải trọng: Không đổi, quay một chiều
Các nội dung thiết kế tiếp theo của hệ thống
- Tính thiết kế hệ thống vận chuyển
- Tính chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn
- Lựa chọn và thiết kế bộ truyền ngoài hộp, khớp nối
- Tính thiết kế các phần tử trong hệ dẫn động
CHNG II:
THIT K BNG TI
2.1. Chn li dõy bng
Băng là chi tiết chủ yếu của băng tải, vừa đóng vai trò là bộ phận kéo, vừa là
bộ phận vận chuyển vật liệu. Do vậy băng tải vừa phải chắc dẻo, có độ giãn nhỏ
và độ bền so với môi trờng xung quanh tốt. Dựa vào điều kiện làm việc và nhu
cầu chủ yếu là vận chuyển đất, mặt khác dựa vào yêu cầu kỹ thuật- kinh tế chung
của băng tải, ta chọn loại băng tải của hãng dongil rubber. Co. Ltd[1]
Có kí hiệu của băng:
NN 120 : 500
ì
3p
ì
4
ì
2.
Loại băng tải này có thông số nh sau:
- Chiều rộng băng tải: B = 500(mm)
- Chiều dày lớp vỏ trên:

t
= 4 (mm)

- Chiều dày lớp vỏ dới:

d
= 2 (mm)
- Chiu dày tổng cộng của băng:


= 8,4 (mm)
- Vật liệu lớp sợi bọc: Nylon.
- Vật liệu lớp bọc ngang: Nylon
- Số lớp của băng: 3 lớp
- Lực kéo cho phép: 180 (Kg/cm
2
)
- Trọng lợng một mét chiều dài: 5,3 (Kg/m)



t






d

Hình 2.1: Kết cấu dây băng
2.2. Tính tiết diện ngang dòng vật liệu
Ta sử dụng loại băng tải hình máng với 3 con lăn đỡ vì : Diện tích

ngang của dòng vật liệu lớn

năng suất tải cao, giảm đợc đáng kể đợc
sự rơi vãi của vật liệu. Với 3 con lăn đỡ đảm bảo đợc độ căng của băng
tải. Nh vậy tiết diện ngang F của dòng vật liệu đợc tính nh sau:( H.2.2)
F = F
1
+ F
2
(2.1)


b
B
F1
F2
f
ò
Hình 2.2: Sơ đồ tính tiết diện ngang dòng vật
liệu
Trong đó theo [ 1 ]: F
1
= C.
2
1
b.h =
4
1
.b
2

.

C .tg

đ
(2.2)
Với : b = 0,8B = 0,8.500 = 400 (mm) ; B- là chiều rộng đai (mm)
C- Hệ số xét đến ảnh hởng của độ dốc băng tải
Tra bảng 1.1 [ 1 ]. Băng tải có độ dốc
=

15
0
ta có hệ số C = 0,95

đ
: Góc đỗ động của vật liệu. Tra bảng 1.2 [1 ]. Với vật liệu là ỏ dm
nên ta có

đ
= 35
0
Vậy: F
1
=
4
1
.400
2
.0,95.tg35

0
= 26607 (mm
2
)
F
2
: Là tiết diện của hình thang cân, F
2
= ( b+l ).h/2
Theo [ 1 ]. đáy lớn b= 0,8B , đáy nhỏ l = 0,4B , góc của đáy hình thang là
góc nghiêng của trục lăn.
Góc nghiêng trục lăn thờng chọn

thờng chọn các giá trị sau:
0
20=

;
25
0
; 30
0
; 35
0
; 40
0
và 45
0
Chọn góc nghiêng của trục lăn
0

20=

Trong đó:
B - Chiều rộng đai (mm)
h- chiều cao hình thang cân (mm), h = 0,2B.sin


- góc nghiêng trục lăn (
o
)
Vậy: F
2
= 0,12.B
2
.sin

= 0,12.500
2
.sin20
0
= 9750 (mm
2
) (2.3)
Vậy tiết diện ngang của dòng vật liệu:
F = F
1
+ F
2
= 26607 + 9750 = 36357 (mm
2

)
2.3. Tính vận tốc băng tải
Từ năng suất ban đầu cần đạt là Q t/h , theo [ 1 ] ta có:
Q = 3600.F.

