Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay khoa học kỹ thuật trên thế gới và trong nước đang không ngừng
phát triển, sự phát triển đó nhằm phục vụ chính những lợi ích ngày càng cao của
con người. Để bắt kịp với thế gới, Đảng và nhà nước ta đã đề ra mục tiêu đến
năm 2020 “ Đất nước ta chính thức trở thành nước công nghiệp”. Muốn thực
hiện được tốt điều đó thì cần quan tâm phát triển mạnh ngành công nghiệp nói
chung và cơ khí chế tạo nói riêng vì cơ khí chế tạo đóng vai trò quan trọng trong
việc sản xuất ra các thiết bị, công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân, tạo điều
kiện cần thiết để các ngành này phát triển mạnh hơn.
Đêd án môn học là 1 học phần đóng vai trò quan trọng trong quá trình đào
tạo trở thành người kỹ sư. Quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên
tổng hợp được các kiến thức, hiểu rõ hơn, thực tế hơn với những kiến thức lý
thuyết của môn học trong quá trình học tập, đồng thời nâng cao khả năng vận
dụng sáng tạo những kiến thức này trong quá trình làm đề án cũng như công tác
sau này.
Sau 5 năm học tập tại trường, nay em được giao đồ án tốt nghiệp với đề
tài: “Thiết kế hệ thống dẫn động vít tải để tải xi măng, năng suất 40m
3
/h; chiều
dài vận chuyển 10m.”.
Với sự cố gắng của bản thân, cùng với sự hướng dẫn tận tình của cô giáo
Th.S Trần Thị Phương Thảo cùng nhiều thầy cô giáo khac, các bạn trong khoa
đến nay em đã hoàn thành đề tài. Qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành
tới thầy cô, các bạn đã giúp đỡ chỉ bảo em trong suốt thời gian qua để em có
thể hoàn thành tốt đề tài được giao.Tuy nhiên, do trình độ cũng như kiến thức
thực tế còn nhiều hạn chế do vậy đồ án của em không tránh khỏi những thiếu
sót. Bởi vậy, em rất mong sự góp ý chỉ bảo tận tình của các thầy cô và ý kiến
của các bạn sinh viên.

2.1.6. Xác định lực dọc trục trên vít tải 16
CHƯƠNG 3 17
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG 17
3.1.Chọn loại hộp giảm tốc 17
3.2. Tính chọn động cơ điện 20
3.2.1 Chọn kiểu loại động cơ 20
3.2.2. Chọn công suất động cơ 21
3.2.3. Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ 22
3.2.4. Chọn động cơ thực tế 23
3.3. Kiểm tra điều kiện quá tải, điều kiện mở máy cho động cơ 24
3.3.1. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ 24
3.3.2. Kiểm nghiệm điều kiện quá tải cho động cơ 24
3.4. Phân phối tỉ số truyền 24
3.5. Tỷ số truyền của hộp giảm tốc 25
3.2.5 Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài hộp 26
3.7. Tính toán các thông số trên các trục 26
3.7.1. Tốc độ quay của các trục 26
3.7.2. Tính công suất trên các trục 27
3.7.3. Tính mômen xoắn 27
3.7.4. Lập bảng kết quả 28
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 3 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
3.7.5. Kiểm nghiệm hộp giảm tốc tiêu chuẩn theo momen xoắn trên trục đầu ra 28
3.7.6. Tính chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn 28
PHẦN 4 30
TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI HỘP VÀ KHỚP NỐI 30
4.2. Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài hộp 30
4.2.1. Chọn loại đai thang 30

vào hai puli ở hai đầu. Bên dưới băng là các con lăn đỡ giúp cho băng không bị
chùng khi mang tải. Một trong hai puli được nối với động cơ điện con puli kia là
puli căng băng. Tất cả được đặt trên một khung bằng thép vững chắc. Khi puli
dẫn động quay kéo băng di chuyển theo.
Hình 1.1. Băng tải
Ưu điểm
- An toàn cao, cấu tạo đơn giản, bền, làm việc không ồn.
- Có khả năng vận chuyển vật liệu rời và đơn chiếc theo các hướng nằm
ngang, nằm nghiêng và kết hợp cả hai.
- Không làm hư hỏng vật liệu do vật liệu không có chuyển động tương đối
với mặt băng.
- Vốn đầu tư và chế tạo không lớn; có thể tự động hóa.
- Vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng.
- Năng suất cao, tiêu hao năng lượng ít.
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 5 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
ỏn k thut

