Thiết kế băng gầu vận chuyển than cốc

GIỚI THIỆU BĂNG GẦU NGHIÊNG
 
Băng gầu nghiêng là 1 loại máy vận chuyển liên tục chúng gồm bộ phận kéo vô
tận (ở dạng dây băng hay 1 hay 2 dây xích kéo) được lắp với gầu ,thiết bị căng
băng,thiết bị truyền động, nắp vào tải dỡ tải và vỏ băng.Truyền động được thực
hiện từ động cơ qua hộp giảm tốc rồi truyền qua trục dẫn tới đĩa xích (tang) qua
xích (băng) làm xích (băng) chuyển động từ đó kéo theo gầu chuyển động vận
chuyển hàng hố .Phanh hoặc hãm dùng để khắc phục sự tự chuyển động tuỳ tiện
của bộ phận công tác hoặc theo chuyển động theo hướng ngược lại.
Phương vận chuyển của băng gầu theo phương đứng hoặc phương nghiêng với góc
nghiên nhỏ so với trục thẳng đứng
Vật liệu vận chuyển như la:ø cát, dá sỏi, xi măng, than…
Băng gầu được sử dụng phổ biến trong các xí nghiệp hố chất, các xí nghiệp xi măng, than,
các tram nghiền thức ăn gia súc
TÍNH TOÁN BĂNG GẦU NGHIÊNG
Tính toán thiết kế băng gầu vận chuyển than cốc có các thông số cơ bản:
Năng suất của băng gầu: Q=100 T/h
Chiều cao nâng hàng:h=30m
Góc nghiêng β=75
0

1.Tính toán chọn loại băng gầu và gầu
Do hàng vận chuyển là than cốc có đặc tính là giòn và không được vỡ vụn nên
theo bảng 8.5và 8.2 ta chọn được băng gầu dây xích tốc độ chậm, dỡ tải tự chảy có
hướng, lắp gầu đáy tròn (Gầu loại C), lắp vào bộ phận kéo bằng thành bên.
Hệ số trung bình điền đầy gầu ψ=0,6 tốc độ dây xích quy định 0,4-0,63 m/s
chọn tốc độ v=0,5m/s.
Theo bảng 4.1 (T.T.M.N.C – Phạm Đức) ta có:
Đối với vật liệu là than cốc cục vừa có:
o Khối lượng riêng:
γ
=0.48 ÷ 0.53 (T/m
3
)
o Góc dốc tự nhiên:
+ Trạng thái tự nhiên

