Thuyết Minh Đề Án Kỹ Thuật

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

Thuyết Minh Đề Án Kỹ Thuật

PHẦN 1 : GIỚI THIỆU
1.1. Giới thiệu hệ dẫn động băng tải
Như chúng ta đã biết, hiện nay hệ thống dẫn động băng tải đang được sử dụng
khá rộng rãi trong các nhà máy, xí nghiệp, công trường. trong các khu sản xuất vật liệu
và chế biến lương thực thực phẩm ngoài ra, ta cũng có thể bắt gặp hệ thống này
trên các bờ sông, bến bãi
Một trạm dẫn động băng tải thường có cấu tạo như hình 2.1 và được dẫn
động như sau: Băng tải được dẫn động nhờ động cơ 10, qua bộ truyền ngoài( bộ
truyền đai 9: dây đai được mắc qua bánh đai nhỏ sang bánh đai lớn), thông qua
hộp giảm tốc 8 và khớp nối 7 đến trục tang dấn. Tại đây, băng tải được mắc qua
hai tang dẫn: tang chủ động 6 và tang bị động 2, vì khoảng cách giữa hai tang
khá xa nhau lên đai được tì lên con lăn đỡ 4 và 5 trên giá máy. Bộ phận căng
băng( vít căng băng 1) phải đảm bảo đủ ma sát giữa đai và tang để tránh cho đai
bị trùng khi tải vật liệu.
3
2
1
4
8
10
9
7
6
5
11
Hình 1.1: Cấu tạo trạm dẫn động băng tải
1 – cơ cấu căng băng; 2 – tang bị dẫn; 3 – băng tải; 4 – cụm con lăn trên; 5 – cụm con lăn
dưới; 6 – tang dẫn động; 7 – khớp nối; 8 – hộp giảm tốc; 9 – bộ truyền đai; 10 – động cơ; 11 –

Đặc điểm làm việc của băng tải đó là : thiết bị vận tải liên tục, làm việc được
nhờ lực ma sát giữa bề mặt đai và tang dẫn vận chuyển hàng rời như cát, đá răm,
than, than đá từ bến bãi lên tầu, xà lan.
- Ưu điểm: Khả năng ổn định cao, năng suất lớn, tính ổn định cao
- Nhược điểm: Cơ cấu phức tạp, chiều dài vận chuyển nhỏ.
Các nhà sản xuất lựa chọn băng tải trên cơ sở là vật liêu vận chuyển là gì?
điều kiện làm việc ra sao? cũng như yêu cầu về quy mô sản suất như thế nào để
đưa ra lựa chọn hợp lý nhất.
1.2. Mục tiêu thiết kế
Hiện nay nhiều nước trên thế giới có nền công nghiệp phát triển đã tự thiết
kế và chế tạo băng tải có năng suất cao để sử dụng hoặc xuất khẩu. Chúng ta đã
phải nhập nhiều loại băng tải của nhiều nước trên thế giới để dùng trong công
nghiệp mỏ như Liên Xô, 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 thông số đầu vào, các chỉ tiêu kinh tế
và kĩ thuật cũng như khả năng làm việc trong thời gian nhất định.
Mục tiêu thiết kế băng tải trong đề án :Thiết kế hệ dẫn động dùng để tải than
đá, năng suất 100 tấn/ h. Các số liệu ban đầu như sau:
+ Băng tải chạy ngiêng với góc nghiêng α=5.44
0
, chiều dài 50m.
5
Thuyết Minh Đề Án Kỹ Thuật

PHẦN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BĂNG TẢI
2.1. Chọn loại đai băng tải.
Đai băng là chi tiết chủ yếu của băng tải, vừa đóng vai trò là bộ phận kéo,
vừa là bộ phận vận chuyển vật liệu. Do vậy băng cần phải chắc, dẻo, có độ co
giãn nhỏ và độ bền với môi trường tốt. Băng làm bằng vải ép cao su là loại băng
thông dụng nhất. Loại băng này cấu tạo gồm lõi vải một lớp hay nhiều lớp được

