Đề án kĩ thuật Thiết kế hệ thống dẫn động vít tải để tải xi măng

Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay khoa học kỹ thuật trên thế gới và trong nước đang không ngừng
phát triển, sự phát triển đó nhằm phục vụ chính những lợi ích ngày càng cao của
con người. Để bắt kịp với thế gới, Đảng và nhà nước ta đã đề ra mục tiêu đến
năm 2020 “ Đất nước ta chính thức trở thành nước công nghiệp”. Muốn thực
hiện được tốt điều đó thì cần quan tâm phát triển mạnh ngành công nghiệp nói
chung và cơ khí chế tạo nói riêng vì cơ khí chế tạo đóng vai trò quan trọng trong
việc sản xuất ra các thiết bị, công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân, tạo điều
kiện cần thiết để các ngành này phát triển mạnh hơn.
Đêd án môn học là 1 học phần đóng vai trò quan trọng trong quá trình đào
tạo trở thành người kỹ sư. Quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên
tổng hợp được các kiến thức, hiểu rõ hơn, thực tế hơn với những kiến thức lý
thuyết của môn học trong quá trình học tập, đồng thời nâng cao khả năng vận
dụng sáng tạo những kiến thức này trong quá trình làm đề án cũng như công tác
sau này.
Sau 5 năm học tập tại trường, nay em được giao đồ án tốt nghiệp với đề
tài: “Thiết kế hệ thống dẫn động vít tải để tải xi măng, năng suất 40m
3
/h; chiều
dài vận chuyển 10m.”.
Với sự cố gắng của bản thân, cùng với sự hướng dẫn tận tình của cô giáo
Th.S Trần Thị Phương Thảo cùng nhiều thầy cô giáo khac, các bạn trong khoa
đến nay em đã hoàn thành đề tài. Qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành
tới thầy cô, các bạn đã giúp đỡ chỉ bảo em trong suốt thời gian qua để em có
thể hoàn thành tốt đề tài được giao.Tuy nhiên, do trình độ cũng như kiến thức
thực tế còn nhiều hạn chế do vậy đồ án của em không tránh khỏi những thiếu
sót. Bởi vậy, em rất mong sự góp ý chỉ bảo tận tình của các thầy cô và ý kiến
của các bạn sinh viên.

Em xin chân thành cảm ơn!
Thái nguyên ngày tháng năm 2013
Sinh viên
Nguyễn Văn Quỳnh
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 1 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 2 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
MỤC LỤC 3
CHƯƠNG 1 5
LỰA CHỌN HỆ DẪN ĐỘNG VẬN CHUYỂN XI MĂNG CHO TRẠM
TRỘN BÊ TÔNG 5
1.1. Giới thiệu về đặc điểm các hệ thống vận chuyển vật liệu rời 5
1.1.1.Băng tải 5
1.1.2.Gầu tải 6
1.1.3.Vít Tải 7
1.2. Mục tiêu thiết kế 11
2.1. Tính toán thiết kế vít tải 13
2.1.1. Cánh xoắn 13
2.1.2. Kết cấu Máng 14
2.1.3. Xác định đường kính vít tải 14
2.1.4. Xác định số vòng quay của vít tải 15
2.1.5. Xác định công suất trên vít tải 15
2.1.6. Xác định mô men xoắn trên vít tải 16

2.1.6. Xác định lực dọc trục trên vít tải 16
CHƯƠNG 3 17
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG 17
3.1.Chọn loại hộp giảm tốc 17
3.2. Tính chọn động cơ điện 20
3.2.1 Chọn kiểu loại động cơ 20
3.2.2. Chọn công suất động cơ 21
3.2.3. Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ 22
3.2.4. Chọn động cơ thực tế 23
3.3. Kiểm tra điều kiện quá tải, điều kiện mở máy cho động cơ 24
3.3.1. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ 24
3.3.2. Kiểm nghiệm điều kiện quá tải cho động cơ 24
3.4. Phân phối tỉ số truyền 24
3.5. Tỷ số truyền của hộp giảm tốc 25
3.2.5 Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài hộp 26
3.7. Tính toán các thông số trên các trục 26
3.7.1. Tốc độ quay của các trục 26
3.7.2. Tính công suất trên các trục 27
3.7.3. Tính mômen xoắn 27
3.7.4. Lập bảng kết quả 28
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 3 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
3.7.5. Kiểm nghiệm hộp giảm tốc tiêu chuẩn theo momen xoắn trên trục đầu ra 28
3.7.6. Tính chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn 28
PHẦN 4 30
TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI HỘP VÀ KHỚP NỐI 30
4.2. Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài hộp 30
4.2.1. Chọn loại đai thang 30