: 35 ÷ 50ْ
+ Trạng thái chuyển động: 30ْ
o Hệ số ma sát ở trạng thái tĩnh: Với thép 0.84
o Nhóm mài mòn: D (Nhóm mài mòn nhiều).
Dung tích cần thiết của gầu trên 1 đơn vị chiều dài:
i
g
=
185.185
5.0*6.0*5.0*6.3
100
***6,3
==
γψ
v
Q
(l/m)
Trong đó:
o Q: Năng suất tính toán của băng gầu ( T/h)
o v: Tốc độ gầu (m/s)
o
ψ
: Hệ số đầy gầu
o
γ
: Khối lượng riêng của hàng
Theo bảng 8.7 (TTMNC)lấy i
g
=187 dung tích cần thiết của gầu i
0
=118 (l), bước
gầu t
g
= 630 mm.
Theo bảng 8.1 ta có các thông số của gầu:
B = 800 mm ; l = 435 mmm ; h = 615 mm ; r = 160 mm.
2. Tính toán chọn xích kéo :
Tải trọng trên 1 đơn vị chiều dài của khối lượng hàng:
q=
mKGi
g
/5.555.06.0185
=××=××
γψ
Tải trọng trên một đơn vị chiều dài của khối lượng phần chuyển động của xích
Công thức (8.7)
q
b
= Q.k =100 *0.8 = 80 KG/m
Vớùi k=0.8 hệ số lấy theo bảng (8.9_TTMNC_Phạm Đức) ứng với loại dây
xích là 2 xích ПГ:ПМ
Lực cản múc hàng (CT 8.13):
W
m
=q*k
m
=55.5*1.7 = 94.35KG
2
Với k
m
=1.7: Hệ số múc. Theo bảng (8.10) ứng với hàng cục vừa và lớn với v
= 0.5m
Công suất cần thiết trên trục truyền động để băng làm việc (8.15):
N= 0,003*Q*H(1+
Q
cvq
b
**
+
H
k
m
)
= 0,003*100*30(1+
100
1,1*5,0*80
+
30
7.1
)
= 10.66 KW
c =1,1: là hệ số tính đến chi phí năng lượng để khắc phục lực cản do trọng tâm
gầu và hàng đặt công son so với bộ phận kéo (lấy theo bảng (8.11)).
Lực vòng trên vòng tròn cơ sở của đĩa xích:
p=
V
N*102
=
5,0
66.10*102
= 2174.64 KG
Ta chọn sơ bộ sức kéo của băng gầøu 2 xích kéo được tính theo lực đứt
P
d1
= 0,6*S
d
⇒
S
d
=
6,0
1d
P
=
6,0
6.2174
= 3624.64 KG
Đường kính cơ sở của đĩa xiùch đối với đĩa xích truyền động thấp tốc, dỡ tải tự
chảy (8.12):
D
t
≥ 0,6*v
2
=0,6*0,5
2
=0,15(m)
Ta có bước gầøu =630 mm nên theo bảng (8.6) ta được bước xích là 320mm.
Số răng đĩa xích truyền động là 6
Số răng đĩa xích cân bằng là 6
Lấy gần đúng khối lượng của gàu G
g
=45,5kg
Theo công thức (8.6) ta tìm được tải trọng trên một đơn vị chiều dài do khối lượng gầu:
q
g
=
g
g
t
G
* k =
14,1*
63,0
5,45
=82.3 KG/m
t
g
=0,63 bước gầøu
k= 1,14 hệ số tính đến khối lượng các chi tiết để lắp gầu.
Theo bảng III.12 dùng xích bk∏ loại 1 ta tìm được các thông số của xích theo bước
xích:
Bước xích t= 320 mm
Khoảng cách giữa 2 tấm trong cùng B= 52mm
Chiều rộng tầm l = 60 mm
