ĐẶC ĐIỂM VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT KHU MỎ
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN
1.1.1 Địa lý của vùng mỏ thiết kế
- Khu Lộ Trí – Công ty than Thống Nhất thuộc địa phận thị xã Cẩm Phả ,tỉnh Quảng Ninh.
+ Phía Bắc giáp khoáng sàng than Khe Chàm
+ Phía Đông giáp Công ty than Đèo Nai
+ Phía Nam giáp thị xã Cẩm Phả
+ Phía Tây giáp khoáng sàng Khe Sim
Mạng lưới giao thông tại khu vực này rất thuận lợi, bao gồm đường bộ với các tuyến đường 18A và 18B kết nối vùng mỏ với các khu kinh tế khác Ngoài ra, tuyến đường sắt dài 18 km cũng liên kết các mỏ với nhà máy sàng tuyển Cửa Ông Đường thủy có cảng nước sâu Cửa Ông cùng với các cảng nhỏ như Cẩm Phả, Km6 và Mông Dương, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xuất khẩu than cũng như chuyên chở hàng hóa nội địa.
- Cung cấp năng lượng : Hiện nay đang sử dụng nguồn điện được cấp từ trạm điện 35Kw cung cấp cho toàn mỏ.
- Nước sinh hoạt và nước công nghiệp :Sử dụng nguồn nước tự nhiên và nguồn nước được cung cấp bởi nhà máy nước Giếng Vọng.
1.1.2 Tình hình dân cư, kinh tế và chính trị khu vực thiết kế
Khu vực có mật độ dân số cao với 409 người/km², chủ yếu tập trung tại thị xã Cẩm Phả Đối tượng cư dân chủ yếu là người Kinh, bên cạnh một số ít người Sán Dìu và Dao Ngành nghề chính là khai thác mỏ, trong khi một phần nhỏ tham gia vào sản xuất nông, ngư nghiệp Trình độ văn hóa và ý thức giác ngộ cách mạng của giai cấp công nhân vùng mỏ ở đây rất cao, góp phần vào sự ổn định kinh tế của khu vực.
Khí hậu khu mỏ có đặc trưng của vùng nhiệt đới gió mùa, với mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10 Trong thời gian này, lượng mưa cao nhất có thể đạt tới 1089 mm trong một tháng, và tổng lượng mưa lớn nhất trong mùa lên tới 2850 mm.
103 ngày, lượng mưa lớn nhất trong năm là 3076 mm Mùa khô từ tháng 1 tới tháng
4 năm sau Số ngày mưa lớn nhất trong mùa khô là 68 ngày
1.1.4 Quá trình thăm dò và khai thác khu mỏ
Khu Lộ Trí đã bắt đầu công tác thăm dò từ năm 1960, với giai đoạn thăm dò tỷ mỉ diễn ra từ năm 1970 đến 1977 Báo cáo thăm dò tỷ mỉ sau đó đã được hội đồng xét duyệt khoáng sản nhà nước phê duyệt vào năm 1980.
Trong quá trình khai thác tại các mức +13, +18 và +54, mỏ than Thống Nhất đã phát hiện một số khu vực có biến động trong cấu trúc địa chất Để phục vụ cho công tác khai thác, mỏ đã tiến hành thăm dò và lập báo cáo chi tiết về tình hình này.
Báo cáo tổng hợp tài liệu địa chất công trường tại mỏ than Thống Nhất, với trữ lượng được xác định đến ngày 30/3/1995, đã được Xí nghiệp thăm dò khảo sát than 4 lập và được Công ty than Cẩm Phả phê duyệt.
-Báo cáo tổng hợp tài liệu địa chất và tinh lại trữ lượng khu Đông và Nam LộTrí mỏ Thống Nhất (trữ lượng tính đến 31-12-1997)
ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT
1.2.1 CẤU TẠO ĐỊA CHẤT CỦA VÙNG MỎ
1.2.1.1 Đặc điểm địa tầng Địa tầng chứa than khu Đông và Nam Công ty than Thống Nhất lộ ra bao gồm trầm tích hệ Tría thống thượng, bậc Nori-Reeti điệp Hòn Gai hệ tầng này phủ bất chỉnh hợp lên trên đá vôi hệ C 3 P 1 và trầm tích hệ đệ tứ phủ lên trên nó.
- Trầm tích phân bố trên toàn diện tích mỏ.Trong các giai đoạn thăm dò đã phát hiện được toàn bộ cột địa tầng, gồm 3 phụ điệp :
Phụ điệp dưới (T 3 n-rgh) nằm ở phía Nam khu Lộ Trí, kéo dài khoảng 300m Thành phần chủ yếu của phụ điệp này là cuội kết, xen kẽ với một số lớp mỏng cát kết, bột kết, sét kết và một vài lớp than mỏng không có giá trị công nghiệp.
Phụ điệp giữa (T 3 n-rgh 2) có cột địa tầng dày từ 700m đến 1000m, bao gồm các loại đá chủ yếu như cuội kết, sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết và các vỉa than, được chứng minh qua tài liệu từ các giai đoạn tìm kiếm và thăm dò tỉ mỉ.
Khu Lộ Trí được giới hạn bởi các đứt gẫy A-A ở phía Bắc, đứt gẫy M1 ở phía tây Nam và đứt gẫy Mt ở phía Nam Khu vực này bao gồm hai khu lớn là khu Đông Lộ Trí và khu Tây Lộ Trí, với ranh giới giữa hai khu là tọa độ y B6.000 Trong khu Đông Lộ Trí, có ba phân khu nhỏ: phân khu Đông Nam, phân khu Iva và phân khu Bắc Cấu trúc địa tầng của khu mỏ có những đặc điểm chính đáng chú ý.
Khu Đông Lộ Trí là một phần của nếp lõm Cọc 6 – Lộ Trí – Khe Sim, kéo dài theo phương á vĩ tuyến Trong khu vực này, đã phát hiện nhiều uốn nếp và đứt gãy, cho thấy sự phức tạp trong cấu trúc địa chất của khu vực.
Nếp lõm Đông Lộ Trí là một cấu trúc địa chất không khép kín, kéo dài theo hướng Đông – Tây và dần chìm về phía Đông với góc cắm dưới 10 độ Đây là nếp uốn bậc II, chứa tất cả các vỉa than có mặt trong khu mỏ.
Nếp lồi 184 có trục kéo dài theo hướng Đông đến Đông Bắc, với mặt trục nghiêng về phía Bắc Các vỉa than ở cánh Bắc có độ dốc từ 28 độ đến 40 độ, có nơi lên tới 60 độ, trong khi cánh Nam có độ dốc từ 35 độ đến 45 độ, cũng có chỗ đạt đến 60 độ Tất cả các vỉa than trong khu vực này đều nằm trong cột địa tầng.
- Đứt gẫy : Trong khu thăm dò gồm 5 đứt gẫy.
Đứt gẫy thuận được phát hiện trong quá trình khai thác giữa hai tuyến thăm dò VII và VIII kéo dài từ Bắc tới Nam Mặt trượt cắm Đông, với cự ly dịch chuyển theo mặt trượt từ 70 đến 100m và theo địa tầng từ 60 đến 80m Bề rộng của đới hủy hoại khoảng 14m.
Đứt gẫy nghịch kéo dài theo hướng Tây-Bắc với mặt trượt có góc cắm từ 80° đến 85° Cự ly dịch chuyển theo địa tầng khoảng 22m và theo mặt trượt khoảng 25m, trong khi bề rộng đới hủy hoại đạt khoảng 6m trở lên.
Đứt gẫy nghịch C nằm ở trung tâm khu đông Lộ Trí, có hướng di chuyển từ Đông tới Bắc với mặt trượt cắm Đông Nam Khoảng cách dịch chuyển theo địa tầng đạt khoảng 90m, trong khi bề rộng của đới hủy hoại dao động từ 7m đến 10m.
Đứt gẫy nghịch L-L chạy từ Tây sang Bắc rồi chuyển hướng Tây, với mặt trượt cắm Đông Bắc, góc cắm từ 65° đến 70°, tăng dần về phía Đông Nam Trong khi đó, đứt gẫy thuận M nằm phía Nam khu mỏ, theo phương Tây-Bắc, với mặt trượt cắm Bắc, góc cắm từ 70° đến 80° Cự ly dịch chuyển theo mặt trượt khoảng 1000m, theo địa tầng khoảng 80m, và đới hủy hoại khoảng 70m.
