MỤC LỤC
Chương 1. Nhiệm vụ ------------------------------------------------------------------ 1
Chương 2. Giới thiệu quy trình lấy khoai mì lát tại cảng---------------------- 2
2.1 Tổng quan---------------------------------------------------------------------------- 2
2.2 Qui trình ----------------------------------------------------------------------------- 2
2.3 Giới thiệu máy xé bao khoai mì--------------------------------------------------- 3
2.4 Hướng phát triển------------------------------------------------------------------- 3
Chương 3. Giới thiệu về băng tải--------------------------------------------------- 6
3.1 Tổng quan---------------------------------------------------------------------------- 6
3.2 Các loại băng tải--------------------------------------------------------------------- 6
3.2.1 Khái quát chung------------------------------------------------------------------- 6
3.2.2. Giới thiệu một số loại băng tải hiện có trên thị trường Việt Nam--------- 6
3.3. Cơ sở lý thuyết tính toán lựa chọn băng tải đa------------------------------- 11
3.3.1. Phận loại băng tải đai---------------------------------------------------------- 11
3.3.2. Những bộ phận chính của băng tải đai-------------------------------------- 11
Chương 4. Tính toán băng tải tháo liệu khoai mì lát-------------------------- 20
4.1. Lựa chọn mô hình máy thiết kế------------------------------------------------- 20
4.2.Tính toán thiết kế băng tải đai--------------------------------------------------- 21
4.2.1. Tính toán sơ bộ----------------------------------------------------------------- 21
4.2.2. Tính toán lựa chọn các thông số cơ bản của băng tải--------------------- 21
4.2.3. Xác định tải trọng trên một mét dài----------------------------------------- 21
4.2.4. Xác định lực cản chuyển động và lực kéo căng băng---------------------- 23
4.2.5. Xác định lực kéo---------------------------------------------------------------- 25
4.2.6. Tính toán bộ phận dẫn động-------------------------------------------------- 25
4.2.7. Tính toán thiết bị kéo căng băng--------------------------------------------- 27
4.3. Thiết kế bộ truyền đai------------------------------------------------------------ 28
4.3.1. Thông số đầu vào--------------------------------------------------------------- 28
4.3.2. Tính toán thông số của bộ truyền đai---------------------------------------- 29
4.4. Tính toán thiết kế các trục tang------------------------------------------------ 31
4.4.1. Trục tang chủ động------------------------------------------------------------- 31
4.4.2. Tính trục bị động--------------------------------------------------------------- 39
4.5. Tính then-------------------------------------------------------------------------- 39
4.5.1. Điều kiện bền dập-------------------------------------------------------------- 39
4.5.2. Điều kiện bền cắt--------------------------------------------------------------- 40
4.6. Tính chọn ổ lăn------------------------------------------------------------------- 40
4.7. Tính toán thiết kế máng cấp liệu----------------------------------------------- 41
Chương 5. Tính toán băng tải cấp bao khoai mì lát--------------------------- 44
5.1. Lựa chọn mô hình máy thiết kế------------------------------------------------- 44
5.2. Tính toán thiết kế băng tải đai-------------------------------------------------- 44
5.2.1. Tính toán sơ bộ----------------------------------------------------------------- 44
5.2.2. Tính toán lựa chọn các thông số cơ bản của băng tải--------------------- 45
5.2.3. Xác định tải trọng trên một mét dài----------------------------------------- 45
5.2.4. Xác định lực cản chuyển động và lực kéo căng băng--------------------- 46
5.2.5. Xác định lực kéo---------------------------------------------------------------- 49
5.3. Thiết kế bộ truyền đai------------------------------------------------------------ 51
5.3.1. Thông số đầu vào--------------------------------------------------------------- 51
5.3.2. Tính toán thông số của bộ truyền đai---------------------------------------- 52
5.4. Tính toán thiết kế các trục tang------------------------------------------------ 55
5.4.1. Trục tang chủ động------------------------------------------------------------- 55
5.4.2. Tính trục bị động--------------------------------------------------------------- 62
5.5. Tính then-------------------------------------------------------------------------- 63
5.5.1. Điều kiện bền dập-------------------------------------------------------------- 63
5.5.2. Điều kiện bền cắt--------------------------------------------------------------- 63
5.6. Tính chọn ổ lăn------------------------------------------------------------------- 64
Chương 6. Kết luận ------------------------------------------------------------------ 65
Chương 7. Tài liệu tham khảo----------------------------------------------------- 66
Chương 8. Phụ lục-------------------------------------------------------------------- 67
LỜI CẢM ƠN
Để có thể vận dụng những kiến thức đã được trao dồi cũng như hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này, trước tiên, em xin cảm ơn trường ĐH Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, BCN khoa Cơ Khí, bộ môn CTM, các thầy cô đã giảng dạy em trong và ngoài khoa cơ khí.
Em xin chân thành cảm thầy: ThS. ……….. bộ môn CTM, khoa Cơ Khí, trường ĐH Bách Khoa Tp HCM đã tận tình dìu dắt và truyền đạt kiến thức giúp em hoàn thành tốt đề tài.
Với một thời gian ngắn tiếp xúc thực tế sản xuất, quá trình hoàn thành luận văn tốt nghiệp sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhận được sự góp ý và thông cảm của quý thầy cô.
Cuối cùng em xin cảm ơn quý thầy cô trong hội đồng phản biện luận văn, kính chúc quý thầy cô sức khoẻ và công tác tốt.
Em xin chân thành cảm ơn!
Chương 1. Nhiệm vụ
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống băng tải cấp bao và băng tải tháo liệu trong dây chuyền xé, tách bao khoai mì, năng suất 50T/h.
Nội dung thực hiện:
_ Tìm hiểu nguyên lý, tổng quan về hệ thống băng tải.
_ Tìm hiểu kết cấu các bộ phận cấu thành băng tải.
_ Tính toán, thiết kế băng tải năng suất 50T/h.
_ Một băng tải cấp vận chuyển ngang 6m, lên cao 2,5m. Một băng tải tháo liệu vận chuyền ngang 10m, lên cao 1m.
Chương 2. Giới thiệu quy trình lấy khoai mì lát tại cảng
2.1. Tổng quan:
KHOAI MÌ LÁT (SẮN LÁT): có nhiều công dụng trong chế biến công nghiệp, thức ăn gia súc và lƣơng thực thực phẩm. Củ sắn dùng để ăn tươi, làm thức ăn gia súc, chế biến sắn lát khô, bột sắn nghiền, tinh bột sắn, tinh bột sắn biến tính, các sản phẩm từ tinh bột sắn nhƣ bột ngọt, cồn, phụ gia thực phẩm, sản xuất ethanol làm xăng sinh học... - Khoai mì lát thông qua cảng theo đường xuất ngoại qua các nước Trung Quốc, Hàn Quốc...trên các tàu hàng rời.
2.2. Quy trình:
Khoai mì lát đóng bao được vận chuyển đến khu vực chứa gần tàu → Công nhân xé các bao khoai mì lát thủ công để khoai mì lát rơi vào khu vực chứa → Hệ thống hút chân không của tàu chứa hút lấy khoai mì lát vào khoang chứa.
Hạn chế:
_ Bao khoai mì xé bằng phương pháp thủ công làm mất thời gian → tăng thời gian đậu ở cảng → tăng chi phí.
_ Vỏ bao khoai mì xé có thể còn sót do công nhân → khi hút làm cản trở hệ thống hút khoai mì.
→ Để giải quyết những hạn chế trên, ta sử dụng máy xé bao khoai mì → giải phóng tàu nhanh → giảm chi phí.
2.3. Giới thiệu máy xé bao khoai mì:
Hình 2.2.Sơ đồ nguyên lý máy xé bao khoai mì
1. Quạt thổi 5. Khoai mì lát
2. Răng giữ 6. Cửa ra cụm buồng lắng, cụm cyclone
3. Bao khoai mì 7. Cửa ra thùng chứa
4. Trục xé
Nguyên lý hoạt động: Bao khoai mì được đưa vào máy xé, bao khoai mì được kẹp giữa các răng giữ và trục xé. Trục xé quay xé bao khoai mì. Khoai mì lát rớt xuống cửa ra thùng chứa, vỏ bao khoai mì và bụi được quạt thổi và quạt hút cụm cylone đưa vào cửa ra cụm buồng lắng và cụm cyclone.
2.4. Hướng phát triển:
Máy xé bao còn những hạn chế sau:
_ Bao khoai mì phải được đưa lên cao bào buồng chứa máy xé.
_ Tất cả làm bằng sức người → tốn nhân công → tốn chi phí.
→ Cần cơ giới hoá cho máy xé bao khoai mì bằng cách sử dụng hệ thống băng tải cấp bao vào máy xé và băng tải tháo liệu đưa khoai mì lát sau khi xé bao tới thùng chứa nơi tập kết. Đó cũng chính là mục đích của đề tài này.
Hình 2.3.Sơ đồ nguyên lý hệ thống xé, tách bao khoai mì lát
1. Khung đỡ băng tải 2. Bao khoai mì lát
3. Băng tải cấp bao 4. Động cơ điện
5. Bộ truyền đai 6. Tang chủ động băng tải cấp bao
7. Máy xé bao khoai mì 8. Máng cấp liệu băng tải tháo liệu
9. Khoai mì lát 10. Băng tải tháo liệu khoai mì lát
11. Tang chủ động băng tải tháo liệu
Chương 3. Giới thiệu về băng tải
3.1 Tổng quan :
Băng tải ( hay còn gọi là băng truyền ) là thiết bị vận chuyển liên tục, có khoảng cách vận chuyển lớn. Được sử dụng rộng rãi ở các công trường xây dựng, xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng và vật liệu chế tạo…Bao gồm băng tải PVC, băng tải cao xu, băng tải xích inox, băng tải xích nhựa, băng tải con lăn tự do, băng tải con lăn có truyền động, băng tải đứng, băng tải nghiêng, băng tải từ, Gầu tải, Vít tải . Các loại băng tải này được sử dụng để vận chuyển vật liệu rời, vụn như cát sỏi, đá, xi măng, sản phẩm trong các nghành công nghiệp chè, cà phê, hóa chất, dầy da, thực phẩm …và hàng đơn chiếc như hàng bao, hàng hộp, hòm, bưu kiện …
3.2. Các loại băng tải:
3.2.1. Khái quát chung:
Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, nhiều ngành sản xuất Công nghiệp và các ngành khác như: Nông nghiệp, du lịch cũng phát triển theo. Để nâng cao năng suất, tiết kiệm sức người cũng như giảm thiểu ô nhiễm môi trường, độ chính xác và an toàn …Thì các thiết bị vận tải liên tục được ứng dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất như xi măng, vận chuyển than, xỉ than trong các nhà máy nhiệt điện, vận chuyển hàng hóa trong các bến cảng, vận chuyển hàng hóa sâu trong các hầm mỏ, vận chuyển nguyên liệu trong các nhà máy công nghệ vi sinh, vận chuyển hành khách ở những nơi du lịch, trong các siêu thị, vân chuyển hành lý của khách tại các sân bay… Như vậy các thiết bị vận tải liên tục có một phần đóng góp rất quan trọng trong rất nhiều các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế, xã hội nói chung và công nghiệp nói riêng.