Tải trọng phá huỷ không nhỏ hơn 30.000 KG.
Khối lượng xích trên 1 mét chiều dài không lớn hơn 28.8 kg (q
x
=28.8kg).
Khối lượng trên 1 đơn vị chiều dài của phần hành trình băng:
q
bg
= q
x
+q
g
= 82.3 + 28.8 = 111 KG/m
3.Tính chính xác lực kéo của dây xích:
Theo phương pháp quay vòng theo chu vi băng bắt đầu từ điểm 1. Lực căng tại
điểm 1 là lực căng nhỏ nhất S
1
=S
min
.
3
Theo biểu thức (5.31)
Lấy S
min
=S
1
≥ 5q>50 KG
 S
1
≥ 5* 55.5 = 277.5 KG
q: Trọng lượng hàng trên một đơn vị chiều dài.
Lực căng ở điểm 2(công thức 8.23)
S
2
=k
q
*S
1
+W
n
=1,05*S
1
+94.35
k
q
=1,05: Hệ số tăng lực căng của bộ phận kéo do lực cản tại chi tiết quay (theo
công thức 5.23)
W
n
= 94.35(lực cản múc hàng)
=>S
2
=1,05*S
1
+ 94.35=1,05* 277.5 + 94.35= 385.725 KG
lực căng tại điểm 3(công thức 8.24)
S
3
=S
2
+(q+q
c
)*H
S
3
= 385.75 + 4995 = 5380.725 KG
Lực căng ở điểm 4
S
4
=S
1
+q
c
*H
S
4
= 277.5 + 111*30 = 3607.5 KG
Tải trọng động của băng gàu
S
đ
=
gtz
qqHv
g
b
**
)(**60
2
2
+
=
8.9*1,0*6
)1115.55(30*05*60
2
2
+
= 663.66 KG
Lực căng tính tồn của bộ phận kéo
S
tt
=S
max
+S
đ
=5380.725 + 663.66 = 6044.38 KG
Bộ phận kéo dùng 2 xích thì lực căng tính tồn 1 xích lấy:
S
tt
1
=0,6*S
tt
=0,6*6044.38 = 3626.6 KG
Tair trọng phá huỷ xích không được nhỏ hơn (CT 7.15)
S
pháhuỷ
=KS
tt
1
S
pháhuỷ
≥ 8*3626.6 = 29013.048 KG
K: hệ số dự trữ độ bền xích lấy K = 8
S
PH
=30.000 > 29013.048 KG
Xác địnhlực kéotrên đĩa xích có tính đến lực cản của đĩa xích (công thức 8.28)
W
0
= k
q
*S
n-1
-S
w
= 1,05*5380.725 – 3607.5 = 2042.26KG
4.Tính toán chọn động cơ:
a. Công suất trên trục truyền động của băng gàu (công thức 7.9)
N
0
=
102
*
0
vW
=
102
5,0*26.1042
= 10.01 (KW)
b. Công xuất cần thiết để truyền động băng gàu (công thức 6.15)
N=
η
0
* Nk
=
96,0
01.510*2,1
= 12.5 (KW)
Với k = 1.2 hệ số dự trữ.
c. Theo ГОСТ_184_71 chọn động cơ điện д32 có các thông số cơ bản :
Công suất : N = 14.5 KW
Số vòng quay: n= 600 v/p
4
Hiệu suất :η= 89%
d. Xác định công suất quay của trục truyền động băng gầu (công thức 7.16)
n
t
=
x
tz
v
*
*60
=
32,0*6
5,0*60
=15.625 (vòng/phút)
Thông số cơ bản của động cơ điện:
L = 707.5 mm
H = 451 mm
5.Tính toán chọn hợp giảm tốc :
a. tỷ số truyền cần thiết của bộ truyền
i =
t
ñc
n
n
=
625.15
600
= 38.4
Công suất trên trục quay nhanh của hộp giảm tốc:
N
t
= k
t
* N
dc
= 1* 14.5 KW