* Khu Tây Lộ Trí : Đặc điểm kiến tạo khu tây gồm có 4 đứt gẫy.
Khu vực Tây Lộ Trí được chia thành hai phần chính là Nam và Bắc bởi đứt gãy M ở phía Nam – Tây Nam và đứt gãy P-P Ngoài ra, đứt gãy C-C đóng vai trò là đứt gãy phân phối giữa khu Đông và Tây, giúp xác định các khối địa chất trong khu Tây Lộ Trí, bao gồm khối Tây Nam và khối Tây Bắc.
Đứt gãy thuận P-P, được phát hiện trong giai đoạn thăm dò bổ sung khu Tây Lộ Trí, có hướng chạy từ Tây Bắc đến Đông Nam Mặt trượt của đứt gãy này nghiêng về phía Tây Nam với góc dốc thay đổi từ 65 độ.
75 0 ,đứt gẫy có đới hủy hoại rộng từ 5m đến 10m.
- Đứt gẫy M t thuận : Được xác định trong báo cáo thăm dò tỷ mỉ khi Đông
Lộ Trí, đứt gẫy chạy theo hướng Tây Bắc đến Đông Nam,mặt trượt cắm về phía Đông Bắc với góc dốc thay đổi từ 70 0 đến 80 0
- Đứt gẫy thuận M 1 : Được xác định trong báo cáo thăm dò tỷ mỉ khu Đông
Lộ Trí.Đứt gẫy chạy theo hướng Tây Nam đến Đông Bắc.
1.2.2 CẤU TẠO CÁC VỈA THAN
Trong địa tầng này, có bốn vỉa và chùm vỉa bao gồm: vỉa mỏng, chùm vỉa dày, vỉa trung gian và chùm vỉa G Trong số đó, chùm vỉa dày và vỉa G đạt giá trị công nghiệp cao.
Quy luật trầm tích của các vỉa than rất phức tạp, với chiều dày địa tầng chứa than tăng dần từ Nam ra Bắc và từ Tây sang Đông Hệ số chưa than tập trung chủ yếu ở khu vực trung tâm, trong khi chiều dày các vỉa than ở phía Bắc có xu hướng bị vát mỏng mặc dù địa tầng chứa than dày lên.
GIỚI THIỆU VỀ BĂNG TẢI DTII 800/2x37 TẠI CÔNG TY THAN THỐNG NHẤT
Giới thiệu chung băng tải DTII 800
Băng tải là thiết bị vận chuyển liên tục, chuyên chở đất đá, khoáng sản và vật liệu xây dựng Nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, luyện kim, xi măng, hóa chất, thực phẩm, nông nghiệp và đặc biệt là trong ngành công nghiệp mỏ.
Trong các nhà máy tuyển khoáng, băng tải đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển khoáng sản giữa các khâu sản xuất Nó không chỉ giúp chuyển khoáng sản mà còn chở đất đá và đuôi quặng ra bãi thải Bên cạnh đó, băng tải còn được sử dụng để vận chuyển nguyên liệu xuống các phương tiện vận tải thủy.
Cụ thể trong đồ án này ta nghiên cứu tuyến băng tải DTII 800
Các thông số cơ bản của tuyến băng:
- Năng suất yêu cầu: Q yc = 400 t/h
- Hướng vận tải xuống dốc với góc nghiêng = 4 0
- Động cơ chính: 37 kW – 1450 vòng/phút
- Tang chủ động kích thước: 500x950
- Tang bị động kích thước: 400x1150
- Đường kính con lăn trên : 89x315x345
- Đường kính con lăn dưới : 89x950
- Khoảng cách con lăn nhánh có tải 1.2m, chỗ chất tải khoảng cách con lăn
300 mm giảm lực võng băng.
- Khoảng cách con lăn không tải: 2.5m
- Làm sạch bằng thanh gạt ở đầu băng và giữa băng của mặt băng vận tải
- Hệ thống làm sạch chữ A làm sạch mặt dưới của băng
- Băng làm bằng lõi vải cao su
- Vật liệu than cỡ hạt: 0 – 15 mm
Tấm băng
Tấm băng là thành phần quan trọng của băng tải, đảm nhiệm vai trò mang và kéo vật liệu Để đảm bảo hiệu suất, tấm băng cần có độ bền cao, khả năng chống mài mòn, dễ uốn, nhẹ và chống ẩm.
10 Đồ án tốt nghiệp chịu va đập, chống cháy, giữ đợc độ bền khi nhiệt độ thay đổi, không bị biến cứng, ít bị rách hoặc xơ mép.
Băng tải DTII 800 được cấu tạo từ nhiều lớp sợi vải hoặc nilon dệt, được ép chặt nhờ quá trình lu hoá với cao su hấp nóng Để bảo vệ tấm băng khỏi ẩm ướt và tác động cơ học trong quá trình hoạt động, cả hai mặt trên, dưới và hai mép bên đều được phủ một lớp cao su dày.
Nguyên liệu chính để dệt vải thường là sợi bông hoặc sợi tổng hợp như caprông, pêrông và sợi tơ nhân tạo Để kết dính các lớp vải, người ta thường sử dụng các sản phẩm từ cao su tự nhiên hoặc cao su tổng hợp.
* Các thông số cơ bản của băng lõi vải :
- Lực kéo của băng: 100 kg/cm 2
Băng 4P thường có từ 4 đến 5 lớp lõi vải Nilong chịu lực, với độ dày mỗi lớp là 0,6mm Giữa các lớp vải là lớp cao su định hình dày 0,4mm, tạo nên cấu trúc chắc chắn và bền bỉ cho sản phẩm.
2 lớp vải ở ngoài và 4 lớp cao su ở trong, tổng chiều dài của lớp giữa là 4mm, 2 mép bịt cao su để đỡ chống thấm nớc vào dày 10mm.
- Chiều dày lớp cao su có bề mặt tiếp xúc với vật liệu vận tải là 5mm.
- Chiều dày lớp cao su có bề mặt không tiếp xúc với vật liệu vận tải là 2mm.
- Chiều dày tổng thể của băng là 11mm
Các lớp này của băng đợc định hình bằng cao su qua công nghệ lu hóa.
Giá đỡ con lăn và khung băng
Để hỗ trợ tấm băng giữa hai tang đầu và cuối, người ta sử dụng giá đỡ con lăn lắp trên khung dọc theo chiều dài băng Số lượng con lăn trên nhánh có tải phụ thuộc vào công dụng và chiều rộng của băng, có thể sử dụng một, hai hoặc ba con lăn cho băng máng Đối với băng có chiều rộng lớn, có thể sử dụng tới năm con lăn Trong trường hợp băng lòng máng, thường sử dụng ba con lăn.
Hình 2.2: Con lăn trên nhánh có tải
Tấm băng em đang nghiên cứu trong đồ án này góc nghiêng con lăn bên hông là 35 0 Trên nhánh không tải sử dụng 1 con lăn hình trụ
Hình 2.3: Giá đỡ con lăn trên nhánh không tải Đờng kính con lăn đợc lựa chọn đảm bảo hai điều kiện :
- Mô men ma sát giữa băng và con lăn lớn hơn mô men ma sát trong ổ bi và vòng chặn.
Dưới tác dụng của lực ly tâm, vật liệu không rời khỏi băng khi đi qua con lăn Khi vận tốc băng tăng, đường kính con lăn cũng tăng, dẫn đến mật độ và kích thước cục vật liệu vận tải tăng, đồng thời làm giảm hệ số bám dính giữa băng và con lăn Tuy nhiên, việc tăng đường kính con lăn quá lớn không mang lại lợi ích, vì sẽ làm tăng giá thành và khối lượng của nó.
Tải trọng tác dụng lên giá đỡ con lăn được xác định bằng tổng trọng lượng của băng và vật liệu vận tải trong khoảng giữa hai giá đỡ.
