Đề tài Tính toán băng cao su nghiêng để vận chuyển cát khô

Chương 1 : GIỚI THIỆU VỀ BĂNG ĐAI CAO SU 1 . Giới thiệu . Băng đai cao su là loại máy vận chuyển liên tục với bộ phận kéo bằng tang có gắn dây băng cao su tạo thành máng mang tải , trong đó vật liệu vận chuyển không có chuyển động tương đối, đối với băng nên khi vận chuyển không bị nghiền nát . Băng đai cao su được dùng nhiều trong các ngành công nghiệp như :khai khoáng , vật liệu xây dựng,vận chuyển than,vận chuyển muối công nghiệp … Người ta dùng băng đai cao su để vận chuyển hàng rời , hàng kết dính hoặc hàng đơn chiếc ( có khối lượng không lớn ) . 2 . Các thông số kỹ thuật của băng cao su . Băng cao su nghiêngâ có các thông số sau : - Hàng vận chuyển : cát khô Năng suất : Q = 80 T/h . Chiều dài vận chuyển theo phương ngang : Ln = 60 m . Chiều cao vận chuyển :H=2,5m Tốc độ chuyển động của dây băng : v = 1.3 m/s . - Khối lượng riêng của cát khô : Góc nghiêng băng tải : thoả mãn điều kiên góc nghiêng giới hạn Chương 2 : TÍNH TOÁN BĂNG CAO SU Tính toán băng cao su nghiêng để vận chuyển cát khô với các thông số sau : - Q =80 T/h . - Ln = 60 m . Cơ sở tính toán dựa trên tài liệu tính toán MÁY NÂNG CHUYỂN [ I ]. 1 . Tính toán sơ bộ . Ta lựa chọn băng tải có long máng vì cát khô có góc dốc tự nhiên lớn:30 Chiều rộng băng: m Trong đó kđối với góc dốc hàng rời trên dây băng 15 ,kđối với góc nghiêng băng nhỏ hơn 10 Theo qui định ở bảng 4.2 [ I ] và từ bảng 4.3 [ I ] ta chọn dây băng công dụng chung loại 2 . Theo bảng 4.4 [ I ] chọn loại dây băng có B = 400 mm , có 3 lớp màng cốt bằng vải bạt B–820 , có bọc cao su ở hai mặt làm việc dày 4 mm và mặt không làm việc dày 2 mm ( Bảng 4.6 , [ I ] ) . Sơ bộ chọn dây băng : L2 – 800 –4B – 820 – 3 – 1 GOCT 20 – 62 . 2 . Tính toán các lực căng băng . * Tải trọng trên một đơn vị do khối lượng hàng : Trong đó: Q=80T/h : năng suất dây băng v=1.3m/s : vận tốc dây băng * Tải trọng trên một đơn vị chiều dài do khối lượng dây băng : qb = 1,1 . B . d ( công thức 4.11,[ I ] ); Trong đó : B =400 mm : Chiều rộng dây băng . Chiều dày dây băng : d = d1 + i.dm + dk ; ( 4.1 , [ I ] ) dm= 1,3 mm : Chiều dày một lớp màng cốt ( 4.5 , [ I ] ). d1 = 4 mm : Chiều dày lớp bọc cao su mặt làm việc của dây băng . dk = 2 mm : Chiều dày lớp bọc cao su mặt không làm việc của dây băng. i = 3 : Số lớp màng cốt . Þ d = 4 + 3´1,3 +2 =10 (mm) . Suy ra : qb = 1,1 . 0,4 . 