4.2.2. Xác định các thông số 31
4.2.3. Xác định số đai 32
4.2.4. Tính chọn khớp nối 34
5.1. Tính toán trục vít tải 38
5.1.1. Công suất cần thiết của vít xoắn 38
5.1.2 Mômen xoắn trên trục vít 38
5.1.3.Lực dọc trục vít 38
5.1.4. Tải trọng ngang tác dụng lên trục vít đặt giữa 2 gối đỡ 38
5.1.5. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên trục vít 39
5.1.6. Tính toán vào chọn đường kính vít theo điều kiện bền 43
5.1.7 Kiểm tra trục vít có xét đến sự ảnh hưởng của lực dọc trụcFa: 45
5.1.8 Kiểm tra trục vít theo hệ số an toàn cho phép: 45
5.2 Cách tạo cánh vít xoắn 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO 48
[13] vit.html?
p=131255#post131255 và 49
49
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 4 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
CHƯƠNG 1
LỰA CHỌN HỆ DẪN ĐỘNG VẬN CHUYỂN XI MĂNG CHO
TRẠM TRỘN BÊ TÔNG
1.1. Giới thiệu về đặc điểm các hệ thống vận chuyển vật liệu rời
1.1.1.Băng tải
Băng tải là một máy vận chuyển vật liệu rời theo phương ngang bằng cách
cho vật liệu nằm trên một mặt băng chuyển động. Vật liệu sẽ được mang từ đầu
này tới đầu kia của băng và được tháo ra ở cuối băng.
Băng tải gồm một băng bằng cao su hoặc vải hoặc bằng kim loại được mắc

vào hai puli ở hai đầu. Bên dưới băng là các con lăn đỡ giúp cho băng không bị
chùng khi mang tải. Một trong hai puli được nối với động cơ điện con puli kia là
puli căng băng. Tất cả được đặt trên một khung bằng thép vững chắc. Khi puli
dẫn động quay kéo băng di chuyển theo.
Hình 1.1. Băng tải
Ưu điểm
- An toàn cao, cấu tạo đơn giản, bền, làm việc không ồn.
- Có khả năng vận chuyển vật liệu rời và đơn chiếc theo các hướng nằm
ngang, nằm nghiêng và kết hợp cả hai.
- Không làm hư hỏng vật liệu do vật liệu không có chuyển động tương đối
với mặt băng.
- Vốn đầu tư và chế tạo không lớn; có thể tự động hóa.
- Vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng.
- Năng suất cao, tiêu hao năng lượng ít.
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 5 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
ỏn k thut

Thit k trm dn ng vớt ti
Nhc im
- Bng ti cú dc cho phộp khụng cao, thng t 16-24 tựy theo vt liu;
- Khụng th vn chuyn theo ng cong;
- Khụng vn chuyn c vt liu do, dớnh kt.
1.1.2.Gu ti
vn chuyn nhng vt liu ri (dng bt, ht, cc nh) i theo phng
thng ng hoc nghiờng trờn 50 ngi ta dựng gu ti.
1
2
3
1
2

3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
6 6
6
6
6
8
4
7
5
a)
5
7
4
8
b)
5
c)
7
4
8
5

8
4
7
4
5
8
d)
e)
Hỡnh 1.2. Cu to gu ti
Cấu tạo guồng tải: a Guồng tải dùng băng vải, b- Guồng tải dùng xích, c-
Guồng tải dùng cáp, d- Guồng tải đặt nghiêng kín, e Guồng tải đặt nghiêng hở.
Nguyờn tc lm vic
Khi lm vic thỡ gu xỳc vt liu khu vc chõn mỏy v vn chuyn lờn
phớa u mỏy. õy, di tỏc dng ca trng lc v lc quỏn tớnh, vt liu c
t gu vo b phn thỏo liu ri t ú chuyn ti ni s dng. Vt liu ri
c vn chuyn bng gu ti gm nhiu dng: dng bt (hoc bi), dng ht, dng
cc.
u im
- Chiu cao nõng cú th t c H = 50ữ55 m.
- Nng sut vn chuyn ln cú th t 500 tn/h.
- Hot ng n nh, tin cy cao, d bo dng, tui th cao.
- Cu to n gin.
- Cú th np liu v trớ tựy thớch.
Nhc im
- Kớch thc v khi lng ln nờn khú vn chuyn lp t, chim nhiu
din tớch.
- Nu vt liu vn chuyn ln gõy va p, d sinh ting n.
GVHD: Trn Th Phng Tho 6 SVTH: Nguyn Vn Qunh
Đề án kỹ thuật


Thiết kế trạm dẫn động vít tải
- Dễ bị quá tải nếu tiếp liệu không đều, nên cần nạp liệu một cách đều đặn.
- Chiều cao bị hạn chế do cấu tạo động học.
Phạm vi sử dụng
- Gầu tải sử dụng để vận chuyển vật liệu dạng than cám hay vật liệu dạng
khối như than, xi măng, quặng, sắt, thép, đất sét…dùng trong công nghiệp.
Ngoài ra gầu tải còn được sử dụng để vận chuyển các vật phẩm trong nông
nghiệp như thóc, ngô…
- Cơ cấu gầu tải dùng để vận chuyển một khối lượng nguyên vật liệu lớn ở
các độ cao khác nhau theo chiều thẳng đứng hay chiều nghiêng, đổ thành đống
không gây bụi.
1.1.3.Vít Tải
Là một loại máy vận chuyển liên tục không có bộ phận kéo. Cấu tạo của vít
tải thể hiện trên hình 1.1. 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 một vỏ hộp kín 9 có tiết diện tròn ở phía đáy. Trục vít xoắn được đỡ
chặn hai đầu nhờ
A-A
1 2 3 4 5
11 10
7 8 9
6
A
A
a)
b)
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 7 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật


Thiết kế trạm dẫn động vít tải
Hình 1.3. a) Vít tải đặt ngang.1- Động cơ, 2 - Hộp giảm tốc, 3 - Khớp nối, 4 - Trục vít
xoắn, 5- Gối treo trung gian, 6 - Gối đỡ hai đầu, 7 - Cơ cấu dỡ tải, 8 - Cánh vít, 9 -
Vỏ hộp, 10- Cơ cấu cấp tải, 11 - Nắp hộp.
b) Vít tải đặt đứng.
các gối 6. Đối với trục dài quá 3m có thêm các gối đỡ treo trung gian 5. Khi vít
chuyển động, cánh xoắn đẩy vật liệu di chuyển tịnh tiến dọc trong lòng vỏ
máng. Vật liệu vận chuyển không bám vào cánh là nhờ trọng lượng bản thân vật
liệu và ma sát giữa vật liệu và vỏ máng, do đó vật liệu chuyển động trong máng
theo nguyên lý vít đai ốc; vai trò đai ốc ở đây là vật liệu vận chuyển. Vít tải có
thể có một hoặc nhiều cánh xoắn. Cánh xoắn càng nhiều vật liệu chuyển động
càng êm. Vật liệu được cấp vào đầu máng từ cơ cấu 10 và lấy tải ra khỏi máng
bằng cơ cấu 7. Để bảo đảm an toàn, vít tải có thêm nắp 11.
Vít tải dùng để vận chuyển vật liệu có chiều dài đến 40 m, chủ yếu dùng
để vận chuyển vật liệu hạt rời và mịn như xi măng, sỏi, cát, đá dăm và các loại
hỗn hợp ẩm nước như bê tông, vữa Dùng làm cơ cấu cấp liệu cưỡng bức , trong
các trạm trộn bê tông, máy san hỗn hợp làm đường nhựa
Năng suất vận chuyển có thể đạt 20 ÷ 30 m
3
/h, đối với loại vít có kích
thước lớn có thể đạt 100m
3
/h.
Kích thước đường kính ngoài của vít tải thường được tiêu chuẩn hoá và
được quy định theo dãy kích thước: 150, 200, 250, 30, 400; 500; 600mm.
thường đặt đứng, nghiêng hoặc ngang.
Vận chuyển vật liệu bằng vít tải có nhiều ưu điểm
- Vật liệu chuyển động trong hộp kín, nhận và dỡ tải bất cứ vị trí nào nên
không bị tổn thất, rơi vãi, an toàn.
- Kết cấu đơn giản, rẻ tiền, có thể vừa vận chuyển vừa trộn.

- Diện tích chiếm chỗ lắp đặt nhỏ, khả năng thao tác dễ dàng thuận tiện.
Tuy nhiên vít tải cũng có một số nhược điểm như
- Do có khe hở giữa lòng máng và cánh vít nên dễ nghiền nát một phần vật
liệu.
- Vì có ma sát lớn và chủ yếu là ma sát trượt nên chóng mòn cánh xoắn và
lòng máng. Cũng chính nguyên nhân này mà tổn thất năng lượng lớn.
- Chỉ vận chuyển được vật liệu rời, không vận chuyển được các vật liệu có
tính dính bám lớn hoặc dạng sợi do bị bám vào trục
Phạm vi sử dụng
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 8 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
ỏn k thut

Thit k trm dn ng vớt ti
Do cú nhng u im nht nh v thớch hp vi mt s loi vt liu v
cụng ngh vn chuyn nờn vớt ti c s dng trong ngnh xõy dng v cỏc
ngnh cụng nghip hoỏ cht, thc phm.
1.2.Phõn loi trm dn ng vớt ti
a.Theo phng vn chuyn vt liu:
- H thng vớt ti ng .
- H thng vớt ti ngang .
b.Theo dng cỏnh xon ta phõn loi vớt ti ra thnh:
+Loi cỏnh xon liờn tc lin trc (hỡnh 1.5 a)
Khi vận chuyển các loại vật liệu có dạng bột, hạt nhỏ và trung bình rời
khô min nh: xi măng, tro, bột, cát khô thì dùng vít có cánh xoắn liền trục .Loại
này cho năng suất vận chuyển cao. Hệ số điền đầy = 0,125 ữ 0,45 và tốc độ
quay của vít từ n = 50 ữ 120 vg/ph.
+Loi cỏnh xon liờn tc khụng lin trc (hỡnh 1.5 b)
Dùng vận chuyển hạt cỡ lớn nh: sỏi thô, đá vụn. . .Hệ số điền đầy của loại
này đạt = 0,25 ữ 0,40, và tốc độ quay của vít từ n = 40 ữ 100 vg/ph.
+Loi cỏnh xon dng lỏ (hỡnh 1.5 c,d)

-Vít tải dạng lá liền trục (hình 1.5-c) dùng cho vật liệu dính, dùng vừa
trộn, tẩm vừa vận chuyển nh: đất sét ẩm, bê tông, xi măng. Hệ số điền đầy của
loại này đạt = 0,15ữ0,3
và tốc độ quay của vít n = 30 ữ 60 vg/ph.
-Vít tải dạng lá không liên tục (hình 1.5-d) dùng để vận chuyển loại hạt
thô, có độ ẩm
nh: sỏi thô, đá dăm, đất sét ẩm, bê tông, xi măng. Hệ số điền đầy của loại này
đạt = 0,15 ữ 0,4 và tốc độ quay của vít từ n = 30 ữ 60 vg/ph.
c.Theo hng vn chuyn vt liu :
- Sang phi (hỡnh 1.5e).
- Sang trỏi (hỡnh 1.5f).
- y sang hai phớa (hỡnh 1.5g).
- Dn vo gia (hỡnh 1.5h).
GVHD: Trn Th Phng Tho 9 SVTH: Nguyn Vn Qunh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
a)
b)
c)
d)
h)
f)
e)
g)
Hình 1.5. Các dạng vít tải: a- vít có cánh xoắn liền trục, b- vít có cánh xoắn
liên tục không liền trục, c- vít dạng lá liên trục, c- vít có cánh xoắn dạng lá
không liên trục. Sơ đồ vận chuyển: e- Sang trái, f- Sang phải, g- Đẩy sang hai
phía, h- Dồn vào giữa.
KẾT LUẬN:

Từ yêu cầu của đề án đưa ra để vận chuyển bột mỳ thì lựa chọn hệ thống
vận chuyển vít tải là tối ưu nhất do:
- Dùng vít tải sẽ không gây tổn thất do rơi vãi bột, gây bụi không làm tổn thất
nguyên liệu.
- Vật liệu chuyển động trong hộp kín đảm bảo sạch sẽ không có bụi bẩn =>
chất lượng được đảm bảo.
- Vừa vận chuyển vừa trộn đảm bảo cho bột ít bị vón cục, mịn hơn.
- Vật liệu vận chuyển là dạng bột nên không gây nghiền nát vật liệu.
- Đảm bảo vận chuyển vật liệu liên tục với góc nghiêng rất nhỏ ( theo yêu cầu
15
0
).
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 10 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
1.2. Mục tiêu thiết kế
Với yêu cầu thiết kế hệ thống vít tải nghiêng dẫn động để vận chuyển xi
măng cho trạm trộn bê tông, năng suất 40m
3
/h; chiều dài vận chuyển 10m.
Do vậy vít tải cần đạt được các chỉ tiêu sau:
+ Bảo vệ môi trường khỏi ảnh hưởng của vật liệu.
+ Yêu cầu máy thiết kế phải đạt được năng suất trên và phù hợp với thực tế
sản xuất, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ lắp ráp và vận hành. Ngoài ra máy
phải đảm bảo các yêu cầu sau:
 Đảm bảo được chất lượng sản phẩm.
 Dễ vận hành và bảo dưỡng, sửa chữa.
 Sử dụng thuận tiện và an toàn lao động.
 Không gây bụi ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.

GVHD: Trần Thị Phương Thảo 11 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
Thiết kế hệ thống vít tải xi măng rời với yêu cầu
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 12 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Năng suất: Q=40m
3
/h Hệ số làm việc/ngày: K
ng
=2/3
Chiều dài vận chuyển: L=10(m) Hệ số làm việc/năm: K
n
=2/3
Hướng vận chuyển:15
0
Tải trọng không đổi, quay 1 chiều
Thời gian phục vụ: 6 (năm)
Hình 2.2. Xác định kích thước vít xoắn: a- Tạo
cánh xoắn và trục, b- Triển khai góc nâng theo đường
kính ngoài, c- Triển khai góc nâng theo đường kính
trong
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN VÍT TẢI
2.1. Tính toán thiết kế vít tải
2.1.1. Cánh xoắn
Hình dạng và kết cấu của cánh xoắn phụ thuộc vào mục đích sử dụng để

vận chuyển các loại vật liệu khác nhau.Kích thước của trục vít xoắn và bước
xoắn vít thường được tiêu chuẩn hoá: Đường kính d = 100 ÷ 320 mm, bước
xoắn từ 80 ÷ 320 mm. Theo tiêu chuẩn trên bước xoắn thường bằng 0,8 ÷ 1
lần đường kính cánh xoắn. Tốc độ quay thường từ 10
÷
300 vòng/ phút.
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 13 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
φ
D
'
d
'
b
t
D
α
d
a
'
α
t
t
c)
b)
a)
-
c
o
s
α

π
=




D

-


π
2
φ
π
D
D
2
φ
d
'
π
π
=




d
'

d
π
α
c
o
s
π
π
d
D
N
P
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
=>Như vậy để đảm bảo được các yêu cầu đề ra với vật liệu cần chuyển là
xi măng rời, chọn loại cánh vít liền trục.
2.1.2. Kết cấu Máng
Máng của vít tải được chế tạo bằng phương pháp dập từ thép tấm có chiều
dày δ = 4 ÷ 8 mm, mỗi đoạn có chiều dài đến 4m. Dung sai khe hở giữa máng
và cánh xoắn không quá 60% khe hở bình thường giữa cánh xoắn và máng. Nửa
dưới của mặt cắt ngang máng có dạng nửa hình tròn đồng dạng với kích thước
đường kính của cánh xoắn; nửa trên có dạng hình chữ nhật có chiều rộng bằng
đường kính đáy để lắp đặt trục cánh xoắn và dễ dàng trong việc chế tạo nắp đậy.
Hình 2.3 Máng vít tải
Trên nắp ở đầu máng tải có cửa cấp tải tiết diện vuông; còn ở đáy máng

