Thiết kế băng cao su ngang Q = 80T/h

TÍNH TOAÙN VAØ THIEÁT KEÁ BAÊNG CAO SU NGANG PHAÀN 1: GIÔÙI THIEÄU. Hình 1 Caùc baêng taûi ñai thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå vaän chuyeån caùc loaïi vaät lieäu rôøi vaø haøng ñôn chieác theo phöông ngang vaø phöông nghieâng. Baêng taûi naøy ñöôïc söû duïng roäng raõi trong caùc nhaø maùy, phaân xöôûng, caùc xí nghieäp,… Ñaëc bieät laø trong caùc nhaø maùy saûn xuaát vaät lieäu xaây döïng, hoï thöôøng söû duïng ñeå vaän chuyeån caùc loaïi haøng rôøi, haøng boät, xi maêng, … Vì noù coù chieàu daøi vaän chuyeån lôùn, naêng suaát vaän chuyeån cao, deã cheá taïo, … Ví duï baêng taûi coù chieàu roäng 1800 mm vôùi vaän toác 3m/giaây coù theå vaän chuyeån ñeán 9000 taán vaät lieäu trong moät giôø, ñieàu ñoù töông ñöông vôùi vieäc vaän chuyeån baèng 180 toa xe chöùa vaät lieäu vôùi taûi troïng 50 taán moät toa xe. Moät öu ñieåm nöõa cuûa baêng taûi ñai laø deã daøng phuø hôïp vôùi caùc daïng chu tuyeán vaän chuyeån, giaù thaønh coâng trình khoâng lôùn do keát caáu phaàn naâng baêng theo ñöôøng vaän chuyeån ñôn giaûn vaø nheï maø vaãn ñaûm baûo an toaøn, naêng löôïng tieâu toán khoâng cao, soá ngöôøi phuïc vuï thieát bò khi hoaït ñoäng khoâng nhieàu vaø ñieàu khieån deã daøng (vôùi caùc loaïi baêng coù chieàu daøi lôùn thì caàn moät ngöôøi phuïc vuï treân ñoaïn baêng daøi 11.5 km baêng). Trong baêng ñai thöôøng thì vaät lieäu ñöôïc vaän chuyeån ôû nhaùnh treân cuûa baêng, coøn nhaùnh döôùi laø nhaùnh khoâng taûi ñi theo höôùng ngöôïc laïi. Nhöng trong moät soá tröôøng hôïp ñaëc bieät thì caû nhaùnh döôùi cuõng ñöôïc söû duïng ñeå vaän chuyeån theo höôùng ngöôïc laïi. Ñoái vôùi vaät lieäu rôøi (boät) thöôøng söû duïng con laên hình loøng maùng. Vaät lieäu ñöôïc vaän chuyeån trong hoäp kín ñeå traùnh nöôùc vaø ñöôïc dôõ taûi ôû cuoái tang. PHAÀN 2: TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ. A. Caùc thoâng soá ban ñaàu. + Naêng suaát cuûa baêng: Q = 80 (Taán/h). + Chieàu daøi vaän chuyeån: L = 100 (m). + Vaän chuyeån haøng boät (xi maêng): . + Dôõ taûi qua tang ôû cuoái nhaùnh chòu taûi. + Ñieàu kieän laøm vieäc: trung bình. B. Tính choïn sô boä caùc chi tieát cuûa baêng. I. Chieàu roäng cuûa daây baêng. Choïn B = 500 (mm). Trong ñoù: + Q = 80 (T/h): naêng suaát cuûa baêng. + V = 1 (m/s): vaän toác cuûa baêng (tra baûng 6.2 [I]). + : khoái löôïng rieâng cuûa haøng. + K = 470: heä soá phuï thuoäc goùc doác töï nhieân cuûa haøng (baûng 6.13 [I]), söû duïng con laên loøng maùng (3 con laên ñôõ), vôùi