3.2.2. Giới thiệu một số loại băng tải hiện có trên thị trường Việt Nam
3.2.2.1. Băng tải Polyester Cotton (CC) Bông vải sợi dọc và cấu trúc với sợi ngang được làm bằng sợi dệt bông, độ giãn dài thấp, và độ bám dính tốt. Biến dạng nhỏ trong điều kiện nhiệt độ cao, với khoảng cách ngắn hơn, nơi mà việc vận chuyển khối lượng nhỏ hơn . Băn tải CC được chia thành loại thường, loại nhiệt, đánh lửa, loại chống cháy, loại axit, loại dầu. Đặc điểm kỹ thuật: Với một loại vật liệu cốt lõi:
polyester-bông vải pha loại TC-70, CC-56-loại bông vải Băng thông: 100mm-1600mm 1-10 lớp của các lớp vải Nhựa bao gồm: Mặt trên :1.5-9mm, Mặt dưới: 0mm-4.5mm
Hình 3.1.Băng tải Polyester Cotton (CC)
3.2.2.2. Băng tải EP
Tính năng : Tính linh hoạt cao, cơ tính tốt và chịu va đậpv Hệ số dãn dài thấp tốt hơn so với lõi nylon và vải băng tải khác,v được áp dụng cho đường vận chuyển vật liệu dài Khả năng chịu nước và môi trường ẩm ướt, kết dính băng tốt trongv môi trường nhiệt độ thấp để kéo dài tuổi thọ của băng. Khả năng chịu nhiệt và khả năng ăn mòn tốtv Cấu tạo mỏng với trọng lượng nhẹ do vải polyester, độ bền khoảngv 2,5-9 lần của bông, vải bông lõi băng tải.
Hình 3.2. Băng tải EP
3.2.2.3. Băng tải chịu nhiệt
Với lớp bố bằng bông vải chịu nhiệt và khả năng chịu hiệt độ cao của lớp cao su, chúng được dùng cho nghành than cốc, xi măng, đúc, xỉ nóng… Sản phẩm được chế tạo theo tiêu chẩn HG2297-92 Băng tải chịu nhiệt được chia thành 4 loại: 9 Hình 1.2: Băng tải chịu nhiệt Có thể chịu được nhiệt độ thử nghiệm không phải là hơn 100 ℃, trong ngắn hạn nhiệt độ hoạt động cao nhất là 150 ℃, tên mã là T1. Có thể chịu được nhiệt độ thử nghiệm không phải là hơn 125 ℃, trong ngắn hạn nhiệt độ hoạt động cao nhất là 170 ℃, tên mã là T2. Có thể chịu được nhiệt độ thử nghiệm là không quá 150 ℃, trong ngắn hạn nhiệt độ hoạt động cao nhất là 200 ℃, tên mã là T3. Có thể chịu được nhiệt độ thử nghiệm không phải là hơn 175 ℃, trong ngắn hạn nhiệt độ hoạt động cao nhất là 230 ℃, tên mã là T4.
Hình 3.3.Băng tải chịu nhiệt.
3.2.2.4. Băng tải chịu Axit và Kiềm :
Đặc tính sản phẩm: sử dụng bông vải, vải nylon hoặc vải polyester với một lõi được thực hiện với hiệu suất đàn hồi tốt vào khe, việc sử dụng kéo dài nhỏ. Xuất xứ của axit và kiềm chế biến vật liệu sử dụng nhựa che, kháng hóa chất tốt và tính chất vật lý tốt. Ứng dụng: Ứng dụng hóa chất, nhà máy phân bón, nhà máy giấy, doanh nghiệp được vận chuyển vật liệu có tính axit hoặc kiềm ăn mòn. Dự án Các đơn vị Các chỉ số Lớp phủ thực hiện Độ bền kéo MPa ≥10 Độ giãn dài đứt % ≥300 10 Mài mòn cm 3/1.61km ≤ 1,0 Acid 30% H 2SO4 24h ở nhiệt độ phòng ≥ 0,7 Độ bám dính Cover với lớp vải N/mm ≥2.7 Lớp vải N/mm ≥2.7
Hình 3.4.Băng tải chịu axit và kiềm.
3.2.2.5. Băng tải bố NN
Dây băng tải có thể có một sức mạnh, mỏng cao, chống chịu tác động, hiệu năng tốt, sức mạnh bám dính lớp, tuyệt vời flex và tuổi thọ lâu dài, thích hợp cho đường dài, điều kiện tải cao, tốc độ cao, cung cấp các vật liệu.
Hình 3.5. Băng tải bố NN.
3.2.2.6. Băng tải lòng máng
Sản phẩm (thông thường loại băng tải nghiêng với tường gợn sóng) Tường nghiêng lượn sóng với các băng tần cơ sở, xương sườn, cơ hoành 3 phần. Đo bức tường để ngăn chặn các vật liệu từ trượt tác dụng phân tán. Đối với các khoảng trống, vào một tập tin thiết kế cạnh lượn sóng; là cơ hoành vai trò của tài liệu hỗ trợ, để đạt được một góc độ truyền dẫn lớn, việc sử dụng các loại-T TC loại. Tập cạnh cơ hoành và các phương pháp trị bệnh thứ hai được sử dụng với các kết nối cơ sở-ban nhạc, một sức mạnh liên kết cao Các tính năng (tổng hợp loại băng tải nghiêng với tường gợn sóng): Việc tăng góc độ truyền (30 đến 90 độ)ü Kích thước nhỏ, ít đầu tưü Thông qua, và tăng cường mức độ cao cao hơnü Nghiêng từ ngang (hay dọc) để chuyển tiếp suôn sẻü Thích hợp cho việc vận chuyển dễ dàng phân tán bột, dạng hạt, khốiü nhỏ, dán và vật liệu giống như chất lỏng Tiêu thụ năng lượng thấp, kết cấu đơn giản, băng dính, độ bền cao, tuổiü thọ lâu dài. Phân Loại Theo bao gồm tài sản được chia thành loại thường, loại nhiệt, đánh lửa, loại lạnh, loại axit, loại dầu. Các đặc điểm kỹ thuật: Với vật liệu cốt lõi: CC-56, NN100, NN150, NN200, NN300, NN400. Băng thông: 100mm-2200mm, 12 2-10 lớp vải. Nhựa bao gồm: Mặt :1.5-8mm, không phải đối
mặt: 0mm-4.5mm.
3.2.2.8 Băng tải với đai thép
Băng tải cấp liệu với nguyên liệu là bao khoai mì lát khối lượng 50kG/bao, băng tải tháo liệu với nguyên liệu là khoai mì lát, ta chọn loại băng tải đai vải cao su. Với băng tải cấp liệu là băng tải phẳng, băng tải tháo liệu là băng tải lòng máng.
3.3. Cơ sở lý thuyết tính toán lựa chọn băng tải đai
3.3.1. Phận loại băng tải đai
Ø Dựa vào kết cấu băng tải đai được phân thành loại cố định và loại di động dễ dàng trên các bánh xe. Đôi khi người ta còn sử dụng băng tải như những cụm thành phần trong một tổ hợp máy phúc tạp (các cầu chuyển, tổ hợp gầu ngoạm guồng tải…)
Ø Dựa vào công năng, các băng tải đai cũng được chia ra loại vạn năng và loại chuyên dụng.
Ø Dựa vào hình dáng đường chuyển có thể chia ra loại băng chuyển theo phương ngang, băng chuyển theo phương nghiêng và tổng hợp.
3.3.2. Những bộ phận chính của băng tải đai
Ø Băng đai mềm khép kín (có nhể là băng vải, cao su hay băng được phủ bằng các loại vật liệu khác, băng thép hoặc băng có lõi thép…).
Ø Hệ thống con lăn đỡ (hiếm khi là các tấm cố định, làm từ gỗ hoặc từ thép tấm)
Ø Trạm dẫn động, trạm kéo căng, bộ phận chuyển hướng, bộ phận nạp liệu và dỡ liệu, khung hoặc cột đỡ thiết bị.
3.3.2.1. Băng dệt tẩm cao su
Băng dệt tẩm cao su là loại băng phổ biến nhất. Băng có một số lớp đệm bằng vải bông giấy ( vải bạt), được lưu hóa bằng cao su nguyên chất hay cao su tổng hợp. các lớp ngoài của băng được phủ bằng lớp vỏ cao su. Độ bền của băng được xác định bằng mác của vải, chiều rộng của băng và số lượng các lớp đệm (bảng 3.1).
Chiều dày của lớp vỏ cao su phụ thuộc vào kích thước và tính chất của vật được vận chuyển được lựa chọn theo bảng 3.2.
Trọng lượng một mét dài của băng được xác định một cách gần đúng theo công thức sau:
qb= 1,1.B.(1,25.i + d1 +d1 ), (kG/m) (3.1)
Trong đó: B – chiều rộng băng, m;
i – số lớp đệm trong băng;
d1, d1 – chiều dày các lớp vỏ bọc cao su của băng ở phía mặt làm việc và không làm việc, mm.
Số lớp đệm cần thiết trong băng I được xác định theo công thức:
i ³ (3.2)
Trong đó: Smax– lực căng tính toán lớn nhất của băng, kG;
K – hệ số dự trữ bền kéo của băng ( bảng 2.3);
Kđ – giới hạn bền chống đứt trên cơ sở 1 cm của một lớp đệm, kG/cm. Kđ=55kG/cm đối với vải bạt mác b-820; Kđ= 119kG/cm – đối với vải bạt sợi ngang.
Những giá trị cao của hệ số dự trữ bền cho trong bảng 3.3. là có đến những vấn đề sau đây:
Băng, ngoài ứng suất kéo còn chịu thêm ứng suất do bị uốn ở các tang và ở các con lăn tựa. nó bị yếu ở các chỗ nối đầu băng cũng như bị mỏi do chịu uốn.
Tải trọng tác dụng lên băng không phân bố đều cho tất cả các lớp đệm. Hệ số dự trữ bền tăng lên cùng với sự tăng số lượng các lớp đệm cho tất cả các lớp đệm.
3.3.2.2. Bộ phận dẫn động
Đường kính tang được xác định theo công thức:
D³k.i (3.3)
Trong đó: i – số lớp đệm trong băng tẩm cao su; k- hệ số thỉ lệ
Đối với tăng dẫn động:
k = 125 nếu i =2¸6, k =150 nếu i = 8¸12
Đối với tang tang kéo căng và tang nghiêng:
k = 100¸120, còn trong các trường hợp đặc biệt k = 50.
Đường kính tang được tính lấy gần đúng và có thể so sánh với D tiêu chuẩn: D=250,320,400,500,630,800,1000,1250,1600mm.
3.3.2.3. Thiết bị kéo căng
Thiết bị kéo căng tạo ra lực căng ban đầu (khi lắp đặt) cho băng. Theo phương pháp tác dụng người ta chia ra thiết bị kéo căng kiểu vít, kiểu đối trọng và vít - lò so.