Khoảng cách con lăn trên nhánh có tải là 1m và trên nhánh không tải là 2.5m
Khoảng cách giữa các con lăn nhánh có tải và không tải
Hình 2.5: Khoảng cách giữa các con lăn nhánh có tải và không tải
Trạm dẫn động
Trạm dẫn động của băng tải bao gồm động cơ điện, hộp giảm tốc, khớp nối, tang dẫn động và phanh hãm Trong điều kiện hầm lũ với diện tích hạn chế, việc lắp đặt trạm dẫn động gặp khó khăn do chiều dài tấm băng lớn Để đảm bảo hiệu suất hoạt động và năng suất đủ, chúng ta sử dụng trạm dẫn động với 2 động cơ.
- Công suất động cơ điện: P = 37kW; n = 1450V/p
Hình 2.6: Động cơ điện 37kW - 1450v/p
Hình 2.7: Sơ đồ cụm dẫn động băng tải.
1 Động cơ điện, 2 Hộp giảm tốc 3 Khớp nối trục 4 Tang dẫn động 5.ổ trục ¦u ®iÓm: Vì sử dụng 2 động cơ nên công suất động cơ nhỏ, sử dụng 2 tang chủ động do đó tăng được góc ôm giữa băng và tang (400 0 ), tăng công suất dẫn động tang
Nhợc điểm: Dõy băng bị cuốn nhiều Làm cho tuổi thọ của băng giảm 2.5 Kết cấu tang dẫn động
Tang băng tải được chế tạo từ thép đúc và bọc cao su để tăng độ bám dính Đường kính của tang phụ thuộc vào công dụng, sức căng băng, chiều rộng và loại cốt trong băng Đường kính tang nhỏ sẽ dẫn đến ứng suất uốn và độ trượt đàn hồi cao, làm giảm tuổi thọ của băng Tuy nhiên, việc làm tang quá lớn cũng không hợp lý do ảnh hưởng đến kích thước trạm dẫn động, tỷ số truyền hộp giảm tốc và khối lượng tang, gây bất lợi về kinh tế và hiệu suất sử dụng.
Tang dẫn động băng tải được bọc thêm lớp cao su nhằm tăng ma sát giữa băng và tang, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của băng tải Ngoài tang dẫn động, hệ thống băng tải còn bao gồm các thành phần như tăm bua đuôi (tang nhận tải), tăm bua tăng góc ôm đầu, tăm bua chuyển hướng và tăm bua đối trọng (kéo căng băng).
Các tăm bua này đều có kết cấu và kích thớc tơng đối giống nhau nh: chiều dài trục, chiều dài tăm bua, vị trí đường kớnh tăm bua.
Để đảm bảo truyền lực kéo hiệu quả giữa dây băng và tang, dây băng cần được kéo căng Do không gian hạn chế, việc kéo căng được thực hiện thông qua trục vít và tời kéo.
Thiết bị chất tải đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp đồng đều vật liệu cho băng tải, bảo vệ bề mặt băng và ngăn ngừa vật liệu rơi ra ngoài Cấu trúc của thiết bị chất tải phụ thuộc vào tính chất của vật liệu và phương pháp chuyển tải Đối với vật liệu dạng rời và không mài mòn, sử dụng phễu chất tải phù hợp, trong khi vật liệu dạng cục lớn và mài mòn cần thiết bị chuyên dụng hơn Để vận chuyển vật liệu đơn chiếc như hộp hoặc bao bì, máng trợt dẫn hướng được áp dụng Việc đảm bảo chiều cao rơi từ phễu xuống băng ở mức tối thiểu và tốc độ rót gần với vận tốc băng là rất quan trọng để kéo dài tuổi thọ của băng và con lăn Thiết kế phễu với đáy cong parabol và góc nghiêng từ 10-15 độ giúp tối ưu hóa quá trình này Để bảo vệ thành phía trước phễu khi chuyển vật liệu mài mòn, các biện pháp như bọc thép cứng hoặc lắp đặt hốc được áp dụng.
15 Đồ án tốt nghiệp chứa đầy vật liệu trợt theo từng lớp mà không tiếp xúc với thành; lắp các tấm cao su chịu mài mòn.
Chiều dài máng: l m = 1600mm; chiều cao máng h m = 400mm; chiều rộng máng B 1 = 400mm; B 2 = 480mm.
Khi vận chuyển vật liệu dạng hạt nhỏ và bụi, việc làm kín phễu rót và sử dụng thiết bị hút bụi cường bức là rất cần thiết Độ tin cậy của băng tải chịu ảnh hưởng lớn từ cấu trúc và kích thước của phễu chất tải Do đó, cần chú ý đặc biệt đến vấn đề này trong quá trình thiết kế băng tải.
2.8 Cơ cấu làm sạch băng
Việc làm sạch các hạt vật liệu vận tải bám trên băng là rất quan trọng để duy trì hoạt động bình thường và nâng cao hiệu quả sử dụng băng Cơ cấu làm sạch cần có thiết kế đơn giản, bảo vệ bề mặt băng, không gây mòn và đảm bảo hoạt động tin cậy, hiệu quả.
Cơ cấu làm sạch băng có nhiều dạng khác nhau, và việc ứng dụng chúng phụ thuộc vào loại vật liệu vận tải Các phương pháp làm sạch có thể được chia thành các nhóm như sử dụng thanh gạt, chổi, con lăn, dạng rung, khí nén và thủy lực, hoặc áp dụng các phương pháp kết hợp.
Băng tải DTII 800 sử dụng thiết bị làm sạch băng là thanh nạo kép, được chế tạo từ kim loại và gắn vào khung bản lề, với cơ chế ép vào băng nhờ lò xo Để đảm bảo hiệu suất tối ưu, vận tốc băng không nên vượt quá 2-2,5 m/s và áp suất của thanh gạt tác động lên băng không quá 10^4 Pa, nhằm tránh tình trạng mòn băng.
Thiết bị kéo căng
Để đảm bảo truyền lực kéo hiệu quả giữa dây băng và tang, dây băng cần được kéo căng Do không gian hạn chế, phương pháp kéo căng bằng trục vít và tời kéo là giải pháp tối ưu.
Thiết bị chất tải
Thiết bị chất tải là giải pháp hiệu quả để cung cấp đều vật liệu cho băng tải, bảo vệ bề mặt băng và ngăn ngừa vật liệu rơi ra ngoài Cấu trúc của thiết bị này phụ thuộc vào tính chất của vật liệu và phương pháp vận chuyển Đối với vật liệu dạng rời, phễu chất tải được sử dụng, trong khi vật liệu dạng cục lớn và mài mòn cần thiết bị chuyên dụng hơn Để vận chuyển vật liệu đơn chiếc như hộp hay bao bì, máng trợt dẫn hướng được áp dụng Việc sử dụng phễu chất tải 2 và máng dẫn hướng 1 giúp điều hướng dòng vật liệu xuống giữa băng Để kéo dài tuổi thọ của băng và con lăn, chiều cao rơi từ phễu xuống băng cần được tối thiểu hóa, cùng với vận tốc và hướng rót phải tương thích với băng Thiết kế đáy phễu theo dạng đường cong parabol với góc nghiêng 10-15 độ giúp đạt được điều này Ngoài ra, để bảo vệ thành phía trước phễu khi vận chuyển vật liệu mài mòn, các biện pháp như bọc bằng tấm thép cứng hay sử dụng các hốc được áp dụng.
15 Đồ án tốt nghiệp chứa đầy vật liệu trợt theo từng lớp mà không tiếp xúc với thành; lắp các tấm cao su chịu mài mòn.
Chiều dài máng: l m = 1600mm; chiều cao máng h m = 400mm; chiều rộng máng B 1 = 400mm; B 2 = 480mm.
Khi vận chuyển vật liệu dạng hạt nhỏ và bụi, việc làm kín phễu rót và sử dụng thiết bị hút bụi cường bức là rất cần thiết Độ tin cậy của băng tải phụ thuộc nhiều vào cấu trúc và kích thước của phễu chất tải Do đó, cần đặc biệt chú ý đến các yếu tố này trong quá trình thiết kế băng tải.
