Đề án kỹ thuật  Bộ môn Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04
Trang:1ðẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KTCN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ðộc lập – Tự do – Hạnh phúc

ĐỀ TÀI ĐỀ ÁN KỸ THUẬT
ðề số 07-2011

Sinh viên thiết kế:
Lớp:
Ngành:
Giáo viên hướng dẫn:
Ngày giao đề tài:
Ngày hoàn thành:
Tên đề tài: Tính toán thiết kế hệ thống cơ khí cho băng tải ñể vận chuyển ñá
răm.
Số liệu đầu vào:
- Năng suất vận chuyển: 200 tấn/ giờ;
- Chiều cao nâng: 10 mét;
- Chiều dài băng tải: 150 mét;
Các yêu cầu nội dung:
- Xác định các thông số cơ bản của băng tải:
- Tính chọn hộp giảm tốc theo tiêu chuẩn;
- Tính thiết kế bộ truyền ngoài hộp và khớp nối;

phí vận chuyển thấp nhất.
Với đề tài đề án kỹ thuật " Thiết kế trạm dẫn ñộng băng tải vận chuyển
ñá răm " mà em được giao đó mang lại cho em nhiều điều bổ ích, giúp em phần
nào củng cố thêm được kiến thức đã tích luỹ trong mấy năm học vừa qua.
Trong thời gian làm đề án, được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo:Ts
Nguyễn Văn Dự và các thầy cô giáo trong bộ môn, cùng với sự nỗ lực cố gắng
của bản thân đến nay đề án của em đã được hoàn thành. Tuy nhiên với kiến thức
còn hạn chế, tài liệu tham khảo còn thiếu cho nên không tránh khỏi những thiếu
sót. Em rất mong dưới sự đóng góp ý kiến của các thầy cụ giáo và các bạn để
đề án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2011
Sinh viên:

Đề án kỹ thuật  Bộ môn Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04
Trang:3

PHẦN 1
GIỚI THIỆU SƠ BỘ HỆ DẪN ðỘNG BĂNG TẢI
1.1 Giới thiệu hệ dẫn ñộng băng tải
* ðặc ñiểm của hệ dẫn ñộng băng tải
Hệ dẫn động băng tải là một loại máy được dùng khá rộng rãi trong nhà
máy, công trường có đặc điểm là số lượng vận chuyện lớn, kết cấu đơn giản,
sửa chữa thuật tiện, linh kiện tiêu chuẩn hoá, được sử dựng trong nhiều lĩnh vực,
có thể dụng để vận chuyển, dây chuyền sản xuất, công trình xây dựng trạm thủy
điện và bến càng vv, phòng sản xuất trong khai thác mỏ, luyện kim ,hoá chất,
đúc, vật liệu xây dựng, vv, có thể
vận chuyển vật liệu rời hoặc vật

tiêu hao không lớn. Nhưng băng tải còn có
một số hạn chế như: Tốc độ vận chuyển
không cao, độ nghiêng băng tải nhỏ (< 24
0
), không vận chuyển được theo hướng
đường cong.
Bản vẽ mình không up lên ñc. Bạn nào cần pm 0974059455
Đề án kỹ thuật  Bộ môn Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04
Trang:5

* Cấu tạo chung của hệ dẫn ñộng băng tải

Hình 1.4 Cấu trúc một hệ băng tải
- Tail pulley: pu-ly bị ñộng
- Feed chute: máng cấp vật phẩm
- Loading skirt: vùng cấp vật phẩm lên băng tải
- Tripper: Cơ cấu gạt vật phẩm
- Head pulley and drive: Pu ly dẫn ñộng
- Discharge chute: máng nhả vật phẩm
- Snub and bend pulley: puly căng và dẫn hướng băng tải
- Return idler: con lăn nhánh quay về (nhánh không làm việc)
- Carrying idler: con lăn ñỡ nhánh mang tải
- Troughing carrying idler: con lăn tạo máng
Góc máng (Trough angle). Có thể bố trí dây băng tải nằm ngang (Flat belt),
tương tự như ở bộ truyền đai dẹt. Tuy nhiên, người ta thường sử dụng thêm các
con lăn đặt nghiêng (con lăn máng – Troughing idlers) để uốn dây băng tải
thành dạng máng lõm, nhằm vận chuyển vật phẩm được ổn định hơn.
Đề án kỹ thuật  Bộ môn Kỹ thuật cơ khí

