Đồ án tính toán thiết kế hệ thống cơ khí cho băng tải để vận chuyển đá răm

ðề án kỹ thuật
ðẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ðẠI HỌC KTCN


Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ðộc lập – Tự do – Hạnh phúc

ðỀ TÀI ðỀ ÁN KỸ THUẬT
ðề số 07-2011

Sinh viên thiết kế:
Lớp:
Ngành:
Giáo viên hướng dẫn:
Ngày giao đề tài:
Ngày hồn thành:
Tên đề tài: Tính tốn thiết kế hệ thống cơ khí cho băng tải ñể vận chuyển ñá
răm.
Số liệu ñầu vào:
- Năng suất vận chuyển: 200 tấn/ giờ;
- Chiều cao nâng: 10 mét;
- Chiều dài băng tải: 150 mét;
Các yêu cầu nội dung:
- Xác định các thơng số cơ bản của băng tải:
- Tính chọn hộp giảm tốc theo tiêu chuẩn;
- Tính thiết kế bộ truyền ngồi hộp và khớp nối;
- Tính thiết kế một vài chi tiết trong hệ thống (do giáo viên chỉ ñịnh);
Các bản vẽ thiết kế:
- Bản vẽ chung hệ thống, bao gồm cả Hộp giảm tốc;

- Bản vẽ hộp giảm tốc, có các thơng số kích thước đủ để xác định khơng
gian, kích thước và chế độ lắp với các chi tiết ngồi hộp và bố trí bu
lơng nền;
- Bản vẽ chế tạo các chi tiết đã tính tốn.
Giáo viên hướng dẫn

Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:1


ðề án kỹ thuật

Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí

LỜI NĨI ðẦU
Trong cơng 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
mỏy là nền tảng của của cơng nghiệp chế tạo máy. Trong sự nghiệp Cơng
nghiệp hố - Hiện đại hố đất nước, muốn có những sự tiến bộ vượt bậc thì
khơng thể khơng coi trọng ngành này.
Với các kiến thức đó được trang bị, nay em ñược giao ñề tài ñề án kỹ
thuật " Thiết kế trạm dẫn ñộng băng tải vận chuyển ñá răm "
Băng tải là thiết bị vận chuyển cú nhiều tính năng ứng dụng vào các dây
chuyền sản xuất, vận chuyển nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm. ðây
là loại thiết bị vận chuyển tĩnh tại có khả năng vận chuyển sản phẩm xa tới hàng
trăm mét và lên cao tới hàng chục mét. Chi phí cho vận chuyển so với tất cả các
loại thiết bị vận chuyển tĩnh tại (kể cả lưu động) là một trong những loại có chi

phí vận chuyển thấp nhất.
Với ñề tài ñề án kỹ thuật " Thiết kế trạm dẫn ñộng băng tải vận chuyển
ñá răm " 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 ñề án, ñược sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo:Ts
Nguyễn Văn Dự và các thầy cô giáo trong bộ môn, cùng với sự nỗ lực cố gắng
của bản thân ñến nay ñề án của em đã được hồn thành. Tuy nhiên với kiến thức
còn hạn chế, tài liệu tham khảo còn thiếu cho nên khơng 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 hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2011
Sinh viên:

Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:2


ðề án kỹ thuật

Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí

PHẦN 1
GIỚI THIỆU SƠ BỘ HỆ DẪN ðỘNG BĂNG TẢI
1.1 Giới thiệu hệ dẫn ñộng băng tải
* ðặc ñiểm của hệ dẫn ñộng băng tải
Hệ dẫn ñộng băng tải là một loại máy được dùng khá rộng rãi trong nhà
máy, cơng trường.. có đặc điểm là số lượng vận chuyện lớn, kết cấu ñơn giản,

sửa chữa thuật tiện, linh kiện tiêu chuẩn hố, được sử dựng trong nhiều lĩnh vực,
có thể dụng để vận chuyển, dây chuyền sản xuất, cơng trình xây dựng trạm thủy
điện và bến càng vv, phịng sản xuất trong khai thác mỏ, luyện kim ,hố chất,
đúc, vật liệu xây dựng, vv, có thể
vận chuyển vật liệu rời hoặc vật
phẩm thành kiện, ñể ñáp ứng từng
yêu cầu dây chuyền sản xuất về hình
thức phừn bố và căn cứ yêu cầu cơng
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 nghiờng, ñể thực hiện tính liên tục
và tự động hố trong khâu sản xuất, nâng cao năng xuất và giảm bớt cường ñộ
lao ñộng
. ðể vận chuyển những vật phẩm
có dạng cục, hạt, bột, như: Quặng, đá,
than, cát, sỏi, hoặc dạng vật phẩmcó
tính chất ñặc biệt như bao xi măng, bao
ñường, bao gạo...
Băng tải làm việc ñược nhờ lực ma
sát giữa bề mặt ñai và tang dẫn, một
Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:3