Thit k trm dn ng vớt ti
Nhc im
- Bng ti cú dc cho phộp khụng cao, thng t 16-24 tựy theo vt liu;
- Khụng th vn chuyn theo ng cong;
- Khụng vn chuyn c vt liu do, dớnh kt.
1.1.2.Gu ti
vn chuyn nhng vt liu ri (dng bt, ht, cc nh) i theo phng
thng ng hoc nghiờng trờn 50 ngi ta dựng gu ti.
1
2
3
1
2

8
4
7
4
5
8
d)
e)
Hỡnh 1.2. Cu to gu ti
Cấu tạo guồng tải: a Guồng tải dùng băng vải, b- Guồng tải dùng xích, c-
Guồng tải dùng cáp, d- Guồng tải đặt nghiêng kín, e Guồng tải đặt nghiêng hở.
Nguyờn tc lm vic
Khi lm vic thỡ gu xỳc vt liu khu vc chõn mỏy v vn chuyn lờn
phớa u mỏy. õy, di tỏc dng ca trng lc v lc quỏn tớnh, vt liu c
t gu vo b phn thỏo liu ri t ú chuyn ti ni s dng. Vt liu ri
c vn chuyn bng gu ti gm nhiu dng: dng bt (hoc bi), dng ht, dng
cc.
u im
- Chiu cao nõng cú th t c H = 50ữ55 m.
- Nng sut vn chuyn ln cú th t 500 tn/h.
- Hot ng n nh, tin cy cao, d bo dng, tui th cao.
- Cu to n gin.
- Cú th np liu v trớ tựy thớch.
Nhc im
- Kớch thc v khi lng ln nờn khú vn chuyn lp t, chim nhiu
din tớch.
- Nu vt liu vn chuyn ln gõy va p, d sinh ting n.
GVHD: Trn Th Phng Tho 6 SVTH: Nguyn Vn Qunh
Đề án kỹ thuật


Thiết kế trạm dẫn động vít tải
Hình 1.3. a) Vít tải đặt ngang.1- Động cơ, 2 - Hộp giảm tốc, 3 - Khớp nối, 4 - Trục vít
xoắn, 5- Gối treo trung gian, 6 - Gối đỡ hai đầu, 7 - Cơ cấu dỡ tải, 8 - Cánh vít, 9 -
Vỏ hộp, 10- Cơ cấu cấp tải, 11 - Nắp hộp.
b) Vít tải đặt đứng.
các gối 6. Đối với trục dài quá 3m có thêm các gối đỡ treo trung gian 5. Khi vít
chuyển động, cánh xoắn đẩy vật liệu di chuyển tịnh tiến dọc trong lòng vỏ
máng. Vật liệu vận chuyển không bám vào cánh là nhờ trọng lượng bản thân vật
liệu và ma sát giữa vật liệu và vỏ máng, do đó vật liệu chuyển động trong máng
theo nguyên lý vít đai ốc; vai trò đai ốc ở đây là vật liệu vận chuyển. Vít tải có
thể có một hoặc nhiều cánh xoắn. Cánh xoắn càng nhiều vật liệu chuyển động
càng êm. Vật liệu được cấp vào đầu máng từ cơ cấu 10 và lấy tải ra khỏi máng
bằng cơ cấu 7. Để bảo đảm an toàn, vít tải có thêm nắp 11.
Vít tải dùng để vận chuyển vật liệu có chiều dài đến 40 m, chủ yếu dùng
để vận chuyển vật liệu hạt rời và mịn như xi măng, sỏi, cát, đá dăm và các loại
hỗn hợp ẩm nước như bê tông, vữa Dùng làm cơ cấu cấp liệu cưỡng bức , trong
các trạm trộn bê tông, máy san hỗn hợp làm đường nhựa
Năng suất vận chuyển có thể đạt 20 ÷ 30 m
3
/h, đối với loại vít có kích
thước lớn có thể đạt 100m
3
/h.
Kích thước đường kính ngoài của vít tải thường được tiêu chuẩn hoá và
được quy định theo dãy kích thước: 150, 200, 250, 30, 400; 500; 600mm.
thường đặt đứng, nghiêng hoặc ngang.
Vận chuyển vật liệu bằng vít tải có nhiều ưu điểm
- Vật liệu chuyển động trong hộp kín, nhận và dỡ tải bất cứ vị trí nào nên
không bị tổn thất, rơi vãi, an toàn.
- Kết cấu đơn giản, rẻ tiền, có thể vừa vận chuyển vừa trộn.