Mục tiêu thiết kế băng tải trong đề án: Tính toán thiết kế hệ thống cơ khí
cho băng tải để vận chuyển đá răm.
Các số liệu ban đầu như sau:
+ Năng suất vận chuyển: 200 tấn/ giờ
+ Chiều dài băng tải: 150m.
+ Chiều cao nâng: 10m

Đề án kỹ thuật  Bộ môn Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04
Trang:8

PHẦN II
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BĂNG TẢI
2.1 Xác ñịnh ñộ rộng (B) tối thiểu của băng tải
Độ rộng băng tải phụ thuộc lưu lượng cần vận chuyển và kích cỡ vật
phẩm (hay kích thước của các “hạt” vật liệu) cần vận chuyển trên băng. Nếu
kích cỡ vật phẩm càng lớn thì độ rộng băng tải càng phải rộng.
Với loại vật liệu cần vận chuyển là đá răm, ta chọn loại băng có bề rộng
tối thiểu B = 500mm ( Tra bảng 1[1]).
2.2 Xác ñịnh góc nâng hạ (β
ββ
β) của băng tải
Góc nâng hay hạ của băng tải (góc dốc) được quyết định bởi đặc tính và
hình dạng các hạt vật liệu được vận chuyển. Các vật liệu dạng hạt, ổn định có
thể sử dụng băng tải có độ dốc lớn; các vật liệu không ổn định như than, cát cần
xác lập góc dốc nhỏ.
Theo bảng 2[1] ta xác định được góc dốc lớn nhất của băng tải là β
max
=15


t
Q =60.A.V.
γ.s
(tấn/giờ) (2.1)
Vận tốc của băng tải được tính theo công thức:
t
Q
V=
60.A. .s
γ
(m/ph) (2.2)
Trong đó: Q
t
:

Lưu lượng vận chuyển tấn/ giờ;
A: Diện tích mặt cắt ngang dòng vận chuyển (m
2
)
V: Vận tốc băng tải (m/ph)

γ
: Khối lượng riêng tính toán của khối vật liệu (tấn/ m
3
)

s: Hệ số ảnh hưởng của góc nghiêng (độ dốc) của băng tải
Các đại lượng trên được xác định như sau:
-

Theo bảng 4[1] ta có: K=0,1538
Đề án kỹ thuật

Bộ môn Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04
Trang:10

(
)
(
)
2
2
A=0,1538 0,9.0,5-0,05 =0,0246 m

- Góc mái
Góc mái của một đống vật phẩm là góc hình thành giữa đường nằm ngang
và mái dốc của đống vật phẩm.
Theo bảng 5[1] ta có góc mái
ϕ
= 30
0
- Khối lượng riêng tính toán
Khối lượng riêng tính toán của các khối vật phẩm có tính đến khoảng
cách giữa các hạt hay các đối tượng khi vận chuyển.
Theo bảng 6[1] ta có khối lượng riêng tính toán
γ
= 1,68 – 1,76 (tấn/m
3

Trong đó:
P
1
: Công suất cần thiết kéo băng tải không tải theo phương ngang
P
2
: Công suất cần thiết kéo băng tải có tải theo phương ngang
P
3
: Công suất cần thiết kéo băng tải có tải theo phương đứng
P
t
: Công suất cần thiết dẫn động cơ cấu gạt vật phẩm
Các thành phần công suất được tính toán như sau:
Đề án kỹ thuật

Bộ môn Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04
Trang:11

(
)
0
1
f l+l W.V
P =
6120
(2.5)