Kết cấu của băng tải hình 2.1:
δ
t
δ
d
δ
Σ
Hình 2.1. Kết cấu dây băng tải
6
Thuyết Minh Đề Án Kỹ Thuật

2.2. Tính tiết diện ngang dòng vật liệu .
Do vật liệu được vận chuyển là than đá có tính các tính chất: tính dịch chuyển của
vật liệu là nhẹ, bám dính kém, tính dòn cao, góc đỗ động nhỏ( góc nghiêng đặt băng
cho phép lớn nhất với loại băng cao su là 18
0
). Do đó, với nhánh có tải ta sử dụng con
lăn đỡ lòng máng gồm 3 con lăn đặt nằm nghiêng cách nhau một góc bằng 160
0.
Còn
nhánh không có tải sử dụng loại con lăn đỡ thẳng (h. 2.2).
h2 h1
b
B
2
0
°
F
2
F


2
2
(l b).h
F
2
+
=
(2.3)
Với : C – hệ số xét đến ảnh hưởng độ dốc băng tải, tra bảng 1.1[1], C = 1;
B – bề rộng băng tải, B = 500 mm; b– đáy lớn hình thang, b = 0,8.B; l - đáy nhỏ
hình thang, l = 0,4.B ; vậy ta có:
b = 0,8.B = 0,8.500 = 400 (mm). (2.4)
l = 0,4.B = 0,4.500 = 200 (mm). (2.5)
h
1
– chiều cao hình tam giác cân, được tính theo công thức 1.4[1]; với ϕ
đ
– góc đỗ động của vật liệu, tra bảng 1.2[1], ϕ
đ
= 27
0
; h
2
– chiều cao hình thang cân. Từ
hình 2.2, ta xây dựng được công thức tính như sau:
h
1
= 0,5.B.tgϕ
đ

Vậy: F = 20380 + 10919,1 = 31299,1 (mm
2
) = 0,03130(m
2
)
2.3. Tính vận tốc băng tải
Từ yêu cầu vận chuyển với năng suất 100 tấn/giờ, theo công thức 1.4[1] có:

Q 3600.F. .v.k= ρ
( tấn/ h) (2.8)
Vậy, vận tốc của băng tải là:

Q
v
3600.F. .k
=
ρ
, (m/s) (2.9)
Trong đó:
8
Thuyết Minh Đề Án Kỹ Thuật

v – vận tốc băng tải, m/s
F – diện tích ngang dòng vật liệu, F = 0,03130 (m
2
).
ρ - khối lượng riêng của vật liệu, tra bảng 1.2[1], ρ = 0.9 (tấn/m
3
).
k – hệ số xét tới ảnh hưởng độ nghiêng băng tải, với băng tải nằm nghiêng k


2.4.2. Tính toán các thông số con lăn
+ Đường kính con lăn:
Theo tiêu chuẩn DIN22101 chọn đường kính con lăn theo chiều rộng băng tải B,
với B = 500 mm thì:
d
cl
= 89 (mm).
+ Chiều dài con lăn:
l
cl
= 0,4.B = 0,4.500 = 200 (mm).
+ Khoảng cách giữa hai hàng con lăn trên nhánh có tải được xác định theo công
thức 1.8[1] như sau:
l
’
cl
= A – 0,625.B (2.12)
Với : A – hằng số phụ thuộc vào khối lượng riêng của vật liệu. Tra bảng khi ρ≤
1000kg/m
3
thì A = 1750 (mm). Vậy ta có:
l
’
cl
= 1750 – 0,625.500 = 1437,5 (mm)
Chọn l
’
cl
= 1440 (mm) = 1.4 (m)

S
T
S
r
Hình 2.3: Lực căng trên băng tải
Lực căng băng cần phải thoả mãn các điều kiện sau:
+ Khi khởi động băng không bị trượt trên tang dẫn động ở thời điểm trên băng có
chất đầy tải.
+ Độ võng của băng khi có tải ở giá trị cho phép.
2.5.1. Tính toán lực căng băng
Ta chọn điểm xuất phát để tính lực căng băng là tại điểm ra khỏi tang dẫn động.
Để xác định S
T
ta dựa vào phương trình Ơle theo công thức 1.10[1]:
S
T
.K
c
= S
r
.e
f.
α
(2.14)
Mặt khác, dựa vào công thức tính lực căng của băng theo chu trình khép kín ta có:
S
2
= S
r
+ W