ðề án kỹ thuật
Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí

băng tải thường được cấu tạo bởi ba bộ phận chính: ðộng cơ truyền lực và mô
men xoắn, hộp giảm tốc và băng tải. Hộp giảm tốc thường dùng cho băng tải là
hộp giảm tốc bánh răng trụ một, hai cấp, bánh vít – trục vít, bánh răng – trục vít.
Ưu nhược ñiểm của hệ dẫn ñộng băng
tải: Băng tải cấu tạo ñơn giản, bền, 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. Nhưng băng tải cịn có
một số hạn chế như: Tốc ñộ vận chuyển
không cao, ñộ nghiêng băng tải nhỏ (< 240), khơng vận chuyển được theo hướng
đường cong.
Bản vẽ mình khơng up lên đc. Bạn nào cần pm 0974059455

Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:4


ðề án kỹ thuật
* Cấu tạo chung của hệ dẫn động băng tải

Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí

Hình 1.4 Cấu trúc một hệ băng tải
- Tail pulley: pu-ly bị ñộng
- Feed chute: máng cấp vật phẩm
- Loading skirt: vùng cấp vật phẩm lên băng tải
- Tripper: Cơ cấu gạt vật phẩm

- Head pulley and drive: Pu ly dẫn ñộng
- Discharge chute: máng nhả vật phẩm
- Snub and bend pulley: puly căng và dẫn hướng băng tải
- Return idler: con lăn nhánh quay về (nhánh không làm việc)
- Carrying idler: con lăn ñỡ nhánh mang tải
- Troughing carrying idler: con lăn tạo máng
Góc máng (Trough angle). Có thể bố trí dây băng tải nằm ngang (Flat belt),
tương tự như ở bộ truyền ñai dẹt. Tuy nhiên, người ta thường sử dụng thêm các
con lăn ñặt nghiêng (con lăn máng – Troughing idlers) ñể uốn dây băng tải
thành dạng máng lõm, nhằm vận chuyển vật phẩm ñược ổn ñịnh hơn.

Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:5


ðề án kỹ thuật

Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí

Hình 1.5 Tạo dạng máng cho băng tải nhờ các con lăn máng

Hình 1.6 Con lăn phẳng và các con lăn máng
Góc ñỗ
Khi vật phẩm ñược ñổ thành ñống, góc ở ñỉnh ñống vật liệu ñược gọi là góc
mái (Surcharge angle).
Góc mái khi vận chuyển
nhỏ đi so với khi đứng
n.

Hình 1.7 Góc mái của ñống vật phẩm
1.2 Mục tiêu thiết kế
Hiện nay nhiều nước trên thế giới có nền cơng nghiệp phát triển đã tự
thiết kế và chế tạo băng tải có năng suất cao ñể sử dụng hoặc xuất khẩu. Chúng
ta ñã phải nhập nhiều loại băng tải của nhiều nước trên thế giới để dùng trong
cơng nghiệp mỏ như Liên Xơ, Ba lan, Trung Quốc...Vì vậy việc thiết kế và chế
tạo băng tải trong nước là một nhu cầu cần thiết.
Băng tải chế tạo ra phải đảm bảo các thơng số ñầu vào, các chỉ tiêu kinh tế
và kĩ thuật cũng như khả năng làm việc trong thời gian nhất ñịnh.

Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:6


ðề án kỹ thuật
Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí
Mục tiêu thiết kế băng tải trong đề án: Tính tốn thiết kế hệ thống cơ khí
cho băng tải để vận chuyển ñá răm.
Các số liệu ban ñầu như sau:
+ Năng suất vận chuyển: 200 tấn/ giờ
+ Chiều dài băng tải: 150m.
+ Chiều cao nâng: 10m

Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:7

ðề án kỹ thuật

Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí

PHẦN II
TÍNH TỐN THIẾT KẾ BĂNG TẢI
2.1 Xác định độ rộng (B) tối thiểu của băng tải
ðộ rộng băng tải phụ thuộc lưu lượng cần vận chuyển và kích cỡ vật
phẩm (hay kích thước của các “hạt” vật liệu) cần vận chuyển trên băng. Nếu
kích cỡ vật phẩm càng lớn thì độ rộng băng tải càng phải rộng.
Với loại vật liệu cần vận chuyển là đá răm, ta chọn loại băng có bề rộng
tối thiểu B = 500mm ( Tra bảng 1[1]).
2.2 Xác định góc nâng hạ (β
β) của băng tải
Góc nâng hay hạ của băng tải (góc dốc) được quyết định bởi đặc tính và
hình dạng các hạt vật liệu được vận chuyển. Các vật liệu dạng hạt, ổn định có
thể sử dụng băng tải có độ dốc lớn; các vật liệu khơng ổn định như than, cát cần
xác lập góc dốc nhỏ.
Theo bảng 2[1] ta xác định được góc dốc lớn nhất của băng tải là βmax=150