.v.k (t/h) (2.4)
Do đó : v =
kF
Q
3600

(m/s) (2.5)
Trong đó: v - là vận tốc băng tải (m/s)
Q - là năng suất tải (t/h). theo yêu cầu ta có Q = (120 tấn/h)
F - tiết diện dòng vật liệu (m
2
). Theo tính toán phần trên ta có
F = 36357 (mm
2
) = 0,036357(m
2
)

- khối lợng riêng của vật liệu vận chuyển (theo bảng 1.2 [ 1 ] ) ta có:

= 1,8 (tấn/m
3
)
k hệ số xét tới ảnh hởng của độ nghiêng băng tải. Với băng tải nghiêng
tra bảng 5.6 [ 1], ta có : k = 0,95

Vậy: v =
120
3600.0,036357.1,8.0,95
= 0,536 (m/s)
2.4. Tính toán phần tang dẫn động
Trong quá trình vận chuyển băng thờng b di chuyn ngang gây lệch tâm
nên dễ gây ra hiện tợng vật liệu dễ bị bắn té và rơi vãi. Do vậy để định tâm giữa
băng và tang dẫn động đợc tốt thì mặt tang cần chế tạo mặt trụ hơi lồi. Tang đợc
chế tạo bằng thép ống, gang đúc hoặc thép hàn.
Theo [ 1 ], đờng kính tang đợc xác định theo công thức:
D = (120
ữ
150).Z (2.6)
Trong đó : Z - Số lớp cốt của băng, theo phần I ta có Z= 3 lớp
Vậy : D = (120
ữ
150).3 = ( 360
ữ
450 ) mm
Do đờng kính tang đợc tiêu chuẩn nên tra theo dãy tiêu chuẩn tài liệu [ 1 ]
ta chọn D = 400 (mm)
Chiều dài của tang đợc xác định theo [1 ].
L
t
= B + 2C

(2.7)
Trong đó : B chiều rộng băng (mm)
C = 60
ữ

70 (mm), lấy C = 70 (mm)
Vậy : L
t
= 500 + 2.70 = 640 (mm)
2.5. Tính toán con lăn đỡ băng
Do yêu cầu vận chuyển ỏ dm dới dạng rời nên với nhánh có tải ta sử
dụng loại con lăn đỡ lòng máng gồm 3 con lăn đặt nằm nghiêng, vi gúc
nghiờng ca hai con ln 2 bờn l
20

=
o
. Còn nhánh không tải sử dụng con lăn
đỡ thẳng.
Đờng kính con lăn d
cl
phải lấy theo tiêu chuẩn. Ta lấy theo tiêu chuẩn DIN
22101.
Đờng kính con lăn d
cl
chọn theo chiều rộng băng tải.
Với B = 500 (mm) thì lấy d
cl
= 63,5 hoặc 89. (theo [ 1 ])
Chọn d
cl
= 89 (mm)
Khoảng cách giữa hai hàng con lăn trên nhánh có tải xác định theo công thức:
l
'

cl
= A 0,625.B (mm) ( theo [ 1 ] ) (2.8)
Trong đó: B chiều rộng băng tải (mm)
A hằng số phụ thuộc vào khối lợng riêng của vật liệu vận chuyển

:
Với

= 1800 kg/m
3


(1500
ữ
2000) kg/m
3
lấy A = 1550 (mm)

l
'
cl
= 1550 0,625.500 = 1237,5 (mm)
nhánh không tải khoảng cách giữa hai con lăn lấy bằng
l
cl
= 2 l
'
cl
= 2.1237,5 = 2475 (mm) (2.9)
Tại vị trí nhập vật liệu để giữa cho băng tải không bị trùng do động năng

của vật liệu gây ra khi rơi xuống băng tải, ta chọn khoảng cách giữa hai con lăn
đỡ là: l
t
= 400
ữ
500 (mm), chọn l
t
= 500 (mm) = 0,5 (m)
2.6 Xác định lực căng băng
Để tính toán lực căng băng ta vẽ biểu đồ lực căng băng tại các điểm trên
chiều dài băng tải nh sau:
L1=30/cos15
o
L2=40m
S3
S4
S5
St
Wkt2
Wct2
Wct1
Wkt1
Sr
Hình 2.3: Biểu đồ lực căng băng
Lực căng băng phải thoả mãn các điều kiện:
- Băng không bị trợt trên tăng dẫn động trong thời kì khởi động có chất
đầy tải
- Để đảm bảo điều kiện độ võng cho phép của băng thì lực căng nhỏ
nhất của băng trên nhánh có tải cũng phải lớn hơn bình thờng của băng.
Ta chọn điểm xuất phát để tính lực căng là tại điểm ra khỏi tang dẫn