3.3.2.4. Lựa chọn vận tốc băng
Giá trị vận tốc băng được chọn phụ thuộc vào tính chất vận liệu vận chuyển và chiều rộng của băng được dẫn ra ở bảng 3.4. Vận tốc còn phụ thuộc vào phương pháp dỡ liệu, như khi tháo liệu bằng thanh gạt thì nên lấy vận tốc v£1,25¸1.6 m/giây, còn khi dùng xe dỡ liệu qua hai tang thì lấy v£ 2,5 m/giây. Đối với các vật liệu rơi tơi, thì nên chọn vận tốc trong giới hạn sao cho vật liệu không bị thổi bay ra khỏi băng khi vận chuyển. còn đối với vật liệu đơn chiếc, vận tốc làm việc nên lấy từ 0,5¸0,8 m/giây. Đối với các băng tải trong dây truyền công nghệ, vận tốc băng được xác định theo nhịp độ của qui trình.
Sau khi lựa chọn vận tốc băng v, người ta xác định chiều rộng băng trên cơ sở năng suất vận chuyển cho trước và chọn chiều rộng băng qui tiêu chuẩn gần nhất.
Đối với những vật liệu đơn chiếc, chiều rộng băng được xác định bằng các kích thước bao của vật liệu và bằng phương pháp phân bố vật liệu, sao cho khoảng cách còn lại từ mép băng đến hai cạnh bên của vật liệu không nhỏ hơn 50¸100mm.
3.3.2.5. Bộ phận truyền động:
3.3.2.5.1. Bộ truyền đai:
Nguyên lý:Bộ truyền đai hoạt động theo nguyên lý ma sát: công suất từ bánh chủ động truyền cho bánh bị động nhờ vào ma sát sinh ra giữa dây đai và bánh đai. Ma sát sinh ra giữa hai bề mặt xác định theo công thức: Fms f.N= Như vậy, để có lực ma sát thì cần thiết phải có áp lực pháp tuyến. Trong bộ truyền đai, để tạo lực pháp tuyến thì phải tạo lực căng đai ban đầu, ký hiệu là F0.
Ưu điểm:
- Có thể truyền động giữa các trục cách xa nhau (<15m)
- Làm việc êm, không gây ồn nhờ vào độ dẽo của đai nên có thể truyền động với vận tốc lớn
- Nhờ vào tính chất đàn hồi của đai nên tránh được dao động sinh ra do tải trọng thay đổi tác dụng lên cơ cấu.
- Nhờ vào sự trượt trơn của đai nên đề phòng sự quá tải xảy ra trên động cơ
- Kết cấu và vận hành đơn giản.
Nhược điểm
- Kích thước bộ tuyền đai lớn so với các bộ truyền khác: xích, bánh răng.
- Tỉ số truyền thay đổi do hiện tượng trượt trơn giữa đai và bánh đai (ngoại trừ đai răng) - Tải trọng tác dụng lên trục và ổ lớn (thường gấp 2-3 lần so với bộ truỵền bánh răng) do phải có lực căng đai ban đầu (tạo áp lực pháp tuyến lên đai tạo lực ma sát)
- Tuổi thọ của bộ truyền thấp
Hiện nay, bộ truyền đai thang được sử dụng rộng rãi, đai dẹt ngày càng ítÞ sử dụng. Khuynh hướng dùng bộ truyền đai răng ngày cang phổ biến vì tận dụng được ưu điểm của bộ truyền bánh răng và bộ truyền đai.
3.3.2.5.2. Bộ truyền xích
Nguyên lý: Bộ truyền xích thực hiện truyền động từ bánh xích chủ động sang bánh xích bị động nhờ vào sự ăn khớp giữa răng trên đĩa xích và các mắc xích.
Ưu điểm:
- Không có hiện tượng trượt như bộ truyền đai, có thể làm việc khi có quá tải đột ngột, hiệu suất cao.
- Không đòi hỏi phải căng xích, nên lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn
- Kích thước bộ truyền nhỏ hơn bộ truyền đai nếu cùng công suất
- Góc ôm không có ý nghĩa như bộ truyền đai nên có thể truyền cho nhiều bánh xích bị dẫn
Nhược điểm:
- Bản lề xích bị mòn nên gây tải trọng động, ồn.
- Có tỉ số truyền tức thời thay đổi, vận tốc tức thời của xích và bánh bị dẫn thay đổi.
- Phải bôi trơn thường xuyên và phải có bánh điều chỉnh xích.
- Mau bị mòn trong môi trường có nhiều bụi hoặc bôi trơn không tốt.
Phạm vi sử dụng
- Truyền công suất và chuyển động giữa trục có khoảng cách xa, cho nhiều trục đồng thời trong trường hợp n < 500v/p
- Công suất truyền thông thường < 100 kW
- Tỉ số truyền < 6, hiệu suất 0,95..0,97
→ Hệ thống băng tải không cần đảm bảo chính xác tí số truyền nên ta chọn bộ truyền đai làm bộ phận truyền động với ưu điểm kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và làm việc êm.
Hình 3.9. Sơ đồ động hệ thồng truyền động băng tải
1. Động cơ - giảm tốc
2. Bộ truyền đai
3. Băng tải
3.3.2.6. Xác định lực kéo căng theo từng điểm của chu tuyến
Chương 4. Tính toán băng tải tháo liệu khoai mì lát
4.1. Lựa chọn mô hình máy thiết kế
Máy làm việc theo nguyên lý vận chuyển liên tục nguyên liệu, mức vận chuyển và mức độ liên tục nhờ nguyên liệu được chứa trong máng cấp liệu 2 và cửa định lượng 3 của máy.
Nguyên lý làm việc: Khoai mì lát rơi từ máy xé bao xuống máng cấp liệu, từ máng cáp liệu sẽ được băng tải vận chuyển đi đến cuối băng và tháo liệu theo kiểu tự chảy. Lượng khoai mì lát vận chuyển trên băng được điều chỉnh tùy theo mức độ mở của tấm chắn điều chỉnh trên của máng cấp liệu. Vận tốc băng là cố định, phụ thuộc vào vận tốc động cơ điện và loại vận liệu vận chuyển.
Băng tải hoạt động được do sự chuyền động từ động cơ điện.
4.2. Tính toán thiết kế băng tải đai
4.2.1. Tính toán sơ bộ
Thông số đầu vào:
_Năng suất: Q = 50T/h
_Chiều dài vận chuyển: L = 10m
_Chiều cao vận chuyển: H = 1m
_Khối lượng riêng khoai mì ở độ ẩm 65%: γ = 1070 kg/m3
→ Độ dốc của băng tải: tgβt = = 1:10 → βt ≈ 5˚42’ (4.1)
4.2.2. Tính toán lựa chọn các thông số cơ bản của băng tải
Băng đai được chọn là băng tải kiểu lòng máng để vận chuyển khoai mì lát là vật liệu ít mài mòn. Ta chọn vận tốc băng tải là v = 1 m/s. chọn loại băng là băng vải cao su.
Chiều rộng băng tải (lấy góc dốc tự nhiên của vật liệu là 45˚):
Blm = = × = 0,38 m. (4.2)
Chọn chiều rộng băng theo tiêu chuẩn là Bp= 400 mm.
Từ chiều rộng băng ta lựa chọn số lớp đệm trong băng và từ tính chất cơ lý của khoai mì lát ta lựa chọn chiều dày các lớp vỏ bọc của băng ở mặt làm việc cũng như không làm việc là: i= 3 lớp, d1=1,5mm; d2= 1mm. bề dày băng d= 9mm.
Diện tích mặt cắt ngang của băng:
A= d.B= 9.400 =3600mm2. (4.3)
4.2.3. Xác định tải trọng trên một mét dài
Trọng lượng đơn vị qb của băng:
qb = 1,1.B.(1,25i +d1+d2) = 1,1×400×(1,25×3+1,5+1) = 2,75 kG/m; (4.4)
Trong đó: B – chiều rộng băng, B = 400 mm;
i – số lớp đệm trong băng, i = 3;
d1 – bề dày lớp vỏ phía mặt làm việc, d1 = 1,5 mm;
d2 – bề dày phía mặt không làm việc của băng, d2 = 1 mm.
Trọng lượng vật liệu có ích trên một mét dài của băng:
= 13,89kG/m; (4.5)
Trong đó: Qp – T/h năng suất của máy vận chuyển, Qp = 50 T/h;
v – vận tốc băng, v = 1 m/s.
Dựa vào chiều rộng băng B = 400mm, tỉ trọng vật liệu vận chuyển γ = 1070 kg/m3, theo bảng 4.1 [TL – 1 trang 89] ta chọn khoảng cách giữa các con lăn là 1400mm.
Ở nhánh không tải, khoảng cách các con lăn gấp đôi nhánh có tải lkt = 2800mm
Chiều rộng băng là 400mm chọn con lăn có đường kính 108mm.
Theo bảng 4.3 [TL – 1 trang 106], trọng lượng đơn vị của phần quay ở nhánh không tải tính như sau:
Gcl = 7B+5 = 7×0,4 + 5 = 7,8 kG; (4.6)
Trọng lượng con lăn trên một mét dài ở nhánh không tải tính theo công thức 4.13 [TL – 1 trang 105]:
2,79kG ; (4.7)
Diện tích mặt cắt ngang của lớp vật liệu trên băng
Flm = B2[0,16tg(0,35φ).c + 0,0435] (4.8)
= 0,42×[0,16×tg(0,35×45˚)×1 + 0,0435] = 0,0142m2
Với tiết diện ngang của vật liệu trên băng là F0 = 0,0142 m2 =14200 mm2 và chiều rộng của băng là B = 400mm thì để vật liệu khỏi tràn ra ngoài băng khi vận chuyển ta lấy chiều rộng vật liệu trên băng là b = 0,8B = 320 mm.
Có: F1 = c = 0,16.B2.tg(0,35.φ).c (4.9)
= 0,16×0,42×tg(0.35×45)×1 = 0,00722m2.
Như vậy chiều cao lớp vật liệu trên băng là:
h=2F1/b= 45,13mm ; (4.10)
trong đó: b – bề rộng vật liệu trên băng;
h – chiều cao vật liệu trên băng.
4.2.4. Xác định lực cản chuyển động và lực kéo căng băng
Ta chia chu tuyến thành bốn đoạn riêng biệt tính từ điểm một tới điểm bốn, mỗi đoạn có các dạng lực cản khác nhau. Ta bắt đầu tính từ điểm một, tại đó lực căng s1 sẽ nhỏ nhất, tại điểm một có lực căng tại nhánh ra của tang dẫn động: S1=Sr.
Trên đoạn 1-2 ở nhánh không tải, lực cản chuyển động được tính theo công thức:
W1- 2 = Wkt= (qb+ )Lng.w+qb.H = (2,75+2,79)×10×0,025+2,75×1 (4.11)
W1- 2 = Wkt= 4,14kG;
Trong đó: w – hệ số cản chuyển động, w = 0,025;
H – chiều cao nâng băng, H = 1 m;
Lng – chiều dài hình chiếu theo phương ngang của băng, Lng =10 m;
qb – tải trọng trên một mét dài của băng, qb = 2,75 kG/m.