cũng có các cửa dỡ tải đặt ở những vị trí cần thiết theo yêu cầu.
Kết cấu của máng và nắp phải đảm bảo không cho bụi hoặc khí độc thoát
ra ngoài khi vận chuyển vật liệu có bụi hoặc chất độc.
Máng của vít tải có các ống cấp tải và dỡ tải các ống này có tiết diện
vuông. Chúng được hàn với nắp (cấp tải) và với đáy máng (dỡ tải). Để quan sát
sự làm việc của các ổ treo, các ổ chặn hai đầu vít xoắn cũng như quan sát sự
phân bố vật liệu vận chuyển ở đoạn máng có ổ treo, người ta hàn các lố quan
sát có nắp ở trên nắp máng gần các ổ treo vít xoắn .
2.1.3. Xác định đường kính vít tải
Theo [1] ta có
Năng suất của vít tải Q(tấn/h).
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 14 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
2
c n
D
Q 60 .p.n. .k .k
4
Π
= ρ
(2.1)
Trong đó:
D- Đường kính vít tải (m);
p- Bước vít tải (m) với p=0,8.D (2.2)
ρ
- Khối lượng riêng của vật liệu vận chuyển (tấn/m
3
) với xi măng khô lấy

1 1,3ρ = ÷
(tấn/m
3
).chọn
ρ
=1,2 (tấn/m
3
).
Với 40 m
3
=40.1,2=48 tấn=> Q=48(tấn/h).
n- Số vòng quay của vít tải(vòng/phút).
v
k
n
D
=
(2.3)
k
v
- Hệ số phụ thuộc vật liệu với xi măng khô lấy
v
k
=30.
k
n
- Hệ số phụ thuộc góc nghiêng
β
của vít tải với vít tải năm nghiêng
0

15β =
chọn
k
n
0,7=
.
c
k
- Hệ chứa đầy tiết diện máng, phụ thuộc vật liệu với xi măng khô chọn
k
c
= 0,125
=>Thay (2),(3) vào (1)và biến đổi ta có.
2
2
5
5
v c n
Q 48
D 0,2829(m) 282,9(mm)
37,7.k .k .k . 37,7.30.0,125.1.1,2
 
 
= = = =
 ÷
 ÷
ρ
 
 
=> Chọn D theo tiêu chuẩn lấy D= 300(mm).

2.1.4. Xác định số vòng quay của vít tải.
Số vòng quay của trục vít tải.
( )
v
k
30
v
n 54,77
ph
D 0,3
= = =
Vậy chọn vít tải quay với vận tốc
( )
[ ]
( )
v v
n 55 n 105
ph ph
= < =
2.1.5. Xác định công suất trên vít tải
Công suất trên vít tải được xác định theo công thức:
Với vít tải nằm ngang
0
QL
P C
360
=
(2.4)
Trong đó:
Q- Năng suất của vít tải (tấn/giờ).

L- Chiều dài vận chuyển của vật liệu theo phương nằm ngang (m).
C
0
- Hệ số lực cản.Với Vật liệu là xi măng khô C
0
=4.
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 15 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
=>
0
QL 48.10
P C 4. 5,3(KW)
360 360
= = =
2.1.6. Xác định mô men xoắn trên vít tải
Mô men xoắn tác dụng lên vít tải T
v
(Nmm) Xác định theo công thức:
6
v
v
P
T 9,55.10
n
=
(2.5)
Trong đó:
P- Công suất trên vít tải (Kw).

n
v
- Vòng quay của vít tải (Vòng/phút).
=>
6 6
v
v
P 5,3
T 9,55.10 9,55.10 926060,6(Nmm)
n 55
= = =
.
Thỏa mãn điều kiện T
v
<[T]= 10
7
(Nmm).
2.1.6. Xác định lực dọc trục trên vít tải
Lực dọc trục trên vít tải được xác định theo công thức:
v
av
T
F
R.tg( )
=
α + γ
(2.6)
Trong đó:
R- Khoảng cách điểm đặt lực ma sát của vật liệu với cánh vít đến trục của
vít tải.

R (0,3 0,4).D (0,3 0,4).300 90 120= ÷ = ÷ = ÷
(mm)
=>Chọn R=100(mm)
α
- Góc nâng của đường xoắn vít (độ),xác định theo công thức;
0 '
p 240
tg 0,382 20 54
2 R 2.3,14.100
α = = = ⇒ α =
π
γ
- Góc ma sát của vật liệu vận chuyển với cánh vít (độ):
tg fγ =
.
Với f hệ số ma sát của vật liệu vận chuyển với cánh vít.
Với vật liệu vận chuyển là xi măng khô chọn f=0,65.
=>
0
tg f 0,65 33γ = = ⇒ γ =
=>
v
av
0 ' 0
T
926060,6
F 6753(N)
R.tg( ) 100.tg(20 54 33 )
= = =
α + γ +