10 = 4,4( kg/m ); * Sơ bộ chọn con lăn đỡ long máng trên nhánh có tải và con lăn thẳng trên nhánh không tải Theo qui định ở bảng 6.8,[ I ] lấy đường kính con lăn đỡ bằng 102 mm . Theo số liệu ở bảng 6.9 ,[ I ] lấy khoảng cách giữa các con lăn đỡ ở nhánh băng làm việc lt = 1400 mm , khoảng cách giữa các con lăn đỡ ở nhánh băng không tải lk = 2800 mm. Từ bảng 6.15 [ I ] , ta tìm được khối lượng phần quay của các con lăn đỡ nằm ngang Gt = 10 (kg ). Tải trọng trên một đơn vị chiều dài do khối lượng phần quay của các con lăn : Ở nhánh có tải : Ở nhánh không tải : Như vậy phù hợp với số liệu cho trong bảng 6.10 , [ I ] . *Tải trọng trên một đơn vị chiều dài do phần chuyển động của băng tải : qbt = 2´qb + ql + qk = 2´4,4 + 7,14 +3,6 = 19,27 ( KG/m ) ; ( 6.7 , [ I ] ) * Xác định sơ bộ lực kéo Để xác định sơ bộ lực kéo của băng , đầu tiên ta tìm : + Hệ số cản : w = 0,035 ; tra bảng 6.16 , [ I ] . + Chiều dài của dây băng theo phương ngang : Ln=60 ( m) . + Hệ số : m = m1 ´ m2 ´ m3 ´ m4 ´ m5 = 1,1 ´ 1,02 ´ 1 ´ 1 ´ 1 =1,122 ; ( 6.8 , [ I ]) Lực kéo của băng : Wo = [ w.L .( q + qb ) +q.H ].m ( 6.8 , [ I ] ) . = [ 0,035 .60 .(17,1 + 19,27)+17,1.2,5 ]. 1.122 =133,7 ( KG ) . Lực căng tĩnh lớn nhất của dây băng : Smax = ks . Wo ( KG) Wo = 133,7 kg : lực cản tổng cộng trên băng Ks :hệ số phụ thuộc vào góc ôm của băng Trong đó: u= 0,25 :hệ số ma sát giữa băng và tang α= 200 ·= 3,49 rad :góc ôm băng e= 2,78 => Ks =1,85 => Smax = 1,85.133,7 = 247,345 ( KG) Theo bảng 6.18,[ I ] dự trữ độ bền tiêu chuẩn qui định của dây băng n = 9 . Theo bảng 4.7,[ I ] , giới hạn bền của lớp màng cốt trong dây băng đã chọn : k = 55 ( KG/cm ) . Kiểm tra số lớp màng cốt cần thiết trong dây băng : Như vậy là thỏa mãn . Đường kính cần thiết của tang truyền động : Dt ³ a.i = 125 . 3 = 375 (mm) ; ( 6.10,[ I ] ). Ở đây hệ số a = 125 lấy theo bảng 6.5,[ I ] , còn đường kính Dt = 400 (mm) Phù hợp với dãy tiêu chuẩn của GOCT 10624 – 63 . Đường kính tang căng băng lấy bằng 0,8.Dt = 0,8.400 = 320 (mm). Chiều dài của tang truyền động và tang căng băng lấy theo qui định : Lt = B + 100 = 400 + 100 =500 (mm) ; 3 . Tính toán chính lực ở các điểm trên băng . Để tính toán lực kéo băng tải chính xác, cần thông qua tính toán lực căng băng ở tất cả các điểm theo đường chuyển động của băng. Ta đánh dấu thứ tự tất các vị trí đặc biệt có thay đổi lực căng , điểm bắt đầu có lực căng nhỏ nhất và điểm tiếp theo có lực căng tăng dần được xác định theo công thức: Si+1 =Si + Wi+(i+1) Trong đó: Si+1 :lực căng băng tại điểm thứ i+1 Si : lực căng băng tại điểm thứ i Wi+(i+1) Băng được phân chia ra thành từng đoạn , giới hạn của chúng được đánh số thứ tự như hình 1.1 . Xác định lực căng của dây băng tại từng điểm riêng của băng theo phương pháp đi vòng theo chu vi . Bắt đầu từ điểm 1, lực căng tại đây là S1 chưa biết . Xét đoạn (1-2): 4 1 2 3 5 S2 = S1 + W12 1 W12 :lực cản chuyển động trên nhánh không tải W12 =  w.L .( qb + qk ) +(qb+qk).H (kg) Trong đó: qb =4,4 kg :trọng lượng phân bố trên 1m chiều dài băng qk=3,6 kg :trọng lượng phần quay của các con lăn phân bố trên 1m chiều dài nhánh không tải w = 0,035 :hệ số cản chuyển động của băng đối với con lăn trên nhánh không tải W12 = (4,4 +3,6).60.0,035 + 4,4.2.5 = 27,8 (kg) Vậy S2 = S1 + W12 = S1 +27,8 - Xét đoạn (2-3) Lực căng tại điểm 3 : S3 = S2 + W23 = Sv.