βt

L

H

Hình 2.1: Góc dốc thực tế của băng tải
Theo ñề bài, chiều dài băng tải là L = 150m, chiều cao nâng là H = 10m

nên ta có góc dốc thực tế của băng tải ñược xác ñịnh như sau:
tgβ t =

H
H
10
⇒ β t = arctg = arctg
=3,820
L
L
150

2.3 Xác ñịnh vận tốc (V) của băng tải
Vận tốc băng tải cần giới hạn tùy thuộc dung lượng của băng, độ rộng của
băng và đặc tính của vật liệu cần vận chuyển. Sử dụng băng hẹp chuyển ñộng
với vận tốc cao là kinh tế nhất; nhưng vận hành băng tải có độ rộng lớn lại dễ
dàng hơn so với băng tải hẹp.
Vận tốc băng tải thường được tính tốn nhằm đạt được lưu lượng vận
chuyển theo yêu cầu cho trước. Lưu lượng vận chuyển của một băng tải có thể
Trường ðại học Kỹ thuật Cơng nghiệp Thái Nguyên
Trang:8
Lớp LT09CCM04


ðề án kỹ thuật
được xác định qua cơng thức:

Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí
(tấn/giờ)

Q t =60.A.V.γ.s

(2.1)

Vận tốc của băng tải được tính theo cơng thức:

V=
Trong đó:

Qt
60.A.γ .s

(m/ph)

(2.2)

Qt: Lưu lượng vận chuyển

tấn/ giờ;

A: Diện tích mặt cắt ngang dịng vận chuyển

(m2)

V: Vận tốc băng tải

(m/ph)

γ: Khối lượng riêng tính tốn của khối vật liệu

(tấn/ m3)

s: Hệ số ảnh hưởng của góc nghiêng (ñộ dốc) của băng tải
Các ñại lượng trên ñược xác định như sau:

- Diện tích mặt cắt ngang dịng chảy
B
b

ϕ®
h2 h1

F1

20°

F2

l

Hình 2.2: Mặt cắt tiết diện ngang của bang tải
Diện tích mặt cắt ngang dịng chảy có thể được xác định như sau:
A=K ( 0,9B-0,05)
Trong đó:

2

(m2)

(2.3)

A: Diện tích mặt cắt ngang dòng vận chuyển (m2)
B: ðộ rộng băng tải (m)
K: Hệ số tính tốn

Theo bảng 4[1] ta có: K=0,1538
Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:9


ðề án kỹ thuật

Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí

( )

A=0,1538 ( 0,9.0,5-0,05 ) =0,0246 m 2
2

- Góc mái
Góc mái của một đống vật phẩm là góc hình thành giữa đường nằm ngang
và mái dốc của ñống vật phẩm.
Theo bảng 5[1] ta có góc mái ϕ = 300

- Khối lượng riêng tính tốn
Khối lượng riêng tính tốn của các khối vật phẩm có tính đến khoảng
cách giữa các hạt hay các ñối tượng khi vận chuyển.
Theo bảng 6[1] ta có khối lượng riêng tính tốn γ = 1,68 – 1,76 (tấn/m3)

Chọn γ = 1,7 (tấn/m3)

- Hệ số ảnh hưởng của ñộ dốc băng tải
Băng tải càng dốc thì lưu lượng vận chuyển vật liệu được càng thấp.
Theo bảng 7[1] ta có hệ số ảnh hưởng của ñộ dốc băng tải s = 0,99
Thay vào (2) ta có, vận tốc của băng tải là:
V=

200
=80,512 ( m/ph ) = 1,34(m/s)
60.0,0246.1,7.0,99

Theo bảng 3[1] ta có vận tốc lớn nhất của băng tải là Vmax=180m/ph
Ta thấy V < Vmax, do đó loại băng có bề rộng B = 500mm thoả mãn điều
kiện làm việc.