Theo bảng 8[1] ta có: f = 0,022; l
0
= 66m

Theo bảng 9[1] ta có: P
t
= 1,25kW
Theo bảng 10[1] ta có: W = 30kg/m
Thay các giá trị vào (2.4),(2.5),(2.6),(2.7) ta có:
(
)
( )
1
0,022 150+66 30.80,512
P 1,875 kW
6120
= =
(
)
( )
2
0,022 150+66 200
P = =2,59 kW
367

( )
3
10.200
P = =5,45 kW
367

2
F
1
l

Hình 2.3: Các thành phần lực trên dây băng tải
- Lực vòng
( ) ( )
P
6120.P 6120.11,165
F = = =848,69 kg =8486,9 N
V 80,512

- Lực căng trên 2 nhánh băng tải
µθ
1 P
µθ
e
F =F
e -1
(2.8)
2 P
µθ
1
F =F
e -1
(2.9)
Trong đó:
F
1

Thay vào (8),(9) ta có:

( )
0,3.3,14
1
0,3.3,14
2,718
F =9356,5. =13910,33 N
2,718 -1( )
2
0,3.3,14
1
F =9356,5 =5423,43 N
2,718 -1

- Lực căng tối thiểu
Lực căng tối thiểu được xác định nhằm giữ cho dây băng tải không bị
trượt quá 2% khoảng cách giữa các con lăn.

(
)
4C C m 1
F =6,25.l W +W
(2.10)

4r r 1
F =6,25.l .W

= 1,2m; l
r
= 3m
Thay vào (10),(11) ta có:

(
)
(
)
(
)
4C
F =6,25.1,2 41,4+7,5 =366,75 kg =3667,5 N(
)
(
)
4r
F =6,25.3.7,5=104,625 kg =1046,25 N
Đề án kỹ thuật

Bộ môn Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04
Trang:14

Thay vào (2.12) ta có:
1040,275.8
ST-No= 166,444
50
=

Theo bảng 18[1] ta chọn loại dây băng tải có kí hiệu: NF 200/2
2.7 Cấu trúc hệ thống băng tải
- Xác ñịnh ñường kính puly
Các puly được chia thành 3 nhóm A, B, C và được minh họa như hình vẽ:Hình 2.4: Minh hoạ các loại Puly
Theo bảng 23[1] ta chọn đường kính tối thiểu cho các nhóm puly như sau:
Nhóm A: d
Amin
= 250mm
Nhóm B: d
Bmin
= 200mm
Đề án kỹ thuật

Bộ môn Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04
Trang:15
Nhóm C: d
Cmin
= 200mm
- Kết cấu puly

Với các băng tải có các con lăn tạo thành máng, cần có khoảng cách nhất
định giữa các con lăn cuối cùng với puly đủ để dây băng tải chuyển thành dạng
phẳng và được cuốn vào puly.
Trên hình 2.5, thể hiện mặt puly nằm cùng độ cao với đáy máng.
Theo bảng 28[1] ta có b = 0,55m
2.8. Tính toán cơ cấu kéo căng băng
Cơ cấu kéo căng băng có nhiệm vụ tạo ra sức căng cần thiết cho băng,
đảm bảo cho băng bám chặt vào tang dẫn và giảm độ võng của băng theo chiều
dài.
Có 2 loại cơ cấu căng băng thường dùng là cơ cấu căng băng dùng vít và
cơ cấu căng băng dùng đối trọng.
a) Cơ cấu căng băng dùng vít tải.
Cấu tạo đơn giản, giá thành hạ, kích thước khuôn khổ và trọng lượng nhỏ.
Loại này thường dùng cho băng tải có chiều dài không lớn lắm và trong quá
trình làm việc băng bị giãn nhiều lần đòi hỏi phải căng băng nhiều lần. Hành
trình làm việc của vít phụ thuộc vào chiều dài băng tải (thường lấy khoảng 1-
1,5% chiều dài băng tải nhưng không lấy được > 400 mm).
b) Cơ cấu căng băng dùng ñối trọng.
Đề án kỹ thuật