Cơ cấu làm sạch băng
Việc làm sạch các hạt vật liệu vận tải bám trên băng là rất quan trọng để duy trì hoạt động bình thường và nâng cao hiệu quả sử dụng của băng Cấu trúc của thiết bị làm sạch cần phải đơn giản, bảo vệ bề mặt băng, không gây mòn cho băng, đồng thời đảm bảo hoạt động tin cậy và hiệu quả.
Cơ cấu làm sạch băng có nhiều dạng khác nhau, tùy thuộc vào loại vật liệu vận tải Chúng có thể được phân loại thành các nhóm như: sử dụng thanh gạt, chổi, con lăn, dạng rung, khí nén, thủy lực, hoặc áp dụng phương pháp kết hợp.
Băng tải DTII 800 sử dụng thiết bị làm sạch băng là thanh nạo kép, được làm bằng kim loại và lắp vào khung bản lề, ép vào băng nhờ lò xo Để đảm bảo hiệu quả làm việc, vận tốc băng không nên vượt quá 2 đến 2,5 m/s và áp suất của thanh gạt tác dụng lên băng không quá 10^4 Pa, nhằm tránh tình trạng mòn băng.
TÍNH TOÁN KIỂM TRA BĂNG TẢI DTII 800
Tính toán kiểm tra tấm băng
3.1.1 Tính chiều rộng tấm băng cao su a Theo năng suất yêu cầu
Vật liệu vận tải được xác định là than cám ẩm, ớt và tơi vụn Do đó, việc tính toán và kiểm nghiệm cần dựa trên công suất lớn nhất của thiết bị chất tải cũng như kích thước hạt của vật liệu.
Vì băng là thiết bị vận tải liên tục nên chiều rộng băng tải tính theo năng suất yêu cầu theo công thức:
Trong đó: k ns - hệ số năng suất do băng lòng máng có,= 30 0
Theo bảng 5-7[1] ta chọn k = 625 v - vận tốc di chuyển của băng, v =2 m/s
- khối lợng riêng hạt vật liệu vận tải, = 1,2 t/m 3
Q yc - năng suất yêu cầu, Q yc = 400 t/h
C - hệ số ảnh hởng độ dốc mặt băng đến năng suất vận tải theo bảng 5- 6[1] Ta chọn C = 1
Thay số vào (3.1) ta đợc: b Kiểm tra chiều rộng băng theo kích thước cỡ hạt vật liệu vận tải
Băng 800 là băng chở cục nhỏ và trung bình nên theo tài liệu [1]:
X - hệ số cỡ hạt vật liệu vận tải Vì vật liệu đã phân cấp lấy X = 3,5 a - kích thớc của cục vật liệu, mm Ta có a = 15 mm.
Thay vào (3.2) ta tìm đợc:
Kết luận : chiều rộng băng phù hợp với năng suất yêu cầu
T ÍNH TOÁN S Ứ C C Ả N CHUY Ể N Đ Ộ NG , L Ự C CĂNG BĂNG
3.2.1 Tính toán sức cản chuyển động trên nhánh có tải
Hình 3.1: Băng tải Vì vận chuyển vật liệu lờn dốc nên ta có:
Hệ số sức cản chuyển động của băng tải trên nhánh có tải được xác định là w’ = 0,025 Khối lượng của 1 mét băng được ký hiệu là qb, trong khi khối lượng phần quay của con lăn trên nhánh có tải tinh trên 1 mét băng là q’cl, tính bằng kg/m Khối lượng phân bố trên 1 mét chiều dài băng là q, và chiều dài băng tải được ký hiệu là l Gia tốc trọng trường được lấy là g = 9,81 m/s².
* Khối lượng vận tải phân bố trên 1m chiều rộng băng
Q yc - năng suất yêu cầu, Q yc = 400 t/h v - vËn tèc di chuyÓn b¨ng, v = 2 m/s
* Khối lượng 1 mét băng có lõi vải
Khối lợng 1m chiều dài băng phụ thuộc vào chiều rộng của nó, vào số lớp vải trong băng và đợc xác định theo công thức (5.1)[1] q b = B b = B.( ’ + n 1 + ’’ ) b
- chiều dày tấm băng, có ảnh hởng lớn đến độ dẻo và khả năng truyền lực từ tang sang băng và kích thớc tang dẫn động.
’= 5 mm - chiều dày lớp cao su có bề mặt tiếp xúc với vật liệu vận tải.
’’= 2 mm - chiều dày lớp cao su có bề mặt không tiếp xúc với vật liệu vận tải. n 1 = 4 - số lớp vải trong băng, phụ thuộc vào chiều rộng băng
B(m) = 1mm dày lớp cao su dính giữa hai lớp vải với nhau. b = 1,1t/m 3 – khối lợng riêng của vật liệu làm băng.
* Khối lượng phần quay con lăn trên nhánh có tải
Trong đó: q ’ cl - là khối lợng phần quay con lăn trên nhánh có tải trên 1m.
Gcl - tổng khối lượng phần quay của các con lăn trên nhánh có tải lòng máng L’ - khoảng cách giữa hai hàng con lăn trên nhánh có tải, thường được xác định là l’ = 1,2m trong thực tế Theo công thức thực nghiệm, ta chọn giá trị này để đảm bảo tính chính xác trong thiết kế.
G cl ' = 15B + 4 = 24 kg Thay vào (3.5) ta đợc: q ’ cl = 1,24
* Khối lượng phần quay con lăn trên nhánh không tải
Theo [1] q ’’ cl Trong đó: q ’’ cl - khối lợng phần quay con lăn trên nhánh không tải tính theo 1m.
G cl " - tổng khối lợng phần quay con lăn trên nhánh không tải. l ’’ - khoảng cách giữa hai hàng con lăn trên nhánh không tải.
Theo công thức thực nghiệm ta có G cl " = 15B + 4 = 16 kg
Thay vào công thức (3.6) ta có: q ’’ cl = 216
3.2.2 Tính toán sức cản chuyển động trên nhánh không tải
Sức cản chuyển động đợc tính:
Vì sức cản chuyển động qua của băng qua các đoạn cong là rất nhỏ nên ta cã thÓ bá qua W 2-3 , W 4-5
Vì khoảng cách giữa 2 vị trí 11 và 12 rất nhỏ.Nên ta có thể bỏ qua sức cản chuyển động
Sức cản chuyển động trên nhánh không tải đợc tính theo công thức:
Trong công thức trên lấy dấu (+) khi lên dốc, dấu (-) khi xuống dốc.
Trong bài viết này, chúng ta đề cập đến khối lượng 1m băng, với giá trị q b là 12,1 kg/m Ngoài ra, khối lượng phần quay con lăn trên nhánh không tải được tính là q ’’ cl = 6,4 kg/m Hệ số sức cản chuyển động được xác định là w ’’ = 0,03 theo tài liệu [1].
- góc nghiêng đặt băng tải. l - chiều dài băng tải. g = 9,81 gia tốc trọng trờng.
Với đoạn băng xuống dốc 1-2 ta có : l = 3,7 m , = 4 0
Thay vào (3.12) ta có: W 1-2 = l 5-6 g [(q b + q cl ).W ’’ cos - q b sin ] W 1-
Với đoạn băng lên dốc 3-4 ta có : l = 2,4 m , = 4 0
Với đoạn băng xuống dốc 5-6 ta có : l = 296 m , = 4 0
Nh vậy sức cản chuyển động của nhánh không tải:
3.2.3 Sức căng băng theo phương pháp đuổi điểm a Sức căng băng tại các điểm.
Sức căng trong băng là nội lực xuất hiện khi băng hoạt động, chịu ảnh hưởng từ sức cản chuyển động Để tính toán sức căng, ta áp dụng quy tắc đuổi điểm của đường viền dây băng khép kín theo hướng chuyển động của băng.
Nguyên lý truyền lực kéo cho băng dựa vào ma sát, với sự liên kết giữa các sức căng băng đảm bảo băng bám dính với tang Băng không phải là dây dẻo tuyệt đối mà là một tấm băng đàn hồi có bề dày và trọng lượng nhất định, dẫn đến đoạn băng trên cung ôm có biến dạng không đều Cung ôm bao gồm hai phần: cung trợt và cung tĩnh tương đối Lực kéo ma sát chỉ xảy ra trên cung trợt, trong khi cung tĩnh tương đối giữ vai trò dự trữ lực ma sát để băng bám dính với tang, tạo nên mối quan hệ giữa các sức căng.