2.4 Tính tốn cơng suất truyền dẫn băng tải
Cơng suất làm quay trục con lăn kéo băng tải được tính theo cơng thức
sau:
P=P1 +P2 +P3 +Pt

(kW)

(2.4)

Trong đó:
P1: Cơng suất cần thiết kéo băng tải không tải theo phương ngang
P2: Công suất cần thiết kéo băng tải có tải theo phương ngang
P3: Cơng suất cần thiết kéo băng tải có tải theo phương ñứng
Pt: Công suất cần thiết dẫn ñộng cơ cấu gạt vật phẩm

Các thành phần cơng suất được tính tốn như sau:
Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:10


ðề án kỹ thuật

Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí

P1 =

f ( l+l0 ) W.V
6120

(2.5)

P2 =

f ( l+l0 ) Q t f ( l+l0 ) Wm .V
=
367
6120

(2.6)

P3 =

H.Q t H.Wm .V

=
367
6120

(2.7)

Trong ñó:
f: hệ số ma sát của các ổ lăn ñỡ con lăn
W: khối lượng các bộ phận chuyển ñộng của băng tải, khơng tính khối
lượng vật phẩm được vận chuyển

(kg)

Wm: Khối lượng vật phẩm phân bố trên một ñơn vị dài của băng tải
(kg/m);
V : Vận tốc băng tải

(m/ph)

H : Chiều cao nâng

(m)

l : Chiều dài băng tải theo phương ngang

(m)

lo : Chiều dài băng tải theo phương ngang ñược ñiều chỉnh

(m)

Theo bảng 8[1] ta có: f = 0,022; l0 = 66m
Theo bảng 9[1] ta có: Pt = 1,25kW
Theo bảng 10[1] ta có: W = 30kg/m
Thay các giá trị vào (2.4),(2.5),(2.6),(2.7) ta có:
P1 =

0,022 (150+66 ) 30.80,512
= 1,875 ( kW )
6120

P2 =

0,022 (150+66 ) 200
=2,59 ( kW )
367

P3 =

10.200
=5,45 ( kW )
367

P=1,875+2,59+5,45+1,25=11,165 ( kW )

Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:11

ðề án kỹ thuật
2.5 Lực căng dây băng tải

Bộ môn Kỹ thuật cơ khí

F1

Fp

Fc

Fr

h

F2

F4
F3

Fr
l

Hình 2.3: Các thành phần lực trên dây băng tải
- Lực vòng

FP =

6120.P 6120.11,165

=
=848,69 ( kg ) =8486,9 ( N )
V
80,512

- Lực căng trên 2 nhánh băng tải

eµθ
F1 =FP µθ
e -1

(2.8)

1
e -1

(2.9)

F2 =FP

µθ

Trong đó:
F1,F2: lần lượt là lực căng trên nhánh có tải và nhánh khơng tải.
Mối quan hệ giữa F1,F2 tương tự như mối quan hệ trong bộ truyền đai
F1 =F2 .eµθ và F1 -F2 =FP
e: Cơ số logarit tự nhiên

e = 2,718

µ: Hệ số ma sát giữa puly và dây ñai

Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:12


ðề án kỹ thuật

Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí

θ: Góc ơm giữa dây đai và puly
Theo bảng 16[1] ta có: µ=0,3
Theo bảng 15[1] ta có: θ=1800=3,14rad
Thay vào (8),(9) ta có:

2,7180,3.3,14
F1 =9356,5.
=13910,33 ( N )
2,7180,3.3,14 -1
F2 =9356,5

1
0,3.3,14

2,718

-1

=5423,43 ( N )

- Lực căng tối thiểu
Lực căng tối thiểu ñược xác ñịnh nhằm giữ cho dây băng tải không bị
trượt quá 2% khoảng cách giữa các con lăn.
F4C =6,25.lC ( Wm +W1 )

(2.10)

F4r =6,25.l r .W1

(2.11)

Trong đó:
F4C: lực căng tối thiểu trên nhánh căng
F4r: lực căng tối thiểu trên nhánh trùng
Wm: khối lượng vật phẩm phân bố trên một ñơn vị dài của băng tải
Wm =

Qt
200
=
=41,4 ( kg/m )
0,06.V 0,06.80,512

W1: Khối lượng phân bố của băng tải
lC: bước các con lăn ñỡ nhánh có tải
lr: bước các con lăn đỡ nhánh chạy khơng
Theo bảng 13[1] ta có: W1 = 7,5(kg/m)
Theo bảng 12[1] ta có: lC = 1,2m; lr = 3m

Thay vào (10),(11) ta có:
F4C =6,25.1,2 ( 41,4+7,5 ) =366,75 ( kg ) =3667,5 ( N )
F4r =6,25.3.7,5=104,625 ( kg ) =1046,25 ( N )

Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:13


ðề án kỹ thuật
- Lực kéo lớn nhất

Bộ môn Kỹ thuật cơ khí

Lực kéo lớn nhất được dùng để tính chọn dây băng tải theo ñộ bền.
Theo bảng 14[1] ta có Fmax =FP +F4r =8486,9+1046,25=9533,15 ( N )

2.6 Tính chọn dây băng
Với loại vật liệu cần vận chuyển là ñá răm, đây là loại vật liệu khơng có
phản ứng hóa học với dây băng nên ta chọn loại dây băng tải dệt nhiều lớp
Thơng số đánh giá sức bền của dây băng tải được tính theo giá trị lực kéo
lớn nhất tác dụng lên dây Fmax theo công thức sau:
F.TS=

Fmax .SFz
Be

(2.12)

Trong đó:
Fmax: lực kéo lớn nhất (kg)
SFz: hệ số an toàn
Be: là chiều rộng dây băng tải (cm)
Theo bảng 19[1] ta có: SF = 7
Thay vào (2.12) ta có: ST-No=

1040,275.8
= 166,444
50

Theo bảng 18[1] ta chọn loại dây băng tải có kí hiệu: NF 200/2
2.7 Cấu trúc hệ thống băng tải
- Xác định đường kính puly
Các puly được chia thành 3 nhóm A, B, C và được minh họa như hình vẽ:

Hình 2.4: Minh hoạ các loại Puly
Theo bảng 23[1] ta chọn đường kính tối thiểu cho các nhóm puly như sau:
Nhóm A: dAmin = 250mm
Nhóm B: dBmin = 200mm

Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:14


ðề án kỹ thuật
Nhóm C: dCmin = 200mm

Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí

- Kết cấu puly
Thơng thường ta sử dụng loại puly hình trụ (hình vẽ):

d

B

Hình 2.5: Kết cấu Puly hình trụ
Chiều dài của Puly được xác định theo cơng thức 1.7[2]
L =B + 2.C
Trong đó:

L: Chiều dài Puly (mm).
B: Chiều rộng băng. B = 500 (mm).
C: Hệ số an tồn C = 60÷70 (mm)

Chọn C = 65 mm
⇒ L = 500 + 2.65 = 630 (mm).

- Khoảng cách giữa các con lăn
Các con lăn ñỡ nhánh chùng của dây băng tải thường ñược ñặt cách nhau
3 mét. Các con lăn ñỡ nhánh căng thường ñặt cách ñều nhau. Tra bảng 24[1] ta
có khoảng cách trung bình giữa các con lăn ñỡ nhánh căng là 1,5m.
+ Chiều dài con lăn
lcl = 0,4.B = 0,4.500 = 200 (mm).
+ Khoảng cách chuyển tiếp giữa con lăn cuối cùng với puly:

Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên

Lớp LT09CCM04

Trang:15


ðề án kỹ thuật

Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí

Hình 2.5: Khoảng cách chuyển tiếp b giữa con lăn cuối cùng với puly
Với các băng tải có các con lăn tạo thành máng, cần có khoảng cách nhất
định giữa các con lăn cuối cùng với puly ñủ ñể dây băng tải chuyển thành dạng
phẳng và được cuốn vào puly.
Trên hình 2.5, thể hiện mặt puly nằm cùng ñộ cao với ñáy máng.
Theo bảng 28[1] ta có b = 0,55m

2.8. Tính tốn cơ cấu kéo căng băng
Cơ cấu kéo căng băng có nhiệm vụ tạo ra sức căng cần thiết cho băng,
ñảm bảo cho băng bám chặt vào tang dẫn và giảm ñộ võng của băng theo chiều
dài.
Có 2 loại cơ cấu căng băng thường dùng là cơ cấu căng băng dùng vít và
cơ cấu căng băng dùng đối trọng.

a) Cơ cấu căng băng dùng vít tải.
Cấu tạo đơn giản, giá thành hạ, kích thước khn khổ và trọng lượng nhỏ.
Loại này thường dùng cho băng tải có chiều dài khơng lớn lắm và trong quá
trình làm việc băng bị giãn nhiều lần địi hỏi phải căng băng nhiều lần. Hành
trình làm việc của vít phụ thuộc vào chiều dài băng tải (thường lấy khoảng 11,5% chiều dài băng tải nhưng không lấy ñược > 400 mm).

b) Cơ cấu căng băng dùng ñối trọng.

Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:16


ðề án kỹ thuật
Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí
Cơ cấu căng băng dùng đối trọng có khả năng tạo ra lực căng cố định
nhưng phải bố trí khơng 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 cần thiết kế có kết cấu tương ñối cồng kềnh nên
ñể ñam bảo việc căng băng ñược tối ưu nhất ta sử dụng cơ cấu căng băng dùng
ñối trọng

2.8.1. Xác ñịnh 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 cơng thức thực nghiệm có trong Table51[9].
Theo đề tài, tính tốn 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 Table51[9] ta xác
ñịnh ñược lực căng trên trạm kéo căng như sau:
FT=F2 +Fr

Trong đó:

(2.13)

F2: lực căng trên nhánh không tải, F2=5979,14N
Fr: lực cản do ma sát giữa băng tải và con lăn ñỡ nhánh băng tải ñi

về.
Theo mục 4.1.5[9] ta có:


W 
Fr =f ( l+l0 )  W1 + r  - ( H.W1 )
lr 

Trong đó:

(2.14)

f: Hệ số ma sát giữa dây băng tải và các con lăn ñỡ;
l: Chiều dài băng tải theo phương ngang; l=150m
l0: Chiều dài băng tải theo phương ngang ñược ñiều chỉnh;
W1: Khối lượng phân bố của băng tải;
Wr: Khối lượng các chi tiết quay của một cụm các con lăn ñỡ nhánh

băng tải ñi về;
Lr: Bước các con lăn ñỡ nhánh không tải;
H: Chiều cao nâng; H=10m

Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:17

ðề án kỹ thuật
Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí
Các giá trị của f, l0, W1, Wr, lr, lần lượt tra trong Table11[9], Table16[9],
Table14[9], Table15[9] ta ñược như sau:
f=0,022, l0=66m, W1=7,5kg/m, Wr=5,9kg/bộ, lr=3m
Thay vào cơng thức (2.14) ta có:
5,9 

Fr =0,022 (150+66 )  7,5+
 - (10.7,5 ) =-30 ( kg ) =-300 ( N )
3 

Thay vào công thức (2.13) ta có:
FT=5979,14-300=5679,14 ( N )

Trường ðại học Kỹ thuật Cơng nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:18


ðề án kỹ thuật

Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí

PHẦN III
TÍNH TOÁN ðỘNG HỌC HỆ DẪN ðỘNG
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 ñược gọi là hộp giảm tốc. Hộp giảm
tốc là cơ cấu truyền ñộng bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền khơng đổi và
được dùng ñể giảm vận tốc góc và tăng moomen xoắn.
Tùy theo loại truyền ñộng trong hộp giảm tốc, người ta phân ra: hộp giảm
tốc bánh răng trụ; hộp giảm tốc bánh răng cơn hoặc cơn – 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 ñược 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 ñộng bánh răng
nghiêng làm việc êm hơn, khả năng tải và vận tốc cao hơn, va ñập 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 ñể năng cao khả năng ăn khớp, truyền
ñộng êm, vừa ñảm bảo chỉ tiêu về kỹ thuật vừa ñảm 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 ñến 40. Chúng được bố trí theo ba sơ đồ sau ñây:
- Sơ ñồ khai triển: Hộp giảm tốc kiểu này ñơn giản nhất và dễ chế tạo. Do ñó
ñược sử dụng rất nhiều trong thực tế. Tuy nhiên, các bánh răng các bánh răng bố
trí khơng đối xứng với các ổ, do đó làm tăng sự phân bố khơng đều trên chiều
Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:19

ðề án kỹ thuật
Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí
rộng vành răng. Do đó, khi thiết kế, địi hỏi trục phải ñủ cứng thì sẽ ñảm bảo
ñược khả năng làm việc.
- Sơ đồ phân đơi: Khi sử dụng sơ đồ này cần phải chú trọng đến việc bố trí ổ.
Phải đẩm bảo sao cho tải trọng dọc trục khơng được cân bằng ở cặp răng kề bên,
khơng được tác dụng vào trục tùy động của cấp phân đơi nếu khơng thì sự cân
bằng của tải trọng dọc trục ở cấp phân ñôi sẽ bị phá vỡ và công suất sẽ phân bố
khơng đều cho các cặp bánh răng phân đơi này.
- Sơ đồ đồng trục: Loại này có đặc điểm là ñường tâm của trục vào và trục ra
trùng nhau, nhờ ñó 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 khơng dùng hết vì tải trọng tác dụng vào cấp chậm lớn
hơn khá nhiều so với cấp nhanh; kết cấu gối ñỡ phức tạp, gây khó khăn cho việc
bơi trơn các ổ; do khoảng cách giữa các trục trung gian lớn, nên trục trục khơng
đảm bảo độ bền và độ cứng nếu khơng tăng đường kính trục. Từ những nhược
điểm này mà phạm vi sử dụng của hộp giảm tốc ñồng trục bị hạn chế.
Việc lựa chọn sơ đồ của hộp giảm tốc có ảnh hưởng trực tiếp ñến kết cấu của hệ
dẫn ñộng, 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 đơi, thì sơ đồ hộp giảm tốc khai triển có kết cấu và
chế tạo đơn giản hơn nhất là việc chế tạo ổ, gối ñỡ 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. Ngồi ra, số lượng chi tiết và khối lượng gia cơng của hộp giảm tốc
phân đơi tăng dẫn ñến giá thành cao hơn và chưa ñược 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 ñơn giản và vẫn ñảm bảo khả năng làm việc. Mặt
khác, kết cấu của hộp giảm tốc ñồng trục phức tạp: khả năng tải ở hai cấp khơng
đều, kết cấu gối ñỡ phức tạp, ñòi hỏi trục phải lớn ñể ñảm bảo độ cứng và độ