động.
Để xác định S
r
, ta dụa vào phơng trinh Ơ - le [ 1 ]:
S
T
.K
c
= S
r
.
.
e
f

(2.10)
Mặt khác dựa vào công thức tính lực căng theo chu trình khép kín
của băng ta có:
S
2
= S
r
+ W
kt 1
S
3
= S
2.
+W
kt2

4 3
.
cl
S S k=
S
5
= S
4.
+W
ct2
S
T
= S
5.
+W
ct1
Vỡ
1 2
W W W
kt kt kt
= +

1 2
W W W
ct ct ct
= +
Trong ú: +
1
W
kt

l sc cn chuyn ng trờn nhỏnh khụng ti L
1
+
2
W
kt
l sc cn chuyn ng trờn nhỏnh khụng ti L
2
+
1
W
ct
l sc cn chuyn ng trờn nhỏnh cú ti L
2
+
2
W
ct
l sc cn chuyn ng trờn nhỏnh cú ti L
2
Nh vy ta cú:
S
T
= (S
r
+ W
kt
)k
cl
+ W

ct
(2.11)
Kết hợp (2.10) và (2.11) ta có hệ phơng trình:
S
T
.K
c
= S
r
.
.
e
f

S
T
= (S
r
+ W
kt
)K
cl
+ W
ct
(2.12)
Trong các công thức trên :
K
c
- hệ số an toàn, theo [ 1 ]: K
c

= 1,2
f - Hệ số ma sát giữa băng và tang quay (theo [ 1 ]), với tang
bằng gang hoặc thép có bề mặt tiếp xúc khô: f = 0,3
e - cơ số tự nhiên ( e = 2,7183 )
S
T
- Lực căng tại điểm đi tới tang dẫn động

- góc ôm , theo cách bố trí :

= 180
0
S
r
- Lực căng tại điểm đi ra khỏi tang dẫn động
K
cl
- Hệ số cản trên tang đổi hớng, K
cl
phụ thuộc vào góc ôm

( bng
1.3[ 1 ]) .
Với loại ổ lăn và

= 180
0
chọn K
cl
= 1,05

W
ct
- Sức cản chuyển động trên nhánh có tải
W
kt
- Sức cản chuyển động trên nhánh không tải (N)
1 2
W W W
kt kt kt
= +
W
kt1
= g.L
1
.[( q
b
+ q
cl
)Wcos
1

- q
b
sin
1

]
(2.13)
W
kt2

= g.L
2
.[( q
b
+ q
cl
)Wcos
2

- q
b
sin
2

]
Trong đó : W- Hệ số sức cản chuyển động của băng, bảng 1.4 [ 1 ]
với băng tải tình trạng tốt, băng không bẩn lắm, có bụi, loại băng cố định.
Ta chọn hệ số
W = 0,030
g Gia tốc trọng trờng : g = 9,81 (m/s
2
)

- Góc nghiêng của băng tải
L Chiều dài vận chuyển (m), L1 = 30(m);L2=40
q
b
Khối lợng riêng của băng (kg/m), theo [ 1 ] có q
b
= 5,3

(kg/m)
q
cl
khối lợng thành phần quay của các con lăn trên nhánh
không tải
trên chiều dài 1m băng, theo [ 1 ] ta có:
q
cl
=
cl
cl
l
m


(kg/m) (2.14)
Với : m
cl
khối lợng phần quay của một hàng con lăn trên
nhánh không tải (kg), theo bảng 1.5 [ 1 ] với d
cl
= 89(mm), B =
500(mm) và bố trí 1 con lăn trên một hàng, ta có: m
cl
= 6 (kg)
l
cl
khoảng cách giữa hai hàng con lăn ,
l
cl

= 2475(mm) = 2,475(m)

- góc nghiêngcủa băng tải,

q
cl
=
6
2,475
= 2,42 (kg/m)
Vậy:
W
kt1
= 9,81.30[(5,3 + 2,42).0,030.cos15
0
5,3.sin15
0
] =- 337,86(N)
W
kt2
= 9,81.40[(5,3 + 2,42).0,030.cos0
0
5,3.sin0
0
] = 90,87(N)
Nh vy ta cú:
1 2
W W W
kt kt kt
= +

