thiết kế hệ thống băng tải cát

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
_______________
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2005.


1
 GVHD : T.S NGUYỄN THANH NAM
 SVTH :
 NGUYỄN DUY QUANG (MSSV: 60202084)
 KỐNG HIỆN PHÚ (MSSV: 20201937)
T
hực tiễn nền sản xuất công nghiệp nước ta chủ yếu là vừa và nhỏ, thiết kế
chưa đóng vai trò quan trọng, nhưng với xu thế phát triển hiện nay
của nền kinh tế khu vực và trên thế giới, ngày càng đòi hỏi sự hội nhập giao lưu
hợp tác giữa các nước. Vai trò của thiết kế đã tìm được chỗ đứng quan trọng
trong nền sản xuất công nghiệp hoá hiện đại hoá.
Đồ án Thiết kế Hệ thống Truyền động Cơ khí là môn học nhằm giúp cho
sinh viên, những chủ nhân tương lai của đất nước, có những kiến thức cơ bản
trong việc nắm bắt các giải pháp thiết kế tối ưu nhất.
Đồ án “Thiết kế hệ thống băng tải cát” nhằm giúp cho sinh viên hiểu rõ
hơn về những gì mình học và phát huy khả năng làm việc theo nhóm.
Trong quá trình hoàn thành bài tập, chúng em đã được sự hướng dẫn tận
tình của Thầy Nguyễn Thanh Nam. Nhóm chúng em đã cố gắng hết mình nhưng
cũng không tránh được những thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý và chỉ bảo
thêm của Thầy.
Chúng em xin chân thành cám ơn !
Nhóm thực hiện.

Nguyễn Duy Quang
Kống hiện phú.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2005.


2
PHẦN I: PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
CHƯƠNG I : PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
1. Mơ tả nhóm thiết kế :
• Kống Hiện Phú : Người kết thúc cơng việc
• Nguyễn Duy Quang : Người khám phá
2. Phát biểu bài tốn thiết :
• Đối tượng : Thiết kế hệ thống băng tải cát sử dụng trong vận
chuyển hàng cát ở những khoảng cách xa. Hệ thống có thể làm
việc trong điều kiện độc hại đối với con người…
• u cầu khách hàng :
a. Khách hàng là người sử dụng muốn hệ thống băng tải phải có
tuổi thọ cao, giá thành hợp lí, dễ bảo trì…
b. Đối với khách hàng là nhà sản xuất, muốn hệ thống phải dễ
chế tạo, giảm thiểu phế liệu, tận dụng được nguồn nhân lực,
vật liệu của cơng ty…
c. Đối với người giới thiệu sản phẩm (marketing), muốn hệ
thống phải thoả mãn u cầu người sủ dụng, đáp ứng được
u cầu của các doanh nghiệp…
CHƯƠNG II: LẬP KẾ HOẠCH THƯC HIỆN
1. Nhiệm vụ 1 : Phân tích nhiệm vụ, lập kế hoạch thực hiện, xác định các
u cầu kỹ thuật.
a. Cơng việc hiểu rõ nhiệm vụ, lập kế hoạch thực hiện và đưa ra
các u cầu kỹ thuật
b. Nhân lực: nhóm.

3
c. Thời gian: tuần 1.
2. Nhiêm vụ 2 : Tham khảo thiết kế liên quan, đưa ra phương án thiết kế.
a. Công việc : Tìm tài kiệu từ Internet, sách vở và các tài liệu
liên quan đến băng tải cát. Từ đó đưa ra các ý tưởng mới
b. Nhân lực : nhóm.
c. Thời gian : tuần 2.
3. Nhiệm vụ 3: Phân tích lựa chọn phương pháp thiết kế.
a. Công việc : Xem xét ưu nhược điểm của các phương án từ đó
chọn ra 2 phương án.
b. Nhân lực : nhóm.
c. Thời gian : tuần 3.
4. Nhiệm vụ 4 : Tính toán chọn động cơ phân phối tỷ số truyền.
a. Công việc : Tính tổng lực kéo, công suất làm việc của động
cơ, công suất cần thiết của động cơ, từ đố chọn động cơ và
phân phối tỷ số truyền.
b. Nhân lực : nhóm.
c. Thời gian : tuần 4.
5. Nhiệm vụ 5 : Tính toán thiết kế chi tiết các bộ truyền
a. Công việc : Thiết kế bộ truyền đai, hộp giảm tốc bánh răng,
thiết kế trục khớp nối.
b. Nhân lực : nhóm.
c. Thời gian : tuần 5 và 6.
6. Nhiệm vụ 6 : Thiết kế kết cấu
a. Công việc : Vẽ phát kết cấu.
b. Nhân lực: nhóm.