Kết hợp (2.14) và (2.15) ta có hệ phương trình:
f .
T c r
T r kt cl ct
S .K S .e
S (S W ) . K W
α

=


= + +

(2.19)
Trong các công thức trên:
11
Thuyết Minh Đề Án Kỹ Thuật

K
C
– hệ số an toàn, K
c
= 1,2.
f – hệ số ma sát giữa băng và tang, chọn tang làm bằng thép phủ cáo su, bề mặt
tiếp xúc khô: f = 0,4;
e – cơ số tự nhiên , e = 2,7183
α - góc ôm tang, theo cách bố trí α = 180

KT
– sức cản chuyển động trên nhánh không tải Theo công thức 1.13[1]:
W
KT
=g.L.[(q
b
+q
”
cl
).W
’
.cos β - q
b
.sin β] (2.21)
Với : g – gia tốc trọng trường. g = 9,81 (m/s
2
)
L – chiều dài vận chuyển, theo đề tài L = 50 m.
W
’
– hệ số sức cản chuyển động của băng. Tra bảng 1.4[1] ta có: W
’
= 0,03
β - góc nghiêng của băng tải , theo đề tài β = 5
0
44’’;
q – khối lượng phân bố trên 1m chiều dài của vật liệu vận chuyển, được tính theo
công thức 1.16[1]:
Q
q

m
q
l
=
(kg/m) (2.23)
Với : m
’
cl
– khối lượng phần quay của một hàng con lăn trên nhánh có tải, tra bảng
1.5[1], ta có: m
’
cl
= 5,6 kg ; l’
cl
– khoảng cách giữa hai hàng con lăn, l’
cl
= 1,5 m. Thay
số vào công thức (2.23) ta có:
'
cl
5,6
q 3,733
1,5
= =
(kg/m)
q
’’
cl
– khối lượng phần quay của các con lăn trên nhánh không tải trên chiều dài 1m
băng. Theo công thức 1.14[1] ta có:

(kg/m)
Ta thay các giá trị trên vào công thức (2.20) và (2.21) ta được:
W
CT
= 9,81.50.[(26,71+5,3 + 3,733).0,03.cos5
0
44’’+ (26,71+ 5,3)sin5
0
44’’]
= 2091.83 (N)
W
KT
= 9,81.50.[(5,3 +1,2).0,03.cos 5
0
44’' – 5,3.sin5
0
44’’] = -164.53 (N)
Giải hệ phương trình (2.16) ta có:
S
rc
=
KT c CL c CT
f
c CL
W .K .K K .W
e K .K
α
+
−
(N) (2.25)

CTmin
= S
3

⇒ S
CTmin
= 889,68 (N)
Theo công thức 1.19[1] thì:
[S
CTmin
] =(5÷8)(q + q
b
).g. l
’
cl
(2.27)
Thay số ta được:
[S
CTmin
] = 6.(26,71 + 5,3).9,81.1,5 = 2826,16 (N)
Như vậy, để đảm bảo độ võng của băng giữa hai hàng con lăn nằm trong giá trị
cho phép ta lấy:
S
CTtmin
= [S
CTmin
] = 2826,16 (N)
Thay số vào công thức (2.17) ta được;
S
T

] = 180 (kg/cm.lớp)
S
Max
– lực căng băng lớn nhất,
T
max
S 4917,99
S 501,32
g 9,81
= = =
(kg)
Thay số vào công thức (2.28), ta được:
tt
9 501,32
Z 0,5
50 180
×
= = <
×
Z
tc
Vậy băng thoả mãn về điều kiện bền.
2.5.4. Xác định lực căng băng
Để cơ cấu căng băng nhỏ gọn và thuận tiện trong khi điều chỉnh. Ta đặt cơ cấu
căng băng trên tang bị động, lúc này lực căng trên cơ cấu sẽ nhỏ nhất và có giá trị là:
F = S
3
+ S
2
=855,46 + 889,68 = 1745,14 (N)