= -337,86+90,87=-247(N)
W
ct
Sc cn chuyn ng trờn nhỏnh cú ti :
1 2
W W W
ct ct ct
= +
W
ct1
= g.L
1
[(q + q
b
+ q
cl
). W. cos
1

+ (q + q
b
) sin
1

] (2.15)
W
ct1
= g.L
2
[(q + q

b
+ q
cl
). W. cos
2

+ (q + q
b
) sin
2

]
Với q khối lợng phân bố trên 1m chiều dài của vật liệu vận
tải(kg/m),
Theo [ 1 ] ta có: q =
V
Q
.6,3
(2.16)
Q Năng suất băng tải (t/h), theo đề Q = 120 (t/h)
v Vận tốc băng tải (m/s
2
), v = 0,536 (m/s
2
)

q =
120
3,6.0,536
= 62,189(kg/m)

q
cl
Khối lợng phần quay của các con lăn trên nhánh có tải trên
chiều dài 1m băng ( kg/m), theo [ 1 ] ta có:
q
cl
=
cl
cl
l
m


(2.17)
Với: m
cl
- khối lợng phần quay của một hàng con lăn trên nhánh
có tải (kg),
với d
cl
= 89(mm), B = 500(mm) và bố trí 3 con lăn trên một
hàng theo bảng 1.5 [ 1 ] ta có : m
cl
= 8,4 (kg)
l
cl
khoảng cách giữa hai hàng con lăn trên nhánh có tải (m),
l
cl
= 1237,5 (mm) = 1,2375(m)

q
cl
=
8,4
1,2375
= 6,78 (kg/m)
Thay vo ta c
Vậy : W
ct1
= 9,81.30[(62,189 + 5,3 +6,78).0,030.cos15
0
+ (62,189 +5,3)sin15
0
]
= 5774 (N)
W
ct2
= 9,81.40[(62,189 + 5,3 +6,78).0,030.cos0
0
+ (62,189 +5,3)sin0
0
]= 874, 3
(N)
Nh vy ta cú
1 2
W W W
ct ct ct
= +
=5774+874,3=6648,3(N)

Thay các giá trị vào hệ phơng trình (2.12) ta đợc:
S
r
= 4180,4 (N)
S
T
=
c
f
r
k
eS

.
.
=
2,1
7183,2.
14,3.3,0
r
S
= 2,138S
r
= 2,138.4180,4 = 8940,5 (N)

S
2
= S
r
+ W

kt1
= 4180,4 337,86 = 3842,5 (N)
S
3
= S
2
+ W
kt2
=3842,5+90,87=3933,4(N)
S
4
= S
3
.k
cl
= 3933,4. 1,05 = 4130 (N)
S
5
= S
4
+ W
ct2
=4130+874,3=5004,3(N)
S
3
= S
2
+ W
kt2
=3842,5+90,87=3933,4(N)

Xác định S
ct min
(N):
Ta có : S
ct min
= S
4
= 4130 (N)
Kiểm tra lực căng nhỏ nhất trên nhánh có ti
Để đảm bảo độ võng của băng giữa hai hàng con lăn nằm trong giá trị
cho phép, lực căng nhỏ nhất trên nhánh có tải phải thoả mãn điều kiện
[ 1 ]
S
ct min


[S
ct min
] (2.18)
Trong đó : [S
ct min
] = (5
ữ
8).(q + q
b
).g. l
cl
(2.19)

[S

ct min
] = (5
ữ
8).(62,189 + 5,3).9,81.1,2375 = 4096,5
ữ
6554,5(N)
Để đảm bảo lực căng lấy: [S
ct min
] = 4096,5 (N)
2.7. Kiểm tra độ bền của băng
Độ bền của băng đợc kiểm nghiệm theo công thức.
TC
b
tt
Z
SB
Sm
Z =
].[
].[
max
(2.20)
Z
tt
: Số lớp cốt tính toán.
Z
TC
: Số lớp cốt trong băng đã chọn. Z
TC
= 3 (lớp)

[m] : Hệ số dự trữ độ bền cho phép,( theo bảng 1.6) [ 1 ], với góc
nghiêng băng tải