goùc doác töï nhieân cuûa xi maêng (baûng 4.1 [I]). + = 1: heä soá phuï thuoäc goùc doác töï nhieân cuûa baêng (baûng 6.14 [I]). Vaäy theo qui ñònh baûng 4.3 [I], ta choïn daây baêng coù coâng duïng chung loaïi 2, roäng B = 500 (mm), coù 3 lôùp maøng coát baèng vaûi baïc B-820, coù boïc cao su ôû beà maët laøm vieäc daøy vaø maët khoâng laøm vieäc . Kyù hieäu daây baêng ñaõ choïn: Daây baêng 20-62. II. Taûi troïng treân moät ñôn vò chieàu daøi do khoái löôïng haøng (coâng thöùc 5.12 [I]). Trong ñoù: + Q = 80 (T/h): naêng suaát cuûa baêng. + V = 1 (m/s): vaän toác cuûa baêng. III. Taûi troïng treân moät ñôn vò chieàu daøi do khoái löôïng baêng (coâng thöùc 4.11 [I]). + Chieàu daày daây baêng (coâng thöùc 4.1 [I]): ° : chieàu daày lôùp boïc cao su beà maët laøm vieäc cuûa daây baêng. ° : chieàu daày lôùp boïc cao su beà maët khoâng laøm vieäc cuûa daây baêng. ° : Chieàu daày cuûa lôùp maøng coát. ° i = 3 (lôùp): soá lôùp maøng coát. IV. Choïn con laên ñôõ: 1) Con laên hình loøng maùng. - Ñöôøng kính con laên ñôõ (baûng 6.8 [I]). dl = 102 (mm). - Khoái löôïng phaàn quay cuûa con laên ñôõ hình loøng maùng (baûng 6.15 [I]). GC = 11.5 (kG). - Khoaûng caùch giöõa caùc con laên ñôõ ôû nhaùnh laøm vieäc (baûng 6.9 [I]). ll = 1400 (mm). - Taûi troïng treân moät ñôn vò chieàu daøi do khoái löôïng phaàn quay cuûa con laên. . Hình 2 2) Con laên thaúng. - Ñöôøng kính con laên ñôõ (baûng 6.8 [I]). dl = 102 (mm). - Khoái löôïng phaàn quay cuûa con laên ñôõ hình loøng maùng (baûng 6.15 [I]). GT = 7.5 (kG). - Khoaûng caùch giöõa caùc con laên ñôõ ôû nhaùnh khoâng laøm vieäc (baûng 6.9 [I]). lk = 2*ll = 2800 (mm). - Taûi troïng treân moät ñôn vò chieàu daøi do khoái löôïng phaàn quay cuûa con laên. . Hình 3 3) Taûi troïng treân moät ñôn vò chieàu daøi do phaàn chuyeån ñoäng cuûa baêng taûi. . V. Choïn ñoä beàn döï tröõ theo tieâu chuaån qui ñònh (baûng 6.18 [I]). no = 9 VI. Choïn giôùi haïn beàn cuûa lôùp maøng coát trong daây baêng (baûng 4.7 [I]). Kc = 55 (kG/cm2) C. Tính toaùn vaø kieåm tra. I. Xaùc ñònh löïc caêng cuûa daây baêng taïi töøng ñieåm rieâng cuûa baêng theo phöông phaùp quanh voøng. Hình 4 Ta chia chu tuyeán cuûa baêng thaønh 8 ñoaïn rieâng bieät, tính töø 1 ñeán 8. Moãi ñoaïn coù daïng löïc caûn khaùc nhau. Ta baét ñaàu töø ñieåm 1, taïi ñoù löïc caêng baêng laø nhoû nhaát. Taïi ñieåm 1 coù löïc caêng cuûa nhaùnh ra cuûa tang daãn ñoäng. 