(kr – 1) W23 : lực cản khi tang vòng qua tang bị động W23 = Sv.(kr – 1) = S2.(kr – 1) kr : hệ số tăng lực căng cho lực cản tại chi tiết quay Với α= 200 :ta chọn kr =1,07 W23 = S2.(kr – 1)=( S1+ 27,8)(1,07-1) = 0,07(S1 + 28,7) S3 = S2 + W23 = S1+ 27,8 +0,07 S1 + 8,1 = 1,07 S1 +29,8 (kg) Xét đoạn (3-4) S4 = S3 + W34 W34: lực cản chuyển động trên nhánh có tải W34= w.L .(qvl + qb + ql ) +(qvl+qb).H (kg) qvl =17,1 kg: trọng lượng phân bố trên 1m dài ql= 7,14 kg: trọng lượng phần quay của các con lăn chịu tải phân bố trên 1m dài của nhánh có tải W34=(17,1+4,4+7,14).60.0,035 +(17,1+7,14).2,5 =120,744(kg) S4 = S3 + W34 = 1,07 S1 +29,8 +120,744 =1,07 S1 +150,544 (kg) Xét đoạn (4-5) S5 = S4 + W45 W45= Wt + Wm Lực cản tại điểm vào tải để truyền cho hàng có tốc độ của bộ phận kéo :( 5.24,[ I ] ). Lực cản do thành dẫn hướng của máng vào tải : Wm = 5 . 1 = 5 (KG); ( công thức 2.25,[ I ] ). Tổng lực cản khi vào tải : W45 = Wt + Wm = 2,9 + 5 = 7,9 (KG ) ; S5 = S4 + W45 =1,07 S1 + 150,544 + 7,9 = 1,07 S1 + 158,644(*) Dùng biểu thức Ơle quan hệ giữa lực căng của nhánh đi vào và nhánh đi ra khỏi tang truyền động : Sv = Sr.em.a =>S5 = S1.em.a = S1.e0,25.3,49 = 2,39.S1 ; (**) Trong đó : + m = 0,25 : Hệ số bám giữa dây băng cao su với tang thép . + a = 200° = 3.49 rad : Góc ôm của dây băng trên tang chủ động Từ (*) và (**) suy ra : 1,07. S1 + 158,644 = 2,39.S1 Þ S1 = 120,185 ( KG ) ; Giá trị các lực căng dây băng ở các điểm còn lại : S2 = S1 + 27,8 =147,985( KG ) ; S3 = 1,07 S1 + 29,8 = 1,07. 120,185 + 29,8 = 158,4 ( KG ) ; S4 = 1,07. S1 + 143,46 =1,07. 120,185 + 150,544 = 265,338 ( KG ) ; S5 = 1,07. S1 + 150,96 = 1,07. 120,185+158,4 = 287 ( KG ) ; Xây dựng biểu đồ lực căng dây băng :H 2.1 Hình 2.1 : Biểu đồ lực căng dây băng . - Sức căng lớn nhất trên băng xuất hiện: Smax = S5 = 287 ( KG ) . Ta kiểm tra độ bền dây băng , số lớp màng cốt cần thiết : Như vậy là thỏa mãn . Lực cản tổng cộng trên băng: 0 =S5 – S1 = 287 – 120.185 = 166.815 (kg) Kiểm tra đường kính tang truyền động theo áp lực dây băng lên tang : Trong đó : Wo = 166,815 ( KG ) : pt = 10000 ( KG ) : áp lực cho phép của dây băng lên tang a =200° ; m = 0,25 ; Như vậy là thỏa mãn . 4 . Tính toán chọn động cơ điện và hộp giảm tốc . Hiệu suất của tang truyền động : ( công thức 6.13,[ I ] ) . Với : wt = 0,035 : hệ số cản trên tang dẫn động Ks : hệ số cản phụ thuộc vào góc ôm Suy ra : Vậy ta có: Công suất trên trục truyền động của băng : ( công thức 6.12,[ I ] ). Công suất động cơ để truyền động cho băng : ( công thức 6.15,[ I ] ). Trong đó: K = 1,2: hệ số dự trữ ma sát giữa băng và tang => * Lựa chọn động cơ điện: Từ bảng III.19.2,[ I ] chọn