S i - sức căng tại điểm i của băng tải.
S (i-1) – sức căng tại điểm (i-1) của băng tải.
W (i-1),i – sức căng chuyển động giữa hai điểm (i-1) và điểm i.
Với phương pháp đuổi điểm ta có :
Theo lý t huyết tr uyền lực bằng ta ng ma sát ta có: St ξ
S r là sức căng tại điểm rời khỏi tang dẫn động, trong khi f là hệ số ma sát giữa băng và bề mặt tang dẫn động, được xác định là f = 0,2 do tang làm việc trong môi trường ẩm ướt Góc ôm băng trên tang dẫn là 400 độ Hệ số i đại diện cho sự tăng sức căng băng do sức cản phụ khi bộ phận kéo di chuyển qua các khối dẫn hướng, và giá trị của i phụ thuộc vào độ cứng của bộ phận kéo, cấu trúc ổ đỡ, bán kính cong, cũng như góc quay ổ đỡ.
Vì góc ôm của là = 180 0 nên ta chọn 1 = 1,03 theo [1].
Thay các giá trị biết đợc vào (3.10) ta tính đợc:
Lực căng băng tại các điểm còn lại trên sơ đồ tính sức căng băng:
Hình 3.2: Biểu đồ lực căng băng
3.2.4 Kiểm tra độ bền và độ võng của băng
3.2.4.1 Kiểm tra độ bền của băng Để băng làm việc bình thờng thì phải tính toán điều kiện bền của băng.
S max : Lùc c¨ng lín nhÊt trong b¨ng, S max = S 9 = 27965 (N)
[S] là lực kéo đứt cho phÐp S d – tổng lực kéo đứt
B là chiều rộng băng B = 800 n - hệ số dự trữ độ bền, hay là hệ số an toàn bền của băng
Hệ số dự trữ độ bền định mức theo tải trọng n 0 có giá trị n 0 = 5 khi khởi động máy với tải trọng lớn nhất và n 0 = 7 khi chuyển động ổn định Đối với băng số lớp vải n l = 4, hệ số k ol được chọn là 0,85 để phản ánh sự làm việc không đều của các lớp vải.
Trong đồ án tốt nghiệp, hệ số k mn được tính theo công thức k mn = 0,95 k pt, trong đó k pt là hệ số phản ánh độ phức tạp của tuyến, được chọn là 0,85 do tuyến băng có độ phức tạp cao Đồng thời, hệ số k chđ, phản ánh chế độ làm việc của băng, được xác định là 0,95.
- Khi mở máy với tải trọng lớn nhất n 0 5 Thay vào (3.15) ta đợc: n = 5 0,95.0,95.0,85.0,9 = 7,242 p đ - cờng độ kéo đứt của băng, chọn p đ = 55
Nh vậy theo tính toán có:
-Khi làm việc ổn định với n 0 = 7
Thay vào (3.11) ta đợc: n o = 7 0,95.0,95.0,85.0,95 = 9,605 p đ - cờng độ kéo đứt của băng, chọn p đ = 55
Nh vậy theo tính toán có:
S max = S t = 27965 N < [S] = 28000 N Vậy độ bền của băng luôn đợc thoả mãn khi mở máy cũng nh khi băng tải làm việc ổn định.
3.2.4.2 Kiểm tra độ võng của băng Để băng làm việc bình thờng thì phải kiểm tra điều kiện độ võng của băng Khi độ võng giữa hai con lăn nhánh có tải vợt quá giá trị cho phép thì vật liệu sẽ bị dồn và trợt trên bề mặt băng dẫn đến vật liệu bị rơi ra ngoài băng. Trong tính toán băng tải cần xác định lực căng băng tối thiểu S min giữa hai hàng con lăn trên nhánh có tải, là nơi có độ võng lớn nhất y max Nếu độ dốc cục bộ lớn hơn độ dốc băng đã lắp đặt thì vật liệu vận tải sẽ bị tràn ra giữa chừng.
Hình 3.3: Mối quan hệ giữa độ võng lớn nhất và lực căng băng nhỏ nhất Độ võng lớn nhất của băng giữa hai giá đỡ con lăn đợc tính:
Nếu đặt băng trên tuyến dốc với độ dốc
Theo tiêu chuẩn kỹ thuật, vào thời điểm (3.12), có thể xác định sức căng tối thiểu của băng để đảm bảo độ võng không vượt quá giới hạn cho phép, được tính bằng công thức: S min = 5(q + q b )g.l ' cos.
+ Theo giá trị sức căng băng nhỏ nhất trên nhánh có tải để kiểm tra độ võng của băng giữa hai giá đỡ con lăn:
S min 5(55.5 + 12,1).9,81.1.cos4 0 = 3307 N Theo hình 3.2 ta có:
+ Theo giá trị sức căng băng nhỏ nhất trên nhánh không tải để kiểm tra độ võng của băng giữa hai giá đỡ con lăn:
= S min = 6912,8 > 2368Vậy băng ta chọn thỏa mãn độ bền.
Tính toán kiểm tra trạm dẫn động
3.3.1 Lựa chọn vị trí trạm dẫn động
Trạm dẫn động cần tạo ra lực kéo đủ lớn để khắc phục mọi sức cản chuyển động của băng tải Theo lý thuyết, nếu tang dẫn động được đặt ở vị trí có lực kéo băng lớn nhất, thì công suất sẽ đạt mức tối thiểu Do băng tải được lắp đặt nghiêng, sức cản chuyển động trên nhánh có tải sẽ lớn hơn so với nhánh không tải, vì vậy trạm dẫn động thường được đặt ở cuối hành trình nhánh có tải.
Tại nhà máy, 25 đồ án tốt nghiệp về hệ thống băng tải được lắp đặt theo kiểu này Với năng suất vừa phải, nhà máy đã quyết định sử dụng một trạm dẫn động cho băng tải.
3.3.2 Lựa chọn lực kéo trạm dẫn động và công suất động cơ
Các thông số của trạm dẫn động, bao gồm công suất động cơ và lực kéo căng, cần được tối ưu hóa để khắc phục mọi sức cản trong quá trình vận chuyển băng và đảm bảo hoạt động hiệu quả.
Do đó nếu gọi F 0 là lực kéo của trạm dẫn động tạo ra thì theo [1] nó phải thỏa mãn điều kiện:
F 0 W 0 Với W 0 là tổng sức cản chuyển động của băng thì:
3.3.3 Tính toán công suất động cơ cho trạm dẫn động băng tải
Vì sử dụng 2 tang dẫn động nên : F 0 = 2.F k
Theo [1] công suất trạm dẫn động đợc tính nh sau:
N ®/c = k dtr k dtr - hệ số dự trữ đã đợc tính ở trên, k dtr 1,1 - hiệu suất của máy, lấy = 0,8
Thay các số liệu đã có vào công thức trên ta đợc:
VËy sử dụng động cơ có công suất 37 kW thỏa mãn yêu cầu
3.3.4 Xác định kích thước của tang
Tang băng tải được chế tạo từ thép, và đường kính của tang được xác định dựa trên công dụng, sức căng băng tác dụng lên tang, cũng như chiều rộng và loại cốt của băng Đường kính tang nhỏ sẽ dẫn đến ứng suất uốn và độ trợt đàn hồi cao khi băng quấn quanh tang, làm tăng nguy cơ hỏng hóc Tuy nhiên, việc sử dụng tang có đường kính quá lớn cũng không khả thi do kích thước trạm dẫn động, tỷ số truyền của hộp giảm tốc và khối lượng tang sẽ tăng, gây bất lợi về kinh tế và hiệu suất Do đó, đường kính tang thường được xác định theo công thức thực nghiệm, đặc biệt là đối với băng cao su cốt vải.
Hệ số k1, phụ thuộc vào loại vải, được chọn là 120, trong khi hệ số kc, liên quan đến công dụng của tang, có giá trị 1 cho trạm dẫn động hai tang Số lớp vải trong băng là n1 = 4.
Thay các giá trị trên vào công thức (3.15) nhận đợc:
Do đó đối với tang được thiết kế của mỏy ta có D t = 500 mm.