1. Xeùt ñoaïn 1-2 ôû nhaùnh khoâng taûi. - Löïc caûn taïi chi tieát quay (tang troáng) duøng coâng thöùc 5.23 [I]. Wq = S1*(Kq-1) = S1*(1.07-1) = 0.07S1 Trong ñoù: + S1: löïc caêng cuûa boä phaän keùo taïi ñieåm ñi vaøo chi tieác quay. + Kq = 1.07: heä soá taêng löïc caêng cuûa boä phaän keùo treân tang. - Löïc caûn chuyeån ñoäng treân ñoaïn baêng thaúng (nhaùnh khoâng taûi) duøng coâng thöùc 5.20 [I]. WK = W12 = (qb+qk)*L*T = (4.675+2.7)*50*0.022 = 8.2 (kG). Trong ñoù: + T = 0.022: heä soá caûn chuyeån ñoäng cuûa baêng treân caùc con laên coù oå töïa (baûng 6.16 [I]). - Löïc keùo caêng taïi ñieåm 2: S2 = S1 + Wq + W12 = 1.07S1 + 8.2 (kG). 2. Xeùt ñoaïn 2-3: - Löïc keùo caêng taïi ñieåm 3: S3 = S2 + Wq = S2 + S2(Kq+1) = S2 + 0.07S2 = 1.15S1 + 8.774 (kG). 3. Xeùt ñoaïn 3-4: - Löïc keùo caêng taïi ñieåm 4: S4 = S3 + Wq = S3 + S3(Kq+1) = S3 + 0.07S3 = 1.23S1 + 9.39 (kG). 4. Xeùt ñoaïn 4-5: - Löïc keùo caêng taïi ñieåm 5: S5 = S4 + Wq = S4 + S4(Kq+1) = S4 + 0.07S4 = 1.317S1 + 10.04 (kG). 5. Xeùt ñoaïn 5-6: - Löïc keùo caêng taïi ñieåm 6: S6 = S5 + Wq + W56 = S5 + S5(Kq+1) + 8.2 = 1.4S1 + 18.94 (kG). 6. Xeùt ñoaïn 6-7: - Löïc keùo caêng taïi ñieåm 7: S7 = S6 + Wq = S6 + S6(Kq+1) = S6 + 0.07S6 = 1.498S1 + 20.266 (kG). 7. Xeùt ñoaïn 7-8: a) Löïc caûn do maùng vaøo taûi. + Löïc caûn taïi ñieåm vaøo taûi ñeå truyeàn cho haøng coù toác ñoä cuûa boä phaän keùo (coâng thöùc 5.24 [I]). + Löïc caûn do thaønh daãn höôùng cuûa maùng vaøo taûi (coâng thöùc 5.25 [I]). Wm = 5*l = 5*2 = 10 (m). ° l = 2 (m): chieàu daøi cuûa maùng vaøo taûi. + Toång löïc caûn khi vaøo taûi. WVT = Wt + Wm = 2.2+10 = 12.2 (kG). - Löïc caûn chuyeån ñoäng cuûa baêng do khoái löôïng haøng, baêng vaø con laên gaây neân. WC = (qb + q + qbt)*L*lm = (4.675+22.22+19.7)*100*0.025 = 117 (kG). Trong ñoù: + lm = 0.025: heä soá caûn chuyeån ñoäng cuûa baêng treân caùc con laên coù oå töïa (baûng 6.16 [I]). + L = 100 (m): chieàu daøi vaän chuyeån cuûa baêng. - Toång löïc keùo caêng taïi ñieåm 8: S8 = S7 + WVT + WC = 1.498S1 + 175 (kG). Duøng bieåu thöùc Ôle ñeå xeùt quan heä giöõa löïc caêng cuûa nhaùnh vaøo vaø nhaùnh ra khoûi tang truyeàn ñoäng. . Trong ñoù: + : heä soá baùm cuûa tang vôùi daây baêng (baûng 6.6 [I]). + : goùc oâm cuûa daây baêng treân tang. Vaäy giaûi caùc phöông trình treân ta ñöôïc keát quaû sau: S1 = 129 (kG). S2 = 146.23 (kG). S3 = 157.13 (kG). S4 = 168 (kG). S5 = 180 (kG). S6 = 199.54 (kG). S7 = 214 (kG). S8 = 368 (kG). II. Tính kieåm nghieäm. 1. Kieåm tra ñoä beàn cuûa baêng. - Soá lôùp vaûi cuûa baêng loaïi B-820 ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc. Nhö vaäy laø thoûa maõn. 2. Xaùc ñònh löïc keùo tính theo coâng thöùc 5.34 [I]: Wo = Svaøo – Sra = S8 – S1 = 368 – 129 = 235 (kG). Trong ñoù: + Svaøo : löïc ñi vaøo tang. + Sra : löïc ñi ra khoûi tang. 3. Tính toaùn tang daãn ñoäng. - Ñöôøng kính tang daãn ñoäng (coâng thöùc 6.3 [I]). Trong ñoù: + a = 125: heä soá baûng 6.5 [I]. + i = 3: soá lôùp maøng coát. Theo tieâu chuaån cuûa OCT ta laáy Dt = 400 (mm). - Kieåm tra vieäc choïn ñuùng ñöôøng ñöôøng kính tang truyeàn ñoäng theo aùp löïc daây baêng leân tang (coâng thöùc 6.4). Trong ñoù: + Pt = 10000 (kG/m2): aùp löïc cho pheùp cuûa daây baêng leân tang. - Hieäu suaát cuûa tang truyeàn ñoäng (coâng thöùc 6.13 [I]). Trong ñoù: + : heä soá caûn cuûa tang. + KS = 1.54: heä soá baûng 6.19 - Toác ñoä quay cuûa tang. Trong ñoù: + V = 1 (m/s): vaän toác cuûa daây baêng. + K = 0.98: heä soá tröôït. Vaäy theo baûng III.48 choïn tang daãn ñoäng coù kí hieäu: 5040-60 coù ñöôøng kính 400 (mm) khi daây baêng roäng 500 (mm). 4. Tính choïn tang caêng baêng vaø tang cuoái baêng. - Ñöôøng kính tang (coâng thöùc 6.3). . Töø baûng III.50 ta choïn tang caêng baêng coù kí hieäu: 5040-50 coù ñöôømg kính 320 (mm) khi daây baêng roäng 500 (mm) vaø coù khoái löôïng mt = 68 (kG). - Löïc caêng taïi vò trí caêng baêng. SC = + + mt = S3 + S4 + mt = 157.13 + 168 + 68 = 393 (kG). Vaäy ta choïn ñoái troïng coù khoái löôïng mñt = 393 (kG). 5. Tính choïn ñoäng cô. - Coâng suaát treân truïc truyeàn ñoäng cuûa baêng (coâng thöùc 6.12). Trong ñoù: + W0 = 239 (kG): löïc keùo. + Vt = 1 (m/s): vaän toác cuûa daây baêng. + : hieäu suaát cuûa tang. - Coâng suaát ñoäng cô ñeå truyeàn ñoäng cho baêng (coâng thöùc 6.15). Trong ñoù: + K = 1.35: heä soá beàn döï tröõ. + = 0.96: hieäu suaát boä truyeàn töø ñoäng cô ñeán truïc truyeàn ñoäng, ñöôïc laáy theo baûng 5.1 vôùi giaû thuyeát raèng seõ duøng hoäp giaûm toác hai caáp. Vaäy töø baûng III.19 ta choïn ñoäng cô ñieän loaïi A02-42-6 coù coâng suaát Nñm = 4 (kW), toác ñoä quay cuûa nñc = 955 (vg/ph). Hình 5 Baûng thoâng soá. Kí hieäu D L B1 C1 L1 L2 L3 L4 H h l Giaù trò 300 506 274 108 224 85 80 120 390 240 40 6. Tính toaùn vaø kieåm tra khi khôûi ñoäng ñoäng cô (coâng thöùc 6.23). Trong ñoù: + Nñm = 4 (kW): coâng suaát ñònh möùc cuûa ñoäng cô. + = 0.96: hieäu suaát boä truyeàn töø ñoäng cô ñeán truïc truyeàn ñoäng. + Km= 1.3: heä soá tyû soá giöõa moâmen khôûi ñoäng vaø moâmen ñònh möùc cuûa ñoäng cô. - Kieåm tra ñoä beàn daây baêng trong thôøi gian khôûi ñoäng (soá lôùp maøng coát caàn thieát trong daây baêng). Nhö vaäy laø thoûa maõn. Trong ñoù: + KC = 55 (kG/m): giôùi haïn beàn cuûa lôùp maøng coát trong daây baêng (baûng 4.7). + Kn = 0.75: heä soá ñoä beàn choå noái daây baêng (baûng 6.20), daùn nguoäi. + Kñ = 1-0.03*i=1-0.03*3=0.91: heä soá laøm vieäc khoâng ñeàu cuûa lôùp maøng coát trong daây baêng. 7. Tính choïn hoäp giaûm toác. - Tyû soá truyeàn caàn thieát cuûa boä truyeàn. Theo baûng III.22 ta choïn hoäp giaûm toác hai caáp , coù tyû soá truyeàn i = 19.83, coâng suaát tính toaùn 16.9 (kW), khi toác ñoä voøng quay 1000 (vg/ph) treân truïc quay nhanh. Hình 6 8. Tính chính xaùc toác ñoä daây baêng (coâng thöùc 6.18). Nhö vaäy toác ñoä daây baêng cuõng khoâng khaùc nhieàu so vôùi toác ñoä ñaõ choïn. 9. Naêng suaát thöïc cuûa baêng (coâng thöùc 6.19). Trong ñoù: + K = 470: heä soá baûng 6.13. + : heä soá phuï thuoäc vaøo goùc nghieâng cuûa baêng (baûng 6.14). + : khoái löôïng rieâng cuûa haøng (baûng 4.1). + B = 500 (mm): beà roäng cuûa baêng. 10. Choïn khôùp noái: Khôùp noái ñöôïc tính theo moâmen truyeàn qua khôùp coù keå ñeán aûnh höôûng cuûa cheá ñoä laøm vieäc. Khôùp noái giöõa truïc ñoäng cô ñieän vaø truïc vaøo hoäp giaûm toác. Trong ñoù: + K1 = 1.4: möùc ñoä quan troïng cuûa keát caáu. + K2 = 1.3: heä soá tính ñeán cheá ñoä laøm vieäc cuûa cô caáu. + Mñm : moâmen ñònh möùc treân truïc ñoäng cô. . Vaäy choïn khôùp noái ñaøn hoài coù kí hieäu MYB-4 coù moâmen quay cho pheùp 12 (kG.m) vaø moâmen ñaø GD2 = 0.055 (kG.m2). Hình 7 III. Tính toaùn truïc tang. 1. Tính phaûn löïc taïi caùc goái ñôõ. Hình 8 Vieäc tính toaùn ta ñöa veà moät daàm coù moät goái di ñoäng vaø goái coá ñònh. Goái di ñoäng laø choã noái giöõa truïc ra cuûa hoäp giaûm toác vaø truïc vaøo cuûa tang. Goái coá ñònh naèm ôû oå cuûa truïc tang. - Hôïp löïc caêng cuûa daây baêng. - Taûi troïng taùc duïng leân may-ô taïi ñieåm C vaø D. - Phaûn löïc taïi goái A vaø B. - Moâmen uoán taïi D vaø C. MC = MD = 200*248.5=49700 (kG.mm). Hình 9 - Moâmen xoaén taùc duïng leân truïc tang. Mx = i*Mñm = 19.83*4.1 = 81.303 (kG.m) = 81303 (kG.mm). Hình 10 - Moâmen töông ñöông taùc duïng leân truïc tang. 2. Tính ñöôøng kính truïc. Choïn vaät lieäu laøm truïc tang laø theùp 45X coù: + + + - ÖÙng suaát uoán cho pheùp ñoái vôùi chu kyø ñoái xöùng (coâng thöùc 1.12 TKCTM). Trong ñoù: + [n] = 1.6: heä soá an toaøn. + K = 2: heä soá taäp trung öùng suaát. - Ñöôøng kính truïc taïi ñieåm coù moâmen lôùn nhaát (ñieåm C vaø D). Choïn d = 40 (mm). - Chieàu daøi may-ô laép vôùi truïc. lm = (1.21.5)*d = 1.5*40 = 60 (mm). 