4
c. Thời gian : Tuần 7, 8 và 9.
7. Nhiệm vụ 7 : Vẽ bản vẽ lắp cụm chi tiết, bản vẽ chi tiết, thuyết minh
a. Công việc : Hoàn thành bản vẽ và thuyết minh.
b. Nhân lực : nhóm.
c. Thời gian : tuần 10, 11, 12 và 13.
8. Nhiệm vụ 8 : Bảo vệ đồ án.
a. Công việc: Bảo vệ đồ án của nhóm.
b. Nhân lực : nhóm
c. Thời gian : tuần 14 và 15.
Tuần 1 2 3 4 5,6 7,8,9 10,11,12,13 14,15 Nhân lực
Phân tích nhiệm vụ, lập kế
hoạch, xác định các yêu
cầu kỹ thuật
Nhóm
Tham khảo các thiết kế liên
quan, đưa ra các phương án
thiết kế
Nhóm
Chọn phương án thiết kế Nhóm
Tính toán chọn động cơ
phân phối tỷ số truyền
Nhóm
Tính toán thiết kế chi tiết
các bộ truyền
Nhóm
Thiết kế kết cấu Nhóm
Bản vẽ lắp cụm chi tiết, bản
vẽ chi tiết, thuyết minh
Nhóm

Bảo vệ Nhóm
CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT
1. Xác định yêu cầu khách hàng


5
• Bước 1 : Xác định khách hàng
a. Các xí nghiệp sản xuất xi-măng.
b. Các công trường xây dựng
• Bước 2 : Xác định các yêu cầu của khách hàng
 Kết cấu bền vững, ít rung động ít ồn.
 Dễ vận hành.
 Dễ bảo trì.
 Tuổi thọ cao.
 Kết cấu phù hợp không gian nhà xưởng.
 Giá thành vừa phải.
 Năng suất làm việc cao.
• Bước 3 : Xác định tính quan trọng của các mối liên quan
a. Phù hợp không gian nhà xưởng, bến cảng.
b. Vật liệu chịu mài mòn cao, chịu độ ẩm, nhiệt độ cao.
c. Chạy bằng động cơ điện.
d. Năng suất làm việc cao.
e. Giá thành vừa phải.
f. Tuổi thọ cao.
• Bước 4 : Xác định và dánh giá mức độ cạnh tranh
a. Thiết kế hoàn toàn thoả mãn nhu cầu:
 Truyền tải được khối lượng hàng hoá.
 Phù hợp với không gian nhà xưởng, bến cảng.
 Chạy bằng động cơ điện.
b. Thiết kế hầu như thoả mãn nhu cầu:

 Vận tốc truyền tải V=1,5m/s.


6
c. Thiết kế thoả mãn nhu cầu về mặt nào đó.
 Làm việc trong điều kiện chịu mài mòn, chịu độ ẩm
chịu nhiệt độ cao.
 Không gây ồn.
d. Thoả mãn chút ít nhu cầu.
 Năng suất
 Tiện lợi
e. Thiết kế hoàn toàn không thoả mãn nhu cầu.
 Giá thành vừa phải.
 Kiểu dáng đẹp
• Bước 5 : Đưa ra các yêu cầu kỹ thuật
a. Năng suất băng tải Q(tấn/giờ).
b. Chiều dài băng L(m)
c. Góc nghiêng băng β(độ).
d. Chiều rộng băng tải B(m).
e. Đường kính con lăn d(mm).
f. Đường kính tang dẫn D(mm).
g. Vận tốc băng v(m/s).
• Bước 6 : Các mối liên hệ giữa yêu cầu khách hàng với yêu cầu kỹ
thuật.
2. Bảng QFD


