Đồ án máy vận tải: Tính toán, thiết kế máng cào với các thông số: Năng suất yêu cầu: Qyc = 120 th; Chiều dài vận tải: L = 110 m; Góc dốc vận tải β = 6o; Vật liệu vận tải: Than cốc; Chiều vận tải: Xuống dốc

Mục lục:


Lời nói đầu

Trong quá trình phát triển của nền kinh tế công nghiệp hiện đại hóa, ngành
công nghiệp mỏ đóng vai trò hết sức quan trọng. Nó cung cấp đầy đủ các loại
máy móc cho nền công nghiệp nói chung và ngành mỏ nói riêng.
Máy vận tải là khâu quan trọng trong dây chuyền công nghẹ khai thác mỏ.
Việc tính toán và thiết kế chính xác nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả trong
khai thác. Trong học kỳ vừa qua em đã hoàn thành môn học Máy vận tải và làm
đồ án môn học là tất yếu với mỗi sinh viên để chúng em tích lũy vốn kiến thức
mà thầy giáo đã truyền đạt. Trong quá trình làm em có sử dụng một số tài liệu
hướng dẫn của thầy trong bộ môn : “Máy & Tổ hợp Thiết bị Vận tải” - PGS.
TS. Nguyễn Văn Khang [I]. Và một số tài liệu tham khảo khác.
Trong đồ án này em đã được giao nhiệm vụ tính toán, thiết kế máng cào
với các thông số: Năng suất yêu cầu: Qyc = 120 t/h; Chiều dài vận tải: L = 110
m; Góc dốc vận tải β = 6o; Vật liệu vận tải: Than cốc; Chiều vận tải: Xuống dốc.
Trong quá trình làm bài không thể thiếu những nhầm lẫn và sai sót mong
thầy giáo chỉ bảo thêm để em rút kinh nghiệm và tiến bộ hơn. Em xin chân
thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy cùng tập thể lớp Máy và thiết bị mỏ K58 đã
giúp em hoàn thành bài đồ án này.

Hà Nội, tháng 5 năm 2017
SV thực hiện: Lê Trần Quang Minh



Phần 1: Giới thiệu chung về máng cào
I. Nguyên lý làm việc, lĩnh vực ứng dụng và phân loại.
Máng cào là một thiết bị vận tải liên tục. Vật liệu được vận chuyển theo máng

cố định 1 nhờ xích kéo 2 có gắn thanh gạt 3. Xích kéo được truyền động từ
động cơ qua hộp giảm tốc đến đĩa dẫn động 4 và được kéo căng nhờ thiết bị kéo
căng 6 nối với trục của đĩa xích dẫn hướng 5 (hình 1.1).

Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý làm việc của máng cào
Máng cào được dùng chủ yếu để chở than, quặng trong các mỏ khai thác hầm
lò. Nó thường được đặt ở các lò chợ, lò song song, lò xuyên vỉa; có thể làm việc
độc lập hoặc kết hợp với máy liên hợp khai thác thành thiết bị tổ hợp. khi thả
vật liệu từ cao xuống thấp với độ dốc lớn, có thể dùng máng cáo hãm để hạn chế
vận tốc trượt của vật liệu. Ngoài ra, máng cào còn được dùng trên mặt bằng
công nghiệp mỏ, trong các phân xưởng tuyển khoáng, trên các công trường khai
thác vật liệu xây dựng như đá, sét, cát và các vật liệu có độ dính bết cao.
Năng suất máng cào có thể đạt tới 500t/h, chiều dài vận chuyển L =30 - 150m
, công suất động cơ dẫn động khoảng 150 - 300kW.
Ưu điểm của máng cào là năng suất vận tải ổn định, ít bị phụ thuộc vào độ
ẩm và kích thước cục vật liệu vận chuyển,có thể đặt ở lò bằng, lò nghiêng với
góc dốc không quá 30o , thậm chí có thể đặt trên nền mấp mô lượn sóng. Kết
cấu đơn giản dễ dàng thay đổi chiều dài làm việc, dễ thay thế sửa chữa, chất tải
thuận lợi vì thành máng thấp, làm việc ít ồn, ít bụi, có thể làm giá đỡ cho máy
khấu than, dễ di chuyển vị trí làm việc (di chuyển từng đoạn dời hoặc cả cụm);
có khả năng quá tải lớn (thích hợp với công tác khoan bắn nổ mìn).
Tuy vậy, máng cào có một số nhược điểm. Do vật liệu, xích thanh gạt trượt
trên máng, nên máng xích chóng mòn; vật liệu vận chuyển bị vỡ vụn nhiều,
khối lượng kim loại trên một đơn vị chiều dài của thiết bị lớn, tiêu hao điện