.
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 16 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG
3.1.Chọn loại hộp giảm tốc
Trong các hệ dẫn động cơ khí thường sử dụng các bộ truyền bánh răng
hoặc trục vít dưới dạng một tổ hợp biệt lập được gọi là hộp giảm tốc. Hộp giảm
tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không đổi và
được dùng để giảm vận tốc góc và tăng mômen xoắn.
Tùy theo loại truyền động trong hộp giảm tốc, người ta phân ra: hộp giảm
tốc bánh răng trụ; hộp giảm tốc bánh răng côn hoặc côn – trụ; hộp giảm tốc trục
vít, trục vít – bánh răng hoặc bánh răng – trục vít; hộp giảm tốc bánh răng hành
tinh…So với các loại hộp giảm tốc khác thì hộp giảm tốc bánh răng trụ có các
ưu điểm: tuổi thọ và hiệu suất cao; kết cấu đơn giản; có thể sử dụng trong một
phạm vi rộng của vận tốc. Vì vậy, sử dụng hộp giảm tốc bánh răng trụ được coi
là phương án tối ưu nhất.
Loại bánh răng trong hộp giảm tốc bánh răng trụ có thể là: răng thẳng, răng
nghiêng, hoặc răng chữ V. Tuy nhiên, phần lớn các hộp giảm tốc có công dụng
chung dùng răng nghiêng. So với răng thẳng, truyền động bánh răng nghiêng
làm việc êm hơn, khả năng tải và vận tốc cao hơn, va đập và tiếng ồn giảm. Còn
so với răng chữ V, răng nghiêng dễ chế tạo và giá thành rẻ hơn. Vì vậy, ở đây ta
sử dụng bánh răng nghiêng để năng cao khả năng ăn khớp, truyền động êm, vừa
đảm bảo chỉ tiêu về kỹ thuật vừa đảm bảo chỉ tiêu về kinh tế.
Tùy theo tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc, người ta phân ra hộp giảm
tốc một cấp và hộp giảm tốc nhiều cấp. Trong đó, hộp giảm tốc bánh răng trụ
hai cấp được sử dụng nhiều nhất, vì tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc thường
bằng từ 8 đến 40. Chúng được bố trí theo ba sơ đồ sau đây:

GVHD: Trần Thị Phương Thảo 17 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
a) b) c)

Hình 3.1. Sơ đồ hộp giảm tốc
a) Sơ đồ khai triển, b) sơ đồ đồng trục, c) sơ đồ phân đôi
- Sơ đồ khai triển: Hộp giảm tốc kiểu này đơn giản nhất và dễ chế tạo. Do
đó được sử dụng rất nhiều trong thực tế. Tuy nhiên, các bánh răng bố trí không
đối xứng với các ổ, do đó làm tăng sự phân bố không đều trên chiều rộng vành
răng. Do đó, khi thiết kế, đòi hỏi trục phải đủ cứng thì sẽ đảm bảo được khả
năng làm việc.
- Sơ đồ phân đôi: Khi sử dụng sơ đồ này cần phải chú trọng đến việc bố trí
ổ. Phải đảm bảo sao cho tải trọng dọc trục không được cân bằng ở cặp răng kề
bên, không được tác dụng vào trục tùy động của cấp phân đôi nếu không thì sự
cân bằng của tải trọng dọc trục ở cấp phân đôi sẽ bị phá vỡ và công suất sẽ phân
bố không đều cho các cặp bánh răng phân đôi này.
- Sơ đồ đồng trục: Loại này có đặc điểm là đường tâm của trục vào và trục
ra trùng nhau, nhờ đó có thể giảm bớt chiều dài của hộp giảm tốc giúp cho việc
bố trí cơ cấu gọn hơn. Tuy nhiên, sơ đồ đồng trục có một số nhược điểm như:
Khả năng tải của cấp nhanh không dùng hết vì tải trọng tác dụng vào cấp chậm
lớn hơn khá nhiều so với cấp nhanh, kết cấu gối đỡ phức tạp, gây khó khăn cho
việc bôi trơn các ổ, do khoảng cách giữa các trục trung gian lớn, nên trục không
đảm bảo độ bền và độ cứng nếu không tăng đường kính trục. Từ những nhược
điểm này mà phạm vi sử dụng của hộp giảm tốc đồng trục bị hạn chế.
Việc lựa chọn sơ đồ của hộp giảm tốc có ảnh hưởng trực tiếp đến kết cấu
của hệ dẫn động, cũng như khả năng làm việc và chi phí thiết kế. Qua việc phân
tích các sơ đồ của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp, ta nhận thấy:

+ So với sơ đồ phân đôi, thì sơ đồ hộp giảm tốc khai triển có kết cấu và chế
tạo đơn giản hơn nhất là việc chế tạo ổ, gối đỡ ổ cũng như việc bố trí ổ. Mặt
khác, chiều rộng của hộp giảm tốc khai triển nhỏ hơn nên việc bố trí lắp đặt dễ
dàng hơn. Ngoài ra, số lượng chi tiết và khối lượng gia công của hộp giảm tốc
phân đôi tăng dẫn đến giá thành cao hơn và chưa được sử dụng phổ biến như
hộp giảm tốc khai triển.
+ So với hộp giảm tốc đồng trục, thì hộp giảm tốc khai triển cồng kềnh
hơn. Tuy nhiên, kết cấu hộp đơn giản và vẫn đảm bảo khả năng làm việc. Mặt
khác, kết cấu của hộp giảm tốc đồng trục phức tạp: khả năng tải ở hai cấp không
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 18 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
đều, kết cấu gối đỡ phức tạp, đòi hỏi trục phải lớn để đảm bảo độ cứng và độ
bền…
Theo tính toán ở phần trước ta có
+ Công suất truyền dẫn vít tải P
CT
=5,3 (KW)
+ Lực dọc trục trên vít tải F
a
= 6753(N),
+ Số vòng quay trên trục công tác là: n
CT
= 55 (vòng/phút).
+ Mômen xoắn trên trục công tác là:
( ) ( )
CT
T =926060,6 Nmm =926,06 Nm
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 19 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh

Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
Ta xây dựng được sơ đồ hệ thống trạm dẫn động Vít tải như sau:
1
2
3
4
67 5
Hình 3.1. Sơ đồ khai triển trạm dẫn động vít tải.
1. Động cơ.
2. Bộ truyền đai.
3. Bánh răng chủ động bộ truyền cấp
nhanh.
4. Bánh răng bị động bộ truyền cấp
nhanh.
5.Bánh răng bị động bộ truyền cấp
chậm.
6.Vít tải.
7. Bánh răng chủ dộng bộ truyền cấp
chậm.

