Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Khoa học kỹ thuật phát triển vũ bão, mang lại lợi ích to lớn cho người vật chất lẫn tinh thần Để nâng cao đời sống, để đất nước hoà nhập vào phát triển chung nước khu vực giới Đảng Nhà nước ta đề mục tiêu đến năm 2020 nước ta trở thành nước công nghiệp phát triển; trở thành kinh tế mạnh khu vực, có tiếng nói lớn diễn đàn kinh tế giới Muốn thực điều ngành cần quan tâm phát triển ngành khí chế tạo máy Bởi sản xuất thiết bị, công cụ cho ngành khác kinh tế quốc dân Để thực việc phát triển ngành khí cần đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán kỹ thuật có trình độ chun môn cao, phải làm chủ công nghệ để có sáng tạo cao sản xuất góp phần tăng suất, giảm cường độ mức độ lao động cho người Nhằm thực mục tiêu đó, chúng em sinh viên trường Đại Học Kỹ Thuật Cơng Nghiệp - Thái Ngun nói riêng sinh viên trường kỹ thuật nói chung nước cố gắng phấn đấu học tập rèn luyện, trau dồi kiến thức dạy trường tìm hiểu kiến thức thực tế để sau trường đóng góp phần trí tuệ sức lực vào công đổi đất nước Đồ án tốt nghiệp lần tập dượt cuối cách làm việc cho chúng em trước trường Qua đồ án em tổng hợp nhiều kiến thức chuyên môn, giúp em hiểu rõ công việc kỹ sư tương lai Song với hiểu biết hạn chế với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên đồ án em không tránh khỏi thiếu sót Em mong bảo thầy cô môn Kỹ Thuật Cơ Khí thầy giáo khoa để đồ án Em hoàn thiện Cuối Em xin chân thành cảm ơn quan tâm bảo thầy, cô khoa, mơn Kỹ Thuật Cơ Khí đặc biệt hướng dẫn tận tình Nguyễn Thị Thanh Nga suốt thời gian qua Thái Nguyên, ngày 16 tháng năm 2011 Sinh viên thiết kế Hồ Thanh Tùng Sinh viªn: Hå Thanh Tïng -1- Líp: LT08M - CTM Thuyết minh đồ án tốt nghiệp PHN I THIT K BĂNG TẢI 1.1 Chọn loại đai băng tải Đai băng chi tiết chủ yếu băng tải, vừa đóng vai trò phận kéo, vừa phận vận chuyển vật liệu Do băng tải cần phải chắn, dẻo, có độ co giãn nhỏ độ bền với môi trường xung quanh tốt Từ điều kiện làm việc đai băng, vật liệu cần vận chuyển yêu cầu kỹ thuật – kinh tế ta chọn loại băng hãng DONGLLRUBER.CO.LTD [3] Với ký hiệu băng: NN120: 500 x 3p x x Loại băng có thơng số kỹ thuật băng sau: - Chiều rộng băng: B = 500 (mm) - Chiều dày lớp vỏ trên: t = (mm) - Chiều dày lớp vỏ dưới: d = (mm) - Chiều dày tổng cộng băng:  = 8,4 (mm) - Vật liệu lớp sợi bọc: Nylon - Vật liệu lớp sợi bọc ngang: Nylon - Số lớp băng: lớp - Lực kéo cho phép: 120 (Kg/cm.lớp) - Trọng lượng mét chiều dài: 5,3 (Kg/m) Kết cấu băng tải hình 1.1 t  d Sinh viªn: Hå Thanh Tïng -2- Líp: LT08M - CTM Thut minh đồ án tốt nghiệp Hỡnh 1.1 Kt cu dõy băng tải 1.2 Tính tiết diện ngang dịng vật liệu Theo tính chất vật liệu vận chuyển (cát) có tính bám dính kém, tính dịn cao, góc đỗ động nhỏ (Góc đỗ động: Là góc vun đống tự nhiên chúng tạo với mặt phẳng ngang góc, góc giảm xuống vận chuyển chúng ổn định giá trị gọi góc đỗ động) Chọn loại băng tải hình máng sử dụng ba lăn để đỡ băng hình 1.2 B b ® h2 h1 F1 20° F2 l Hình 1.2 Mặt cắt tiết diện ngang băng tải Tiết diện ngang F tính sau: F = F1 + F2 Trong đó: 1 F1 = C b.h1 = b2 C tg Với b = 0,8.B; B - Là chiều rộng đai (mm) Vậy b = 0,8.B = 0,8.500 = 400 (mm) - C: Hệ số xét đến ảnh hưởng độ dốc băng tải, theo đề độ dốc băng tải vận chuyển cát  = 150 theo bảng ta có C = 0.9 - đ: Góc đỗ động vật liệu, theo bảng chọn đ = 300  F1 = 4002 0,9 tg300 = 20784,61 mm2 Sinh viªn: Hå Thanh Tïng -3- Líp: LT08M - CTM ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiƯp - F2: Là diện tích hình thang cân có đáy lớn b = 0.8B; đáy nhỏ l = 0.4B góc đáy hình thang góc nghiêng trục lăn  = 200 (b+l )h2 Như vậy: F2 = = ( b2 −l ) tg β ( 4002 −2002 ) tg 20 = Vậy: F = 20784,61 + 10919,1 = 31703,71( mm =10919 (mm2) ) 1.3 Tính vận tốc băng tải Từ yêu cầu vận chuyển với suất 120 tấn/ Theo cơng thức: Q = 3600 F..v.k (tấn/h) Trong đó: V - Vận tốc băng tải (m/s) Q - Năng suất băng tải (t/h), Q = 120 t/h F - Tiết diện dòng vật liệu, F = 0.0317 (m2)  - Khối lượng riêng vật liệu vận chuyển, theo bảng 2,  = 1,4 (t/m3) K - Hệ số xét đến ảnh hưởng độ nghiêng băng tải (phụ thuộc góc nghiêng băng tải so với mặt phẳng nằm ngang) Theo bảng ta có k = 0.9 Thay số: V= = Q 120 = =0, 83 F ρ k 3600 ,0317 1,4 0,9 3600 (m/s) 1.4 Tính thơng số băng tải Trong q trình vận chuyển băng thường bị di chuyển ngang gây lệch tâm nên gây tượng vật liệu lễ bị bắn tóe rơi vãi Do để định tâm băng tang dẫn động tốt mặt cắt tang cần chế tạo mặt trụ lồi Tang chế tạo thép ống, gang đúc thép hàn Theo [4] đường kính tang tính theo cơng thức: D = (120150) Z Trong đó: Z - Số lớp cốt băng, chọn Z = [3] Thay số: D = (120150).3 = (360  450) (mm) Sinh viªn: Hå Thanh Tïng -4- Líp: LT08M - CTM Thuyết minh đồ án tốt nghiệp ng kớnh tang dẫn động sau tính phải quy chuẩn, chọn đường kính tang D = 400 (mm) - Chiều dài tang xác định theo công thức: Lt = B + 2C Trong đó: B - Chiều rộng băng, B = 500 (mm) C = (6070) (mm), chọn C = 65 (mm) Thay số: Lt = 500 + 2.65 = 630 (mm) 1.5 Tính tốn lăn đỡ băng Công dụng lăn đỡ đảm bảo vị trí băng theo chiều dài vận chuyển hình dạng băng nhánh có tải Trên nhánh có tải, tùy theo chiều rộng băng trọng tải chất đầy mà lắp đặt một, hai, ba năm lăn Tuy nhiên với băng tải vận chuyển vật liệu cát vật liệu rời, chiều rộng băng 500 (mm), ta sử dụng ba lăn nhánh có tải Trên nhánh không tải lắp hai lăn trường hợp ta chọn lắp lăn Với loại băng có ba lăn nhánh có tải lăn khơng đặt nghiêng mặt phẳng thẳng đứng góc  = 20  300 chọn  = 300 Đường kính lăn d cl lấy theo tiêu chuẩn DIN22101 chọn theo chiều rộng băng tải B = 500 (mm) dcl = 63,5 (mm) - Khoảng cách hai hàng lăn nhánh có tải xác định theo cơng thức: l’cl = A – 0.625.B Trong đó: B - Chiều rộng băng tải, B = 500 (mm) A - Hằng số phụ thuộc vào khối lượng riêng vật liệu vận chuyển Với vật liệu vận chuyển cát khô Theo bảng 1.2, với  = 1400 (kg/m3), nên chọn A = 1640 (mm) Thay số: l’cl = A – 0.625.B = 1640 – 0,625.500 = 1327,5 (mm) - Khoảng cách lăn nhánh không tải: l”cl = 2.l’cl Sinh viªn: Hå Thanh Tïng -5- Líp: LT08M - CTM Thut minh đồ án tốt nghiệp Thay s: lcl = 2.1327,5 = 2655 (mm) Tại vị trí nhập vật liệu để giữ cân băng tải không bị chùng động vật liệu gây rơi xuống băng tải, ta chọn khoảng cách hai lăn đỡ là: l t = 500 (mm) 1.6 Xác định lực căng băng Để tính tốn lực căng băng ta vẽ biểu đồ lực căng băng điểm chiều dài băng tải sau: ST Stc min= S3 ST Sr Sr S2 Hình1 Biểu đồ lực căng băng - Lực căng băng phải thỏa mãn điều kiện: + Băng không bị trượt tang dẫn động thời kỳ khởi động có chất đầy tải + Để đảm bảo điều kiện độ võng cho phép băng lực căng nhỏ nhánh có tải phải lớn giá trị lực căng nhỏ cho phép băng Ta chọn điểm xuất phát để tính toán lực căng băng thời điểm khỏi tang dẫn động Để xác định Sr, ta dựa vào phương trình Ơ-le [4]: ST.KC = Sr.ef (1) Mặt khác dựa vào cơng thức tính lực căng theo chu trình khép kín băng ta có: S2 = Sr + Wkt S3 = S2 kcl Sinh viªn: Hå Thanh Tïng -6- Lớp: LT08M - CTM Thuyết minh đồ án tốt nghiƯp ST = S3 + WCT Từ suy ra: ST = (Sr + WCT)KCl + WCT (2) Kết hợp (1) (2) ta có hệ phương trình: ST.KC = Sr.ef ST = (Sr + WCT)KCl + WCT Trong đó: KC - Hệ số an toàn, theo bảng: KC = 1,2 f - Hệ số ma sát băng tải tang quay theo[4] vận chuyển cát nên bề mặt tiếp xúc làm việc phải khô nên: f = 0,3 e - Cơ số tự nhiên (e = 2,7183) ST - Lực căng điểm tới tang dẫn động  - Góc ơm, theo cách bố trí  = 1800 Sr - Lực căng điểm khỏi tang dẫn động KCl - Hệ số cản tang đổi hướng, KCl phụ thuộc vào góc ơm  Theo bảng ổ lăn ổ lăn nên chọn KCl = 1,04 WCT - Sức cản chuyển động nhánh có tải WKT - Sức cản chuyển động nhánh không tải (N) [5]: WKT = g.L.[(qb + qcl”)W’ cos - qb.sin] Với: W’ - hệ số sức cản chuyển động băng theo bảng 4: W’ = 0,03 g - gia tốc trọng trường: g = 9,81 (m/s2) L - Chiều dài vận chuyển, L = 50 (m) qb - Khối lượng riêng băng theo [3], qb = 5,3 (kg/m) qcl” - khối lượng thành phần quay lăn nhánh không tải chiều dài 1m băng Theo [5] ta có: q}cl} = { {m rSub { size 8{ ital cl} } rSup { size 8{ l'cl ¿¿ (kg/m) Với mcl” - khối lượng phần quay hàng lăn nhánh không tải, theo bảng 1.5, mcl”= 4,6 (kg) - Theo l’cl = 1327,5 (mm) = 1,3275 (m) Sinh viªn: Hå Thanh Tïng -7- Líp: LT08M - CTM Thuyết minh đồ án tốt nghiệp q}cl} = { {m rSub { size 8{ ital cl} } rSup { size 8{ ' lcl ¿= 4,6 =3,465(kg/m)¿ 1,3275  - l”cl - Khoảng cách lăn nhánh không tải: l”cl = 2655 (mm) = 2,66 (m) -  - Góc nghiêng băng tải  = 150 Thay số: WKT = g.L.[(qb + qcl”)W’ cos - qb.sin] = 9,81 50 [(5,3+3,465)0,03.cos150 - 5,3.sin150] = - 548,25 (N) WCT – sức cản chuyển động nhánh có tải (N) Theo [5] ta có: WCT = g.L.[(q + qb + qcl’)W’ cos+(q + qb)sin] Với q - khối lượng phân bố 1m chiều dài vật liệu vận tải (kg/m), theo [5]: Q q= 3,6 V Q – Năng suất băng tải, Q = 120 (tấn/h) V - Vận tốc băng tải, V = 0,83 (m/s) Q 120 q= = =40,16 3,6 V 3,6 ,83 (kg) q''cl - Khối lượng phần quay lăn nhánh có tải chiều dài 1m băng (kg/m), theo [5]: q''cl = m '' cl ' l cl Với m''cl - Khối lượng phần quay hàng lăn nhánh có tải (kg), theo bảng 1.5, m''cl = 4,6 (kg) l’cl - Khoảng cỏch hai hàng lăn nhánh có tải: l’ cl = 1,3275(m) Thay số: '' q''cl = m cl ' l cl = 4,6 =3 , 465( kg ) , 3275 Thay số: WCT = 9,81.50.[(40,16 + 5,3 + 3,465).0,03.cos150+(40,16 + 5,3)sin150] = 6467,7 (N) Thay số giải hệ phương trình: Sinh viªn: Hå Thanh Tïng -8- Líp: LT08M - CTM Thut minh đồ án tốt nghiệp {ST K C=Sr ef α ¿ ¿¿¿ {ST 1,2=Sr 2.7813O,3.3,14 ¿ ¿¿¿ ⇒ {Sr =11460,5(N) ¿ ¿¿¿ - Xác định Sct theo sơ đồ lực căng băng điểm chiều dài băng Ta có: Sct = S3 Mặt khác ta lại có: ST =S3 + Wct  S3 = ST - Wct = 11460,5 – 6467,7 = 4992,8 (N) Vậy Sct = S3 = 4992,8 (N)  S2 = Sr + Wkt = 11460,5 – 548,25 = 4823,85 (N) - Kiểm nghiệm lực căng nhỏ nhánh có tải: Để đảm bảo độ võng băng tải hai hàng lăn nằm giá trị cho phép, lực căng nhỏ nhánh có tải phải thỏa mãn điều kiện: Sct ≥ [Sct min] Trong đó: [Sct min] = (5  8)(q + qb) g l'cl = (5  8)(40,16 + 5,3) 9,81 1,3275 = (3025,2  4736,12) (N) Vậy điều kiện: Sct ≥ [Sct min] thỏa mãn 1.7 Kiểm tra độ bền băng: Độ bền băng kiểm nghiệm theo công thức: Z tt = [ m ] S max B [ Sb ] ≤Z tc Trong đó: Ztt- Số lớp cốt tính tốn Ztc- Số lớp cốt băng chọn Ztc= [m]- Hệ số dự trữ độ bền cho phép băng, theo bảng 1.6 chọn vật liệu lọai băng tải sợi nên [m] = 10 Smax - lực căng băng lớn nhất, Smax= ST = 11460,5(N) = 1146,05(kg) B- Chiều rộng băng, B = 50cm [Sb]- Lực kéo cho phép ứng với 1cm chiều rộng lớp băng, theo [3] [Sb] = 120 (kg/cm.lớp) Z tt = [ m ] S max 10 1146 ,05 = =1 , 91≤Z tc=3 B [ Sb ] 50 120 Thay số: Vậy băng thỏa mãn điều kiện bền 1.8 Xác định công suất tang dẫn động Sinh viªn: Hå Thanh Tïng -9- Lớp: LT08M - CTM Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Công suất tang dẫn xác định theo công thức: Nt= Ft V 1000 (KW) Trong đó: Nt - Công suất tang dẫn động (Kw) V- Vận tốc băng , V = 0,83(m/s) Ft - Lực vòng tang dẫn động (N), theo [4]: Ft = (St - Sr) Kc = (11460,5 – 5372,1).1,2 = 7306,1 (N) N t= Ft V 7306 , , 83 = 1000 1000 = 6,064 (KW) 1.9 Tính cấu căng băng Cơ cấu căng băng có nhiệm vụ tạo lực căng cần thiết cho băng, đảm bảo tính bám chặt vào tang dẫn làm giảm độ võng băng theo chiều dài Do yêu cầu cụ thể đề tài vận chuyển vật liệu rời với khoảng cách ngắn Nên ta chọn cấu căng băng vít me đâi ốc Cơ cấu căng băng sử dụng hai vít me đai ốc, lắp song song hai đầu trục tang bị dẫn (Hình1.4) Gèi đỡ Tang Băng Vít me H ớng tải H1.4 C cấu căng băng - Xác định lực trạm kéo căng: Vì trạm kéo căng băng bố trí đầu phía tang bị dẫn nên để đảm bảo độ căng băng lực kéo căng phải tổng hai lực căng băng đến khỏi tang kéo căng, ta có: FKC = S2 + S3 = 4823,85 + 4992,8 = 9816,65 (N) a Chọn vật liệu vít me - đai ốc: Sinh viªn: Hå Thanh Tïng - 10 - Líp: LT08M - CTM