-Vít tải dạng lá liền trục (hình 1.5-c) dùng cho vật liệu dính, dùng vừa
trộn, tẩm vừa vận chuyển nh: đất sét ẩm, bê tông, xi măng. Hệ số điền đầy của
loại này đạt = 0,15ữ0,3
và tốc độ quay của vít n = 30 ữ 60 vg/ph.
-Vít tải dạng lá không liên tục (hình 1.5-d) dùng để vận chuyển loại hạt
thô, có độ ẩm
nh: sỏi thô, đá dăm, đất sét ẩm, bê tông, xi măng. Hệ số điền đầy của loại này
đạt = 0,15 ữ 0,4 và tốc độ quay của vít từ n = 30 ữ 60 vg/ph.
c.Theo hng vn chuyn vt liu :
- Sang phi (hỡnh 1.5e).
- Sang trỏi (hỡnh 1.5f).
- y sang hai phớa (hỡnh 1.5g).
- Dn vo gia (hỡnh 1.5h).
GVHD: Trn Th Phng Tho 9 SVTH: Nguyn Vn Qunh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
a)
b)
c)
d)
h)
f)
e)
g)
Hình 1.5. Các dạng vít tải: a- vít có cánh xoắn liền trục, b- vít có cánh xoắn
liên tục không liền trục, c- vít dạng lá liên trục, c- vít có cánh xoắn dạng lá
không liên trục. Sơ đồ vận chuyển: e- Sang trái, f- Sang phải, g- Đẩy sang hai
phía, h- Dồn vào giữa.
KẾT LUẬN:

GVHD: Trần Thị Phương Thảo 11 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
Thiết kế hệ thống vít tải xi măng rời với yêu cầu
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 12 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Năng suất: Q=40m
3
/h Hệ số làm việc/ngày: K
ng
=2/3
Chiều dài vận chuyển: L=10(m) Hệ số làm việc/năm: K
n
=2/3
Hướng vận chuyển:15
0
Tải trọng không đổi, quay 1 chiều
Thời gian phục vụ: 6 (năm)
Hình 2.2. Xác định kích thước vít xoắn: a- Tạo
cánh xoắn và trục, b- Triển khai góc nâng theo đường
kính ngoài, c- Triển khai góc nâng theo đường kính
trong
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN VÍT TẢI
2.1. Tính toán thiết kế vít tải
2.1.1. Cánh xoắn
Hình dạng và kết cấu của cánh xoắn phụ thuộc vào mục đích sử dụng để

π
=

D

-π
2
φ
π
D
D
2
φ
d
'
π
π
=

d
'

cũng có các cửa dỡ tải đặt ở những vị trí cần thiết theo yêu cầu.
Kết cấu của máng và nắp phải đảm bảo không cho bụi hoặc khí độc thoát
ra ngoài khi vận chuyển vật liệu có bụi hoặc chất độc.
Máng của vít tải có các ống cấp tải và dỡ tải các ống này có tiết diện
vuông. Chúng được hàn với nắp (cấp tải) và với đáy máng (dỡ tải). Để quan sát
sự làm việc của các ổ treo, các ổ chặn hai đầu vít xoắn cũng như quan sát sự
phân bố vật liệu vận chuyển ở đoạn máng có ổ treo, người ta hàn các lố quan
sát có nắp ở trên nắp máng gần các ổ treo vít xoắn .
2.1.3. Xác định đường kính vít tải
Theo [1] ta có
Năng suất của vít tải Q(tấn/h).
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 14 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
2
c n
D
Q 60 .p.n. .k .k
4
Π
= ρ
(2.1)
Trong đó:
D- Đường kính vít tải (m);
p- Bước vít tải (m) với p=0,8.D (2.2)
ρ
- Khối lượng riêng của vật liệu vận chuyển (tấn/m
3
) với xi măng khô lấy

15β =
chọn
k
n
0,7=
.
c
k
- Hệ chứa đầy tiết diện máng, phụ thuộc vật liệu với xi măng khô chọn
k
c
= 0,125
=>Thay (2),(3) vào (1)và biến đổi ta có.
2
2
5
5
v c n
Q 48
D 0,2829(m) 282,9(mm)
37,7.k .k .k . 37,7.30.0,125.1.1,2
 
 
= = = =
 ÷
 ÷
ρ
 
 
=> Chọn D theo tiêu chuẩn lấy D= 300(mm).