=15
0
và lõi băng tải là vải sợi bông nên [m] = 10
B: Chiều rộng băng tải (cm), B = 500 (mm) = 50 (cm)
[S
b
]: Lực kéo cho phép ứng với 1cm chiều rộng 1 lớp băng
(kg/cm.lớp)
Theo [6] :[S
b
]=120(kg/cm.lớp)
axm
S
: Lc cng ln nht ca bng
Ta cú
axm
S
=
t
S
g
=
8940,5
9,81
=911,36(KG)
Thay vo (1.20) ta c:
max

[ ].
.[ ]
tt
b
m S
Z
B S
=
=
10.911,36
50.120
=1,518<3
=> Vy bng m bo bn
2.8 Xác định công suất trên tang dẫn động
Công suất trên tang dẫn động đợc tính theo công thức.
1000
.vF
N
t
t
=
( kw) (2.21)
N
t
: Công suất trên tang dẫn động.(Kw)
v: Vận tốc băng tải. (m/s), V = 0,536(m/s)
F
t
: Lực vòng trên tang dẫn.(N)
F

t
= (S
T
S
r
).K
c
= (8940,5 4180.4)1.2
F
t
= 5712,12 (N)
5712,12.0,536
3,06
1000
t
N = =
(kw)
2.9. Tính toán cơ cấu căng băng
C cu kộo cng bng cú nhim v to ra sc cng cn thit cho bng,
m bo cho bng bỏm cht vo tang dn v gim vừng ca bng theo chiu
di.
Cú 2 loi c cu cng bng thng dựng l c cu cng bng dựng vớt v
c cu cng bng dựng i trng.
a) C cu cng bng dựng vớt ti.
Hỡnh 2.4: C cu cng bng dựng vớt ti [1].
Cu to n gin, giỏ thnh h, kớch thc khuụn kh v trng lng nh.
Loi ny thng dựng cho bng ti cú chiu di khụng ln lm v trong quỏ
trỡnh lm vic bng b gión nhiu ln ũi hi phi cng bng nhiu ln. Hnh
trình làm việc của vít phụ thuộc vào chiều dài băng tải (thường lấy khoảng 1-
1,5% chiều dài băng tải nhưng không lấy được > 400 mm).

b) Cơ cấu căng băng dùng đối trọng.
Hình 2.9: Cơ cấu căng băng dùng đối trọng [2]
Cơ cấu căng băng dùng đối trọng có khả năng tạo ra lực căng cố định
nhưng phải bố trí không gian phức tạp, không gọn nhẹ. Loại cơ cấu này thường
sử dụng cho những băng tải có chiều dài lớn.
Kết luận: Với hệ thống băng tải đề bài cho có chiều dài tổng cộng 70m, cao 8m
thuộc dạng có kích thước lớn. Vì vậy, sử dụng cơ cấu căng băng dùng đối trọng
cho hệ băng tải này.
 Xác định lực trên trạm kéo căng
Lực căng trên trạm kéo căng có thể được xác định chính xác dựa vào sơ
đồ phân bố lực một cách chi tiết trên cơ cấu căng băng, nhưng thông thường nó
được xác định từ các công thức thực nghiệm có trong bảng 51[3].
Theo đề tài, tính toán thiết kế băng tải có 1 puly dẫn động đặt ở đầu băng
tải và băng tải vận chuyển vật liệu lên dốc. Do đó, dựa vào bảng 51[3] ta xác
định được lực căng trên trạm kéo căng như sau:
2 r
FT=F +F
(2.22)
Trong đó: F
2
- lực căng trên nhánh không tải
( )
2
F =301,14 kg
F
r
- lực cản do ma sát giữa băng tải và con lăn đỡ nhánh băng tải đi về
Theo mục 4.1.5[3] ta có:

( )

( )
r
r 0 1 1
r
W
F =f l+l W + - H W
l
 
×
 ÷
 
(2.23)
Trong đó: f - Hệ số ma sát giữa dây băng tải và các con lăn đỡ;
L- Chiều dài băng tải theo phương ngang, L=70m
l
0
- Chiều dài băng tải theo phương ngang được điều chỉnh;
W
1
- Khối lượng phân bố của băng tải;
W
r
- Khối lượng các chi tiết quay của một cụm các con lăn đỡ
nhánh băng tải đi về;
l
r
- Bước các con lăn đỡ nhánh không tải;
H - Chiều cao nâng, H=8 m
Các giá trị của f, l
0