động cơ điện không đồng bộ loại A02 – 41 – 6 có các thông số kỉ thuật sau + công suất của động cơ: N=3 KW + Số vòng quay của động cơ: n= 955 v/p + Khối lượng của động cơ :55 kg + Hiệu suất : 81,5% Tỉ số truyền chung: =955 v/p : số vòng quay của động cơ :Tốc độ quay của tang truyền động : ( công thức 6.16,[ I ] ) . Tỷ số truyền cần thiết của bộ truyền : Theo bảng III.22.2,[ I ] , chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn 2 – 250 có các thông số sau : + Tỷ số truyền : i = 16,3 Tính chính xác tốc độ dây băng Thì không khác nhiều so với tốc độ đã chọn Năng suất thực của băng : ( công thức 6.19,[ I ] ) . Q = k . kb . ( 0,9.B – 0,05 )2 .vt . g = 470.1.( 0,9.0,4 – 0,05 )2 .1,5.1,23 = 83,3 ( T/h ) ; Lực ở thiết bị căng băng : ( công thức 6.20,[ I ] ). Sc = Sv + Sr = S2 + S3 = 147,985+158,4=306,385 ( KG ) ; Từ bảng III.49,[ I ], chọn tang căng băng 5025 – 40 có :Đường kính Dt = 320 mm, khi dây băng rộng 400 mm . Từ bảng III.55 ta chọn thiết bị căng băng kiểu vít 5020-40-32 có lực lớn nhất ở tang căng băng 0.5 T Từ bảng III.48,[ I ] chọn kích thước tang truyền động ký hiệu 5025 –40 có đường kính 400 mm. Lực căng nhỏ nhất thực tế trong dây băng Smin = 306,385 (KG) nằm trong giới hạn yêu cầu . 5 . Kiểm tra động cơ điện . Động cơ điện chọn phải kiểm tra thời gian mở máy khi tải trọng lớn nhất tác dụng . Thời gian mở máy ( Khởi động ) : Trong đó : ( G D2 )qd : Mômen đà tương đương của hệ thống cơ cấu , quy đổi tới trục động cơ . n : Số vòng quay của trục động cơ . Md : Mômen dư của động cơ . Tính : (GD2)qdq : Mômen đà tương đương của hệ thống của những khối quay . (GD2)qdq = d . GD2 d = 1,1 : Hệ số tính tới ảnh hưởng của những khối lượng về bộ truyền . GD2 : Mômen đà tương đương của rôtô và khớp nối . GD2 = 0,33 + 0,054 = 0,3415 (KG.m2) (GD2)qdtt : Mômen đà tương đương của hệ thống của tổng khối luong chuyển động tịnh tiến . Trong đó : G, Q, v : Khối lượng băng tải , khối lượng hàng , tốc độ dài . n,h : Tốc độ quay của trục động cơ , hiệu suất cơ cấu . Tính : Md = Mkdtb - Mt ymax = 1,8 : Hệ số mômen lớn nhất của động cơ . ymin = 1,1 : Hệ số mômen nhỏ nhất của động cơ . Ta có: Suy ra : Md =5,742– 1,31 = 4,432 (KG.m) Vậy động cơ điện đảm bảm bảo hoạt động tốt . 6 . Tính chọn khớp nối . * Khớp nối trục ra của động cơ vàhộp giảm tốc . Mômen định mức của động cơ : Mômen tính toán để chọn khớp : ( công thức 9.1,[ III ] ). Mk = k . Mđm = 1,2 .3,675 =4,849 ( KG.m ) ; Trong đó : k = 1,2 : Hệ số tải trọng động , tra bảng ( 9.1,[ III ] ). Theo trị số mômen tính và đường kính trục d =30 mm. Chọn khớp trục đàn hồi theo tiêu chuẩn GOCT 14084 – 68 . Ký hiệu MYB-30 có các thông số như sau : d ( mm ) D (mm) L (mm) Mx (KG.m) GD2 (KG.m2) 30 100 165 15 0,054 6 . Tính chọn phanh Momen phanh cần thiết trên trục truyền động của băng: MT =[q.H-CT(W0-qH)]D0/2 Trong đó: + =0,92 :hiệu suất của tang truyền động + CT =0,55: hệ số giảm nhỏ có thể lực cản của băng + q =17,1 kg/m : khối lượng hàng trên một đơn vị chiều dài + H =2,5 : chiều cao nâng hàng + D0= 0,4m : đường kính tang truyền động + W0=158,968 kg: lực kéo của băng MT = 0,92{2,5.17,1 - 0,55.