L- Chiều dài vận chuyển của vật liệu theo phương nằm ngang (m).
C
0
- Hệ số lực cản.Với Vật liệu là xi măng khô C
0
=4.
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 15 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
=>
0
QL 48.10
P C 4. 5,3(KW)
360 360
= = =
2.1.6. Xác định mô men xoắn trên vít tải
Mô men xoắn tác dụng lên vít tải T
v
(Nmm) Xác định theo công thức:
6
v
v
P
T 9,55.10
n
=
(2.5)
Trong đó:
P- Công suất trên vít tải (Kw).

R (0,3 0,4).D (0,3 0,4).300 90 120= ÷ = ÷ = ÷
(mm)
=>Chọn R=100(mm)
α
- Góc nâng của đường xoắn vít (độ),xác định theo công thức;
0 '
p 240
tg 0,382 20 54
2 R 2.3,14.100
α = = = ⇒ α =
π
γ
- Góc ma sát của vật liệu vận chuyển với cánh vít (độ):
tg fγ =
.
Với f hệ số ma sát của vật liệu vận chuyển với cánh vít.
Với vật liệu vận chuyển là xi măng khô chọn f=0,65.
=>
0
tg f 0,65 33γ = = ⇒ γ =
=>
v
av
0 ' 0
T
926060,6
F 6753(N)
R.tg( ) 100.tg(20 54 33 )
= = =
α + γ +


GVHD: Trần Thị Phương Thảo 17 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
a) b) c)

Hình 3.1. Sơ đồ hộp giảm tốc
a) Sơ đồ khai triển, b) sơ đồ đồng trục, c) sơ đồ phân đôi
- Sơ đồ khai triển: Hộp giảm tốc kiểu này đơn giản nhất và dễ chế tạo. Do
đó được sử dụng rất nhiều trong thực tế. Tuy nhiên, các bánh răng bố trí không
đối xứng với các ổ, do đó làm tăng sự phân bố không đều trên chiều rộng vành
răng. Do đó, khi thiết kế, đòi hỏi trục phải đủ cứng thì sẽ đảm bảo được khả
năng làm việc.
- Sơ đồ phân đôi: Khi sử dụng sơ đồ này cần phải chú trọng đến việc bố trí
ổ. Phải đảm bảo sao cho tải trọng dọc trục không được cân bằng ở cặp răng kề
bên, không được tác dụng vào trục tùy động của cấp phân đôi nếu không thì sự
cân bằng của tải trọng dọc trục ở cấp phân đôi sẽ bị phá vỡ và công suất sẽ phân
bố không đều cho các cặp bánh răng phân đôi này.
- Sơ đồ đồng trục: Loại này có đặc điểm là đường tâm của trục vào và trục
ra trùng nhau, nhờ đó có thể giảm bớt chiều dài của hộp giảm tốc giúp cho việc
bố trí cơ cấu gọn hơn. Tuy nhiên, sơ đồ đồng trục có một số nhược điểm như:
Khả năng tải của cấp nhanh không dùng hết vì tải trọng tác dụng vào cấp chậm
lớn hơn khá nhiều so với cấp nhanh, kết cấu gối đỡ phức tạp, gây khó khăn cho
việc bôi trơn các ổ, do khoảng cách giữa các trục trung gian lớn, nên trục không
đảm bảo độ bền và độ cứng nếu không tăng đường kính trục. Từ những nhược
điểm này mà phạm vi sử dụng của hộp giảm tốc đồng trục bị hạn chế.
Việc lựa chọn sơ đồ của hộp giảm tốc có ảnh hưởng trực tiếp đến kết cấu
của hệ dẫn động, cũng như khả năng làm việc và chi phí thiết kế. Qua việc phân
tích các sơ đồ của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp, ta nhận thấy:

Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
Ta xây dựng được sơ đồ hệ thống trạm dẫn động Vít tải như sau:
1
2
3
4
67 5
Hình 3.1. Sơ đồ khai triển trạm dẫn động vít tải.
1. Động cơ.
2. Bộ truyền đai.
3. Bánh răng chủ động bộ truyền cấp
nhanh.
4. Bánh răng bị động bộ truyền cấp
nhanh.
5.Bánh răng bị động bộ truyền cấp
chậm.
6.Vít tải.
7. Bánh răng chủ dộng bộ truyền cấp
chậm.