Lực kéo căng tại điểm 2 tính theo công thức 2.51 [TL – 1]:
S2 = S1+W1-2 = S1 + 4,14 kG; (4.12)
Lực cản ở đoạn 2-3 xác định theo công thức 2.45 [ TL – 1]:
W2-3 = 0,07.S2 = 0,07.S1 + 0,29 kG; (4.13)
Lực kéo căng tại điểm 3 là:
S3 = S2+W2-3 = 1,07S1 + 4,43kG; (4.14)
Lực cản chuyển động trên đoạn có tải 3-4 là lực cản do các tấm thép đỡ băng. Như vậy khối lượng vật liệu đặt hết lên tấm thép. Lấy hệ số ma sát giữa băng và tấm thép là f= 0,4.
Lực cản trên đoạn có tải 3-4 tính theo công thức 2.32 [ TL – 1] là:
W3-4 = (qvl + qb)L3-4.f + (qvl + qb)H (4.15)
= (13,89 + 2,75)× ×0,4 + (13,89 + 2,75)×1 = 83,53 kG;
Lực cản của thanh gạt tháo liệu tính theo công thức 4.1 [TL – 1] là:
Wtg = 2,7.qvl.B = 2,7×13,89×0,4 = 15kG; (4.16)
Tổng lực cản chuyển động trên nhánh có tải là:
W3-4 = W3-4 + Wtg = 83,53 + 15 = 98,53 kG; (4.17)
Tổng lực căng tại điểm 4 là:
S4 = S3+W3-4 = 1,07S1+ 4,43 + 98,53 = 1,07S1 + 102,96 kG; (4.18)
Dựa vào phương trình ơle: xác định Sr và Sv theo biểu thức:
Svao = Sra.efa. (4.19)
Trong đó: f – là hệ số ma sát giữa tang và băng, f = 0,2;
a – góc ôm của băng trên tang.
efa và f được tra theo bảng 2.1 [TL – 1], khi a = 1800; f = 0,2; efa = 1,87.
Svao = S4 =1,07S1 +102,96 = Sra.1,87 = S1.1,87
S1 = 128,7kG;
S4 = 1,07S1 + 102,96= 240,7kG;
S4 = Smax = 240,7 kG;
Kiểm tra độ bền của băng theo công thức 3.3 [ TL – 1]:
i ³ (4.20)
Trong đó: K – là hệ số dự trữ bền, tra theo bảng 3.6 [ TL – 1] K = 9;
Kp – giới hạn bền chống đứt trên cơ sở 1 cm của một lớp đệm, chọn loại băng là băng có lớp đệm là vải bạt mác Ђ-820 có Kđ = 55 kG/cm.
i³ = 0,98 lớp;
Theo tiêu chuẩn Liên Xô cũ ГOCT 20 – 54 trình bày ở bảng 3.4 [ TL – 1], khi chiều rộng băng là 400 mm thì số lớp đệm vải ít nhất là 3 lớp, như vậy việc chọn số lớp đệm sơ bộ đã đảm bảo điều kiện bền của băng.
Kiểm tra độ võng của băng được kiểm tra ở nhánh không tải theo công thức
2.61[TL–1]:
= = 0,021m; (4.21)
Độ võng cho phép:
f cp = (0,025-0,03)lkt = 0,025×2,8= 0,07m; (4.22)
Vậy độ võng của băng nằm trong giới hạn thỏa mãn nằm trong cho phép.
4.2.5. Xác định lực kéo
Lực cản ở nhánh dẫn động không tính đến cản trong ổ trục xác định theo công thức:
Wdđ = 0,05(Svao+Sra) = 0,05×(128,7 + 240,7 ) = 18,47 kG; (4.23)
Lực kéo tính theo công thức:
WT = S4-S1+Wdđ = 240,7 – 128,7 + 18,47 = 130,47kG; (4.24)
4.2.6. Tính toán bộ phận dẫn động
Đường kính tang dẫn động tính theo công thức 3.8 [ TL – 1]:
Dtg≥ k.i = 125×3 = 375 mm ; (4.25)
Trong đó: k – hệ số tỷ lệ, k = 125;
i – số lớp đệm trong băng, i = 3.
Theo tiêu chuẩn ГOCT ta lấy Dtg= 400 mm.
Số vòng quay của tang trong một phút tính theo công thức 3.10 [ TL – 1]:
= = 48,72 vg/ph; (4.26)
Trong đó: v – vận tốc băng, v = 1 m/s;
Dtg – đường kính tang, Dtg = 0,4 m;
k – hệ số trượt, k= 0,98 – 0,99; ta chọn k = 0,98.
Chọn động cơ có số vòng quay trên phút là 1450 vg/ph. Khi đó, tỉ số truyền của bộ truyền là:
29,7 (4.27)
Từ tỉ số truyền it = 29,7 và số vòng quay đầu vào hộp giảm tốc là 1450, chọn hộp giảm tốc loại PM ( theo phụ lục 5 [ TL – 1]) thực hiện theo sơ đồ bố trí III có it = 31,3 và bộ truyền đai iđ = 1, hiệu suất làm việc của hộp giảm tốc là 0,94, khi đó vận tốc thực của tang dẫn động là:
= 46,3 vg/ph;
Vận tốc chuyển động thực của băng:
0,95m/s; (4.28)
Công suất cần thiết của động cơ theo công thức 2.54[ TL – 1]:
N= = 3,27kW; (4.29)
Trong đó: hđ – hiệu suất bộ truyền đai, hđ= 0,95;
ngt – hiệu suất của hộp giảm tốc, ngt = 0,94;
ct– hệ số tính đến tổn thất công suất do các tang đầu và cuối, ct =1,2;
kđ – hệ số dự trữ công suất khi chất tải, kđ = 2.
4.2.7. Tính toán thiết bị kéo căng băng
Tính toán thiết bị kéo căng đối với băng tải có các nhánh song song được tiến hành theo lực căng theo công thức 3.14 [ TL – 1]:
Sc= K(Sv+Sr+T) = 1,1(128,7 + 240,7 + 15) = 422,84kG; (4.30)
Trong đó:
Sv,Sr – lực căng ở nhánh vào và ra của bộ phận kéo ở tang;
T – Tổn thất di chuyển của con trượt lấy theo số liệu thí nghiệm. sơ bộ lấy T= 15 kG;
K – hệ số tính đến các tổn thất ở các tang nghiêng, được lấy bằng 1,1.
Đối với thiết bị kéo căng kiểu vít có hai vít kéo căng thì lực tiếp nhận bởi một vít là:
= = 380,56kG; (4.31)
Trong đó: b – hệ số tính đến sự phân bố không đều giữa các vít, b =1,8.
Chọn sơ đồ trạm kéo căng kiểu vít chịu nén. Với tải trọng lên vít là P, ta có thể lấy ren vít theo hệ mét là M20 có đường kính trong d1 = 16,75 mm. ứng suất kéo tại mặt cắt vít:
= = 172,7 kG/cm2 ; (4.32)
Trong đó: d1 – đường kính chân ren, cm;
Đối với vít này, chọn vật liệu chế tạo là thép C35 thường hóa có giới hạn bền kéo là db = 520 N/mm2 , chọn hệ số dự trũ ổn định n = 5. Vậy ứng suất cho phép của trục vít M20 là [s]k = = 10400 N/cm2 . So sánh ứng suất tính và ứng suất cho phép ta thấy ứng suất tính nhỏ hơn rất nhiều ứng suất cho phép.
Số vòng ren vít trong đai ốc tính theo công thức 3.20[ TL – 1]:
= 10,14 (4.33)
lấy tròn thành z = 10.
Trong đó: P– lực chung;
d – đường kính đỉnh ren;
d1– đường kính chân ren:
[p] – ứng suất cho phép, [p]=40kG/cm2.
Chiều cao của đai ốc:
H = z.s = 10×2,5 = 25 mm. (4.34)
Trong đó: s – là bước ren, cm.
Đai ốc theo tiêu chuẩn với ren M20 có chiều cao là H = 16 mm. Như vậy chọn vít M20 để kéo căng băng là chưa thỏa mãn. Chọn loại vít có d = 27 mm. khi đó:
= 5,55
H = 5×3 = 15 mm
Đai ốc tiêu chuẩn với ren M27 có chiều cao là 19 mm. Vậy chọn vít M27.
4.3. Thiết kế bộ truyền đai
4.3.1. Thông số đầu vào:
Công suất: P1 = 3,27 kW.
Số vòng quay trục chính: n1 = 46,3vg/ph.
Tỉ số truyền: iđ = 1.
Chọn loại đai:
Theo hình 4.22 [TL – 2], phụ thuộc công suất 3,27 kW và số vòng quay n1=46,3vg/ph, theo bảng 4.3 [TL – 2] ta chọn đai loại C với bp=19mm; bo=22mm; h=13,5mm; yo=4,8mm; A=230mm2; d1=250 – 400mm.
4.3.2. Tính toán thông số của bộ truyền đai:
Đường kính bánh đai dẫn d1 = 1,2dmin = 1,2×140 = 168mm. Theo tiêu chuẩn ta chọn d1 = 180mm. Tỉ số truyền iđ = 1 → Đường kính bánh bị động d2 = 180mm.
Vận tốc đai : v1 = v2 = = = 0,44m/s. (4.35)
Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo công thức:
2(d1 + d2) ≥ a ≥ 0,55(d1 + d2) + h (4.36)
2(180 + 180) ≥ a ≥ 0,55(180 + 180) + 13,5
720 ≥ a ≥ 211,5
Chọn a = 560mm.
Chiều dài tính toán của đai:
L = 2a + + (4.37)
= 2×560 + 3,14×180 = 1685,49mm.
Theo bảng 4.3 [TL – 2] ta chọn đai có chiều dài L = 1800mm = 1,8m.
Số vòng chạy của đai trong một giây:
i = = = 0,25s-1; [i] = 10s-1, do đó điều kiện được thoả. (4.38)
Tính toán lại khoảng cách trục a:
, trong đó: (4.39)
k = L - = 1800 - = 1234,51mm
Δ = = = 0
a = ≈ 617,3mm
Giá trị a vẫn thỏa trong khoảng cho phép.
Góc ôm bánh đai dẫn:
α1 = 180 - = 180 - = 180o> 120o
Các hệ số sử dụng:
Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai:
Cα = 1,24×[1 – e^( )] = 1
Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc:
Cv = 1 – 0,05(0,01v2 – 1) = 1 – 0,05×(0,01×0,442 – 1) = 1,05
Hệ số xét đến ảnh hưởng tỉ số truyền :
Cu= 1 (uđ = 1) (bảng 4.9/152 [TL – 2])
Hệ số xét đến ảnh hưởng số dây đai Cz = 0,95
Tải trọng va đập nhẹ Cr = 0,9 (bảng 4.8/148 [TL – 2])
Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài đai:
CL= = = 0,964
P1 = 3,27kW
[Po] = 2kW (hình 4.21b/151 [TL – 2]) (Lo = 2240 mm)
Số dây đai được xác định theo công thức:
Z ≥ = = 1,89 (4.40)
Ta chọn z = 2 đai (thỏa điều kiện 3 ≥ z ≥ 2 ).
Tính chiều rộng và đường kính ngoài bánh đai
Chiều rộngbánh đai :
B = (z – 1)×e + 2f = (2 – 1)×25,5 + 2×17 = 59,5 mm. (4.41)
Đường kính ngoài bánh đai :
da= d + 2b ( b = 5,7) (4.42)
da = 180 + 2×5,7 = 191,4 (mm)
* Tính lực tác dụng lên trục :
Lực căng đai ban đầu : (σ0= 1,5 MPa)
Fo= zσoA1 = 2×1,5×230 = 690 N (4.43)
Lực căng mỗi dây đai :
Fo/2 = 690/2 = 345 N (4.44)
Lực vòng có ích :
Ft = = = 7431,8 N (4.45)
Lực vòng trên mỗi dây đai 3715,9 N
Lực tác dụng lên trục và ổ :
Fr= 2.F0 .sin( α1/2 ) = 2×690×sin ( 180/2 ) = 1380 N (4.46)
Bảng 4.1. Thông số của bộ truyền đai thang băng tải tháo liệu:
P1(kW) | n1(v/ph) | F0(N) | Fr(N) | α1(o) | u |
3,27 | 46,3 | 690 | 1380 | 180 | 1 |
Z | d1(mm) | d2(mm) | a (mm) | L (mm) | B(mm) |
2 | 180 | 180 | 617,3 | 1800 | 59,5 |
4.4. Tính toán thiết kế các trục tang
4.4.1. Trục tang chủ động
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép C35, chọn sơ bộ ứng suất xoắn cho phép [τ]=20MPa.
4.4.1.1 Tính sơ bộ trục
Đường kính trục tính theo công thức:
mm; (4.47)
Trong đó: Mz – mômen xoắn tác dụng lên, Mz = 9,55×106× = 674481 Nmm;
N – công suất cần thiết, N = 3,27kW;
n = 46,3 vg/ phút;
55,25 mm.
Sơ bộ chọn đường kính trục là d = 60 mm.
4.4.1.2. Tính gần đúng trục
Hình 4.2 Kết cấu sơ bộ trục lắp trên tang dẫn động.
Khoảng cách giữa hai đầu trục là:
L = Bt + 2a + 2t + b = 500 + 2×20 + 2×70 + 70 = 750 mm; (4.48)
Trong đó: a – khe hở giữa tang và ổ lăn, a = 20 mm;
Bp = 400mm lấy Bt = 500 mm;
t – chiều dài trục lắp ổ, t = 70 mm;
b – chiều dài trục lắp moay ơ bánh đai, b = 70 mm.
Lực vòng tác dụng lên trục được tính theo công thức:
Pv = = 3442 N; (4.49)
Lực căng băng tác dụng lên trục Pc:
Pc = 422,84 kG = 4148N;
Lực tổng cộng của lực căng băng và lực vòng coi như đặt ở giữa trục ta có:
P = Pc+Pv = 7590 N; (4.50)
Lực bộ truyền đai tác dụng lên trục tang:
R = 1380 N;
Phản lực ở các gối tựa:
= 0 (4.51)
Suy ra:
RB = =5333,36N;
(4.52)
Suy ra:
RA = =3636,64 N;
Xác định nội lực Qy, Mx, Mz , vẽ biểu đồ mômen.
Chia trục làm 3 đoạn để tính và vẽ biểu đồ momen.
Trên đoạn I: (0 < z1< )
= -RA= -3636,64 N; (4.53)
= -RA.z1 =0 tại z1=0 (4.54)
Và = -1109175 Nmm tại z1 = = 305mm;
Trên đoạn II: ( < z2< l )
3953,36 N; (4.55)
= -1109175 Nmm tại z2 = = 305 mm. (4.56)
= 96600 Nmm tại z2 = 610 mm.
Trên đoạn III: ( l < z3< l + a)
1380 N; (4.57)
Hình 4.3 Biểu đồ lực tác dụng và biểu đồ mômen xoắn nội lực.
= 96600 tại z3 = 610 mm. (4.58)
= 0 tại z3 = l +a = 680 mm.
Xác định đường kính trục tại hai tiết diện, tiết diện giữa thanh và tại tiết diện trục lắp với ổ lăn.
Ø Đường kính trục d tại tiết diện giữa thanh được xác định theo công thức:
d1 = (theo thuyết bền thế năng biến đổi hình dạng). (4.59)
Mtđ1 = = 1253580 Nmm. (4.60)
Trong đó: Mtđ – momen tương đương;
Mx1, Mz – momen uốn và xoắn ở tiết diện giữa đoạn AB của trục. Chọn vật liệu chế tạo trục là thép C35 có sb= 500 Nmm2 nên [s] = 65 N/m2 tra bảng 10.1 [TL – 2].
Như vậy đường kính trục là:
= 58,13mm;
Chọn đường kính trục lớn hơn d1 = 60 mm.
Ø Đường kính trục d tại tiết diện trục lắp với ổ lăn được xác định theo công thức:
d2 = (theo thuyết bền thế năng biến đổi hình dạng). (4.61)
Mtđ2 = = 592051,5Nmm; (4.62)
Như vậy đường kính trục là:
= 45,27mm;
Lấy đường kính d2 = 50 mm.
4.4.1.3. Kiểm nghiệm trục tại tiết diện giữa trục
Kiểm nghiệm hệ số an toàn n của trục tại tiết diện nguy hiểm.Chọn hệ số an toàn cho phép là [n]=2,5÷3.
Giới hạn mỏi uốn của chu kì đối xứng:
= 0,5×500 = 250N/mm2; (4.63)
Giới hạn mỏi xoắn của chu kì đối xứng:
= 0,25×500 = 125N/mm2; (4.64)
Biên độ ứng suất pháp:
= 52,3N/mm2; (4.65)
Biên độ ứng suất tiếp:
= 7,95N/mm2; (4.66)
Trị số trung bình ứng suất pháp:
.
Momen chống uốn tra theo bảng 10.6[ TL – 3] là:
W=21205,75 mm3;
Momen chống xoắn tra theo bảng 10.6[ TL – 3] là:
W0= 42411,5mm3 ;
Hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi:
0,05; =0. (bảng 10.7 [TL – 3])
Hệ số kích thước tra bảng 10.3[ TL – 2] là:
0,81 0,76.
Hệ số tăng bền β = 1,5 (hình 2.7 [TL – 2])
Hệ số tập trung ứng suất thực tế tại rãnh then tra bảng 7-8 [ TL – 9] là:
1,6, 1,4
Hệ số an toàn được tính theo công thức:
(4.67)
Trong đó:
Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp là:
= 3,63 (4.68)
Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp là:
= 12,8 (4.69)
Hệ số an toàn n tính là:
= 3,49
Hệ số an toàn của trục tính lớn hơn hệ số an toàn cho phép nên trục đủ bền.
Hình 4.4 Cấu tạo trục chủ động.
4.4.1.4.Tính chính xác trục tại tiết diện trục lắp với ổ lăn
Kiểm nghiệm hệ số an toàn n của trục tại tiết diện nguy hiểm.Chọn hệ số an toàn cho phép là [n]=2,5÷3.
Giới hạn mỏi uốn của chu kì đối xứng là:
= 0,5×500 = 250 N/mm2; (4.70)
Giới hạn mỏi xoắn của chu kì đối xứng là:
= 0,25×500 = 125 N/mm2; (4.71)
Biên độ ứng suất pháp là:
= 7,87 N/mm2; (4.72)
Biên độ ứng suất tiếp là:
= 13,74 N/mm2; (4.73)
Trị số trung bình ứng suất pháp là:
.
Momen chống uốn tra theo bảng 10.6[ TL – 3] là:
W= 12271,85 mm3;
Momen chống xoắn tra theo bảng 10.6[ TL – 3] là:
W0= 24543,7 mm3;
Hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi
0,05; =0.
Hệ số kích thước tra bảng 10.3 [ TL – 2] là:
0,84 0,78.
Hệ số tăng bền β=1,5.
Hệ số tập trung ứng suất thực tế tại rãnh then tra bảng 10.8[ TL – 2] là:
1,6, 1,4
Hệ số an toàn được tính theo công thức:
(4.74)
Trong đó:
+ Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp
= 25 (4.75)
+ Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp
= 7,6 (4.76)
Hệ số an toàn n là:
= 7,27
Hệ số an toàn của trục tính lớn hơn hệ số an toàn cho phép nên trục đủ bền.
4.4.2. Tính trục bị động
Do trục bị động chỉ chịu tác dụng của lực căng băng và trọng lượng của phần tang nên chọn kết cấu trục bị động như trục chủ động về kích thước và có kết cấu như hình dưới:
Hình 4.5Cấu tạo trục bị động
4.5. Tính then
Các thông số đã biết:
Đường kính trục d= 60 mm, từ đường kính trục d= 60 mm tra bảng 9.1a[TL–3] ta chọn được tiết diện then b= 18 mm, h= 11 mm, chiều sâu trên trục t1=7mm, chiều sâu trên lỗ t2 = 4,4mm.
Tính then theo sức bền dập: để tránh dập bề mặt cạnh tiếp xúc giữa then và moay ơ.
4.5.1.Điều kiện bền dập
Điều kiện bền dập của then là:
= 170MPa (4.77)
Trong đó: y – hệ số xét đến sự phân bố tải trọng không đều then, y = 1;
R – bán kính qui ước điểm đặt lực, R = d1D/2 = 30 mm;
F – diện tích tính toán bề mặt làm việc của then, F= mm2.
Từ đó ta suy ra:
= 24,04mm ; (4.78)
Theo tiêu chuẩn, chọn chiều dài then lt= 25 mm.
4.5.2. Điều kiện bền cắt:
Tính then theo sức bền cắt:
=90MPa → = 13,88mm; (4.79)
lấy l = 14 mm tiêu chuẩn.
Từ đó chọn chiều dài then là l1đ=25 mm để đảm bảo điều kiện bền dập, bền cắt và chọn chiều dài bích ghép tang vào trục là L =25 mm.
4.6. Tính chọn ổ lăn
Chọn loại ổ lăn: Dựa vào kết cấu băng tải, lực tác dụng lên trục chỉ gồm có lực pháp tuyến nên chọn loại ổ bi đỡ. Sơ bộ chọn loại ổ bi đỡ 1 dãy có đường kính trong là d = 50 mm.
Các thông hình học đã biết: số vòng quay trục n = 46,3 vg/ph, thời gian phục vụ của máy là 5 năm mỗi năm làm việc 350 ngày, mỗi ngày làm việc 8 giờ. Phản lực gối tựa RA=3636,64 N; RB= 5333,36 N. Tải trọng thay đổi, nhiệt độ làm việc dưới 1000C.
Sơ đồ chọn ổ cho trục:
Hình 4.6. Sơ đồ tính lực chọn ổ lăn.
Hệ số khả năng làm việc C tính theo công thức:
C=Q.(nh)0,3≤CBảng. (4.80)
Trong đó: Q – tải trọng tương đương, daN;
n – số vòng quay của ổ, vg/ph;
h – thời gian phục vụ, giờ.
Tải trọng tương đương Q đối với ổ bi đỡ một dãy:
(4.81)
Trong đó: R – tải trọng hướng tâm (tổng phản lực gối tựa), daN
Hệ số Kt=1 tra bảng 11.2[ TL – 2];
Hệ số Kn=1 tra bảng 11.2 [ TL – 2];
Hệ số Kv= 1 tra bảng 11.3[ TL – 2].
Do trục không chịu lực dọc trục nên A = 0.
Tải trọng tương đương Q tính:
Q= Kv.R.Kn.Kt= 1×(363,7+533,3)×1×1= 897daN;
Thời gian phục vụ h của ổ là:
h = 5×350×8 = 14000 h;
Hệ số khả năng làm việc C tính:
C=Q(n.h)0,3= 49694,1.
Tra bảng P2.7 [ TL – 3], ứng với d = 50 mm lấy ổ có ký hiệu 410 có CBảng= 68500N , đường kính ngoài của ổ D=130 mm, chiều rộng ổ B=31 mm.
Chọn kiểu lắp ổ lăn với trục là m6 vì chế độ làm việc với tải trọng trung bình, thay đổi và va đập nhẹ.
Việc bôi trơn và che kín ổ được đảm bảo khi lựa chọn loại ổ có kết cấu che kín vòng bi để bảo vệ.
4.7. Tính toán thiết kế máng cấp liệu
Năng suất vận chuyển của băng tải yêu cầu trong dây truyền là 50 tấn. Để dây truyền làm việc ổn định liên tục thì máng cấp liệu phải có thể tích máng sao cho 2-3 phút không phải cấp liệu.
Khối lượng nguyên liệu chứa trong máng lớn nhất là:
M = 50× = 1,67 tấn. (4.82)
Thể tích thùng cấp liệu tính toán:
Vtt = = = 1,56 m3; (4.83)
Để vật liệu không bị tràn ra khỏi máng lấy hệ số chứa đầy j = 0,9.
Vậy thể tích cần thiết của máng Vct là:
Vct = 1,73 m3; (4.84)
Để vật liệu trong máng tự chảy thì thành máng được làm nghiêng một góc a so với phương ngang. Góc nghiêng được chọn lớn hơn góc tự chảy của vật liệu. với khoai mì lát góc tự chảy gần bằng 450.
Như vậy a> 450.
Dựa vào thể tích tính toán và kết cấu băng tải sơ bộ chọn kết cấu máng cấp liệu như hình 5.7.
Hình 4.7. Sơ bộ máng cấp liệu.
h1 = 1000 mm; h2 = 150 mm; L1 = 1800 mm; L2 = 1500 mm; r1 = 1800 mm; r2 = 400 mm.
Thể tích thùng máng V gồm 3 phần là V1, V2, V3.
V = V1 + V2 + V3. (4.85)
Thể tích V1:
V1 = h1 L2 = 1,65 m3; (4.86)
Thể tích V2:
V2 = 0,165 m3 ; (4.87)
Thể tích V3:
V3 = 0,045 m3; (4.88)
Tổng thể tích máng cấp liệu là:
V = V1 + V2 + V3 = 1,86 m3. (4.89)
Như vậy việc tính toán và chế tạo máng cấp liệu là phù hợp, giá trị thể tích máng chế tạo V > Vct.
Cấu tạo máng cập liệu: Máng cấp liệu có cấu tạo về hình dạng như hình 5.8. Máng được làm từ thép tấm dày 4 mm. Ở phần ghép với thân máy và mặt trên được gia cố bằng thép định hình chữ V dày 4 mm, rộng 40 mm.
Hình 4.8. Cấu tạo máng cấp liệu.
Chương 5. Tính toán băng tải cấp bao khoai mì lát
5.1. Lựa chọn mô hình máy thiết kế:
Hình 5.1. Mô hình băng tải cấp liệu bao khoai mì lát
1. Khung đỡ; 2. Động cơ điện; 3. Tang chủ động;
4. Bộ truyền đai; 5. Băng vải cao su.
Nguyên lý làm việc: Bao khoai mì lát được công nhân đặt dọc theo chiều băng tải ở vị trí thấp, từ vị trí thấp bao khoai mì sẽ được băng tải vận chuyển đi đến cuối băng và tháo liệu theo kiểu tự chảy vào máy xé bao khoai mì. Vận tốc băng là cố định, phụ thuộc vào vận tốc động cơ điện và loại vận liệu vận chuyển.
Băng tải hoạt động được do sự chuyền động từ động cơ điện.
5.2 Tính toán thiết kế băng tải đai
5.2.1. Tính toán sơ bộ
Thông số đầu vào:
_Năng suất: Q = 50 T/h
_Chiều dài vận chuyển: L = 6 m
_Chiều cao vận chuyển: H = 2,5 m
_Khối lượng 1 bao khoai mì: M = 50kg
_Kích thước bao khoai mì: 420x785x80mm
→ Độ dốc của băng tải: tgβt = = 2,5:6 → βt ≈ 22˚37’ (5.1)
5.2.2. Tính toán lựa chọn các thông số cơ bản của băng tải
Băng đai được chọn là băng phẳng để vận chuyển khoai mì lát là vật liệu ít mài mòn. Ta chọn vận tốc băng tải là v = 0,5 m/s. chọn loại băng là băng vải cao su.
Chiều rộng nhỏ nhất của băng là Bp= b + (2×100) = 620 mm. Theo tiêu chuẩn lấy chiều rộng băng là 650 mm.
Q = M × Z → Z = 1000 bao/h (5.2)
Năng suất tính toán z = Z × 1,1 = 1100 bao/h (5.3)
→ Thời gian vận chuyển 1 bao: t = = 3,3 s.
v = → Khoảng cách giữa các bao là a = v.t.i = 0,5 × 3,3 × 1 = 1,64 m. (5.4)
Năng suất khối lượng tính toán lớn nhất: Q = = = 55 T/h (5.5)
Khoảng cách các con lăn cho nhánh có tải: lct = 600mm.
Khoảng cách các con lăn nhánh không tải: lct = 1200mm.
Lựa chọn sơ bộ lớp băng theo bảng 3.4 [ TL – 1 ]: i = 5 và chiều dày của lớp cao su theo bảng 3.5 [ TL – 1] lấy như sau: phía bề mặt làm việc: d1=3mm; phỉa bề mặt không làm việc: d2= 1,5mm.
5.2.3. Xác định tải trọng trên một mét dài
Trọng lượng đơn vị qb của băng:
qb = 1,1.B.(1,25i +d1+d2) = 1,1×0,65×(1,25×5+3+1,5) = 7,7 kG/m; (5.6)
Trong đó: B – chiều rộng băng, B = 650 mm;
i – số lớp đệm trong băng, i = 5;
d1 – bề dày lớp vỏ phía mặt làm việc, d1 = 3 mm;
d2 – bề dày phía mặt không làm việc của băng, d2 = 1,5 mm.
Trọng lượng vật liệu có ích trên một mét dài của băng:
= 30,49 kG/m; (5.7)
Trong đó: M – kg:khối lượng 1 bao khoai mì, M = 50 kg;
a – khoảng cách giữa 2 bao trên băng, a = 1,64 m.
Dựa vào chiều rộng băng B = 650mm, chọn con lăn có đường kính 108mm.
Theo bảng 4.3 [TL – 1 trang 106], trọng lượng đơn vị của phần quay ở nhánh không tải tính như sau:
Gcl = 7B+4 = 7×0,65 + 4 = 8,5 kG; (5.8)
Trọng lượng con lăn trên một mét dài ở nhánh không tải tính theo công thức 4.13 [TL – 1 trang 105]:
7,08kG ; (5.9)
Trọng lượng con lăn trên một mét dài ở nhánh có tải tính theo công thức 4.12 [TL – 1 trang 105]:
14,17kG ; (5.10)
5.2.4. Xác định lực cản chuyển động và lực kéo căng băng
Ta chia chu tuyến thành bốn đoạn riêng biệt tính từ điểm một tới điểm bốn, mỗi đoạn có các dạng lực cản khác nhau. Ta bắt đầu tính từ điểm một, tại đó lực căng s1 sẽ nhỏ nhất, tại điểm một có lực căng tại nhánh ra của tang dẫn động: S1=Sr.
Trên đoạn 1-2 ở nhánh không tải, lực cản chuyển động được tính theo công thức:
W1- 2 = Wkt= (qb+ )Lng.w+qb.H = (7,7+7,08)×6×0,022+7,7×2,5 (5.11)
W1- 2 = Wkt = 21,2 kG;
Trong đó: w – hệ số cản chuyển động, w = 0,022;
H – chiều cao nâng băng, H = 2,5 m;
Lng – chiều dài hình chiếu theo phương ngang của băng, Lng =6 m;
qb – tải trọng trên một mét dài của băng, qb = 7,7 kG/m.
Lực kéo căng tại điểm 2 tính theo công thức 2.51 [TL – 1]:
S2 = S1+W1-2 = S1 + 21,2 kG; (5.12)
Lực cản ở đoạn 2-3 xác định theo công thức 2.45 [ TL – 1]:
W2-3 = 0,07.S2 = 0,07.S1 + 1,48 kG; (5.13)
Lực kéo căng tại điểm 3 là:
S3 = S2+W2-3 = 1,07S2 + 22,68 kG; (5.14)
Lực cản chuyển động trên đoạn có tải 3-4 là lực cản do các tấm thép đỡ băng. Như vậy khối lượng vật liệu đặt hết lên tấm thép. Lấy hệ số ma sát giữa băng và tấm thép là f= 0,4.
Lực cản trên đoạn có tải 3-4 tính theo công thức 2.32 [ TL – 1] là:
W3-4’ = (qvl + qb)L3-4.f + (qvl + qb)H (5.15)
= (30,49 + 7,7)× ×0,4 + (30,49 + 7,7)×2,5 = 194,77 kG;
Băng tải dỡ tải tự do nên tổng lực cản chuyển động trên nhánh có tải là:
W3-4 = W3-4’ = 194,77 kG; (5.16)
Tổng lực căng tại điểm 4 là:
S4 = S3+W3-4 = 1,07S1 + 22,68 + 194,77 = 1,07S1 + 217,45 kG; (5.17)
Dựa vào phương trình ơle: xác định Sr và Sv theo biểu thức:
Svao = Sra.efa. (5.18)
Trong đó: f – là hệ số ma sát giữa tang và băng, f = 0,2;
a – góc ôm của băng trên tang.
efa và f được tra theo bảng 2.1 [TL – 1], khi a = 1800; f = 0,2; efa = 1,87.
Svao = S4 =1,07S1 +217,45 = Sra.1,87 = S1.1,87
S1 = 271,81 kG;
S4 = 1,07S1 + 217,45 = 508,29 kG;
S4 = Smax = 508,29 kG;
Kiểm tra độ bền của băng theo công thức 3.3 [ TL – 1]:
i ³ (5.19)
Trong đó: K – là hệ số dự trữ bền, tra theo bảng 3.6 [ TL – 1] K = 9,5;
Kp – giới hạn bền chống đứt trên cơ sở 1 cm của một lớp đệm, chọn loại băng là băng có lớp đệm là vải bạt mác Ђ-820 có Kđ = 55 kG/cm.
i³ = 1,35 lớp;
Theo tiêu chuẩn Liên Xô cũ ГOCT 20 – 54 trình bày ở bảng 3.4 [ TL – 1], khi chiều rộng băng là 400 mm thì số lớp đệm vải ít nhất là 3 lớp, như vậy ta chọn số lớp đệm là 3 thay vì 5 sơ bộ đã chọn.
Kiểm tra độ võng của băng được kiểm tra ở nhánh không tải theo công thức 2.61[ TL – 1]:
= = 0,005 m; (5.20)
Độ võng cho phép:
f cp = (0,025-0,03)lkt = 0,025×1,2= 0,03 m; (5.21)
Vậy độ võng của băng nằm trong giới hạn thỏa mãn nằm trong cho phép.
5.2.5. Xác định lực kéo
Lực cản ở nhánh dẫn động không tính đến cản trong ổ trục xác định theo công thức:
Wdđ = 0,05(Svao+Sra) = 0,05×(508,29 + 271,81 ) = 39 kG; (5.22)
Lực kéo tính theo công thức:
WT = S4-S1+Wdđ = 508,29 – 271,81 + 39 = 275,48 kG; (5.23)
5.2.6. Tính toán bộ phận dẫn động
Đường kính tang dẫn động tính theo công thức 3.8 [ TL – 1]:
Dtg ≥ k.i = 125×3 = 375 mm ; (5.24) Trong đó: k – hệ số tỷ lệ, k = 125;
i – số lớp đệm trong băng, i = 3.
Theo tiêu chuẩn ГOCT ta lấy Dtg= 400 mm.
Số vòng quay của tang trong một phút tính theo công thức 3.10 [ TL – 1]:
= = 24,36 vg/ph; (5.25)
Trong đó: v – vận tốc băng, v = 0,5 m/s;
Dtg – đường kính tang, Dtg = 0,4 m;
k – hệ số trượt, k= 0,98 – 0,99; ta chọn k = 0,98.
Chọn động cơ có số vòng quay trên phút là 1450 vg/ph. Khi đó, tỉ số truyền của bộ truyền là:
59,52
Từ tỉ số truyền it = 59,52 và số vòng quay đầu vào hộp giảm tốc là 1450, chọn hộp giảm tốc loại PM ( theo phụ lục 5 [ TL – 1]) thực hiện theo sơ đồ bố trí II có it = 40,17hiệu suất làm việc của hộp giảm tốc là 0,94 và bộ truyền đai iđ = 1,5 khi đó vận tốc thực của tang dẫn động là:
= 24,06 vg/ph; (5.26)
Vận tốc chuyển động thực của băng:
0,494m/s; (5.27)
Công suất cần thiết của động cơ theo công thức 2.54[ TL – 1]:
N= = 3,6 kW; (5.28)
Trong đó: hđ – hiệu suất bộ truyền đai, hđ= 0,95;
ngt – hiệu suất của hộp giảm tốc, ngt = 0,94;
ct– hệ số tính đến tổn thất công suất do các tang đầu và cuối, ct =1,2;
kđ – hệ số dự trữ công suất khi chất tải, kđ = 2.
5.2.7. Tính toán thiết bị kéo căng băng
Tính toán thiết bị kéo căng đối với băng tải có các nhánh song song được tiến hành theo lực căng theo công thức 3.14 ([ TL – 1]:
Sc= K(Sv+Sr+T) = 1,1(508,29 + 271,81 + 15) = 874,61kG; (5.29)
Trong đó:
Sv,Sr – lực căng ở nhánh vào và ra của bộ phận kéo ở tang;
T – Tổn thất di chuyển của con trượt lấy theo số liệu thí nghiệm. sơ bộ lấy T= 15 kG;
K – hệ số tính đến các tổn thất ở các tang nghiêng, được lấy bằng 1,1.
Đối với thiết bị kéo căng kiểu vít có hai vít kéo căng thì lực tiếp nhận bởi một vít là:
= = 787,15kG; (5.30)
Trong đó: b – hệ số tính đến sự phân bố không đều giữa các vít, b =1,8.
Chọn sơ đồ trạm kéo căng kiểu vít chịu nén. Với tải trọng lên vít là P, ta có thể lấy ren vít theo hệ mét là M42 có đường kính trong d1 = 35,2 mm. ứng suất kéo tại mặt cắt vít:
= = 80,89 kG/cm2 ; (5.31)
Trong đó: d1 – đường kính chân ren, cm;
Đối với vít này, chọn vật liệu chế tạo là thép C35 thường hóa có giới hạn bền kéo là db = 520 N/mm2 , chọn hệ số dự trũ ổn định n = 5. Vậy ứng suất cho phép của trục vít M20 là [s]k = = 10400 N/cm2 . So sánh ứng suất tính và ứng suất cho phép ta thấy ứng suất tính nhỏ hơn rất nhiều ứng suất cho phép.
Số vòng ren vít trong đai ốc tính theo công thức 3.20[ TL – 1]:
= 4,77 (5.32)
lấy tròn thành z = 5.
Trong đó: P– lực chung;
d – đường kính đỉnh ren;
d1– đường kính chân ren:
[p] – ứng suất cho phép, [p]=40kG/cm2.
Chiều cao của đai ốc:
H = z.s = 5×4,5 = 22,5 mm. (5.33)
Trong đó: s – là bước ren, cm.
Đai ốc theo tiêu chuẩn với ren M42 có chiều cao là H = 34 mm. Như vậy chọn vít M42
5.3. Thiết kế bộ truyền đai
5.3.1. Thông số đầu vào:
Công suất: P1 = 3,6kW.
Số vòng quay trục chính: n1 = 36,1vg/ph.
Tỉ số truyền: iđ = 1,5.
Chọn loại đai:
Theo hình 4.22 [TL – 2], phụ thuộc công suất 3,6 kW và số vòng quay n1=36,1vg/ph, theo bảng 4.3 [TL – 2] ta chọn đai loại C với bp=19mm; bo=22mm; h=13,5mm; yo=4,8mm; A=230mm2; d1=250 – 400mm.
5.3.2. Tính toán thông số của bộ truyền đai:
Đường kính bánh đai dẫn d1 = 1,2dmin = 1,2×140 = 168mm. Theo tiêu chuẩn ta chọn d1 = 180mm. Tỉ số truyền iđ = 1,5. Gỉa sử chọn hệ số trượt tương đối ξ = 0,01.
→ Đường kính bánh bị động d2 = 1,5×180×(1 – 0,01) = 267,3mm.
Theo tiêu chuẩn chọn d2 = 250mm.
Tỉ số truyền : iđ = = = 1,4 (5.34)
→ Sai lệch so với giá trị chọn trước 0,067%.
Vận tốc đai : v1 = v2 = = = 0,34m/s. (5.35)
Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo công thức:
2(d1 + d2) ≥ a ≥ 0,55(d1 + d2) + h (5.36)
2(180 + 250) ≥ a ≥ 0,55(180 + 250) + 13,5
860 ≥ a ≥ 250
Chọn a = 560mm.
Chiều dài tính toán của đai:
L = 2a + + (5.37)
= 2×560 + + = 1797,63mm.
Theo bảng 4.3 [TL – 2] ta chọn đai có chiều dài L = 1800mm = 1,8m.
Số vòng chạy của đai trong một giây:
i = = = 0,19s-1; [i] = 10s-1, do đó điều kiện được thoả. (5.38)
Tính toán lại khoảng cách trục a:
, trong đó: (5.39)
k = L - = 1800 - = 1124,56mm
Δ = = = 35
a = ≈ 561,2mm
Giá trị a vẫn thỏa trong khoảng cho phép.
Góc ôm bánh đai dẫn:
α1 = 180 - = 180 - = 172,9o> 120o (5.40)
Các hệ số sử dụng:
Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai:
Cα = 1,24×[1 – e^( )] = 0,982
Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc:
Cv = 1 – 0,05(0,01v2 – 1) = 1 – 0,05×(0,01×0,342 – 1) = 1,05
Hệ số xét đến ảnh hưởng tỉ số truyền :
Cu= 1,1 (uđ = 1,4) (bảng 4.9/152 [TL – 2])
Hệ số xét đến ảnh hưởng số dây đai Cz = 0,95
Tải trọng va đập nhẹ Cr = 0,9 (bảng 4.8/148 [TL – 2])
Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài đai:
CL= = = 0,964
P1 = 3,6kW
[Po] = 2kW (hình 4.21b/151 [TL – 2]) (Lo = 2240 mm)
Số dây đai được xác định theo công thức:
Z ≥ = = 1,93 (5.41)
Ta chọn z = 2 đai (thỏa điều kiện 3 ≥ z ≥ 2 ).
Tính chiều rộng và đường kính ngoài bánh đai
Chiều rộng bánh đai :
B = (z – 1)×e + 2f = (2 – 1)×25,5 + 2×17 = 59,5 mm. (5.42)
Đường kính ngoài bánh đai :
da= d + 2b ( b = 5,7) (5.43)
da = 180 + 2×5,7 = 191,4 mm
da2 = 250 + 2×5,7 = 261,4 mm
* Tính lực tác dụng lên trục :
Lực căng đai ban đầu : (σ0= 1,5 MPa)
Fo= zσoA1 = 2×1,5×230 = 690 N (5.44)
Lực căng mỗi dây đai :
Fo/2 = 690/2 = 345 N (5.45)
Lực vòng có ích :
Ft = = = 10588 N (5.46)
Lực vòng trên mỗi dây đai 5294 N
Lực tác dụng lên trục và ổ :
Fr= 2.F0 .sin( α1/2 ) = 2×690×sin ( 172,9/2 ) = 1377 N (5.47)
Bảng 5.1. Thông số của bộ truyền đai thang băng tải cấp liệu:
P1(kW) | n1(v/ph) | F0(N) | Fr(N) | α1(o) | u |
3,6 | 36,1 | 690 | 1377 | 172,9 | 1,5 |
Z | d1(mm) | d2(mm) | a (mm) | L (mm) | B(mm) |
2 | 180 | 250 | 561,2 | 1800 | 59,5 |
5.4 Tính toán thiết kế các trục tang
5.4.1. Trục tang chủ động
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép C45, chọn sơ bộ ứng suất xoắn cho phép [τ]=25MPa.
5.4.1.1 . Tính sơ bộ trục
Đường kính trục tính theo công thức:
mm; (5.48)
Trong đó: Mz – mômen xoắn tác dụng lên, Mz = 9,55×106× = 1428927,7 Nmm;
N – công suất cần thiết, N = 3,6kW;
n = 24,06 vg/ phút;
65,9 mm.
Sơ bộ chọn đường kính trục là d = 70 mm.
5.4.1.2. Tính gần đúng trục
Hình 4.2. Kết cấu sơ bộ trục lắp trên tang dẫn động.
Khoảng cách giữa hai đầu trục là:
L = Bt + 2a + 2t + b = 750 + 2×20 + 2×90 + 90 = 1060mm; (5.49)
Trong đó: a – khe hở giữa tang và ổ lăn, a = 20 mm;
Bp = 650mm lấy Bt = 750 mm;
t – chiều dài trục lắp ổ, t = 90 mm;
b – chiều dài trục lắp moay ơ bánh đai, b = 90 mm.
Lực vòng tác dụng lên trục được tính theo công thức:
Pv = = 7200 N; (5.50)
Lực căng băng tác dụng lên trục Pc:
Pc = 874,6 kG = 8579,8 N;
Lực tổng cộng của lực căng băng và lực vòng coi như đặt ở giữa trục ta có:
P = Pc+Pv = 15779,8 N; (5.51)
Lực bộ truyền đai tác dụng lên trục tang:
R = 1377 N;
Phản lực ở các gối tựa:
= 0 (5.52)
Suy ra:
RB = = 9407,7N;
(5.53)
Suy ra:
RA = = 7749,1N;
Xác định nội lực Qy, Mx, Mz , vẽ biểu đồ mômen.
Chia trục làm 3 đoạn để tính và vẽ biểu đồ momen.
Trên đoạn I: (0 < z1< )
= -RA= -7749,1 N; (5.54)
= -RA.z1 =0 tại z1=0 (5.55)
Và = -3409604 Nmm tại z1 = = 440 mm;
Trên đoạn II: ( < z2< l )
8042,9 N; (5.56)
= -3409604 Nmm tại z2 = = 440 mm. (5.57)
= 123904 Nmm tại z2 = 880 mm.
Trên đoạn III: ( l < z3< l + a)
1377 N; (5.58)
Hình 5.3. Biểu đồ lực tác dụng và biểu đồ mômen xoắn nội lực.
= 123904tại z3 = 880 mm. (5.59)
= 0 tại z3= l +a = 970 mm.
Xác định đường kính trục tại hai tiết diện, tiết diện giữa thanh và tại tiết diện trục lắp với ổ lăn.
Ø Đường kính trục d tại tiết diện giữa thanh được xác định theo công thức:
d1 = (theo thuyết bền thế năng biến đổi hình dạng). (5.60)
Mtđ1 = = 3627226,9 Nmm. (5.61)
Trong đó: Mtđ – momen tương đương;
Mx1, Mz – momen uốn và xoắn ở tiết diện giữa đoạn AB của trục. Chọn vật liệu chế tạo trục là thép C45 có sb= 600 Nmm2 nên [s] = 70 N/m2 tra bảng 10.1 [TL – 2].
Như vậy đường kính trục là:
= 80,82mm;
Chọn đường kính trục lớn hơn d1 = 85 mm.
Ø Đường kính trục d tại tiết diện trục lắp với ổ lăn được xác định theo công thức:
d2 = (theo thuyết bền thế năng biến đổi hình dạng). (5.62)
Mtđ2 = = 1243675,2Nmm; (5.63)
Như vậy đường kính trục là:
= 56,6mm;
Lấy đường kính d2 = 60 mm.
5.4.1.3 . Kiểm nghiệm trục tại tiết diện giữa trục
Kiểm nghiệm hệ số an toàn n của trục tại tiết diện nguy hiểm.Chọn hệ số an toàn cho phép là [n]=2,5÷3.
Giới hạn mỏi uốn của chu kì đối xứng:
= 0,5×600 = 300 N/mm2; (5.64)
Giới hạn mỏi xoắn của chu kì đối xứng:
= 0,25×600 = 150N/mm2; (5.65)
Biên độ ứng suất pháp:
= 56,55 N/mm2; (5.66)
Biên độ ứng suất tiếp:
= 5,93 N/mm2; (5.67)
Trị số trung bình ứng suất pháp:
.
Momen chống uốn tra theo bảng 10.6 [ TL – 3] là:
W= 60291,6 mm3;
Momen chống xoắn tra theo bảng 10.6 [ TL – 3] là:
W0= 120583,2 mm3 ;
Hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi:
0,05; =0. (bảng 10.7 [TL – 3])
Hệ số kích thước tra bảng 10.3 [ TL – 2] là:
0,73 0,72.
Hệ số tăng bền β = 1,5 (hình 2.7 [TL – 2])
Hệ số tập trung ứng suất thực tế tại rãnh then tra bảng 10.8 [ TL – 2] là:
1,75, 1,5
Hệ số an toàn được tính theo công thức:
(5.68)
Trong đó:
Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp là:
= 3,32 (5.69)
Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp là:
= 18,21 (5.70)
Hệ số an toàn n tính là:
= 3,27
Hệ số an toàn của trục tính lớn hơn hệ số an toàn cho phép nên trục đủ bền.
Hình 5.4. Cấu tạo trục chủ động.
5.4.1.4. Tính chính xác trục tại tiết diện trục lắp với ổ lăn
Kiểm nghiệm hệ số an toàn n của trục tại tiết diện nguy hiểm.Chọn hệ số an toàn cho phép là [n]=2,5÷3.
Giới hạn mỏi uốn của chu kì đối xứng là:
= 0,5×600 = 300 N/mm2; (5.71)
Giới hạn mỏi xoắn của chu kì đối xứng là:
= 0,25×600 = 150 N/mm2; (5.72)
Biên độ ứng suất pháp là:
= 5,84 N/mm2; (5.73)
Biên độ ứng suất tiếp là:
= 16,85 N/mm2; (5.74)
Trị số trung bình ứng suất pháp là:
.
Momen chống uốn tra theo bảng 10.6 [ TL – 3] là:
W= 21205,75 mm3;
Momen chống xoắn tra theo bảng 10.6 [ TL – 3] là:
W0= 42411,5 mm3;
Hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi
0,05; =0.
Hệ số kích thước tra bảng 10.3 [ TL – 2] là:
0,81 0,76.
Hệ số tăng bền β=1,5.
Hệ số tập trung ứng suất thực tế tại rãnh then tra bảng 10.8 [ TL – 2] là:
1,75 1,5
Hệ số an toàn được tính theo công thức:
(5.75)
Trong đó:
+ Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp
= 35,67 (5.76)
+ Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp
= 6,77 (5.77)
Hệ số an toàn n là:
= 6,65
Hệ số an toàn của trục tính lớn hơn hệ số an toàn cho phép nên trục đủ bền.
5.4.2. Tính trục bị động
Do trục bị động chỉ chịu tác dụng của lực căng băng và trọng lượng của phần tang nên chọn kết cấu trục bị động như trục chủ động về kích thước và có kết cấu như hình dưới:
Hình 5.5. Cấu tạo trục bị động
5.5 Tính then
Các thông số đã biết:
Đường kính trục d= 85 mm, từ đường kính trục d= 85 mm tra bảng 9.1a [TL–3] ta chọn được tiết diện then b= 22 mm, h= 14 mm, chiều sâu trên trục t1=9mm, chiều sâu trên lỗ t2 = 5,4mm.
Tính then theo sức bền dập: để tránh dập bề mặt cạnh tiếp xúc giữa then và moay ơ.
5.5.1. Điều kiện bền dập
Điều kiện bền dập của then là:
= 170MPa (5.78)
Trong đó: y – hệ số xét đến sự phân bố tải trọng không đều then, y = 1;
R – bán kính qui ước điểm đặt lực, R = d1D/2 = 42,5 mm;
F – diện tích tính toán bề mặt làm việc của then, F= mm2.
Từ đó ta suy ra:
= 28,25 mm ; (5.79)
Theo tiêu chuẩn, chọn chiều dài then lt= 32 mm.
5.5.2. Điều kiện bền cắt:
Tính then theo sức bền cắt:
=90MPa → = 19,98mm; (5.80)
lấy l = 20 mm tiêu chuẩn.
Từ đó chọn chiều dài then là l1đ=32 mm để đảm bảo điều kiện bền dập, bền cắt và chọn chiều dài bích ghép tang vào trục là L =32 mm.
5.6 Tính chọn ổ lăn
Chọn loại ổ lăn: Dựa vào kết cấu băng tải, lực tác dụng lên trục chỉ gồm có lực pháptuyến nên chọn loại ổ bi đỡ. Sơ bộ chọn loại ổ bi đỡ 1 dãy có đường kính trong là d = 60 mm.
Các thông hình học đã biết: số vòng quay trục n = 24,06 vg/ph, thời gian phục vụ của máy là 5 năm mỗi năm làm việc 350 ngày, mỗi ngày làm việc 8 giờ. Phản lực gối tựa RA=7749,1 N; RB= 9407,7 N. Tải trọng thay đổi, nhiệt độ làm việc dưới 1000C.
Sơ đồ chọn ổ cho trục:
Hình 5.6. Sơ đồ tính lực chọn ổ lăn.
Hệ số khả năng làm việc C tính theo công thức:
C=Q.(nh)0,3≤CBảng. (5.81)
Trong đó: Q – tải trọng tương đương, daN;
n – số vòng quay của ổ, vg/ph;
h – thời gian phục vụ, giờ.
Tải trọng tương đương Q đối với ổ bi đỡ một dãy:
(5.82)
Trong đó: R – tải trọng hướng tâm (tổng phản lực gối tựa), daN
Hệ số Kt=1 tra bảng 11.2[ TL – 2];
Hệ số Kn=1 tra bảng 11.2 [ TL – 2];
Hệ số Kv= 1 tra bảng 11.3[ TL – 2].
Do trục không chịu lực dọc trục nên A = 0.
Tải trọng tương đương Q tính:
Q= Kv.R.Kn.Kt= 1×(774,9+940,8)×1×1= 1715,7daN;
Thời gian phục vụ h của ổ là:
h = 5.×50×8 = 14000 h;
Hệ số khả năng làm việc C tính:
C=Q(n.h)0,3= 78103,13
Tra bảng P2.7 [ TL – 3], ứng với d = 60 mm lấy ổ có ký hiệu 412 có CBảng= 85600 , đường kính ngoài của ổ D=150 mm, chiều rộng ổ B=35 mm.
Chọn kiểu lắp ổ lăn với trục là m6 vì chế độ làm việc với tải trọng trung bình, thay đổi và va đập nhẹ.
Việc bôi trơn và che kín ổ được đảm bảo khi lựa chọn loại ổ có kết cấu che kín vòng bi để bảo vệ.
Chương 6. Kết luận
Sau một thời gian làm việc tập trung, khẩn trương dưới sự hướng dẫn chỉ bảo của các thầy giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo:…………….. đến nay đồ án của em đã hoàn thành đúng thời hạn đảm bảo các nhiệm vụ được giao.
Qua quá trình làm đồ án đã giúp tôi làm quen với những công việc cụ thể của người kỹ sư cơ khí trong tương lai, phương pháp làm việc độc lập, sáng tạo, khoa học, kỷ luật, đồng thời đồ án đã giúp bản thân tôi củng cố thêm các kiến thức đã được học cũng như học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu.
Cuối cùng em xin cám ơn thầy giáo:………………, cùng các thầy trong bộ môn đã tận tình hướng dẫn cho em hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn !
Chương 7. Tài liệu tham khảo
[1]. Nguyễn Hồng Nhân, Nguyễn Danh Sơn. Kỹ Thuận Nâng Chuyển, tập II.
Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh 2004.
[2]. Nguyễn Hữu Lộc. Cơ Sở Thiết Kế Máy. Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh.
[3]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển. Tính Toán, Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí, tập I và II. Nhà Xuất Bản Giáo Dục 2006.
[4]. Ninh Đức Tốn. Dung Sai Lắp Ghép. Nhà Xuất Bản Giáo Dục Việt Nam.
[5]. Trần Hữu Quế. Vẽ Kỹ Thuật Cơ Khí, tập I. Nhà Xuất Bản Giáo Dục.
[6]. Trần Hữu Quế, Đặng Văn Cứ, Nguyễn Văn Tuấn. Vẽ Kỹ Thuật Cơ Khí, tập II.Nhà Xuất Bản Giáo Dục.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"