7

Công suất động cơ
Chiều dài băng
Góc nghiêng băng
Chiều rộng băng
Đường kính con lăn
Đường kính tang dẫn
Vận tốc băng
Số con lăn
Giá thành sản xuất
Mức độ yêu cầu
Các loại băng hiện có
Chỉ tiêu thiết kế
Tỉ lệ cỉa tiến
Hệ số giá trò
Hệ số cải tiến
Hệ số cải tiến tương đối
Năng suất
tải
9 3 3 5 5 5 2 1,5 7,5 0,16
Dễ bảo trì,
sửa chữa
3 3 3 3 3 4 3 4 1,3 1 5,3 0,12
Tuổi thọ
cao
3 1 4 4 4 1 1 4 0,8
Giá thành 3 1 1 1 1 1 9 5 4 5 1,3 1,5 0,3 0,2
Đảm bảo an
toàn
9 4 5 5 1 1 5 0,12
Ít ồn 1 3 3 4 3 3 1 1 3 0,06

Kết cấu
băng
9 9 9 9 9 9 5 4 5 1,3 1 6,3 0,13
Dễ vận
hành
1 3 5 4 5 1,3 1 6,3 0,13
Hệ số quan
trọng tuyệt
đối
2,17 1,8 1,6 1,73 1,91 1,73 2,2 1,9 1,8
Hệ số quan
trọng tương
đối
0,13 0,1 0,1 0,1 0,11 0,13 0,1 0.1 0,11
Các loại
băng hiện
có trên thò
trường
2,8 20 20 400 130 400 1,5 8000
Các giá trò
mục tiêu
3 20 20 0,6 0,13 0,5 2 8000

Đơn vò
KN
m
Độ
m
m
m

m/s

$
16,96
46,695
1,00
9
9
5: Hoàn toàn đáp ứng
4: Đáp ứng
3: Không đáp ứng
2: Không hoàn toàn đáp ứng

9: Chặt chẽ
3: Vừa phải
1: Không chặt chẽ



8
CHƯƠNG IV: ĐƯA RA Ý TƯỞNG CHO BÀI TOÁN
THIẾT KẾ
1. Tham khảo các thiết kế liên quan
• Băng tải vật liệu của công ty Hytrol Conveyor
 Loại Conveyor
 Mô hình :
 Mô tả :
 Băng tải kiểu Conveyor được dùng để
vận hành các dây chuyền lắp ráp. đóng
gói, phân loại, kiểm tra…hàng hoá.

 Ưu điểm :
 Dễ lắp đặt, thời gian lắp đặt ngắn, tiết
kiệm thời gian và công sức.


9
 Băng được làm sạch, nên nâng cao tính
thẩm mỹ, tăng tuổi thọ của băng.
 Nhược điểm :
 kích thước nhỏ, chiều dài ngắn, nên chỉ
dùng trong phạm vi sản xuất nhỏ.
 Vật liệu làm băng chịu nhiệt và chống
mài mòn kém,
 Các lăn phải được bôi trơn một cách
thường xuyên, để chống ma sát.
b. Loại CRB
 Μ ô hình :
 Mô tả :


10
 Kiểu băng truyền CRB dùng để vận
hành tái chế. Bộ phận chính là: dãi băng
quay, cấu tạo máng sâu máng sâu để có
thêå mang được thủy tinh vỡ, đồ hộp,
dăm gỗ… Loại này được sử dụng rộng
rãi trong vận hành tái chế.
 Sử dụng động cơ : 3/4 HP standard-3/4
HP to 2 HP.
 Có thể diều chỉnh được độ cao làm việc

của băng.
 Ư u điểm :
 Có thành chắn hai bên nên vật liệu
không bò rơi khỏi băng.
 Có thể điều chỉnh chiều cao làm việc
của băng nên có thể làm việc ở các độ
cao khác nhau.
 Nhược điểm :
 Chiều rộng băng hẹp, nên chỉ vận chuyển
được những vật có kích thước nhỏ.
 Kết cấu phức tạp, khó tháo lắp và sửa
chữa.
• Băng tải vật liệu của hiệp hội ACG (American Conveyor
Group)