P
PKbd
P
t

Hình 3.2 Sơ đồ tải trọng làm việc
3.2. Tính chọn động cơ điện
3.2.1 Chọn kiểu loại động cơ

Có kết cấu đơn giản, giá thành thấp, dễ bảo quản làm việc tin cậy. Tuy nhiên
loại này có nhược điểm là hiệu suất và hệ số cosϕ thấp hơn (so với động cơ
đồng bộ) không điều chỉnh được vận tốc.
⇒ Nhờ có các ưu điểm trên, động cơ xoay chiều 3 pha rô to lồng sóc được sử
dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp. Với hệ dẫn động cơ khí (hệ dẫn
động băng tải, xích tải, gầu tải … dùng với các hộp giảm tốc) nên sử dụng loại
động cơ này. Vậy chọn động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ rô to lồng sóc.
3.2.2. Chọn công suất động cơ
Theo [II]
- Động cơ được chọn phải có công suất P
đc
và số vòng quay đồng bộ thoả
mãn điều kiện :
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 21 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
P
đc
≥ P
ct
n
đb
≅ n
sb
+ Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức
t
CT
Σ
P

: Hiệu suất

khớp nối. η
3
= 1
η
4
: Hiệu suất bộ truyền đai. η
4
= 0,96
⇒ η
Σ
= 0.97
2
.0,995
4
.1.0,96 = 0,885
Trong trường hợp tải không đổi thì công suất tính toán là công suất làm
việc trên trục máy:
Công suất cần thiết phải có ở nguồn phát động là:

dc
t
lv
P 5,3
P 5,99(kw)
0,885
∑
= = =
η

p là số đôi cực tra bảng P1.3[II] ta có 2p=4 ⇒p=2
=>
db
60.50
n 1500
2
= =
(vòng/phút)
Vì kể đến sự trượt nên
db
n 1450(vòng / phút)=
⇒ tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống xác định.
db
sb
ct
n 1450
u 26,36
n 55
= = =

Số vòng quay của trục công tác là:
( )
CT
n =55 vòng/phút
Mà hộp giảm tốc khai triển 2 cấp có tỷ số truyền nên dùng u
nd
(8÷40)
⇒
Số vòng quay đồng bộ của động cơ trong khoảng :
n

≥ P
ct
= 5,99(Kw)
Với n
đb
= 1500(v/ph) tra bảng P1.3[II].
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 23 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
Ký hiệu Công suất
P(kw)
N(v/ph)
η(%) cosϕ
K
dn
T
T
max
dn
T
T
4A132S4Y3 7,5 1455 87,5 0,86 2 2,2
3.3. Kiểm tra điều kiện quá tải, điều kiện mở máy cho động cơ
3.3.1. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ
- Khi khởi động , động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn thắng sức ỳ
của hệ thống. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ theo công thức:
dc dc
mm bd
P P≥

lv
t
- Với sơ đồ tải không đổi, quay một chiều thì không cần kiểm tra quá tải cho
động cơ vì trong quá trình làm việc tải không lớn hơn được công suất cho phép.
⇒ Như vậy động cơ 4A132S4Y3 thỏa mãn điều kiện làm việc yều cầu.
3.4. Phân phối tỉ số truyền
Tỷ số truyền chung của toàn hệ thống được xác định theo công thức:
dc
Σ
ct
n
U =
n
GVHD: Trần Thị Phương Thảo 24 SVTH: Nguyễn Văn Quỳnh
Đề án kỹ thuật

Thiết kế trạm dẫn động vít tải
Trong đó :
dc
n

- Số vòng quay của động cơ đã chọn: n
đc
= 1455 (vg/ph)
ct
n
- Số vòng quay của trục công tác: n
ct
= 55(vg/ph)


( )
(0,15 0,1).u 2,35 1,99
d
u
Σ
= ÷ = ÷

Vậy tỉ số truyền của bộ truyền trong hộp
( )
( )
h
26,45
u 9,2 12,7
2,35 1,99
d
u
u
Σ
⇒ = = = ÷
÷
- Mà Mômen xoắn trên trục công tác:
6
6
CT
CT
CT
P .9,55.10
5,99.9,55.10
T 1040081(N.mm) 1040(N.m)
n 55