bền…
Trường ðại học Kỹ thuật Cơng nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:20


ðề án kỹ thuật

Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí

Theo mục 2.4 ta có cơng suất truyền dẫn băng tải PCT = 12,309kW
+) Lực vịng trên tang dẫn động Ft=9356,5 (N),
+) Vận tốc của băng tải vbt=1,34 (m/s).
+) Số vòng quay trên trục cơng tác là:
n CT =

60.1000.v 60000.1,34
=
=102,42 ( vịng/phút )
π.D
3,14.250

+) Momen xoắn trên trục công tác là:
TCT =9,55.106

PCT
12,309
=9,55.106 .
=1147,734 ( Nm )

n CT
102,42

Tra bảng 3[9] ta chọn kiểu hộp giảm tốc Ц2Y-200

Ta xây dựng ñược sơ ñồ hệ thống trạm dẫn ñộng băng tải như sau:
1. ðộng cơ

5.Khớp nối

2. Bộ truyền ñai.

6. Tang quay.

3. Bộ truyền cấp nhanh.

7. Băng tải.

4. Bộ truyền cấp chậm.
7

Ft
6
5

4
3

2
1

Hình 3.1 Sơ đồ khai triển trạm dẫn động băng tải.

Trường ðại học Kỹ thuật Cơng nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:21


ðề án kỹ thuật

Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí

P
PKbd
P

t
Hình 3.2 Sơ đồ tải trọng làm việc,
3.2 Tính chọn động cơ ñiện
3.2.1 Chọn kiểu loại ñộng cơ
- Với hệ dẫn ñộng băng tải dùng với các hộp giảm tốc ta chọn loại động cơ điện
ba pha khơng đồng bộ rơ to ngắn mạch vì những lý do sau:
Kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, làm việc tin cậy.
Có thể mắc trực tiếp vào lưới điện cơng nghiêp.
Giá thành tương đối thấp và dễ kiếm.
Khơng cần điều chỉnh vận tốc .
Hiệu suất và hệ số công suất không cần cao.

3.2.2 Chọn công suất động cơ

- ðộng cơ được chọn phải có cơng suất Pđc và số vịng quay đồng bộ thoả mãn
điều kiện :

Pđc ≥ Pct
nđb ≅ nsb

+) Cơng suất trên trục ñộng cơ ñiện ñược xác ñịnh theo công thức(2.8)[3]:
PCT =

Pt
;
ηΣ

(3.1)

Trong đó:
Pct : là cơng suất cần thiết trên trục động cơ.
Pt : là cơng suất tính tốn trên trục máy cơng tác.
ηΣ : hiệu suất truyền động chung của tồn hệ thống.
ηΣ = η12 η24 η3η4

(3.2)

Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:22


ðề án kỹ thuật

Tra bảng 2.3 [3], ta có:

Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí

η1: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ.

η1= 0,97

η2: Hiệu suất một cặp ổ lăn.

η2 = 0,995

η3: Hiệu suất khớp nối.

η3 = 1

η4: Hiệu suất bộ truyền đai.

η4 = 0,96

Thay vào cơng thức (3.2) ta có:
ηΣ = 0.972.0,9954.1.0,96 = 0,885
Trong trường hợp tải khơng đổi thì cơng suất tính tốn là cơng suất làm
việc trên trục máy:
Pt =PLV =

Pt .V 9356,5.1,34
=
=12,54 ( kW )
1000

1000

Trong đó :
Plv - là công suất trên tang, Kw.
Pt - là lực kéo trên băng tải, Ft=9356,5 N.
V - là vận tốc băng tải, m/s, V= 1,34 m/s
Thay vào công thức (3.1), ta có cơng suất cần thiết trên trục động cơ là:
PCT =

Pt 12,54
=
=14,17 ( kW )
ηΣ 0,885

Như vậy, ñộng cơ cần chọn phải có cơng suất lớn hơn hoặc ít nhất bằng
14,17 kW.