, K
c
vào công thức (2.30) ta có:
F
t
= (4917,99 – 1021,99).1,2 = 3897 (N)
Thay các giá trị F
t
và v vào công thức (2.29) ta có:
t
3897 1,04
N 4,05(Kw)
1000
×
= =
(2.31)
15
Thuyết Minh Đề Án Kỹ Thuật

+ Số vòng quay của băng tải được tính theo công thức 2.16[2], với D – đường kính
của tang dẫn động, D = 400 mm;
CT
60.1000.v 60000.1,04
n 50
.D 3,14.400
= = =
π
(vòng/ phút) (2.32)
+ Mômen xoắn trên trục công tác được xác định theo công thức 3.26[2]:
6

Như vậy, tỉ số truyền và các thông số trên trục công tác là cơ sở để ta chọn
hộp giảm tốc tiêu chuẩn.
Từ công thức 2.18[2], ta có thể tính sơ bộ tỉ số truyền chung của hệ thống
như sau:
db
sb
CT
n 1500
u 30
n 50
Σ
= = =
(3.1)
Trong đó: n
db
– số vòng quay đồng bộ của động cơ, chọn n
db
= 1500
vòng/phút; n
CT
– số vòng quay trên trục công tác, n
CT
= 50 (vòng /phút).
Sau khi có tỷ số truyền sơ bộ chung của toàn hệ thống, ta tính được tỷ số
truyền sơ bộ của hộp giảm tốc tính theo công thức 1.17[4] như sau:

sb
h
ng
u

3.1d); hộp giảm tốc trục vít, trục vít – bánh răng hoặc bánh răng – trục vít; hộp
giảm tốc bánh răng hành tinh…Loại bánh răng trong hộp giảm tốc bánh răng trụ
có thể là: răng thẳng, răng nghiêng, hoặc răng chữ V.
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.Chúng được bố trí theo ba sơ đồ: sơ đồ khai triển
(h 3.1a) , sơ đồ đồng trục (h 3.1b), sơ đồ phân đôi (h 3.1c), sơ đồ côn trụ(h 3.1b).
6
5
3
4
2
1
F
t

6
5
3
4
2
1
F
t
a) b)
18
Thuyết Minh Đề Án Kỹ Thuật

F
t

phân đôi tăng dẫn đến giá thành cao hơn và chưa được sử dụng phổ biến.
+ So với hộp giảm tốc khai triển thì kết cấu của hộp giảm tốc đồng trục phức
tạp hơn ( sơ đồ hộp giảm tốc đồng trục h 3.1c), khả năng tải ở hai cấp không
đều, kết cấu gối đỡ phức tạp, đòi hỏi trục phải lớn để đảm bảo độ cứng và độ
bền…
19
Thuyết Minh Đề Án Kỹ Thuật

+ So với hộp giảm tốc bánh răng trụ thì hộp giảm tốc bánh răng côn trụ
( h 3.1d) có giá thành chế tạo đắt hơn, lắp ghép khó khăn. Hơn nữa, khối
lượng và kích thước lại lớn hơn so với hộp giảm tốc bánh răng trụ.
+ Từ điều kiện (3.3), từ momen xoắn trên trục công tác T
CT
= 773550 Nmm
và kết hợp với việc phân tích ở trên. Tra bảng 2[1], ta chọn hộp giảm tốc bánh
răng trụ răng nghiêng dạng khai triển theo tiêu chuẩn Liên Xô kí hiệu 2ЦY -
160, với [T
t
] = 1000 Nm.
* Ta xây dựng được sơ đồ hệ thống trạm dẫn động băng tải với các thông số
đầu vào tính toán được như sau:
+ Lực vòng trên tang dẫn động : P
t
=3897 (N),
+ Vận tốc của băng tải v
bt
=1,04 (m/s).
I II
III
3

ct
(3.4)
n
đb
≅ n
sb
Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức(2.8)[1]:
t
CT
P
P
Σ
=
η
; (3.5)
Trong đó:
P
ct
– công suất cần thiết trên trục động cơ.
P
t
– công suất tính toán trên trục máy công tác, theo (2.31): P
t
= 4,05 kW;
η
Σ
– hiệu suất truyền động chung của toàn hệ thống, được tính theo công thức 1.5[4] như sau:
η
Σ
= η