(166,815-17,1.2,5)}0,4/2=4,787kg Momen phanh trên trục phanh: Dựa vào bảng III.38{I} chọn phanh nam châm điện TKT với các thông số sau. D(mm) B(mm) Mp(kg.m) F m (kg) 100 70 2 0,4 12 7 Tính sức bền trục tang . * Biểu đồ phân bố lực trên trục tang . RA Wo RB A C D B RC RD 4 3 2 1 4 3 2 1 Mx(kg.m) 8499,5 Mz (kg.m) 1310 Sơ đồ tính sức bền trục tang . Ta có : å Y = 0 Þ Wo = Rc + RD(1) å MA = 0 Þ RC /2 .170 + RD /2 .670 – RB. 800 = 0 (2) Từ (1) và (2) suy ra : RA = 167,96 RB =213,77 Trong đó : Wo : Lực võng trên tang . Vậy Rc = RD =203,5925 (KG) . *à mômen tại C:Mc=170.167,964=28553,88(KG) Mơmen uốn tại D:Md=130.213,77=27790,1(KG) Mặt cắt 4 – 4 : 0 < z1 < 170 mm. Mx = RA . z1 Với : z1 = 0 Þ Mx = 0 z1 = 170 Þ Mx =28553,2 (KG.mm) Mặt cắt 3 - 3 : 170 < z2 < 650 mm. Mx = RA . z2 - RB .(z2 – 170) z2 = 170 Þ Mx =28553,2 (KG.mm) z2 = 650 Þ Mx =28553,2 (KG.mm) Mặt cắt 2 - 2 : 0 < z3 < 130 mm. Mx = RB . z3 z3 = 0 Þ Mz = 0 z3 = 130 Þ Mz =27790,1 (KG.mm) Mômen tương đương ở tiết diện nguy hiểm 1-1 Mtd=Mu=28553,2 Mtdc-c = =8499,5 (KG.mm) . Mômen tương đương ở tiết diện 4 – 4 : Mtd4-4 = = 1134,5 (KG.mm) . * Tính đường kính trục ở các tiết diện :1-1 Lấy [ s ] = 50 N/mm2 Chọn đường kính tiết diện tại then dt = 40 mm . - Ở tiết diện 3 – 3 : Chọn d4-4 = 30 mm . Chọn đường kính tại các gối đỡ trục bằng 30 mm . * Kiểm tra bền . - Ứng suất uốn : Trong đó : Mu =8499,5 (KG.mm) . Wu = 0,1 .D3 = 0,1 .(30)3 =2700(mm3) . Chọn vật liệu chế tạo trục tang là thép 45 có các số liệu cơ tính như sau : sb (N/mm2) sch(N/mm2) s-1(N/mm2) 610 300 250 Þ su < [ su ] . Như vậy thỏa mãn . Trục đủ bền . 8 . Tính chọn then và ổ lăn . Chọn then bằng đầu trơn theo tiêu chuẩn TCVN 150 – 64 . Ký hiệu b ´ h ´ e TCVN 150 – 64 ; bài tập chi tiết máy. Có các thông số như sau : b (mm) h (mm) e t t1 10 8 76 5 3,3 Sơ đồ tính ổ : Vì không có lực dọc trục nên R= 0 Þ Q = R=84995(N) Þ C = Q . (n . h )0,3 ; Trong đó : n : số vòng quay của ổ . h : thời gian làm việc thực tế của ổ . Q : tải trọng tương đương . Với n = nt =71,65 (vòng /phút) ; Tổng số giờ làm việc của ổ : T = A . 365 . 24 . kn . kng . Trong đó : A = 5 năm . kn = 0,5 . kng = 0,7 . Suy ra : T = 5 . 365 . 24 . 0,5 . 0,7 = 15968,75 (h) Thời gian làm việc thực tế của ổ : h = CĐ%.T = 18000 (h) . Suy ra : C = 84995 .( 71,65 . 18000 )0,3 =5545014 (N) . Theo bảng 15P,[ III ] ta chọn ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy cỡ nhẹ có các thông số sau : Ký hiệu d D B L C D 1206 30 62 16 31 15000 41