Với hộp giảm tốc của máy vận chuyển liên tục chọn k
t
= 1
- Từ bảng III 22.2 chọn hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp đặt ngang: ∏2-350 có:
Tỷ số truyền: i = 41,34
Công suất cho phép trên trục quay nhanh N= 16.3 KW
Số vòng quay cho phép : n= 1000v/p
- Từ tỷ số truyền tìm được ta tính chính xác tốc độ dây xích (công thức 6.17)
v
t
=
t
ñcx
i
ntz
*60
**
=
34,41*60
600*32,0*6
=0,464 m/s
Tính chính xác của băng gầøu (công thức 8.29):
5
Q= 3,6*i
0
* v
t
*ψ* γ *
g
t
1
=
63,0
5,0*6,0*464,0*118*6,3
= 93.86 (T/h)
Với :i
0
= 118 (l): dung tích cần thiết của gầu
v
t
= 0,464 : vận tốc thực của xích
ψ = 0,6 : hệ số điện đầy
γ = 0,5 :khối lượng riêng của hàng
t
g
= 0,63m :bước gầu
Vậy sai lệch trong giới hạn cho phép ≤ 10% : thỗ mãn
Thông số cơ bản của hộp giảm tốc kiểu Π
2
-350:
6. Tính chọn xích – Đĩa xích:
- Như trên ta đã chọn loại xích kiểu BkΠ loại 1 có:
- Bước xích : 320 mm
- Chiều rộng tấm B=60mm
- Khối lượng 1 m xích 28.8 kg
- Tải trọng phá huỷ :30.000 kg
- Khoảng cách giữa các tấm 52mm
Xác định lực căng dây xích trong thời gian khởi động công thức 6.23 :
S
xđ
=
v
kN
Mk
***102
η
+
s
r
=
464,0
3,1*96,0*5.14*102
+ 385.72
= 4460.31 KG
Với k
M
= 1.3 :Hệ số tỉ số giữa momen khởi động và mômen định mức của động cơ
điện theo cataloge.
Bộ phận kéo dùng 2 xích nên lực căng tính toán của 1 xích là:
S
kd
1
= 0,6*4460.31 = 2676.18 KG
Tải trọng cho phép khi hệ số an tồn
k=8 (công thức 7.21)
6
[S]=
k
S
dm
=
8
30000
=3750(kg)
- Kiểm tra độ bền xích trong thời gian khởi động (công thức 7.20)
S
kd
≤ 1,5[S] = 1.5*3750 = 5626 KG
Vậy xích chọn thỗ mãn.
Tính chọn đĩa xích :
- Theo bảng 8.6 ta chọn số răng đĩa xích truyền động 6, số răng đĩa căng xích 6.
- Đường kính vòng chia của đĩa xích truyền động và căng băng
D
dx
=
z
t
x
0
180
sin
=
6
180
sin
320
0
=640 mm
Theo tiêu chuẩn chọn đường kính đĩa xích là : 630 mm
Modun răng đĩa xích: m =
105
6
630
==
Z
D
dx
Lấy m = 100
Chiều cao răng: h = 2.25*m = 2.25*100= 225 mm
Chiều rộng đĩa xích: b = 50 mm
7. Tính toán chọn phanh:
Mô men phanh trên trục truyền động của băng gầu(5.36)
M
T
=η(q*H-C
Γ
(W
o
-qH))D
o
/2
=0.96(55.5*30-0.52118-55.5*30)*0.315
=434.85 KGm
η:hiệu suất của đĩa xích
q:khối lượng hàng trên 1 dơn vị chiều dài
W
o
:lực kéo của băng
C
Γ
=0.5:hệ số giảm nhỏ lực cản của xích
D
o:
đừng