Thay số ta có:
η
Σ
= 0.97
2
.0,995
4
.1.0,96 = 0,885
21
Thuyết Minh Đề Án Kỹ Thuật

Vậy công suất cần thiết trên trục động cơ theo công thức (3.5) là:

CT
4,05
P 4.58(Kw)
0,885
= =

Kết luận: động cơ cần chọn phải có công suất lớn hơn hoặc bằng 4,58 KW.
3.2.3. Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ.
Số vòng quay sơ bộ của trục động cơ phải thỏa mãn điều kiện sau :
CT min sb CT max
n .u n n .u
≤ ≤
(3.8)
Trong đó:
u
min
, u

sb
CT
n 1500
u 30
n 50
= = =
(3.9)
Vậy u
sb
= 23 thuộc khoảng tỉ số truyền (8 ÷ 40)
3.2.4. Chọn động cơ thực tế.
Dựa vào điều kiện: P
đc
= 4.58 (Kw)
22
Thuyết Minh Đề Án Kỹ Thuật

n
đb
= 1500(v/ph)
Tra bảng 1.1÷1.7[2] phần Phụ lục ta chọn loại động cơ 4A112M4Y3. Các thông số cơ bản của động cơ
được cho trong bảng 3.1.
Bảng 3.1 : Thông số động cơ 4A112M4Y3.
Kiểu động cơ

Công Vận tốc Tần số
η(%) cosϕ
T max
Tdn
Kw (vg/ph) Hz

dc
bđ
= P
ct
.k
bd
= 4.58 . 1,5 = 6.87 (Kw)
23
Thuyết Minh Đề Án Kỹ Thuật

Vậy P
dc
mm
≥ P
dc
bd
thỏa mãn điều kiện mở máy.
*Kiểm nghiệm điều kiện quá tải cho động cơ:
- Với sơ đồ tải trọng có tính chất không đổi và quay một chiều, nên không
cần kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ. ⇒ Như vậy động cơ 4A112M4Y3
thỏa mãn điều kiện làm việc đã đặt ra.
3.3. Phân phối tỉ số truyền
Tỷ số truyền chung của toàn hệ thống được xác định theo công thức (2.18)[1]:
dc
ct
n
u
n
Σ
=

Với : u
h
– tỷ số truyền của hộp giảm tốc.
u
ng
– tỷ số truyền của bộ truyền ngoài hộp.
Sau đây ta đi phân phối tỷ số truyền cho hộp giảm tốc và cho bộ truyền đai.
3.3.1. Tỷ số truyền của hộp giảm tốc.
Theo công thức (3.3), và theo loại hộp giảm tốc Ц2Y-160, ta có:
u
h
= 16,21
Mặt khác, ta lại có: u
h
= u
1
.u
2
(3.13)
24
Thuyết Minh Đề Án Kỹ Thuật

Với: u
1
, u
2
– lần lượt là tỷ số truyền của bộ truyền cấp nhanh và bộ truyền
cấp chậm. Theo hộp giảm tốc tiêu chuẩn ta có :
2
1

theo công thức 1.18[4] ta có:
ng h
u (0,15 0,1).u= ÷
⇒ u
ng
= (1,62 ÷ 2,43) (3.19)
Từ công thức (3.12), ta có:
nđ
h
u 28.5
u u 1,76
u 16,21
Σ
= = = =

∈
(1,62 ÷ 2,43)
Vậy, tỷ số truyền của bộ truyền đai là u
đ
=1,76
3.4.Tính toán các thông số trên các trục.
Dựa vào công suất cần thiết của động cơ và sơ đồ hệ dẫn động ta tính các trị
số của công suất, mômen và số vòng quay trên các trục.
3.4.1. Tốc độ quay của các trục.
+ Số vòng quay trên trục động cơ là:
( )
đc
n 1425 v / ph
=