P
PKbd
P
t

Hình 3.2 Sơ đồ tải trọng làm việc
3.2. Tính chọn động cơ điện
3.2.1 Chọn kiểu loại động cơ

a. Động cơ điện 1 chiều
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 20 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
- Ưu điểm: Khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, có thể điều chỉnh vô
cấp số vòng quay và trị số mô men trong phạm vi rộng.
- Nhược điểm: Giá thành cao, mau hỏng hơn động cơ xoay chiều, đòi hỏi cần
phải có thiết bị chỉnh lưu.
- Phạm vi sử dụng: Hay dùng trong các thiết bị vận chuyển bằng điện, thang
máy, máy trục…
b. Động cơ điện xoay chiều:
- Động cơ 1 pha: Loại động cơ này có công suất tương đối nhỏ có thể mắc
vào mạng điện chiếu sáng, nên thường dùng cho các thiết bị dân dụng như quạt,
máy giặt.
- Động cơ 3 pha: Động cơ 3 pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp,
gồm 2 loại:
 Động cơ 3 pha đồng bộ:
- Ưu điểm: Có tốc độ quay không đổi, không phụ thuộc vào trị số tải trọng
và không điều chỉnh được. So với động cơ không đồng bộ thì loại này có hiệu
suất và cosϕ cao, hệ số quá tải lớn.
- Nhược điểm: Giá thành của chúng tương đối cao và phải có thiết bị khởi
động động cơ, do vậy thường dùng khi công suất động cơ lớn (trên 100 kw).
 Động cơ 3 pha không đồng bộ gồm có 2 loại: Rô to dây cuốn và Rô to lồng
sóc.
- Động cơ 3 pha không đồng bộ rôto dây cuốn: Cho phép điều chỉnh vận tốc
trong phạm vi ngắn (khoảng 5%) có dòng mở máy nhỏ nhưng cosϕ thấp, đắt,
kích thước lớn và vận hành phức tạp, thường dùng khi điều chỉnh vận tốc trong
một phạm vi hẹp.
- Động cơ 3 pha không đồng bộ rô to lồng sóc (còn gọi là rô to ngắn mạch):

Có kết cấu đơn giản, giá thành thấp, dễ bảo quản làm việc tin cậy. Tuy nhiên
loại này có nhược điểm là hiệu suất và hệ số cosϕ thấp hơn (so với động cơ
đồng bộ) không điều chỉnh được vận tốc.
⇒ Nhờ có các ưu điểm trên, động cơ xoay chiều 3 pha rô to lồng sóc được sử
dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp. Với hệ dẫn động cơ khí (hệ dẫn
động băng tải, xích tải, gầu tải … dùng với các hộp giảm tốc) nên sử dụng loại
động cơ này. Vậy chọn động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ rô to lồng sóc.
3.2.2. Chọn công suất động cơ
Theo [II]
- Động cơ được chọn phải có công suất P
đc
và số vòng quay đồng bộ thoả
mãn điều kiện :
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 21 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
P
đc
≥ P
ct
n
đb
≅ n
sb
+ Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức
t
CT
Σ
P

P =
η
Trong đó:
P
ct :
là công suất cần thiết trên trục động cơ.
P
t :
là công suất tính toán trên trục máy công tác.
η
Σ
: hiệu suất truyền động chung của toàn hệ thống.

2 4
1 2 3 4
η = η η η η
Σ
Tra bảng 2.3 [3], ta có:
η
1
: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ. η
1
= 0,97
η
2
: Hiệu suất một cặp ổ lăn. η
2
= 0,995
η
3

: Hiệu suất

khớp nối. η
3
= 1
η
4
: Hiệu suất bộ truyền đai. η
4
= 0,96
⇒ η
Σ
= 0.97
2
.0,995
4
.1.0,96 = 0,885
Trong trường hợp tải không đổi thì công suất tính toán là công suất làm
việc trên trục máy:
Công suất cần thiết phải có ở nguồn phát động là:

dc
t
lv
P 5,3
P 5,99(kw)
0,885
∑
= = =
η

Như vậy, động cơ cần chọn phải có công suất P
đc
≥ 5,99(kw).
3.2.3. Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ
Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ:
db
60f
n
p
=
(vòng/phút)
Trong đó: f :tần số dũng điện xoay chiều. f = 50 Hz thường sử dụng f =
50H
z
do đó số vòng quay của động cơ sẽ là 3000; 1500; 1000; 750 Vòng/phút
v.v…tương ứng với số đôi cực p = 1; 2; 3; 4; v.v…. Rõ ràng khi số vòng quay
đồng bộ của động cơ càng tăng thì số đôi cực càng giảm, do đó khuôn khổ kích
thước, khối lượng và giá thành của động cơ càng giảm, trong khi đó hệ số công
suất (cosφ) và hiệu suất càng tăng. Vì vậy người sử dụng mong muốn động cơ
có số vòng quay cao.
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 22 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
Tuy nhiên nếu vận tốc làm việc thấp mà sử dụng động cơ với số vòng quay
cao ( số đôi cực ít) sẽ phải giảm tốc nhiều lần hơn, tức là phải sử dụng hệ số dẫn
động với tỷ số truyền lớn hơn, dẫn đến kích thước và giá thành các bộ truyền
tăng lên. Vì vậy trong thiết kế cần phải phối hợp hai yếu tố vừa nêu, đồng thời
cần căn cứ vào sơ đồ hệ dẫn động để chọn số vòng quay thích hợp cho động cơ.