kính tang truyền động
Tra bảngIII39.2 ta chọn phanh TT-200 có mô men phanh lớn nhất là 2000KGm
Đường kính 2000mm
Chiều rộng 95mm
Hành trình lớn nhất của phanh 1.3 mm
Thời giang đống phanh nhỏ nhất 0.4s
Thời gian đóng phanh nhỏ nhất 0.2s
Đóng và mở phanh lớn nhất 4s
Cho phép số lần đóng phanh :720
Cho phép thời gian đóng phanh:100%
Khối lượng:35.5 kg
8. Chọn khớp nối:
Momen định mức của động cơ [ công thức 1.62 “TTMNC” ]:
M
đm
= 23.56 (KGm )
7
KGm
nM
N
dm
dm
56.23
975
===⇒=
600
14.5
975.
n
N
975. M
ñc
ñc
ñm
N
đm
công suất định mức của động cơ
n-tốc độ quay dịnh mức của động cơ
Momen tính toán để chọn khớp nối [công thức 16-5 “TTMNC” ]:
M
k
= M
đm
. k
1
.k
2
Trong đó: _ k
1
:hệ số tính đến mức độ quan trọng của cơ. Tra bảng 1-21
“TTMT”, ta chọn k
1
= 1,2.
_ k
2
: hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu. Tra bảng 1-21
“TTMT”, chọn k
2
= 1,2.
Vậy: M
k
= 23.56.1,2.1,2 = 33.93 (Kg.m)
Theo bảng III-34 “TTMNC”, chọn khớp trục chốt –ống lót MYBП – 60 Có
M
x
=70KG.m, có các kích thước cơ bản [bảng III-3(I)]:
D
mm
D
1
mm
l
mm
l
k
mm
l
M
mm
L
mm
Momen đà
Kg.m
220 208 140 42 45 286 0.25
Khối lượng lớn nhất của khớp : m = 28kg
Hình vẽ:
* Chọn bánh phanh:
Từ tính toán chọn phanh ở trên ta chọn loại khớp nối trục đàn hồi chốt – ống
lót có bánh phanh có các thông số cơ bản:
D D1 L Khối lg. max Momen đà
8
200 140 95 25 0.5
* Chọn thiết bị căng băng:
Lực ở thiết bị căng băng theo công thức 6.20 ta có
S
c
=S
c
v
+S
c
r
=277.5 + 385.725 = 663.224 KG
Với: S
c
v
:lực căng xích ở điểm đi vào đĩa xích căng băng
S
c
r
: Lực căng xích ở điểm đi ra đĩa xích căng băng
Từ bảng III.56 ta chọn thiết bị căng băng bằng vít ký hiệu 8032-50-50 có lực kéo
lớn nhất ở tang căng băng là 1650kG
9.Tính toán trục truyền động:
Chọn vật liệu làm trục là thép C45 tôi có:
σ
b
≥ 850 Mpa
σ
1
≥ 340 Mpa và Ứng suất xoắn cho phép :[
τ
] = 20 Mpa
Tính chính xác công suất của trục truyền động:
N
o
= N×η =14.5×0.9 = 13.05 KW
Lực tác dụng lên đĩa xích:
9
- Lực vòng: P
t
=
2958
45.0
10205.13
45.0
102
=
×
=
×
o
N
N
Do bộ phận truyền động bao gồm 2 đĩa xích nên lực vòng tác dụng lên 1 đĩa
xích là: P
t
1
=
=
2
t
P
2
2958
=1479 N
- Lực hướng tâm:
F =
00
75cos
2
5.3607725.5380
75cos
2
×
+
=×
+
vr
SS
=1153.8 N
Lực hướng tâm tác dụng lên một đĩa xích:
F
1
=
2
8.1153
2
=
F
= 576.9 N
- Momen xoắn tác dụng lên trục đĩa xích:
M
x
= 9.55×10
6
×
16.7976
625.15
05.13
9550
0
=×=
n
N
Nm
Momen xoắn tác dụng lên 1 đĩa xích:
M
x
1
=
2
16.7976
2
=
x
M
= 3988.08 Nm
Xác định sơ bộ đường kính trục:
d
≥
mmmm 1009.99
202.0
3988080
3
≈=
×
Sơ đồ trục truyền động được đưa về sơ đồ tính đơn giản:
870100 100
A
B
Y
A
1 2
X
A
Y
B
X
B
P
1
P
2
C D
A
X
A
P
1
F
1
P
2
F
2
DC
B
X
B
x
z
Ta xác định được momen uốn và momen xoắn tác dụng lên trục của đĩa xích truyền
động :
- Biểu đồ momen uốn trong mặt phẳng y-z:
10
- Biểu đồ momen uốn trong mặt phẳng x-z:
Momen uốn tại tiết diện nguy hiểm (tại C và D):
M
utd
=
22
14790057690
+
=158753.098 Nmm
Momen tương đương tại tiíet diện nguy hiểm:
M
tđ
=
592.3453778398808075.098.158753
22
=×+
Nmm
Đường kính trục ở tiết diện nguy hiểm là :
d
nn
=d
mm
≥
[ ]
3
3
40*1.0
592.3453778
*1.0
=
σ
td
M
=95.22 mm
Chọn d=96 mm
* Kiểm nghiệm sức bền trục:
Ta có d=96 mm
Với thép 45 tôi σ
B
= 900 N/mm
2
σ
-1
=0.45*σ
b
= 405 N/mm
2
11
ι
-1
=0.25*σ
b
= 225N/mm
2
tính chính xác trục theo công thức 7.5 CTM
n=
[ ]
n
nn
nn
≥
+
τσ
τσ
*
Với: [n]=2.5
n
σ
, n
τ
: Hệ số an tồn chỉ xét đến ứng suất và xoắn. Được xác định theo công
thức: n
σ
=
mt
t
a
k
σψ
βε
σ
σ
σ
×+
×
×
1
n
τ
=
mt
t
at
k
τψ
βε
τ
τ
×+
×
×
1
Với σ
a,
σ
m,
τ
m,
a
τ
:
Biên độ và giá trị trung bình của ứng suất
Vì trục quay nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng:
σ
a1
=σ
max
=
=
×
=
3
961.0
098,158753
W
M
u
1.794
σ
m
=0
Do trục quay 1 chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động:
τ
m
= τ
a
=
=
××
=
×
3
0
962.02
3988080
2 W
M
x
11.27
:,
t
ψψ
σ
Hệ số tính đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi và phụ
thuộc vào cơ tính của vật liệu.
Với thép cacbon trung bình:
σ
ψ