11
a. Loại custom fabricated converors
 Mô hình :
 Mô tả :
 Băng tải kiểu custom fabricated
converors được thiết kế để mang vật
nặng. Băng tải sử dụng con lăn để giảm
ma sát của băng tải và tăng khả năng tải
cho băng. Ứng dụng dùng để vận chuyển
lắp ráp, kiểm tra, đóng gói…
 Ưu điểm :
 Băng có thể tải được những vật nặng đến
rất nặng.
 Chiều dài làm việc lớn.

 Nhờ bộ phận giảm chân mà hệ thống làm
việc êm, không ồn.


12
 Năng suất cao.
 Nhược điểm :
 Kết cấu nặng khó di chuyển.
 Tuổi thọ khơng cao do làm việc ở tải
trọng lớn.
b. Loại Horizontal Trough Bed Belt Conveyor
 Mơ hình :

 Mơ tả :
 Băng tải kiểu Horizontal Trough Bed
Belt Conveyor có các thanh ray bảo
vệ .Nó dễ dàng vận chuyển các
container hàng hoá


13
 Hệ thống có động cơ đặt ở giữa,sử dụng
động cơ 1/2 HP–230/460V–3 Ph.–60 Hz
 Tốc độ băng là 65 FPM.
 Khả năng tải lớn nhất của động cơ là
75lbs
 Ưu điểm :
 Bảo đảm hàng hoá không bò rơi ra khỏi
băng khi di chuyển
 Có thể thay đổi chiều cao đặt băng .

 Nhược điểm :
 Khả năng tải nhỏ (75lbs).
 Giá thành cao.
2. Đưa ra các ý tưởng
• Ý tưởng 1 :
a. Mơ hình :


14
b. Mơ tả :
 Hệ thống có con lăn làm tăng góc ôm. Hai
bên có thành chắn ngăn không cho cát rơi ra
ngoài.
c. Ưu điểm:
 Kết cấu đơn giản
 Vận chuyển được khối lượng lớn.
 Dễ bảo trì sửa chửa.
d. Nh ược điểm:


15
 Không thể thay đổi góc nghiêng của băng.
 Mau mòn băng do ma sát với nhiều con lăn.
 Tốn kém phần vật liệu do chạy không tải lớn.
• Ý tưởng 2 :
a. Mơ hình :
b. Mơ tả :
 Hệ thống náy rất đơn giản có hai con lăn làm
nhiệm vụ tăng góc ôm băng ở tang dẫn và
tang tháo liệu

 Sử dụng các con lăn đỡ đặt nghiêng
 Hình dạng băng tạo thành máng giúp vận
chuyển tốt


16
c. Ưu điểm :
 Đơn giản, gọn nhẹ.
 Dễ bảo trì sửa chữa.
 Giá thành thấp
d. Nh ượ c đi ể m :
 Góc nghiêng băng không thể lớn.
 Băng mau hỏng do mỏi.
 Làm việc ở vò trí cố đònh.
• Ý tưởng 3 :
a. Mơ hình :
b. Mơ tả :
 Sử dụng nhiều con lăn nhằm tăng khả năng tải
 Các chân có thể điều chỉnh được độ cao
 Động cơ đặt ở giữa hệ thống
c. Ưu điểm :
 Làm việc êm


17
 Công suất truyền lớn
 Làm việc được ở các độ cao khác nhau
d. Nhược điểm :
 Băng mau hư.
 Giá thành cao.

 Kết cấu phức tạp.
 Khó bảo trì sửa chữa.
• Ý tưởng 4 :
a. Mơ hình :
b. Mơ tả :
 Hệ thống bố trí sao cho nơi tiếp liệu và tháo
liệu đặt nằm ngang
 Sử dụng đối trọng nhằm làm căng băng.
c. Ưu điểm :


18
 Việc tiếp liệu dễ dàng do nơi tiếp liệu băng
được đặt nằm ngang.
 Sử dụng đai răng mặt trên có gờ nên vận
chuyển tốt.
 Giá thành tương đối rẻ
d. Nhược điểm :
 Băng mau hỏng tại nơi uốn.
 Khó bảo trì.