, W
1
, W
r
, l
r
, lần lượt tra trong bảng 8[2], bảng11[2], bảng
12[2], bảng 13[2] ta được như sau:
f=0,022, l
0
=66m, W
1
=7,5 kg/m, W
r
=5,9 kg/bộ, l
r
=3m
Thay vào công thức (2.23) ta có:
( ) ( ) ( )
r
5,9
F =0,022 350+66 7,5+ - 13 7,5 =-10,86 kg
3
 
×
 ÷
 
Thay vào công thức (2.22) ta có:
( )
FT=325 - 10,86=314 kg

Như vậy lực căng cần thiết trên trạm kéo căng băng là:
( )
FT=314 kg
Ta chọn đối trọng bằng bê tông có:
Thể tích của khối bê tông là:
m
V=
γ
(2.24)
Trong đó:
γ
- khối lượng riêng của bê tông
3
γ=2500kG/m
Khối lượng đối trọng:
( )
m=314 kg
Thay vào (2.24) ta có:
3
m 314
V= = =0.13 m
γ 2500
CHNG III
TNH TON NG HC H DN NG C KH
3.1.Chọn động cơ điện.
3.1.1. Chọn loại, kiểu động cơ.
Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc các thiết bị công nghệ,
là giai đoạn đầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế máy. Ta cần chọn loại
động cơ sao cho phù hợp nhất với hộp giảm tốc, điều kiện sản xất, điều kiên
kinh tếMột số loại động cơ có mặt trên thị trờng:

+ Động cơ điện một chiều : loại động cơ này có u điểm là có thể thay
đổi trị số của mômen và vận tốc góc trong phạm vi rộng , đảm bảo khởi động
êm , hãm và đảo chiều dễ dàng nhng chúng lại có nhợc điểm là giá thành
đắt , khó kiếm và phải tăng thêm vốn đầu t để đặt thiết bị chỉnh lu , do đó đợc
dùng trong các thiết bị vận chuyển bằng điện , thang máy , máy trục , các
thiết bị thí nghiệm
+ Động cơ điện xoay chiều : bao gồm 2 loại : một pha và ba pha
Động cơ một pha có công suất nhỏ do đó chỉ phù hợp cho các dụng cụ
gia đình . Trong công nghiệp sử dụng rộng rãi động cơ ba pha :đồng bộ và
không đồng bộ
So với động cơ ba pha không đồng bộ , động cơ ba pha đồng bộ có u
điểm hiệu suất và cos cao , hệ số tải lớn nhng có nhợc điểm : thiết bị tơng
đối phức tạp , giá thành cao vì phải có thiết bị phụ để khởi động động cơ , do
đó chúng đợc dùng cho các trờng hợp cần công suất lớn (100kw) , khi cần
đảm bảo chặt chẽ trị số không đổi của vận tốc góc . Động cơ ba pha không
đồng bộ gồm hai kiểu : rôto dây cuốn và rôto ngắn mạch . Động cơ ba pha
không đồng bộ rôto dây cuốn cho phép điều chỉnh vận tốc trong một phạm vi
nhỏ ( khoảng 5%) , có dòng điện mở máy thấp nhng cos thấp ,giá thành
đắt , vận hành phức tạp do đó chỉ dùng thích hợp trong một phạm vi hẹp để
tìm ra vận tốc thích hợp của dây chuyền công nghệ đã đợc lắp đặt . Động cơ
ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch có u diểm là kết cấu đơn giản , giá
thành hạ , dễ bảo quản , có thể trực tiếp vào lới điện ba pha không cần biến
đổi dòng điện song hiệu suất và hệ số công suất thấp so với động cơ ba pha
đồng bộ , không điều chỉnh đợc vận tốc .
Từ những u, nhợc điểm trên, cùng với yêu cầu làm việc của thiết bị cần
đợc dẫn động.Hệ dẫn động băng tải và đặc tính, phạm vi sử dụng của loại
động cơ, ta chọn động cơ ba pha không đồng bộ rô to ngắn mạch
Loại động cơ này có u điểm: kết cấu đơn giản, giá thành thấp, dễ bảo
quản, làm việc tin cậy.Tuy nhiên loại này có nhợc điểm là hiệu suất và cos()
thấp (so với động cơ đồng bộ), không điều chỉnh vận tốc đợc.