Bộ môn Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04
Trang:17
Cơ cấu căng băng dùng đối trọng có khả năng tạo ra lực căng cố định
nhưng phải bố trí không gian phức tạp, không gọn nhẹ. Loại cơ cấu này thường
sử dụng cho những băng tải có chiều dài lớn.
Kết luận:
Với hệ thống băng tải cần thiết kế có kết cấu tương đối cồng kềnh nên
để đam bảo việc căng băng được tối ưu nhất ta sử dụng cơ cấu căng băng dùng

l
 
 
 
(2.14)
Trong đó: f: Hệ số ma sát giữa dây băng tải và các con lăn đỡ;
l: Chiều dài băng tải theo phương ngang; l=150m
l
0
: Chiều dài băng tải theo phương ngang được điều chỉnh;
W
1
: Khối lượng phân bố của băng tải;
W
r
: Khối lượng các chi tiết quay của một cụm các con lăn đỡ nhánh
băng tải đi về;
L
r
: Bước các con lăn đỡ nhánh không tải;
H: Chiều cao nâng; H=10m
Đề án kỹ thuật

Bộ môn Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04
Trang:18
Các giá trị của f, l
0
, W

)
FT=5979,14-300=5679,14 NĐề án kỹ thuật  Bộ môn Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04
Trang:19
PHẦN III
TÍNH TOÁN ðỘNG HỌC HỆ DẪN ðỘNG
3.1 Chọn loại hộp giảm tốc
Trong các hệ dẫn động cơ khí thường sử dụng các bộ truyền bánh răng
hoặc trục vít dưới dạng một tổ hợp biệt lập được gọi là hộp giảm tốc. Hộp giảm
tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không đổi và
được dùng để giảm vận tốc góc và tăng moomen xoắn.
Tùy theo loại truyền động trong hộp giảm tốc, người ta phân ra: hộp giảm
tốc bánh răng trụ; hộp giảm tốc bánh răng côn hoặc côn – trụ; hộp giảm tốc trục
vít, trục vít – bánh răng hoặc bánh răng – trục vít; hộp giảm tốc bánh răng hành
tinh…So với các loại hộp giảm tốc khác thì hộp giảm tốc bánh răng trụ có các
ưu điểm: tuổi thọ và hiệu suất cao; kết cấu đơn giản; có thể sử dụng trong một
phạm vi rộng của vận tốc. Vì vậy, sử dụng hộp giảm tốc bánh răng trụ được coi
là phương án tối ưu nhất.
Loại bánh răng trong hộp giảm tốc bánh răng trụ có thể là: răng thẳng,
răng nghiêng, hoặc răng chữ V. Tuy nhiên, phần lớn các hộp giảm tốc có công
dụng chung dùng răng nghiêng. So với răng thẳng, truyền động bánh răng
nghiêng làm việc êm hơn, khả năng tải và vận tốc cao hơn, va đập và tiếng ồn
giảm. Còn so với răng chữ V, răng nghiêng dễ chế tạo và giá thành rẻ hơn. Vì
vậy, ở đây ta sử dụng bánh răng nghiêng để năng cao khả năng ăn khớp, truyền
động êm, vừa đảm bảo chỉ tiêu về kỹ thuật vừa đảm bảo chỉ tiêu về kinh tế.
Tùy theo tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc, người ta phân ra hộp giảm

khác, chiều rộng của hộp giảm tốc khai triển nhỏ hơn nên việc bố trí lắp đặt dễ
dàng hơn. Ngoài ra, số lượng chi tiết và khối lượng gia công của hộp giảm tốc
phân đôi tăng dẫn đến giá thành cao hơn và chưa được sử dụng phổ biến như
hộp giảm tốc khai triển.
+) So với hộp giảm tốc đồng trục, thì hộp giảm tốc khai triển cồng kềnh
hơn. Tuy nhiên, kết cấu hộp đơn giản và vẫn đảm bảo khả năng làm việc. Mặt
khác, kết cấu của hộp giảm tốc đồng trục phức tạp: 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
b
ền…
Đề án kỹ thuật  Bộ môn Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04
Trang:21

Theo mục 2.4 ta có công suất truyền dẫn băng tải P
CT
= 12,309kW
+) Lực vòng trên tang dẫn động F
t
=9356,5 (N),
+) Vận tốc của băng tải v
bt
=1,34 (m/s).
+) Số vòng quay trên trục công tác là:

( )
CT
60.1000.v 60000.1,34
n = = =102,42 vòng/phút

Hình 3.1 Sơ ñồ khai triển trạm dẫn ñộng băng tải.
Đề án kỹ thuật  Bộ môn Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04
Trang:22

P
PK
bd
P
t

Hình 3.2 Sơ ñồ tải trọng làm việc,
3.2 Tính chọn ñộng cơ ñiện
3.2.1 Chọn kiểu loại ñộng cơ
-
Với hệ dẫn động băng tải dùng với các hộp giảm tốc ta chọn loại động cơ điện
ba pha không đồng bộ rô to ngắn mạch vì những lý do sau:


Kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, làm việc tin cậy.
 Có thể mắc trực tiếp vào lưới điện công nghiêp.
 Giá thành tương đối thấp và dễ kiếm.
 Không cần điều chỉnh vận tốc .
 Hiệu suất và hệ số công suất không cần cao.
3.2.2 Chọn công suất ñộng cơ
- Động cơ được chọn phải có công suất P
đc
và số vòng quay đồng bộ thoả mãn
điều kiện : P

η = η η η η
Σ
(3.2)

Đề án kỹ thuật  Bộ môn Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04
Trang:23
Tra bảng 2.3 [3], ta có:
η
1
: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ. η
1
= 0,97
η
2
: Hiệu suất một cặp ổ lăn. η
2
= 0,995
η
3
: Hiệu suất

khớp nối. η
3
= 1
η
4
: Hiệu suất bộ truyền đai. η
4

t
CT
Σ
P 12,54
P = = =14,17 kW
η 0,885

Như vậy, động cơ cần chọn phải có công suất lớn hơn hoặc ít nhất bằng
14,17 kW.
3.2.3 Chọn số vòng quay ñồng bộ của ñộng cơ

Theo bảng 2.1[3] thì số vòng quay đồng bộ của động cơ theo tiêu chuẩn
là: 3000 ; 1500 ; 1000 ; 750 ; 600 ; 500 (v/ph )
 Số vòng quay của trục công tác là:

( )
CT
60.1000.v 60000.1,34
n = = =102,42 vòng/phút
π.D 3,14.250

Trong đó:
v - là vận tốc băng tải; v = 1,34 (m/s)
D- là đường kính tang quay. D=250 (mm).
Đề án kỹ thuật  Bộ môn Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04
Trang:24
Số vòng quay sơ bộ của trục động cơ phải thỏa mãn;


đb
sb
CT
n 3000
U = = =29,29
n 102,42

Với u
sb
= 29,9 thuộc khoảng tỉ số truyền 8 ÷ 40.
3.2.4 Chọn ñộng cơ thực tế
Dựa vào điều kiện: P
đc

≥
P
ct
= 14,17(Kw)
n
đb
= 3000(v/ph)
Tra bảng phụ lục 1.3[3] ta có :
Bảng 3.1 : Thông số kỹ thuật của ñộng cơ 4A160M2Y3
Kiểu động
cơ
Công
suất(kW)

Tốc độ
quay(v/ph)

mm
: Công suất mở máy của động cơ.
Đề án kỹ thuật

Bộ môn Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Lớp LT09CCM04
Trang:25

dc dc
K
mm dm
dn
T
P .P 1,4.18,5 25,9(kW)
T
= = =

P
dc
bd
: Công suất cản ban đầu trên trục động cơ (Kw)

dc
bd bd LV
P K .P 1,8.12,54 22,57(kW)
= = =
Vậy P
dc
mm

đc
=2930 (vg/ph)
n
ct
: Số vòng quay của trục công tác; n
ct
= 102,42(vg/ph)
Thay số vào công thức (3.3) ta có:
dc
Σ
ct
n 2930
U = = =28,6
n 102,42

Với hệ dẫn động gồm các bộ truyền mắc nối tiếp như đã cho trong sơ đồ
Ta có:
Σ h
đ kn
U =U .U .U
(3.4)