19
CHƯƠNG V: ĐÁNH GIÁ Ý TƯỞNG, CHỌN PHƯƠNG
ÁN THIẾT KẾ
Chọn ý tưởng I làm chuẩn
MA TRẬN QUYẾT ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG
Ýù tưởng
Tiêu chuẩn Tỉ trọng 1 2 3 4
Năng suất tải 10 C - + -

Dễ bảo trì và sửa
chữa
6 H + S +
Tuổi thọ cao 7 U + S S
Giá thành 9 Ẩ + + +
Đảm bảo an toàn 8 N + + -
Ít ồn 3 + - +
Kết cấu băng 5 + + +
Dể vận hành 7 + s s
Tổng điểm cộng 0 7 4 4
Tổng điểm trừ 0 1 1 2
Tổng cộng điểm 0 5 3 2
Tổng điểm theo tỉ
trọng
0 35 19 5
Từ ma trận quyết đònh 1 ta quyết đònh chọn ý tưởng 2 và 3


20
Ta thực hiện cải tiến ý tưởng đã chọn
+Ý tưởng 2:
+Ý tưởng 3 : không thay đổi
MA TRẬN QUYẾT ĐỊNH II
Ýù tưởng


21
Tiêu chuẩn Tỉ trọng 1 2
Năng suất tải 10 C +
Dễ bảo trì và sửa chữa 6 H -

Tuổi thọ cao 7 U S
Giá thành 9 Ẩ -
Đảm bảo an toàn 8 N S
Ít ồn 3 -
Kết cấu băng 5 S
Dể vận hành 7 -
Tổng điểm cộng 0 1
Tổng điểm trừ 0 3
Tổng cộng điểm 0 -2
Tổng điểm theo tỉ trọng 0 -15
Ta chọn ý tưởng 1
LỰA CHỌN HỘP GIẢM TỐC


Ý tưởng
Ý tưởng


1
1


:
:




Hộp giảm tớc hai cấp đồng trục sử dụng bộ truyền ngoài là đai
Hộp giảm tớc hai cấp đồng trục sử dụng bộ truyền ngoài là đai

22
Ưu điểm:
Ưu điểm:
Tải trọng phân bố đều trên các trục, bánh răng bố trí đối xứng
Tải trọng phân bố đều trên các trục, bánh răng bố trí đối xứng
nên sự tập trung ưng xuất ít ,mômen xoắn tại các tiết diện nguy hiểm giảm
nên sự tập trung ưng xuất ít ,mômen xoắn tại các tiết diện nguy hiểm giảm
còn một nửa Kích thước chiều dài giảmtrọng lượng cũng giảm.Sử dụng
còn một nửa Kích thước chiều dài giảmtrọng lượng cũng giảm.Sử dụng
truyền xich nên không có hiện tượng trượt như truyền đai ,hiệu suất cao
truyền xich nên không có hiện tượng trượt như truyền đai ,hiệu suất cao
Nhược điểm :
Nhược điểm :
Có bề rộng lớn ,cấu tạo các bộ phận phức tạp,số lượng chi
Có bề rộng lớn ,cấu tạo các bộ phận phức tạp,số lượng chi
tiết tăng.Khả năng tải cấp nhanh chưa dùng hết,có ổ đỡ bên trong vỏ
tiết tăng.Khả năng tải cấp nhanh chưa dùng hết,có ổ đỡ bên trong vỏ
hộp,trục trung gian lớn.Mắt xích dễ bò mòn và ồn khi làm việc .
hộp,trục trung gian lớn.Mắt xích dễ bò mòn và ồn khi làm việc .
Ý tưởng
Ý tưởng