Vậy đờng kính tang đã chọn đủ bền.
* Chọn kích thớc cho các tang còn lại:
3.3.5 Tính hộp giảm tốc, khớp nối
3.3.5.1 Lựa chọn hộp giảm tốc
Momen xoắn đầu ra của tang dẫn động Áp dụng công thức (5-25) trang 177 tài liệu [1]
Trong đó : k dtr : hệ số dự trữ tính đến những tổn thất chưa kể đến, k dtr = 1,2
D t : Đường kính tang dẫn động, mm
S t , S r lực vòng trên tang dẫn động, N
Trong đó: n tg Như vậy hộp giảm tốc theo tính toán có các thông số cơ bản sau :
Mômen trục xoắn trục ra M x c11 Nm
Tốc độ vòng quay tang chủ động n = 76,4
3.3.5.1 Khớp nối trục ra của động cơ và trục vào hộp giảm tốc Để truyền mô men từ động cơ tới hộp giảm tốc,theo [2] cần chọn khớp nối sao cho:
K 1 - hệ số chất lợng khớp nối, với điều kiện máy không bị hỏng có K 1 = 1,2
K 2 - hệ số điều kiện làm việc của khớp nối ứng với điều kiện các cơ cấu chịu tải không đều, K 2 = 1,1.
Theo [2], chọn kiểu khớp nối trục số hiệu MH3 có mômen xoắn cho phép [M x ]
= 466 N.m; số vòng quay n = 3300 vòng/phút, số chốt Z = 6, ren M12.
Hình 3.5: Các thông số và kích thớc cơ bản (mm) của khớp nối theo
*Kiểm nghiệm độ bền của khớp nối.[3]
- Kiểm nghiệm ứng suất dập sinh ra giữa chốt với vòng cao su Điều kiện bền dập của vòng đàn hồi: d
K- là hệ số tải trọng, K = 1,5ữ3
D 0 - là đờng kính vòng tròn qua tâm các chốt
D 0 ≈ D- d 0 - (10÷20) mm, d 0 là đờng kính lỗ lắp cốt bọc vòng đàn hồi, d 0 = 36 mm, D = 140 mm.
→ D 0 = 140 - 36 - 15 mm l v - chiều dài toàn bộ của vòng đàn hồi, l v = 36 mm d c - đờng kính chốt, d c = 18 mm
[σ] d - ứng suất dập cho phép của vòng cao su, theo thực nghiệm [σ] d =(2ữ3) N/mm 2
- Kiểm nghiệm ứng suất uốn trong chốt. Điều kiện uốn của chốt: u
Thay các trị số đã biết vào công thức trên đợc: u
3.3.5.2 Khớp nối trục ra của hộp giảm tốc và trục vào của tang dẫn động Điều kiện lựa chọn khớp nối là: M max K 1 K 2 M lv
Căn cứ vào tài liệu [2], chọn khớp nối trục kiểu M3 có số hiệu là 4 với mômen xoắn cho phép [M x ] = 5600 N.m và số vòng quay cho phép là n = 3350 vòng/phút.
Khớp nối trục kiểu M3- Số hiệu 4 có các thông số và kích thước cơ bản như sau: đường kính (d) là 75mm, chiều dài (A) là 125mm, đường kính ngoài (D) là 250mm, đường kính trong (D1) là 175mm, đường kính trong nhỏ (D2) là 110mm, chiều dài tổng thể (L) là 215mm, bề rộng (B) là 40mm, chiều dài (l) là 105mm, khe hở (c) là 2,5mm, chiều dài khe hở (c1) là 17mm, chiều cao (e) là 18mm, khối lượng là 38kg, và mô men xoắn (momen đà) là 8,5 Nm².
Tính toán trạm kéo căng
Trạm kéo căng có nhiệm vụ tạo ra sức căng ban đầu S0 cho tấm băng, giúp tang dẫn truyền lực kéo hiệu quả Nó cũng đảm bảo độ võng của băng giữa hai hàng con lăn không vượt quá giới hạn cho phép, ngăn chặn hiện tượng giãn dài Trong trường hợp này, trạm kéo căng sử dụng trục vớt đai ốc – tời kộo.
3.4.1 Tính lực kéo căng cần thiết
Lực kéo căng cần thiết để di chuyển đĩa xích dẫn hướng phụ thuộc vào vị trí của thiết bị kéo căng và trạm dẫn động trên tuyến băng Tổng sức căng tại điểm tới và điểm rời khỏi đĩa dẫn hướng, cùng với lực cần thiết để di chuyển gối đỡ trợt hoặc xe con lăn, sẽ xác định lực kéo cần thiết trong hệ thống.
S’ t - sức căng của bộ phận kéo tại điểm tới đĩa dẫn hớng
S’ r - sức căng của bộ phận kéo căng tại điểm rời của đĩa dẫn hớng
Lực T cần thiết để di chuyển gối đỡ trợt hoặc xe con lăn là yếu tố quan trọng trong việc khắc phục sức cản chuyển động Trong trường hợp này, giá trị của T được xác định là 0.
Vì hệ thống kéo căng tại công ty là palăng lại làm liền vào băng tải cho nên lực T là hoàn toàn không có.
Theo [1] thì hành trình kéo căng băng đợc xác định nh công thức (5.64):
+ k - Hệ số phụ thuộc góc nghiêng đặt băng, k =0,85.
+ K s – Hệ số sử dụng băng theo sức căng, K s =0,8.
+ 1 - Độ dãn dài tơng đối của băng, 1 =0,015
+ L là chiều dài làm việc của băng, L = 300 m
Hành trình kéo căng băng tải là độ giãn dài thực tế của băng, thường lớn hơn giá trị tính toán từ 2 đến 3 lần Nguyên nhân là do trong quá trình khởi động, băng tải bị giãn dài và có độ võng do lực căng ban đầu Do đó, hành trình kéo căng thực tế cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất hoạt động của băng tải.
TRỤC TANG
Tính toán kiểm nghiệm trục tang dẫn động
4.1.1 Tính sơ bộ trục tang a Kết cấu cụm tang dẫn động
Tang dẫn động đóng vai trò quan trọng trong hệ thống dẫn động, tạo ra lực kéo căng băng Lực kéo này được truyền từ tang dẫn động qua băng, và nó phụ thuộc vào hệ số ma sát, góc ôm của băng với tang dẫn động, cũng như sức căng ban đầu của băng.
Hình 3.7.Cụm tang dẫn động Trọng lợng tang dẫn động thực tế tại công ty là: Q tg = 6000 (N) b Tính sơ bộ đờng kính trục.
Chọn vật liệu làm trục là thép 45 Có giới hạn bền kéo thấp nhất là
[σ b ] = 600 N/mm 2 Đờng kính sơ bộ của trục tang tính theo [3]: d
+ M x - mô men xoắn trên trục tang, theo M x = 6105 Nm = 6105000 Nmm
+ [τ x ]: ứng suất xoắn cho phép, N/mm 2
Chọn chiều dài sơ bộ của trục là l tr = 1750 mm, từ đây ta tính đợc trọng l- ợng bản thân của trục.
Tổng trọng lợng cụm tang dẫn động là:
Vậy trọng lợng của tang tác dụng lên trục là:
* Lực vòng tác dụng lên trục tang:
Hình 3.2.9,c Sơ đồ lực tác dụng lên trục tang dẫn động d Tính phản lực trên gối đỡ và mômen tại các tiết diện
R By - Lấy mômen tại điểm A trong mặt phẳng xoz đợc:
M xoz (A) = P 1 cos10 0 400 + P 2 cos10 0 1400 - R Bx 1800 = 0 17438,5 cos10 0 400 + 17438,5.cos10 0 1400 - R Bx 1800
- Lấy mômen tại điểm A trong mặt phẳng yoz đợc: M yoz (A) = Q t1 + Q t2 1400-
- Mômen uốn ngang của trục tại C và D là:
- Mômen uốn đứng của trục tại C và D là:
- Mômen xoắn trên khớp nối trục tang với hộp giảm tốc tới phía trái mặt cắt C là:
- Mômen xoắn từ phía bên phải mặt cắt C và phía bên trái mặt cắt D:
M xpC = M e Vẽ biểu đồ mômen
- Xét bên trái tiết diện C, nơi có mômen nguy hiểm:
- Theo tài liệu [3] ta có công thức tính đờng kính trục:
34 Đồ án tốt nghiệp d trucC 3
+ ứng suất cho phép tra bảng 7-2 [3] với thép C45 ta lấy
[ ] = 48 N/mm và b = 600 N/mm 2 Thay lại công thức (3.24) đợc: d trucC 3 8782423
- Đờng kính trục tại B( vị trí lắp ổ lăn)
Vì trục có lắp ổ nên lấy d = 110 mm
- Dựa vào d trụcC ta có thể chọn đờng kính các đoạn trục nh sau:
+ Đờng kính đoạn trục có then lắp với vỏ tang là: d C = d D = 130 mm
+ Đờng kính đoạn trục lắp với ổ lăn là: d ol = d A = d B = 110 mm
+ Đờng kính chỗ lắp với khớp nối: d kn = 100 mm g Tính chính xác trục
Do ảnh hưởng của ứng suất uốn và ứng suất xoắn, trục có thể bị hỏng do mỏi, vì vậy cần kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục theo hệ số an toàn Theo tài liệu [3], hệ số an toàn được xác định như sau: n.
- Hệ số an toàn chỉ kể riêng ứng suất pháp: n
- Hệ số an toàn kể riêng ứng suất tiếp: n t
+ Giới hạn mỏi của chu kỳ đối xứng:
+ Hệ số ảnh hởng ứng suất trung bình đến sức bền mái: = 0,1 = 0,05
+ Hệ số ảnh hởng của kích thớc, tiết diện trục tới độ bền mỏi: (bảng 7-4 [3])
= 0,52 + Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn: (bảng 7-8 [3]) k = 1,36 k = 1,5 + Trục không đợc tăng bền nên: = 1
M x = 6105000 Nmm d C = 130 mm + ứng suất uốn:
Trị số ứng suất pháp: m = 0
Biên độ ứng suất: a = max = - min + ứng suất xoắn:
Trị số ứng suất xoắn trung bình:
- Thay các giá trị lại công thức (4.4) và (4.5): n
- Thay các giá trị lại công thức (4.3):
- Kết luận: với kích thớc trục đã chọn trên là đủ bền h Kiểm nghiệm trục khi quá tải đột ngột
- Khi trục bị quá tải có thể gãy đột ngột hoặc biến dạng dẻo quá lớn.
- Dựa vào các giá trị M xmax và M umax đã biết trên biểu đồ mômen ta tiến hành kiểm tra trục tại vị trí nguy hiểm.
- Điều kiện an toàn để tránh dạng hỏng trên là: td 2 3 2 0,8 ch 0,8.290 232N / mm 2
Thay lại công thức trên ta đợc: td 31, 9 2 3.13, 7 2
Với các kích thớc trục nh trên thì đảm bảo bền khi máy làm việc.
Tính then
Với đường kính d = 130 mm, chúng ta tham khảo bảng 7-23 trong tài liệu Giỏo trình thiết kế chi tiết máy để lựa chọn then Chọn then vỏt với các thông số như sau: b = 36 mm, h = 20 mm, h1 = 45 mm, l = 200 mm, t = 10 mm, t1 = 10,2 mm, và r = 0,8 mm Trong đó, b và h là kích thước danh nghĩa của then, t là chiều sâu của rãnh then trên trục, và t1 là chiều sâu của rãnh then trên lỗ.
Với ứng suất dập cho phép tra bảng 7-20 [3] đợc: [ ] d = 40 N/mm 2
Vì dạng lắp là di động và vật liệu may ơ bằng thép ứng suất cắt cho phép: [ ] c = 87 N/mm 2
Kiểm nghiệm về ứng suất cắt:
* Ta đợc kết cấu trục nh sau:
Chọn ổ lăn cho trục tang chủ động
Dự kiến chọn loại ổ đũa đỡ lòng cầu 2 dãy.
Hệ số khả năng tải của ổ theo cụng thức 8.1 tài liệu [6] đợc tính theo công thức:
C = Q (nh) 0,3 Trong đó: n- số vòng quay của ổ, n = 60 vg/ph h- thời gian làm việc của ổ, h 500 giờ Q- tải trọng tơng đơng, daN ( 10N = 1 daN
K t - hệ số tải trọng động, K t =1,1 bảng 8-3[6]
K n - hệ số nhiệt độ ta tra bảng 8-3[3], K n =1
K v - hệ số xét đến vòng nào của ổ là vòng quay ta tra bảng 8-4[3],
K v =1 m- hệ số chuyển tải trọng dọc trục về tải trọng hớng tâm ta tra bảng 8-4[6],
A- tải trọng dọc trục, A=0 R- tải trọng hớng tâm (tổng phản lực gối đỡ),
R R Ax 2 R Ay 2 17173.5 2 2535.5 2 17359.5 N Thay lại công thức tính tải trọng Q ta có:
Thay vào công thức tính hệ số khả năng tải có:
Dựa vào tải trọng Q và hệ số khả năng tải của ổ ta tra tài liệu [12] đợc ổ lăn: ổ đũa đỡ lòng cầu hai dãy mã hiệu 24136CA
Bảng 3.2.9,h Các thông số của ổ đỡ
Hình 3.2.9,h ổ đũa đỡ lòng cầu hai dãy 24136CA
THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC TANG BĂNG TẢI
Công dụng và điều kiện làm việc của chi tiết
5.1.1 Công dụng của trục tang dẫn động
Trục tang dẫn động là một chi tiết lớn với chiều dài 1700 mm và đường kính lớn nhất 130 mm, có nhiệm vụ đỡ tang dẫn động và truyền tốc độ quay cùng momen xoắn từ hộp giảm tốc tới tang dẫn động băng tải Do phải chịu cả momen uốn và momen xoắn, trục này được chế tạo từ thép cacbon C45 để đảm bảo độ bền và hiệu suất hoạt động.
Bảng 4-1 : Đặc tính cơ lý của vật liệu chế tạo trục
Để đảm bảo chất lượng bề mặt làm việc, cần phải duy trì độ đồng tâm giữa các bề mặt 110, 120, 130 trong quá trình chế tạo Phương pháp hiệu quả để đạt được điều này là sử dụng định vị bằng hai mũi chống tâm kết hợp với mâm cặp 3 trấu.
5.1.2 Điều kiện làm việc của chi tiết
Trục tang hoạt động dưới tải trọng va đập, momen uốn và momen xoắn lớn, trong môi trường làm việc khắc nghiệt với nhiều bụi bẩn, điều kiện bôi trơn kém và nhiệt độ cao.
Phân tích kết cấu chi tiết
- Kết cấu trục cho phép gia công bằng dao tiện thường
- Trục là trục bậc có kích thước giảm dần về hai đầu trục và có rãnh then ở đầu trục.
- Trũ có được kính tại chỗ nhỏ nhất là 100 mm, chiều dài trục là L = 1750 mm.
- Tỷ số L/D > 10 nên trục không đủ dộ cứng vững khi gia công trên máy tiện mà phải có cơ cấu đỡ Luy nét.
- Khi gia công trục, trục cần có lỗ ở hai đầu để định vị trên trục máy bằng hai mũi chống tâm.
Trục không thể thay thế trục bậc bằng trục trơn Trong quá trình gia công, việc sử dụng một chuẩn tính thống nhất với hai lỗ tâm là cần thiết để đảm bảo độ đồng tâm giữa các bề mặt cao.
- Độ chính xác và độ bóng của trục cũng như rãnh then có thể đạt được khi gia công trên máy thường.
Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi
Trục tang chủ động băng tải DTII 800 có kích thước dài 1750 mm, với đường kính lớn nhất là 130 mm và nhỏ nhất là 100 mm Đây là loại trục lớn duy nhất được sử dụng trong băng tải DTII 800, và việc thay thế hoặc sửa chữa trục tang này rất ít xảy ra Vì vậy, công ty đã quyết định sản xuất theo dạng hình đơn chiếc.
Dựa vào điều kiện làm việc và hình dạng sản xuất của chi tiết, phương pháp dập được lựa chọn để chế tạo phôi cho trục nhằm tăng độ bền Phương pháp này không chỉ đảm bảo năng suất cao và độ chính xác lớn cho phôi, mà còn có giá thành thấp trong sản xuất nhỏ lẻ Vật liệu được chọn để chế tạo trục là thép C45.
Vật liệu chế tạo trục là thép C45 với thành phần hóa học như bản 4-2
Bảng 4-2 Thành phần hóa học của thép C45 Trục tang dẫn động có hình dạng và kích thước như hình 4.1
4.4 Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết
* Nguyên công 1 : xén mặt đầu 100, khoan khoét lỗ tâm 5
Chi tiết được định vị và kẹp chặt trên mâm cặp, mũi chống tâm và luy nét.
- Bước 1,2,3,4 : xén thô, xén tinh mặt đầu, khoan, khoét lỗ tâm 5
- Bước 5,6 : Tiện thô, tiện tinh 100 *
Nguyên công 2 : nguyên công tiện
Chi tiết được định vị, kẹp chặt trên mâm cặp, với hai mũi chống tâm và luynet
- Bước 1,2 : Xén thô, xén tinh mặt đầu, khoan, khoét lỗ tâm 5
- Bước 3,4 : tiện thô, tiện tinh 100
- Bước 5,6 : tiện thô, tiện tinh 110
- Bước 7,8 : tiện thô, tiện tinh 120
- Bước 9,10 : tiện thô, tiện tinh 130
- Bước 11,12 : tiện thô, tiện tinh 120
- Bước 13,14 : đảo đầu tiện thô, tiện tinh 100
- Bước 15,16 : tiện thô, tiện tinh 110
- Bước 17,18 : tiện thô, tiện tinh 120
- Bước 19,20 : tiện thô, tiện tinh 130
* Nguyên công 3 : nguyên công mài
Chi tiết được định vị, kẹp chặt trên cặp tốc, với hai mũi chống tâm và luy nét - Bước 1,2,3,4 : mài thô 100, 110, 120, 130
- Bước 4,5,6,7 : mài tinh 100, 110, 120, 130 * nguyên công 4 : phanh rãnh then
- Bước 1 : phanh rãnh then tại 100
- Bước 2 : phanh rãnh then tại 130 *
- Kiểm tra các kích thước gia công
- Kiểm tra độ đồng tâm giữa các bề mặt 100, 110, 120, 130
- Kiểm tra độ vuông góc giữa các bề mặt đầu các bậc trục với đường tâm trục Bảng 3-3 : Sơ đồ các nguyên công gia công trục tang dẫn động
- Xén thô, xén tinh mặt đầu; khoan, khoét lỗ tâm
- Xén mặt đầu,khoan lỗ Đồ án tốt nghiệp tâm
- Đảo đầu tiện thô, tiện tinh đối xứng trục
- Phay thô, phay tinh Đồ án tốt nghiệp rãnh then tại Φ
- Phay thô, phay tinh rãnh then tại Φ bề mặt
- Kiểm tra độ đồng tâm giữa các bềΦ mặt Φ
Chọn máy gia công và dụng cụ cắt
5.4.1 Chọn máy gia công a Máy tiện
Căn cứ vào chi tiết gia công, theo tài liệu trang 23 tài liệu [ 11 ] ta chọn máy tiện cỡ lớn 1A64 của Liên Xô có đặc tính kĩ thuật trong bảng 4-4
Bảng 4-4 : Các thông số kĩ thuật của máy tiện 1A64 Đặc tính kĩ thuật Đường kính lớn nhất gia công chi tiết trên thân máy, mm
Khoảng cách hai đầu tâm, mm Đường kính lớn nhất gia công được
44 Đồ án tốt nghiệp trên bàn dao, mm
Tốc độ quay của trục chính, vg/ph Độ côn trục chính Đường kính lỗ trục chính, mm
Số dao lắp được, đài dao
Khoảng cách hai mặt tựa tới tâm máy, mm
Kích thước của dao ( rộng x cao ), mm
Khoảng cách lớn nhất từ tâm máy tới mép dài dao, mm
Góc quay của bàn dao trên, độ Độ côn ụ động
Dịch chuyển lớn nhất của ụ động là một thông số quan trọng, với đường kính mâm cặp được xác định bằng mm Đường kính phôi kẹp chặt trên mâm cặp 3 chấu cũng được tính bằng mm, trong khi đường kính phôi định vị trên luy nét cố định là một yếu tố cần lưu ý Cuối cùng, công suất của động cơ truyền động chính cũng đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất hoạt động.
Khối lượng của máy (kg)
Kích thước phủ bì máy: Dài x rộng x cao, mm
Số vòng quay trục chính, vòng/phút
Lượng tiến dao dọc, mm/vòng
Lượng tiến dao ngang,mm/vòng b Máy mài
Theo bảng 9-49 trang 92 tài liệu [11] ta chọn máy mài 3B164 của nga có các thông số theo bảng
Bảng 4-5 : Các thông số kĩ thuật của máy mài 3B64 Đặc tính kĩ thuật Đường kính lớn nhất của chi tiết gia công, mm
Phạm vi đường kính gia công được, mm
Chiều dài lớn nhất gia công được, mm Độ côn đầu ụ trước Đường kính lớn nhất của máy mài, mm
Tốc độ đá mài, vg/ph
Dịch chuyển lớn nhất của bàn, mm
Phạm vi bước tiến của bàn, m/ph
Góc quay lớn nhất của bàn, độ
Dịch chuyển ngang lớn nhất ụ đá mài, mm
Số cấp tốc độ mâm cặp ụ trước
Phạm vi tốc độ mâm cặp trước, vg/ph
Phạm vi đường kính của lỗ được mài, mm
Công suất động cơ chính, kW
Kích thước phủ bì của máy, mm
Theo tài liệu [8] ta chọn máy phay 5350 B có các đặc tính kĩ thuật như trong bảng 4-6
Bảng 4-6 Thông số kĩ thuật của máy phay 5350B Đặc tính kĩ thuật Đường kính gia công, mm
Khoảng cách giữa hai mũi tâm, mm
Chiều dài gia công lớn nhất, mm
Công suất động cơ, kW
Kích thước máy dài, mm Độ phức tạp sửa chữa
Bước tiến của bàn máy, mm/phút
5.4.2 Chọn dụng cụ cắt a Chọn dao tiện
Chọn dao tiện xén mặt đầu theo bảng 4-4 trang 295 tài liệu [9], ưu tiên dao tiện ngoài thân cong và gắn mảnh hợp kim cứng Dao có hình dạng như hình vẽ kèm theo thông số cụ thể.
Để thực hiện tiện mặt đầu, cần chọn dao tiện thô và tiện tinh theo bảng 4-6 trong tài liệu [9] Loại dao được khuyến nghị là dao tiện ngoài có thân cong, gắn mảnh hợp kim cứng Kích thước dao tiện thô được chỉ định là b x h = 20 x 30 mm, chiều dài L = 170 mm, chiều rộng n = 8 mm, chiều dài l = 20 mm, với góc nghiêng chính là 90 độ.
Với dao tiện tinh hình vài thông số như sau : góc trước b Chọn mũi khoan tâm
Mũi khoan tâm hình ( 4-4 ) : theo bảng 6-9 tài liệu [1] ta chọn loại mũi khoan tâm có thông số kĩ thuật sau : d = 5mm ; D = 15mm; l = 6,5mm; L 0 = 12,5mm, L = 75mm d
Hình 4.4 Kết cấu mũi khoan tâm c Chọn mài ΠΠ Γ
Theo bảng 4-169 và 4-170 trang 459 tài liệu [9], ta chọn loại đá OCT-2424-75 có tên gọi và kí hiệu là đá phẳng prôphin phẳng
30mm; d = 45mm Vật liệu mài 2A; 4A ; 9A ; 5C; 6C; độ hạt 50-
D Hình 4.5 Kết cấu đá mài d Chọn dao phay rãnh then
Theo tài liệu 6-16 [12], có loại dao chuôi côn được sử dụng với 2 dao phay ngón đuôi để phay rãnh then vát và rãnh then bằng Thông số kỹ thuật của dao bao gồm đường kính d = 45mm, chiều dài L = 188mm, chiều dài phần côn l = 63mm, và dao có 4 răng.