3.1.2. Chọn động cơ điện
Công suất động cơ đợc chọn theo điều kiện nhiệt độ, đảm bảo cho động cơ
khi làm việc nhiệt độ sinh ra không quá mức cho phép. Muốn vậy điều kiện
sau phải thoả mãn.
P
đm
P
dt
(KW) (3.1)
P
đm
: Công suất định mức động cơ.
P
đt
: Công suất đẳng trị trên trục động cơ, đợc xác định nh sau.
Với tải là không đổi trong quá trinh làm việc, ta có:
P
đt

dc
lv
P
(3.2)
dc
lv
P
: Công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ.
dc
lv
P

=


ct
lv
P
(KW) (3.3)
Trong đó:


: Hiệu suất chung của toàn hệ thống.
ct
lv
P
: Giá trị công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác.


=
2 4
. .
K O BRN

K

: Hiệu suất của khớp nối.
O

: Hiệu suất của một cặp ổ lăn.
BRN

: Hiệu suất của bánh răng nghiêng.
Tra bảng 2.3 [3 ]: Trị số hiệu suất của các bộ truyền và ổ đợc che kín.
K

=1;
O

=0,995;
BRN

= 0,98;


= 1
2
. 0,995
4
. 0,98. = 0,97
dc
lv
P
=
3,06
0,97
= 3,15 (KW)
3.1.3 Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ.
Theo bng 2.1[3] thỡ s vũng quay ng b ca ng c theo tiờu chun l: 3000
; 1500 ; 1000 ; 750 ; 600 ; 500 (v/ph )
S vũng quay ca trc cụng tỏc theo cụng thc (2.16)-[1] ta cú:

3
CT
60.10 .V
n
.D

=
(3.4)
Trong ú: V - Vn tc bng ti V=0,536 (m/s);
D - ng kớnh tang quay D=400 (mm);
Thay vo (3.4) ta cú:
3
CT
60.10 .0,536
n 25,59(v / ph)
.400

= =
S vũng quay s b ca trc ng c phi tha món.
CT min sb CT max
n .U n n .U
Trong ú: U
min
, U
max
ln lt l t s truyn nh nht v ln nht ca hp gim
tc khai trin
Tra bng 2.4 [1] ta cú: U
max
= 40, U

min
= 8
sb
8.25,59 n 40.25,59
hay
sb
204,73 n 1023,6
Vy ta chn s vũng quay ng b ca ng c: n
db
= 1000 (v/ph)
3.1.4. Chn ng c thc t
iu kin chn ng c nh sau: P
c
P
ct
= 3,15(kW)
n
b
= 1000(v/ph)
vy ta chn loi ng c sau
Theo bảng P 1.3[3] ,chọn động cơ 4A có các thông số kỹ thuật sau:
- Kiểu động cơ : 4A112MBY3
- Công suất :
dc
dm
P
= 4,0 (KW)
- Số vòng quay : n
đc
= 950 (v/ph)

- Hệ số : cos() = 0,81
- Hiệu suất : = 82
- Tỉ số :
dn
T
T
max
= 2,2
dn
K
T
T
= 2,0
3.1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ
Kiểm tra điều kiện mở máy của động cơ.
Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn để
thắng sức ỳ của hệ thống khi có tải. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ
theo công thức:
dc
mm
P

dc
bd
P
(3.5)
Trong đó:
dc
mm
P

: Công suất mở máy của động cơ (KW)
dc
bd
P
: Công suất cản ban đấu trên trục động cơ khi có
tải (KW)
dc
mm
P
=
dn
K
T
T
.
dc
dm
P
= 2.4,0 =8 (KW).
Hình 3.1: Chế độ tải trọng không đổi
dc
bd
P
=K
bd
.
dc
lv
P
=1,8.3,15=5,67(KW)

Vậy :
dc
mm
P

dc
bd
P
thoả mãn.
Kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ.
Với sơ đồ tải không đổi nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ.
3.2 Chn loi hp gim tc
Trong cỏc h dn ng c khớ thng s dng cỏc b truyn bỏnh
rng hoc trc vớt di dng mt t hp bit lp c gi l hp gim tc. Hp
gim tc l c cu truyn ng bng n khp trc tip, cú t s truyn khụng i
v c dựng gim vn tc gúc v tng momen xon.
Phõn loi hp gim tc: Tựy theo loi truyn ng trong hp gim
tc, ngi ta phõn ra: hp gim tc bỏnh rng tr, hp gim tc bỏnh rng cụn