= 0.1

τ
ψ
= 0.05
:,
τσ
εε
Hệ số kích thước,xét ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn
mỏi.
7.0
7.0
=
=
τ
σ
ε
ε
β: Hệ số tăng bền bề mặt. β =1.6
Với trục có then :
2
2.2
=
=
τ
σ
k
k
Nên ta có:n
σ
=
mt
t
a
k
σψ
βε
σ
σ
σ
×+
×
×
1
=
=
×
×
6.17.0
7.12.2
405
114.93
n
τ
=
mt
t
at
k
τψ
βε
τ
τ
×+
×
×
1
=
=
×+
×
×
7.1105.0
6.17.0
7.112
225
10.475
12
suy ra: n=
457.103.114
457.10*93.114
+
=107>[n]
vậy thoả mãn điều kiện
Do trục có rãnh then nên chọn đường kính trục tại mặt cắt nguy hiểm: d=105mm
Tính toán then:
Để cố định đĩa xích theo phương tiếp tuyến nói cách khác là để truyền mô men
,chuyển động từ trục đến đĩa xích và ngược lại ta dùng then
Chọn then bằng theo bảng 7-23
Vì đường kính d=105 mm nên ta chọn được then có
b=28,h=16 trên trục t=8, trên lổ t
1
=8,2, k=10
kiểm nghiệm then :
kiểm nghiệm theo sức bền dập (công thức 7.11 CTM)
σ
d
=
[ ]
d
x
dkl
M
σ
≤
2
Nmm
2
M
x
=3988080Nmm
l=0,8l
m
=76 mm(l
m
chiều dài mayjơ), d=105, k=10
σ
d
=
=
76*10*105
3988080*2
99.95 N/mm
2
< [σ
d
] = 150
697.35
7628105
39880802
2
=
××
×
==
dbl
M
x
c
τ
N/mm
2
mà [τ
c
]=87N/mm
2
nên

τ
c
≤[τ
c
]
vậ then trên thỏa mãn điều làm việc
*chọn ổ đỡ:
phản lực ở các gối đỡ Y
A
=Y
B
=576.9 N
X
A
=X
B
=1479 N
chọn ổ bi dựa vào khả năng làm việc
C=Q(nh)
0,3
(8.4 chi tiết máy)
Số vòng quay của ổ bằng 20 vòng/phúc
Số giờ làm việc h=10500 giờ
Q=(k
v
R+mAt)k
n
k
t
(công thức 8.6)
Vì tải trọng dọc trục không có nên A=0
Suy ra Q=K
v
k
n
k
t
R
Tra bảng ta có
K
v
=1,1(bảng

8.5)
K
n
=1(bảng 8.4)
K
t
=1,1 (bảng 8.3)
R=
5.15879.5761479
2222
=+=+
YX
N
Suy ra Q=1,1*1587.5*1*1,1=1920.9 N
Suy ra C=1920.9(20*10500)
0,3
=1920.9*39,5=75876
Tra bảng ta chọn được ở bi đỡlòng cầu 2 dãy ký hiệu 1218 có
D=160, d=90, B=40
13
Đường kính bi : 15.88 ,hệ số khả năng làm việc C:245000
Tải trọng tĩnh cho phép 345000
Số vòng quay trong 1 phút :1600

TÀI LIỆU THAM KHẢO
14

Xem chi tiết: Thiết kế băng gầu vận chuyển than cốc