năng tương đối cao vì sức cản chuyển động lớn, tại trọng động khi máy làm việc
lớn.
Máng cào được phân loại theo các đặc trưng sau:
- Theo lĩnh vực sử dụng: máng cào lò chợ, máng cào làm việc trong tổ hợp

máy khai thác - vận chuyển, máng cào đặt trên mặt mỏ, máng cào để cấp liệu...
- Theo hình dạng tiết diện ngang của máng: hình chữ nhật, hình vuông, hình
thang, nửa bán nguyệt, tròn (hình ống).
- Theo số lượng trạm dẫn động: máng cào có một trạm dẫn động, nhiều trạm
dẫn động.
- Theo số lượng xích kéo: máng cào một xích, hai xích, ba xích và bốn xích.
- Theo kết cấu của xích: xích tấm bản lề và xích vòng.
- Theo kết cấu khớp nối giữa đầu vào hộp giảm tốc và động cơ; khớp nối
cứng bằng chốt, khớp đàn hồi, khớp ma sát, khớp nối thủy lực.
- Theo kết cấu của bộ phận kéo căng: kéo căng bằng trục vít, kéo căng bằng
đối trọng (ít sử dụng), băng tời kéo.
- Theo vị trí tương đối giữa nhánh có tải và không tải: nhánh có tảivà không
tải đặt chồng lên nhau; hai nhánh cùng nằm trong một mặt phẳng ngang
(hình1.2e) hoặc nằm trong hai mặt phẳng nghiêng so với nhau 1 góc 45 o (hình
1.3d)
II. Kết cấu và các bộ phận chủ yếu
Kết cấu và các bộ phận chủ yếu củ máng cào được thể hiện trên hình 1.2,
gồm có: máng làm nhiệm vụ mang tải, bộ phận kéo (xích và thanh gạt), trạm
dẫn động và thiết bị kéo căng.
1. Máng
Máng gồm nhiều đoạn dài từ 2-2,5m lắp ráp lại với nhau bằng các khóa; được
dập từ thép tấm 35 (có tôi bề mặt làm việc) hoặc thép 30Γ, thép hợp kim
mangan chịu mài mòn cao. Tiết diện ngang của máng có thể là hình chữ nhật,
hình thang, hình bán nguyệt hoặc hình tròn (hình 1.3). Trong 1 số trường hợp
máng cũng có thể chế tạo bằng phương pháp hàn.


Hình 1.2. Kết cấu máng cào:
a- hình dáng chung; b- tiết diện ngang của máng cào hai xích; c- tiết diện ngang của
máng cào ba xích; d- tiết diện ngang của máng cào một xích; e- tiết diện ngang của

máng cào một xích có hai nhánh máng nằm trong cùng mặt phẳng ngang;
1- trạm dẫn động; 2- thiết bị kéo căng; 3- xích kéo; 4- thanh gạt; 5- máng chứa.

Hình 1.3. Kết cấu các đoạn máng dạng khác nhau:
a- Máng dập; b- máng hàn; c- hai nhánh máng nằm trong mặt phẳng ngang;
d- hai nhánh máng nằm trong hai mặt phẳng lệch nhau 1 góc 45o


Đa số máng cào có hai máng chồng lên nhau.Máng trên hở để chứa vật liệu,
máng dưới kín để dẫn hướng nhánh xích không tải (hình 1.2b,c,d).
Yêu cầu cơ bản của nó là chịu mài mòn, nhẹ, dễ tháo lắp và chiều cao nhỏ để
giảm chiều cao chất tải.
2. Bộ phận kéo
Bộ phận kéo của máng cào gồm có xích và thanh gạt, có thể có một xích, hai,
ba hoặc bốn xích. Số lượng xích làm việc càng lớn thì độ tin cậy càng cao và có
thể tăng được chiều dài vận tải của máng. Bởi vì, khi một xích bị đứt thì thanh
gạt vẫn ổn định và khả năng làm việc vẫn được duy trì. Tuy nhiên, giá thành và
khối lượng xích lại tăng lên, làm hạn chế khả năng ứng dụng của chúng.

Hình 1.4. Bộ phận kéo của máng cào:
a- hai xích vòng; b- một xích tấm bản lề dập tháo lắp được;
c- một xích với thanh gạt lắp côngsôn


Xích là bộ phận quan trọng nhất của máng cào. Năng suất và chiều dài vận tải
đều phụ thuộc vào độ bền của xích. Vì vậy, yêu cầu đối với xích máng cào là
đảm bảo độ bền, ít bị mài mòn, trọng lượng nhỏ, tháo lắp dễ, dễ uốn để ăn khớp
tốt với đĩa xích, kết cấu đơn giản, giá thành hạ. Thường dùng là loại xích vòng,
xích dập tháo lắp được và xích tấm bản lề (hình 1.4).
Xích dập và xích tấm có bước xích 80mm, xích vòng có bước xích từ 50 đến

64mm. Sợi thép làm xích vòng có đường kính từ 14 đến 18mm. Vật liệu làm
xích thép là 45Γ2, hoặc 40X qua gia công nhiệt luyện.
3. Thanh gạt
Thanh gạt được chế tạo từ thép cacbon hay thép tấm dày 3 - 8mm hoặc thép
rèn. Khi làm việc thanh gạt chuyển động cùng với xích để kéo vật liệu. Vì vậy
nó phải đủ bền, chịu mài mòn tốt.
Thông số cơ bản của thanh gạt là chiều rộng, chiều cao và bước thanh gạt lắp
trên xích.
Chiều rộng thanh gạc phụ thuộc vào chiều rộng máng.
Chiều cao thnh gạc thường lấy nhỏ hơn 2 -3 lần.
Khi tăng chiều cao thì diện tích tiết diện ngang của dòng vật liệu tăng lên
nhưng lượng vật liệu nằm trên thanh gạt và xích lớn, điều đó sẽ không có lợi.
Bước thanh gạc được xác định theo độ lớn của cục vật liệu vận tải và góc
nghỉ tự nhiên của nó, theo chiều cao thanh gạc và bước xích. Khi vận tải vật liệu
cỡ lớn thì bước thanh gạt phải lớn hơn kích thước của cục vật liệu lớn nhất.
Thường phải đảm bảo điều kiện:
(4.1)
trong đó: - bước của thanh gạt (= 480; 640; 1024mm);
- kích thước trung bình của cục vật liệu.
Lựa chọn bước thanh gạt phải đảm bảo độ điền đầy tốt nhất của vật liệu trong
khoảng giữa hai thanh gạt sao cho dòng vật liệu liên tục.
Nếu bước thanh gạt tăng thì trọng lượng 1m bộ phận kéo, cũng như sức cản
chuyển động và độ mài mòn sẽ giảm. Nhưng khi tăng quá một giới hạn nhất
định thì dòng vật liệu sẽ bị gián đoạn làm giảm năng suất vận chuyển. Vì vậy,


tùy theo điều kiện cụ thể của vật liệu vận tải và độ dốc đặt máng mà xác định
bước thanh gạt và độ cao của chúng cho thích hợp. Thông thường lấy bước
thanh gạt bằng hai lần bước xích ( l tg = 2lx = 320÷800mm), hay ltg = (2÷4) htg
(trong đó htg chiều cao thanh gạt).

4. Trạm dẫn động.
Trạm dẫn động của máng cào bao gồm: hộp giảm tốc, động cơ điện, trục và
đĩa dẫn động, khớp nối.
•

Động cơ điện thường dùng là loại không đồng bộ lồng sóc. Tuy nhiên cũng có
thể sử dụng các loại động cơ khác như động cơ khí nén, động cơ thủy lực.
Hộp giảm tốc của máng cào có thể từ hai đến ba cấp với cặp bánh răng trụ
hoặc các cặp bánh răng trụ côn. Dùng cặp bánh răng trụ côn cho phép đặt hộp
giảm tốc song song với trục của máng cào và giảm chiều rộng trạm dẫn động.
Có thể dùng một động cơ, hai động cơ dẫn động cho hai hộp giảm tốc, có thể
dùng một trạm hoặc nhiều trạm dẫn động (hình 1.5). Việc lựa chọn sơ đồ dẫn
động và phân phối lực kéo cho mỗi trạm dẫn động là một bài toán kỹ thuật cần
phải được xem xét cụ thể.

Hình 1.5. Sơ đồ bố trí trạm dẫn động máng cào.
•

Đĩa xích dẫn động là chi tiết chịu tải nặng, cần phải đủ bền, chịu mài mòn, chịu
va đập, các kích thước hình học phải đảm bảo độ chuẩn xác cao để dễ ăn khớp
với xích. Kết cấu của đĩa xích phụ thuộc vào từng loại xích kéo (hình 1.6).
Các thông số cơ bản của đĩa xích được lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam 1988-76
và được tính toán theo các công thức trong phần 2.6.2 ( T63/ Máy và Tổ hợp
thiết bị vận tải mỏ - TS.Nguyễn Văn Khang) và trong các tài liệu chi tiết máy.
Vật liệu chế tạo đĩa xích là thép 35Л, 40X và 40XH.


Hình 1.6. Kết cấu đĩa xích dẫn động cho xích vòng:
1- Bulông lắp ghép; 2- Chốt định vị; 3- Bạc chắn (rulô);
4- Phớt chặn kín; 5- Bánh răng xích.

•

Khớp nối để nối động cơ với hộp giảm tốc. Có thể dùng khớp nối cứng (bulông,
răng xích ), khớp nối đàn hồi, hoặc khớp nối thủy lực.
Khớp nối thủy lực thường được dùng trong máng cào công suất lớn vì nó có
khả năng bảo vệ quá tải, mở máy êm. Cấu tạo của khớp thủy lực (hình 1.7) bao
gồm bánh công tác của máy bơm 1và bánh tuabin 2, vỏ tuabin 3, vỏ của khoang
phụ 4 , ống lót 5, khớp răng 6, nắp 7 và moay-ơ 8. Khi bánh công tác quay được
truyền từ động cơ), các cánh bơm ép dầu nằm trong khoang công tác và đấy nó
đến cánh tuabin với một vận tốc lớn và làm cho cánh này quay. Bánh tuabin
truyền momen quay qua hộp giảm tốc đến trục dẫn động. Vỏ khoang phụ đóng
vai trò bình chứa để dầu chảy chàn từ khoang công tác sang khi khớp thủy lực
bị trượt.
Khi máng cào bị quá tải, bắt đầu có sự trượt mạnh (hơn 5%) của bánh tuabin
đối với bánh công tác, do đó dầu bị nóng lên. Khi nhiệt độ của dầu đạt đến
130oC, nút an toàn làm bằng hợp kim dễ nóng chảy sẽ tan ra và dưới tác dụng
của lực ly tâm dầu bị văng vào khoang chứa riêng, khi ấy việc truyền mômen từ
bánh công tác đến bánh tuabin bị ngừng lại và động cơ bắt đầu làm việc không
tải.
Đối với khớp nối thủy lực, tất cả các kích thước đều được biểu thị qua kích
thước đặc trưng, đó là đường kính hiệu dụng D a là đường kính bánh công tác
theo mép ngoài của cánh bơm và được xác định theo công thức:


trong đó:

Nd - công suất trên trục dẫn, kW
A = 1,7 ÷ 2,0 - hệ số tỷ lệ
nd - vận tốc quay của trục dẫn, vg/phút.

Khả năng quá tải của khớp nối thủy lực nằm trong khoảng

Mặt khác, có thể thay đổi vùng làm việc của nó bằng cách điều chỉnh lượng
chất lỏng chứa trong khớp nối. Vì vậy, có thể sử dụng một loại khớp nối để lắp
trên các máng cào có mômen tải khác nhau.


Hình 1.7. Khớp nối thủy lực
Khi dùng khớp nối cứng bằng các đĩa ma sát, mômen xoắn do khớp truyền
được là:
Mx = kdt.µ.Rtb.(Z - 1).PE
trong đó:

kdt - hệ số dự trữ
µ - hệ số ma sát giữa các đĩa
Rtb - bán kính ma sát trung bình
Z - số đĩa
PE - lực nén lên cụm đĩa

Việc tính toán và lựa chọn các dang khớp khác (khớp đàn hồi, khớp nam
châm điện...) được trình bày trong các tài liệu chuyên khảo.
Ngoài ra, để bảo vệ quá tải, trong đa số các trạm dẫn động có đĩa xích ăn
khớp với xích người ta sử dụng chốt an toàn. Khi lực kéo sử dụng tăng lên gần
đến 25%, chốt sẽ tự cắt và ngắt dòng điện vào động cơ. Thiết bị khá đơn giản
này đảm bảo cho bộ phận kéo khỏi bị sự cố và bị đứt.
Lực cắt chốt được xác đinh theo công thức:

trong đó:

kcp ≈ 1,25 - hệ số quá tải cho phép

Mx max = mômen xoắn trên trục đặt chốt (thường trên trục của đĩa
dẫn động có bán kính Ro) trong thời gian khởi động máng cào khi
tải trọng lớn nhất
Rc - bán kính đặt chốt
do = - đường kính chốt tại tiết diện làm việc
- giới hạn bền của chốt khi cắt
kc - hệ số tỷ lệ giới hạn bền: đối với thép 40,45,50, kc= 0,7÷0,8; đối
với gang, kc = 1,1÷1,5
- giới hạn bền kéo của chốt khi đứt.


5. Thiết bị kéo căng
Thiết bị kéo căng dùng để tạo ra sức căng ban đầu, đảm bảo cho xích ăn khớp
tốt với đĩa xích, làm căng xích trong quá trình vận hành.
Về nguyên tắc, thiết bị kéo căng được đặt ở vị trí nào có sức căng nhỏ nhất.
Tuy nhiên còn phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của sản xuất. Thường, nó được
đặt ở đuôi máng (đầu nhận tải).
Theo kết cấu, thiết bị kéo căng có rất nhiều loại khác nhau: loại kéo căng
bằng trục vít, đai ốc, loại đối trọng, bằng tời cáp, bằng xilanh thủy lực hoặc khí
nén (hình 1.8). Cho dù dạng này hay dạng kia, nhưng chúng có các bộ phận cơ
bản sau: đĩa dẫn hướng quay 1 để xích kéo 2 uốn qua (thường góc ôm là 180 o,
trục 3 của đĩa dẫn hướng đặt trên gối đỡ trượt hay trên xe lăn 4 và cơ cấu kéo
căng 5 để kéo căng bộ phận kéo.
Trong các máy hiện đại, thiết bị kéo căng tự động điều chỉnh sức căng của bộ
phận kéo trong một giới hạn cho trước và tự động ngắt mạch động cơ khi tải
trọng vượt quá giới hạn hoặc sức căng của bộ phận kéo căng đột ngột.
Ở thiết bị kéo căng bằng cơ khí, việc kéo căng bộ phận kéo được tiến hành
bằng thủ công nhờ một cơ cấu nào đó, ví dụ như vít căng, vít nén ( hình 1.8a),
bánh răng - thanh răng v.v.., hoặc dùng tời được dẫn động bằng động cơ điện
hay thủy lực. Khi sử dụng thiết bị kéo căng bằng cơ khí, sức căng của bộ phận

kéo luôn thay đổi và giảm dần theo mức độ giãn dài và độ mòn trong quá trình
làm việc.


Hình 1.8. Sơ đồ thiết bị kéo căng:
a,b - kéo căng bằng vít-đai ốc; c- bằng xe lăn-đối trọng;
d- bằng xilanh-khí nén (thủy lực); e- bằng vít-lò xo

Nhược điểm của thiết bị kéo căng bằng cơ khí là kém linh động, phải định kỳ
kiểm tra, theo dõi và căng lại xích; khi điều chỉnh lực căng có thể làm xích quá
căng. Ưu điểm của nó là kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn.
Thiết bị kéo căng dẫn động bằng xilanh khí nén hoặc thủy lực có kích thước
nhỏ gọn, hiệu suất cao nhưng đòi hỏi phải có máy chuyên dụng đảm bảo cung
cấp khí nén hoặc dầu thường xuyên với một áp lực không đổi.
Thiết bị kéo căng bằng đối trọng (hình 1.8c) đảm bảo lực kéo căng không
đổi, tự động bù lại sự thay đổi chiều dài của bộ phận kéo do thay đổi nhiệt độ và
do mòn, giảm được tải trọng lớn nhất khi bị quá tải; đây là một ưu điểm lớn
nhất của nó. Tuy nhiên kích thước và khối lượng của đối trọng khá lớn. Để khắc
phục, người ta sử dụng tời để truyền lực căng qua hệ thống palăng hoặc đòn
bẩy. Nhược điểm của hệ thống này là sức cản lớn (nhất là trong điều kiện nặng
nhọc), làm cản trở sự điều chỉnh tự động của thiết bị kéo căng.
Trên các máng cào mỏ hầm lò thường sử dụng thiết bị kéo căng bằng trục vít
– đai ốc. Ở các loại băng khác dùng xích kéo khi chiều dài vận tải và công suất


lớn, hợp lý hơn cả là dùng thiết bị kéo căng vít – lò xo (hình 1.8c). Đối với các
loại máng cào di động trong máy chất tải, máy cấp liệu có bộ phận kéo là dây
mềm, nên dùng thiết bị kéo căng trục vít – đai ốc để đảm bảo kích thước nhỏ
gọn.
Thông số quan trọng nhất để thiết kế hoặc lựa chọn thiết bị kéo căng là giá trị

sức căng ban đầu ( sức căng tại điểm rời khỏi đĩa dẫn động xích), hành trình kéo
căng và lực kéo căng.
Sức căng ban đầu phải đảm bảo lực căng nhỏ nhất của bộ phận kéo đã được
xác định trước để máng cào làm việc bình thường. Giá trị của nó phụ thuộc vào
từng loại máng cào và trạm dẫn động. Đối với máng cào hoặc máy đẩy kiểu
xích, sức căng ban đầu không được nhỏ hơn một giá trị cho trước nhằm đảm
bảo vị trí ổn định của tay đẩy. Đối với các loại băng có bộ phận kéo là xích ăn
khớp thì lực kéo ban đầu phải đảm bảo cho xích ra khỏi răng đĩa xích một cách
dễ dàng, giảm va đập khi đi vào thanh dẫn hướng (đối với xích có con lăn di
chuyển), thường lấy khoảng 5-10% sức căng cho phép lớn nhất.
Hành trình kéo căng bằng tổng độ dư để nối hai đầu xích và độ giãn dài của
bộ phận kéo (do tải trọng, mài mòn và sự thay đổi nhiệt độ). Nó phụ thuộc vào
chiều dài, dạng truyền và chủng loại bộ phận mang tải:
∆L = ∆Ln + ∆Ld
trong đó :

∆L – hành trình kéo căng
∆Ln – độ dư để nối hai dấu xích (hoặc băng)
∆Ld – độ giãn dài của bộ phận kéo.

Đối với xích kéo, độ giãn dài của xích không đáng kể, hành trình kéo căng có
thể lấy như sau:


- Với xích tấm bản lề, hành trình kéo căng bằng một nửa độ dài của một cặp
mắt xích cộng với 50 – 100mm
- Với xích vòng , hành trình kéo căng bằng một nửa độ dài của một mắt xích
cộng với 50 – 100mm
Lực kéo căng cần thiết để di chuyển đĩa xích dẫn hướng phụ thuộc vào vị trí
đặt thiết bị kéo căng và trạm dẫn động trên tuyến băng. Trong trường hợp

chung, nó bằng tổng sức căng của bộ phận kéo tại điểm tới và điểm rời khỏi đĩa
dẫn hướng cộng với lực cần thiết di chuyển gối đỡ trượt hoặc xe con:
Fkc = St’ + Sr’ + T
trong đó:

St’,Sr’ – sứ căng của bộ phận kéo tại điểm tới và điểm rời của đĩa
dẫn hướng;
T – lực cần thiết để di chuyển gối đỡ trượt hoặc xe con (hay là lực
để khắc phục sức cản chuyển động của gối đỡ trượt hay xe con)


Phần 2: Tính toán lựa chọn máng cào
I. Tính chiều cao h, chiều rộng B của máng cào.
Tra bảng 4.1/143 có kcđ = 0,8 ;

Theo công thức
Ta chọn km = 3

km =
⇒

Bm
hm

Cβ

= 2,4

= 0,85

÷

4 ( 143[ I ] )

Bm = 3hm

Có thể xác định hm từ điều kiện Q = Qyc
Q yc

hm =

3600.k m .k cd .C β .γ .v

Qyc : Năng suất vận tải yêu cầu
km : Hệ số tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều cao máng km = 3
kcđ : Hệ số chất đầy máng, ta chọn kcđ = 0,8
Cβ

Cβ

γ

: Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ dốc đặt băng đến năng suất vận tải.

= 1,3

: Khối lượng riêng cục vật liệu vận tải.

γ

= 0,7 t/m3

v : Vận tốc xích máng cào. Chọn v = 0,75 m/s


120
3600.3.0,8.1,3.0,7.0,75

Thay số vào ta được

hm =

= 0,14 (m)

Chọn hm = 0,15
Vậy Bm = 3.0,15 = 0,45 (m)

Kiểm tra lại Bm theo công thức Bm

≥

Xc.amax

Xc : Hệ số tỷ lệ. Vì máng vào một xích chở vật liệu đã phân cấp nên Xc = 6
amax : Khối lượng cục vật liệu to nhất ta chọn amax = 60 mm
Như vậy Bm thoả mãn yêu cầu 0,45 > 0,06.6 ( = 0,36 )
Kiểm tra lại kích thước máng xem có đạt yêu cầu không
γ

Qt = 3600.Fo.kcđ. .v.

Cβ

(t/h)

Fo = B.h = 0,45 . 0,15 = 0,0675 (m2)
Qt = 3600 . 0,0675 . 0,8 . 0,7 . 0,75 . 1,3 = 133 (t/h)
Qt > Qyc = 120. Vậy kích thước máng đảm bảo hết năng suất yêu cầu
Kết luận:
Chọn máng có B = 0,45 ( m ) ; h = 0,15 ( m ) đảm bảo được hết năng suất vận
tải yêu cầu khi làm việc.

II. Tính sức cản chuyển động.


* Sức cản chuyển động trên nhánh có tải tính theo công thức [4.12/I(144)]
Wct = L.g.[ ( q.f + qo.fo )cos

β

- ( q + qo )sin

β

]

Q yc

Ta có

q=

3,6v

= = 44 ( kg/m )

Tra bảng [ 4.2/I(151) ] được f = 0,4 ; fo = 0,3
f : Hệ số ma sát giữa vật liệu và máng
fo : Hệ số ma sát giữa xích, thanh gạt và máng
β

: Góc dốc

β

= 6o

L : Chiều dài làm việc thực tế L = 110 m
q : Khối lượng phân bố của 1m vật liệu trên máng
qo : Khối lượng 1m xích và thanh gạt , chọn qo = 12,75kg/m
Wct = 110 . 9,8 [ ( 44 . 0,4 + 12,75 . 0,3 ) cos6o – ( 44 + 12,75 ) sin6o ]
Wct = 16,57 . 103 ( N )
* Sức cản chuyển động trên nhánh không tải tính theo công thức [4.13/I(144)]
Wkt = L.g( qo . fo cos
Thay số vào ta được

β

+ qo sin

β

)


Wkt = 110.9,8. (12,75 . 0,3 . cos6o + 12,75 . sin6o )
Wkt = 5,5.103 ( N )
Vậy Wct > Wkt > 0

⇒

Đặt trạm dẫn động ở đầu dỡ tải là hợp lý

III. Xác định sức căng xích máng cào.
Khi máng cào làm việc trong xích xuất hiện lực căng gồm 2 thành phần: Sức
căng tĩnh và sức căng động:
S = S t + Sđ
Trong đó
St : Sức căng tĩnh phụ thuộc chủ yếu vào sức cản chuyển động.
Sđ : Sức căng động phụ thuộc vào sự ăn khớp giữa xích và đĩa xích.
* Sức căng tĩnh :


Để tính sức căng tĩnh của tất cả các điểm đặc biệt. Thông thường điểm 1 là
điểm rời khỏi xích đĩa chủ động và đánh số theo thứ tự tăng dần của xích.
Theo hướng chuyển động sức căng tại 1 điểm bất kỳ nào đó (Si) bằng sức cản
tại điểm trước đó (Si-1) cộng với sức cản chuyển động giữa hai điểm đó (Wi-1)
Nghĩa là:

Si = Si-1 + Wi-1

Để ăn khớp tốt với xích người ta lấy sức căng tại điểm rời:
S1 = Sr = ( 3000 ÷ 5000 )N ta chọn

S1 = Sr = 3000 (N)

S2 = S1 + W1-2 = Sr + Wkt = 3000 + 5,5.103 =8,5.103 (N)
S3 = S2 + W2-3 = S2 + Wdh = ξ .S2
ξ = 1,05 : Hệ số tăng sức cản của xích qua đĩa bị dẫn, thay số vào ta được:

S3 = 1,05 . 8,5.103 = 8925 (N)


S4 = S3 + Wct = 8925 + 16,57.103 = 25495 (N) = S t max
* Sức căng động
Sức căng động học lớn nhất xuất hiện tại điểm xích vào ăn khớp với đĩa xích
được xác định theo công thức 2.89/[I](81)
Sđh = 2L (k’q + 2k”qo). amax
k’và k” : Hệ số tham gia tải trọng động của vật liệu vận tải và của xích kéo
k’ = 0,4 và k” = 0,5 vì L = 110 m
q = 44 kg/m : Khối lượng phân bố của 1m vật liệu trên máng.
qo = 12,75 kg/m : Khối lượng của 1m xích và thanh gạt.
amax : Gia tốc cực đại của xích được xác định như sau:
2π 2

amax =

v2
Z 2 .l x

, m/s2

Trong đó : v = 0,75 m/s – vận tốc xích
Z = 8 – Số răng đĩa xích chủ động
lx = 0,08 m – bước xích
Thay vào công thức ta có

amax = 2.3,142 .
và

0,75 2
8 2.0,08

= 2,17 (m/s2)

Sđh = 2.110( 0,4.44 + 2.0,5.12,75 ).2,17 = 14489 (N)


Sức căng toàn phần trong xích
Smax = S t max + Sđh = 25495 + 14489 = 39984 N
Kiểm tra độ bền của xích theo hệ số dự trữ độ bền nb
Theo tải trọng tĩnh

nb =

Sđ
S t max

=

290000
27085

= 10,7 > 6

Nếu kể đến tải trọng động

nb =

Sđ
S max

=

290000
39753

= 7,3 > 4

Kết luận :
Như vậy hệ số dự trữ độ bền theo cả hai điều kiện đều đảm bảo, xích máng
cào tính toán làm việc tốt.

IV. Tính toán công suất động cơ máng cào.
Để máng cào làm việc thì động cơ phải sinh ra một lực kéo lớn hơn hoặc
bằng tổng các sức cản:
FK ≥ W


Trường hợp thiết kế mới hoặc kiểm tra điều kiện làm việc của một máng

cào cụ thể, cần phải tiến hành tính chính xác công suất động cơ. Khi đó lực kéo
phải kể đến tất cả sức cản phụ:
Fk = W = St – Sr + Wcđ

(*)

Trong đó :
St = S4 = 27085 N : Sức căng tới cua xích
Sr = S1 = 3000 N : Sức căng tại điểm rời của xích
Wcđ = ( 0,03

÷

0,05 )( St + Sr ) = 0,04.( 25495 + 3000 ) = 1140 (N)

Thay số vào công thức (*) ta được:
Fk = W = 25495 – 3000 + 1140 = 23635 (N)
Theo [I] công suất của động cơ được xác định như sau:

N đc = Kdtr .

Fk .v
1000.η

(kW)

Trong đó :
Kdtr : Hệ só dự trữ công suất động cơ đề phòng quá tải, lấy Kdtr = 1,1
v : vận tốc xích , v = 0,75 m/s
η

η

: Hiệu suất bộ truyền ( = 0,85 )

FK = 23635 N


Thay số vào ta có :

N đc =1,1.

23635.0,75
1000.0,85

= 22,93 kW

Từ công suất tính chính xác ta chọn động cơ sau:
Theo bảng P1.3/T235 Chọn động cơ ký hiệu 4A200L6Y3.Với công suất định
mức Nđc = 30 kW ,vận tốc n = 977vòng/phút. (Sách tính toán thiết kế hệ dẫn
động cơ khí tập 1-Trịnh Chất - Lê Uyển).
So với công suất lắp đặt Nđc = 30 kW, công suất tính toán nhỏ hơn, động cơ

làm việc non tải. Vì vậy với góc đặt máng

β

= 6o vận tải xuống dốc ta tính được

chiều dài làm việc lớn nhất của máng theo công thức:

L=

1000.N .η
1,1.[ 2q 0 . f 0 . cos β + q( f cos β − sin β )] g .v

,m

(**)

Trong đó :
N = 30 kW : Công suất động cơ máng cào
η

η

: Hiệu suất bộ truyền ( = 0,85 )

1,1 : Hệ só kể đến sức cản phụ thuộc do xích bị uốn cong hoặc đi qua đĩa
xích chủ động hoặc bị động
Từ (**) thay số vào ta nhận được:
1000.30.0,85
=
1,1.[ 2.12,75.0,3. cos 6 + 44.( 0,4. cos 6 o − sin 6 o )].9,8.0,75
o

L=

153,76 m