3.2.3 Chọn số vịng quay đồng bộ của động cơ
Theo bảng 2.1[3] thì số vịng quay đồng bộ của ñộng cơ theo tiêu chuẩn
là: 3000 ; 1500 ; 1000 ; 750 ; 600 ; 500 (v/ph )
Số vòng quay của trục cơng tác là:
n CT =

60.1000.v 60000.1,34
=
=102,42 ( vịng/phút )
π.D
3,14.250

Trong đó:

v - là vận tốc băng tải; v = 1,34 (m/s)
D- là đường kính tang quay. D=250 (mm).
Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:23


ðề án kỹ thuật
Số vòng quay sơ bộ của trục động cơ phải thỏa mãn;

Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí

n CT .U min ≤ n sb ≤ n CT .U max

Trong đó: Umin, Umax lần lượt là tỷ số truyền nhỏ nhất và lớn nhất của hộp giảm
tốc bánh răng trụ 2 cấp.
Tra bảng 2.4 [3] ta có: Umax = 40, Umin = 8
⇒ 102, 42.8 ≤ n sb ≤ 102, 42.40
⇔ 819,36 ≤ n sb ≤ 4096,8

Vậy ta chọn số vịng quay đồng bộ của động cơ : ndb = 3000 (v/ph)
⇒ Tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống là:

Usb =

n ñb 3000
=
=29,29
n CT 102,42

Với usb = 29,9 thuộc khoảng tỉ số truyền 8 ÷ 40.

3.2.4 Chọn động cơ thực tế
Pñc ≥ Pct = 14,17(Kw)

Dựa vào ñiều kiện:

nñb = 3000(v/ph)
Tra bảng phụ lục 1.3[3] ta có :

Bảng 3.1 : Thơng số kỹ thuật của động cơ 4A160M2Y3
Kiểu động
cơ

Cơng

Tốc ñộ

suất(kW) quay(v/ph)

4A160M2Y3

18,5

2930

Cos ϕ

η%

Tmax/Tdn

Tk/Tdn

0,92

88,5

2,2

1,4

3.2.5 Kiểm tra ñiều kiện quá tải, ñiều kiện mở máy cho ñộng cơ
3.2.5.1.Kiểm tra ñiều kiện mở máy cho ñộng cơ
- Khi khởi ñộng , ñộng cơ cần sinh ra một cơng suất mở máy đủ lớn thắng
sức ỳ của hệ thống. Kiểm tra ñiều kiện mở máy cho động cơ theo cơng thức:
dc
Pmm
≥ Pbddc

Trong đó :
Pdc
mm: Cơng suất mở máy của động cơ.
Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04

Trang:24

ðề án kỹ thuật

Bộ mơn Kỹ thuật cơ khí
dc
=
Pmm

TK dc
.Pdm = 1,4.18,5 = 25,9(kW)
Tdn

P bddc : Công suất cản ban ñầu trên trục ñộng cơ (Kw)
Pbddc = K bd .PLV = 1,8.12,54 = 22,57(kW)
Vậy P dcmm ≥ P bddc thỏa mãn ñiều kiện mở máy.

3.2.5.2. Kiểm nghiệm ñiều kiện quá tải cho động cơ
P
P.Kb®
Plv

t

- Với sơ đồ tải trọng có tính chất khơng đổi và quay một chiều, nên khơng cần
kiểm tra ñiều kiện quá tải cho ñộng cơ.
⇒ Như vậy ñộng cơ 4A112M4Y3 thỏa mãn ñiều kiện làm việc ñã ñặt ra.

3.3 Tính tỉ số truyền
Tỷ số truyền chung của tồn hệ thống được xác định theo cơng thức (2.18)[3]:
UΣ =

n dc
n ct

(3.3)

Trong đó :
ndc: Số vịng quay của ñộng cơ ñã chọn;

nñc =2930 (vg/ph)

nct: Số vòng quay của trục công tác;

nct = 102,42(vg/ph)

Thay số vào công thức (3.3) ta có:
UΣ =

n dc 2930
=
=28,6
n ct 102, 42

Với hệ dẫn ñộng gồm các bộ truyền mắc nối tiếp như ñã cho trong sơ đồ
Ta có:

U Σ =U h .U đ .U kn

(3.4)

Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên

Lớp LT09CCM04

Trang:25