p là số đôi cực tra bảng P1.3[II] ta có 2p=4 ⇒p=2
=>
db
60.50
n 1500
2
= =
(vòng/phút)
Vì kể đến sự trượt nên
db
n 1450(vòng / phút)=
⇒ tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống xác định.
db
sb
ct
n 1450
u 26,36
n 55
= = =

Số vòng quay của trục công tác là:
( )
CT
n =55 vòng/phút
Mà hộp giảm tốc khai triển 2 cấp có tỷ số truyền nên dùng u
nd
(8÷40)
⇒
Số vòng quay đồng bộ của động cơ trong khoảng :
n

db
= n
ct
.u
nd
= 55. (8÷40)=(440÷2200)
Vậy ta chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ : n
db
= 1500v/ph (Vì
u
sb
=26,36 ∈ u
nd
(8÷40))
3.2.4. Chọn động cơ thực tế
Dựa vào điều kiện:
( )
( )
đc ct
đb
P P 5,99 Kw
n 1500 v / ph
≥ =


=


P
đc

≥ P
ct
= 5,99(Kw)
Với n
đb
= 1500(v/ph) tra bảng P1.3[II].
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 23 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
Ký hiệu Công suất
P(kw)
N(v/ph)
η(%) cosϕ
K
dn
T
T
max
dn
T
T
4A132S4Y3 7,5 1455 87,5 0,86 2 2,2
3.3. Kiểm tra điều kiện quá tải, điều kiện mở máy cho động cơ
3.3.1. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ
- Khi khởi động , động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn thắng sức ỳ
của hệ thống. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ theo công thức:
dc dc
mm bd
P P≥

Trong đó:
P: Công suất mở máy của động cơ.
dc
K
mm dc
dn
T
P .P 2.7,5 15(kW)
T
= = =
P
dc
bd
: Công suất cản ban đầu trên trục động cơ (Kw)
dc
bd bd LV
P K .P 1,4.5,99 8,39(kW)= = =
Vậy P
dc
mm
≥ P
dc
bd
thỏa mãn điều kiện mở máy.
3.3.2. Kiểm nghiệm điều kiện quá tải cho động cơ

P.K
b®
P
P

lv
t
- Với sơ đồ tải không đổi, quay một chiều thì không cần kiểm tra quá tải cho
động cơ vì trong quá trình làm việc tải không lớn hơn được công suất cho phép.
⇒ Như vậy động cơ 4A132S4Y3 thỏa mãn điều kiện làm việc yều cầu.
3.4. Phân phối tỉ số truyền
Tỷ số truyền chung của toàn hệ thống được xác định theo công thức:
dc
Σ
ct
n
U =
n
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 24 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
Trong đó :
dc
n

- Số vòng quay của động cơ đã chọn: n
đc
= 1455 (vg/ph)
ct
n
- Số vòng quay của trục công tác: n
ct
= 55(vg/ph)

dc
Σ
ct
n 1455
U = = =26,45
n 55
⇒

Với hệ dẫn động gồm các bộ truyền mắc nối tiếp như đã cho trong sơ đồ
Ta có:
Σ hđ kn
U =U .U .U
Trong đó: U
h
: tỷ số truyền của hộp giảm tốc.
U
đ
: tỷ số truyền của bộ truyền đai.
U
kn
: tỷ số truyền của khớp nối. U
kn
=1
Hệ dẫn động là HGT khai triển nối với một bộ truyền ngoài ta có:

(0,1 0,15)
d h
u u
= ÷
Do đó :

( )
(0,15 0,1).u 2,35 1,99
d
u
Σ
= ÷ = ÷

Vậy tỉ số truyền của bộ truyền trong hộp
( )
( )
h
26,45
u 9,2 12,7
2,35 1,99
d
u
u
Σ
⇒ = = = ÷
÷
- Mà Mômen xoắn trên trục công tác:
6
6
CT
CT
CT
P .9,55.10
5,99.9,55.10
T 1040081(N.mm) 1040(N.m)
n 55

= = = =
Vậy theo bảng 3[1] ta chọn hộp giảm tốc II2Y-200có T
CT
=2000(N.m)
Chọn loại hộp giảm tốc khai triển theo tiêu chuẩn nga có kí hiệu: II2Y-200.
3.5. Tỷ số truyền của hộp giảm tốc
- Chọn hộp giảm tốc bánh răng trụ răng nghiêng sơ đồ khai triển Ц2Y
theo tiêu chuẩn Liên Xô cũ. Ta chọn hộp giảm tốc Ц2Y - 200 có các thông số
như sau: Theo bảng 4[III]
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 25 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh