Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ

Lời nói đầu
Đồ án môn học Máy nâng chuyển là một đồ án chuyên ngành của
ngành Máy & Thiết bị mỏ. Qua đồ án này sẽ giúp sinh viên nắm chắc những
kiến thức đã đợc học và dần tiếp cận với công việc thực tế tính toán thiết kế
các máy nâng chuyển trong vận tải mỏ. Trong đồ án môn học này em đã đợc
giao nhiệm vụ tính toán thiết kế băng tải với các thông số:
- Năng suất yêu cầu: Q
yc
(t/h)=120
- Chiều dài làm việc: L(m)= 300
- Vận tải lên dốc:

(độ)= 5
0
.
- Khối lợng riêng của vật liệu vận tải:

(t/m
3
) = 1,25
Đồ án đợc thực hiện với sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo .TS.
Nguyễn Hu Vit. Tuy nhiên do trình độ bản thân còn hạn chế nên trong
quá trình tính toán không tránh khỏi những sai sót, vì vậy em mong đợc sự chỉ
bảo thêm của các thầy và những ý kiến đóng góp của các bạn để bản đồ án
của em đợc hoàn thiện hơn. Qua đây em bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến
TS Nguyễn Hu Vit đã tận tình hớng dẫn để em có thể hoàn thành đợc đồ
án môn học này.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà nội, tháng 11 năm 2010

hơn rất nhiều so với ô tô trừ đờng sắt. Ngày nay nhiều nớc trên thế giới có
công nghiệp phát triển đã tự thiết kế và chế tạo băng tải dùng hoặc xuất khẩu.
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
2
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
Trớc đây chúng ta vẫn thờng nhập băng tải của các nớc trên thế giới để dùng
trong công nghiệp mỏ : Liên Xô, Ba lan, Trung Quốc, Nhật Bản nhng trong
giai đoạn hiện nay chúng ta đã chế tạo đợc băng tải có B =800 ữ 1000 mm, i
=4-5 lớp.
1.2 Giới thiệu kết cấu băng tải.
Băng tải gồm có trạm dẫn động, trạm kéo căng và hệ thống con lăn đỡ
băng, tấm băng và hệ thống dỡ tải. Băng tải có thể đặt và làm việc trên mặt
phẳng nằm ngang hay nghiêng. Vật liệu trên băng tải đợc dỡ ra đầu cuối của
hành trình băng hoặc giữa băng. Lực kéo băng đợc truyền từ tang dẫn động
bằng ma sát và lực kéo đó phụ thuộc nhiều vào hệ số ma sát, góc ôm của băng
với tang dẫn động và sức cằng ban đầu của băng. Những thông số cơ bản của
băng tải là năng suất , chiều rộng băng , tốc độ chuyển động băng và công
suất động cơ. Băng tải có các loại cố định nửa cố định và di động .
Băng tải sẽ thiết kế là băng tải cố định , Có năng suất yêu cầu Q= 120
t/h. chiêu dài băng tải L = 300 m, =5
o
, = 1,25 t/m
3
.
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
3
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
Hình 2- Trạm dẫn động
Trạm dẫn động của băng tải gồm tang dẫn động, hộp giảm tốc, khớp
nối và cơ cấu làm sạch băng. Tất cả các bộ phận trên đây phục vụ cho mục

Tính toán thiết kế băng tải
2.1. Tính và chọn các thông số của băng tải.
2.1.1. Theo
[ ]
188
2
chiều rộng băng đợc tính theo công thức








+= 05,0
C v.K
Q
.1,1B
yc


(m) (1)
Trong đó:
yc
Q
: Năng suất yêu cầu của băng tải (t/h)
yc
Q
= 120 , t/h

Thay vào (1) ta đợc:
120
1,1. 0,05
550.2.1,25.0,95
B

= +
ữ
ữ

, m
B = 0,4 m
Ta chọn chiều rộng băng tiêu chuẩn với B
tc
> B
Vậy lấy sơ bộ chiều rộng băng tải B= 1000 mm
Kiểm tra chiều rộng băng theo kích thớc cỡ hạt vật liệu:
Với vật liệu nguyên khai:
200.5,2
max
+ aB
Lấy
)mm(330a
max
=
là kích thớc lớn nhất của vật liệu vận tải
B = 1000 > 2,5.300 + 200 = 950 mm
Vậy chiều rộng băng là hợp lý
Để đảm bảo năng suất yêu cầu cho trớc Q
yc

Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
F
: Diện tích lòng máng
21
FFF +=
22
m
)m(;)05,0B.9,0(KF =
Trong đó
)]tg.l_)tgtg[(
4
1
K
2
m
+=
: Góc chảy tự nhiên của vật liệu = 15
0

: Góc nghiêng con lăn bên hông
0
30=
l : Chiều dài trung bình của con lăn
Theo (3) ta chọn con lăn trung bình có l = 300 (mm) = 0,3 (m)
Vậy
]30tg.3,0)30tg15tg[(
4
1
K
0200

v
= = =
kg/m
Khối lợng 1 mét băng là:
Theo
[ ]
189
2
:
( )
b
''
1
'
b
nBq ++=
kg/m (2)
B: chiều rộng băng tiêu chuẩn B = 1000 mm = 1 m
n
1
: Số lớp vải trong băng , phụ thuộc vào chiều rộng băng B (m)
Chọn theo bảng 5.1
[ ]
162
2
lấy n
1
= 6



Khối lợng phân bố của phần quay con lăn trên nhánh có tải, kg/m.
'
'
'
cl
l
G
q =
(kg/m) (3)
Khối lợng phân bố của phần quay con lăn trên nhánh không tải, kg/m.
''
''
''
cl
l
G
q =
(kg/m) (4)
G

, G

: Khối lợng phần quay của con lăn tơng ứng nhánh có tải và
không có tải (kg) :
Theo bảng 5.3
[ ]
1
168
Chọn đờng kính con lăn có tải D


cl
q = =
kg/m
''
15
6,25
2,4
cl
q = =
kg/m
2.2. Xác định sức cản chuyển động.
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
9
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
- Băng tải chở vật liệu lên dốc nên:
Theo công thức 5.32
[ ]
190
2
và 5.33
[ ]
190
2
:
Sức cản chuyển động trên nhánh không tải là:
''''
clbkt
.).qq[(W +=
g.L].sin.qcos
b

cl
q
: Khối lợng phần quay con lăn nhánh không tải trên 1(m)
chiều dài :
''
6,25
cl
q =
kg/m

: Góc dốc đặt băng
0
5=
L: Chiều dài băng tải L = 300 m
g = 9,81 m/s
2
: Gia tốc trọng trờng


,

: Hệ số sức cản chuyển động trên nhánh có tải và không tải
Thực tế trên nhánh có tải và không tải có giá trị khác nhau. Nhng sai
khác không nhiều nên coi gần bằng nhau
Theo bảng
[ ]
191
2
: Ta lấy


- Do W
ct
> 0 , W
kt
< 0 , W
0
> 0 nên vị trí trạm dẫn động xẽ đợc đặt ở phía trên
nh hình vẽ trên.
2.3. Tính toán và vẽ biểu đồ sức căng băng.
- Để tính toán sức căng băng ta dùng phơng pháp đuổi điểm.
S
max
: Lực căng lớn nhất kiểm tra sức bền.
min
S
: Lực căng nhỏ nhất để kiểm tra độ võng ,
r
S
: Lực căng tại điểm ra khỏi tang đẫn động
S
t
: Lực căng tại điểm tới tang dẫn động
Theo 5.3
[ ]
173
2
ta có:
f
rt
e.SS =

kt
S
3
= K.S
2
= K.S
1
+ K.W
kt
Với K = 1,02ữ1,03
S
4
= S
t
= S
3
+ W
34
= K.S
1
+ K.W
kt
+ W
ct
Mà S
t
= S
r
.e
f


+
=

Vậy
1
1,025.( 1565) 47278
17669
3,61 1,025
S N
+
= =

S
2
= S
1
+ W
kt
= 17669 1565 = 16104N
S
3
= K.S
2
= 1,025.16104 = 16506N
S
4
= S
3
+ W

d1
3
Theo công thức5.3
164
]2[
Trong đó:
p
d
= 550 N/mm Tra theo bảng 5.1
162
]2[

B = 1000 mm Chiều rộng băng
n
1
: Số lớp vải trong băng , n
1
= 6
n : Hệ số an toàn của băng
n =
chdptmnol
o
k.k.k.k
n

Khi chuyển động ổn định : n
o
= 7
k
ol

=

= 63784 N [ S
d
] =
3
10 .1.6.550
8,2
= 402439N
Vậy thoả mãn điều kiện bền đứt
2.4 Tính toán công suất và lựa chọn động cơ:
- Trạm dẫn động phải tạo ra lực kéo đủ lớn khắc phục tất cả sức cản chuyển
động của băng
- Do W
ct
> 0 , W
kt
< 0 , W
0
> 0 nên vị trí trạm dẫn động sẽ đợc đặt ở phía trên
nh hình vẽ trên
Biểu đồ sức căng
Tổng công suất tính toán động cơ có trạm đẫn động do là W
o
> 0 nên tính
công suất đợc tính theo công thức sau: Theo công thức 5.59
196
]2[

.1000

= =
(KW)
- Với công suất trên ta lựa chọn 2 động cơ theo tiờu chun MTB-612-10 (theo
t i li u
[ ]
3
74
) cú cựng công suất 75kw và tốc độ n=572vg/phỳt
2.5 . Tính chọn kích thớc của tang.
- Vật liệu làm tang: bằng thép bên ngoài bọc cao su để có tác dụng tăng độ
bám dính.
- Đờng kích tang ( đối băng cao su cốt vải ):
Theo công thức 5.21
176
]2[
D
t
= k
1
.k
c
.n
1
, mm
Trong đó:
k
1
: Hệ số phụ thuộc chủng loại lớp vải , lấy k
1
= 125

)SS.(
BD
360
rt
t
+

=
360
.(63784 17669) 0,032
210.3,14.1000.800
=
P
b
= 0,032 Mpa < 0,2 ữ 0,3 Mpa
Vậy thoả mãn điều kiện áp suất
- Bề rộng tang:
B
t
= B + ( 150 ữ 200 ) , mm
B
t
= 1000 + 150 = 1150 mm
- Mômen xoắn trên trục tang dẫn động:
M
x
= 0,5.k
dt
.
)SS(

.N.1000
L
'''
cl
'
clb


++++
=

N
: Công suất động cơ, ta chọn 1 động cơ cho tang dẫn động với N =110
[kw]
Vậy
0 0
1000.110.0,9
1.2.9,81[(104 2.16,5 22,5 6,25).0,042cos5 104sin 5
L =
+ + + +
L = 361 [m]
Vậy với chiều dài làm việc là L = 300m thì công suất lắp đặt đủ đáp ứng yêu
cầu.
2.7. Tính chọn bộ truyền động trung gian
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
15
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
- Vận tốc của băng là : v
b
= 2 m/s

=
572
11,98
47,78
=

Theo tài liệu
26
]4[
:
Từ tỷ số truyền trên ta chọn loai hộp giảm tốc bánh răng trụ . Sơ đồ hộp
giảm tốc nh sau:
3
4
1
2
-trong ú : 1-Bỏnh rng :
2- ln
3- ng c
4- Khp ni
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
16
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
- Công suất trục ra của hộp giảm tốc :
N
tr
= N
đc
.
kn

2
= 69,9 kW
- Mômen xoắn trên trục ra của hộp giảm tốc :
M
x
=
tg
tr
6
n
N.10.55,9
=
6
6
9,55.10 .69,90
14.10
47,78
=
, Nmm
- Đờng kính trục ra của hộp giảm tốc :
Theo tài liệu
114
]3[
ta có:
d
tr

3
x
x

Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
17
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
Khớp nối đợc tính toán theo mômen xoắn :
Mônmen xoắn trên trục động cơ: Theo công thức 9-1
221
]3[
M
t
= K .M
x
= 9,55.10
6
.
dc
dc
n
N.K
= 9,55.10
6
.
1,2.75
572
=
1,5.10
6
( K hệ số tải trọng động , theo bảng 9-1
222
]3[
)

Dựa vào sơ đồ kết cấu trong át lát
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
18
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
Vì sơ đồ băng có bốn điểm nên lực cần kéo căng ở đuôi băng tính theo công
thức:

cos).SS(P
32
+
(N)
32
S,S
: lực căng băng tại điểm 2 và 3 ở đuôi băng [N]
Thay vào công thức trên ta có:
(16104 16506).cos5 32486
o
P N + =

- Tính toán xác định trọng lợng đối trọng
Khối lợng đối trọng tính theo công thức 5.61
197
]2[
m
đt
=
plpl
kc
.i.g
F

2
LL
'''
+
=
o
E2
L
.( S
tb

+ S
tb

)
L =
th
l
S.2
L.
.( S
tb

+ S
tb

) , m
Trong đó :
E
o

+
= =

S
tb

=
1 2
17669 16104
16887
2 2
S S
N
+ +
= =
S
th
: Lực căng băng tới hạn, N
S
th
= [ S
d
] =
3
10 .1.6.550
8,2
= 402439 N
Vậy khi đó ta tính đợc hành trình kéo căng:
L =
0,015.300

Trong đó :
M
tg
: Mômen xoắn trục tang , M
tg
= 21,2.10
6
Nmm
Chọn []
x
= 20: ứng suất xoắn cho phép, vật liệu thép 45
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
20
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
d
tr

3
x
x
].[2,0
M


=
6
3
21,2.10
0,2.20
= 174,50 mm .

= P
2
=
2
P
= 23057,5 N
Lực uốn do trọng lợng bản thân của tang dẫn :
P
u
= V
tg
.
tg
.g
g : Gia tốc trọng trờng, lấy g = 9,81 m/s
2

Vật liệu thép C45 nên lấy :
tg
= 7,852 kg/ dm
3
Từ hình trên ta tín h đợc : V
tg
= 213619074 mm
3
= 213,62dm
3

P
u


.1670 - R
By
.1790 =0 (2)

x
F
= R
Ax
- P
1
- P
2
+R
BX
= 0 (3)

y
F
= R
Ay
- P
1

- P
2

+ R
BY
= 0 (4)

- R
BX
= 23507,5 N
R
Ay
= P
1

+ P
2

- R
By
= 8225,5 N
- Vậy ta tính đợc các phản lực tại các gối đỡ là :
R
Bx
= 23057,5 N , R
By
= 8225,5 N
R
Ax
= 23507,5 N ,R
Ay
= 8225,5 N
`
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
22
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
Bản vẽ biểu đồ nội lực trục tang.

2 2
2820900 987060+
=2,98.10
6
N/mm
2
.
M
x
= 2.1,5.10
6
N/mm
2
.
M
tđ
=
2
x
2
u
M.75,0M +

=
6 2 6 2
(2,98 ) 0,75.(2.1,5.10 )+
= 4.10
6
N/mm
2


- Do tác dụng của ứng suất uốn và ứng suất xoắn nên trục bị hỏng do
mỏi vì vậy phải kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi theo hệ số an toàn .
- Theo công thức 7.5
104
]III[
:
n
22
nn
n.n


+
[n] =1,5 ữ 2,5.
n

: hệ số an toàn kể riêng ứng suất pháp .
Theo công thức 7.6
104
]III[
: n

=
ma
1

k



+. Giới hạn mỏi của chu kỳ đối xứng .
Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
24
Đồ án Máy Vn Ti Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ
Vật liệu thép C45 chọn theo tài liệu [III] Bảng7-2
119
]III[

-1
=(0,4 ữ 0,5 ).
b
=0,45. 600 = 270.

-1
=(0,2 ữ 0,3).
b
=0,25. 600 = 150.
+. Hệ số ảnh hởng ứng suất trung bình độ bền mỏi .


,


.
Vật liệu làm trục bằng thép cácbon C45 :

= 0,15 .


=0,12 .

d
I-I
=d
1o
= 125 mm .
M
u
= 2,98.10
6
N/mm
2
.
M
x
= 2.1,5.10
6
N/mm
2
.
ứng suất uốn :
m
= 0.

a
=
max
=-
min
=
W

1,14
n

=
ma
1

k






+

=
270
8,7
1,75
.13,82
0,78
=

Bựi Vn nh Lp Mỏy &Thit B M K53
25