2
2


:

:


Hộp giảm tốc hai cấp sử bánh rămg côn trụ sử dụng truyền ngoài là đai
Hộp giảm tốc hai cấp sử bánh rămg côn trụ sử dụng truyền ngoài là đai
Ưu điểm:
Ưu điểm:
Truyền được momen xoắn vàchuyển động quay giữa các trục
Truyền được momen xoắn vàchuyển động quay giữa các trục
giao nhau.Sử dụng bộ truyền ngoài bằng đai nên làm việc êm hơn .Với tỉ số
giao nhau.Sử dụng bộ truyền ngoài bằng đai nên làm việc êm hơn .Với tỉ số
truyền của hộp giảm tốc là 8 -15 .
truyền của hộp giảm tốc là 8 -15 .


23
Nhược điểm:
Nhược điểm:
Giá thành chế tạo đắt ,lắp ghép khó khăn,khối lượng và
Giá thành chế tạo đắt ,lắp ghép khó khăn,khối lượng và
kích thước lớn hơn so với việc sử dụng bánh răng trụ .
kích thước lớn hơn so với việc sử dụng bánh răng trụ .
Ý tưởng
Ý tưởng


3
3

:
:


Hộp giảm tốc khai triển bộ truyền ngoài là đai
Hộp giảm tốc khai triển bộ truyền ngoài là đai
Ưu điểm:
Ưu điểm:
kết cấu đơn giản Xử dụng truyền đai nên có thểâ giữ động cơ xa
kết cấu đơn giản Xử dụng truyền đai nên có thểâ giữ động cơ xa
hộp giảm tốc, làm việc êm không ồn ,có thể truyền với vận tốc lớn .Kết cấu
hộp giảm tốc, làm việc êm không ồn ,có thể truyền với vận tốc lớn .Kết cấu
vận hành đơn giản Tỉ số truyền của hộp giảm tốc từ 8 -40 .
vận hành đơn giản Tỉ số truyền của hộp giảm tốc từ 8 -40 .


Nhược điểm:
Nhược điểm:
Tải trọng phân bố không đều trên trục.Kích thước bộ
Tải trọng phân bố không đều trên trục.Kích thước bộ
truyền lớn,tỉ số truyền khi làm việc dễ bò thay đổi,tải trọng tác dụng lên trục
truyền lớn,tỉ số truyền khi làm việc dễ bò thay đổi,tải trọng tác dụng lên trục
và ổ lớn tuổi thọ thấp
và ổ lớn tuổi thọ thấp
Ý tưởng
Ý tưởng


4
4

:
:


Hộp giảm tốc hai cấp phân đôi sử dụng bộ truyền ngoài là đai
Hộp giảm tốc hai cấp phân đôi sử dụng bộ truyền ngoài là đai


24
Ưu điểm:
Ưu điểm:
Tải trọng phân bố đều trên các trục ,bánh răng bố trí đối xứng
Tải trọng phân bố đều trên các trục ,bánh răng bố trí đối xứng


nên sự tập trung ứng suất ít ,mômen xoằn tại các tiết diễn nguy hiểm giảm
nên sự tập trung ứng suất ít ,mômen xoằn tại các tiết diễn nguy hiểm giảm


làm viện không ồn có thể truyền vận tốc lớn .
làm viện không ồn có thể truyền vận tốc lớn .
Nhược điểm:
Nhược điểm:
Có bề rộng hộp giảm tốc lớn,cấu tạo phức tạp,số lượng
Có bề rộng hộp giảm tốc lớn,cấu tạo phức tạp,số lượng
chitiết tăng. Dễ bò trượt do truyền động bằng đai nên tỉ số truyền thay
chitiết tăng. Dễ bò trượt do truyền động bằng đai nên tỉ số truyền thay
đổi,tuổi thọ thấp

đổi,tuổi thọ thấp


25