3. Kieåm nghieäm truïc. Hình 11 a) Heä soá an toaøn chæ xeùt ñeán öùng suaát phaùp. - ÖÙng suaát uoán lôùn nhaát. - Soá giôø laøm vieäc toång coäng. Trong ñoù: + A = 10 (naêm): tuoåi beàn cuûa chi tieát (TKCTM). + Kn = 0.75: heä soá söû duïng trong naêm. + Kng = 0.67: heä soá söû duïng trong ngaøy. - Soá chu kyø laøm vieäc toång coäng. Trong ñoù: + nt = 48.8 (vg/ph): soá voøng quay cuûa tang. + CÑ = 0.4: baêng laøm vieäc ôû cheá ñoä naëng. - Soá chu kyø laøm vieäc töông öùng vôùi caùc taûi troïng. - Soá chu kyø laøm vieäc töông ñöông. - Heä soá cheá ñoä laøm vieäc. - Giôùi haïn beàn moûi tính toaùn. - Kieåm tra heä soá an toaøn cuûa truïc. Trong ñoù: + heä soá taäp trung öùng suaát (truïc trôn). + heä soá kích thöôùc (TKCTM). + heä soá chaát löôïng beà maët (beà maët gia coâng tinh). + do chu kyø maïch ñoäng ñoái xöùng. b) Heä soá an toaøn chæ xeùt ñeán öùng suaát tieáp. - Giôùi haïn moûi xoaén. - Bieân ñoä öùng suaát tieáp sinh ra trong tieát dieän cuûa truïc. (do chu kyø maïch ñoäng ñoái xöùng). Trong ñoù: + W0 : moâmen caûn xoaén (baûng 7-3a TKCTM). - Kieåm tra heä soá an toaøn cuûa truïc. Trong ñoù: + heä soá taäp trung öùng suaát (truïc trôn). + heä soá kích thöôùc (TKCTM). + heä soá chaát löôïng beà maët (beà maët gia coâng tinh). c) Tính chính xaùc truïc theo coâng thöùc. Trong ñoù: + Heä soá an toaøn chæ xeùt ñeán öùng suaát phaùp (). + Heä soá an toaøn chæ xeùt ñeán öùng suaát tieáp (). + Heä soá an toaøn cho pheùp [n] = 1.5. Vaäy truïc laøm vieäc an toaøn. 4. Tính toaùn vaø choïn then. Choïn then baèng ñeå laép leân phaàn may-ô cuûa truïc tang. Choïn theo TCVN 150-64 coù: b = 12 h = 8 t = 4.5 t1 = 3.6 k = 4.4 : öùng suaát daäp cho pheùp. : öùng suaát caét cho pheùp. - Tính nghieäm then. + Chieàu daøi laøm vieäc cuûa then. lth = 0.85*lm = 0.85*60 = 51 (mm). + Söùc beàn daäp (coâng thöùc 7.11 TKCTM). + Söùc beàn caét (coâng thöùc 7.12 TKCTM). Vaäy then laøm vieäc an toaøn. 5. Tính choïn oå laên. a) Taûi troïng töông ñöông (coâng thöùc 8.2 TKCTM). Q = R*Kv*Kn*Kt = 2485*1*1*1 = 2485 (daN). Trong ñoù: + Kv = 1: khi voøng trong cuûa oå quay (baûng 8-5). + Kn = 1: nhieät ñoä laøm vieäc döôùi 1000C (baûng 8-4). + Kt = 1: taûi troïng tónh (baûng 8-3). b) Heä soá khaû naêng laøm vieäc. C = Q*(nt*h)0.3= 2485*(48.8*44000)0.3= 197200 Theo 8545-57 ta choïn oå bi ñuõa loàng caàu hai daõy coù soá hieäu 13507, Cbaûng =250000. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO Tính toaùn maùy truïc - Phaïm Ñöùc [I]. Maùy vaän chuyeån lieân tuïc -Nguyeãn Hoàng Ngaân. Thieát keá chi tieát maùy -Nguyeãn Troïng Hieäp.