Đồ án Máy Nâng Chuyển Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ Lời nói đầu Đồ án môn học Máy nâng chuyển đồ án chuyên ngành ngành Máy & Thiết bị mỏ Qua đồ án giúp sinh viên nắm kiến thức đà đợc học dần tiếp cận với công việc thực tế tính toán thiết kế máy nâng chuyển vận tải mỏ Trong đồ án môn học em đà đợc giao nhiệm vụ tính toán thiết kế băng tải với thông số: - Năng suất yêu cầu: Qyc (t/h)=130 - ChiỊu dµi lµm viƯc: L(m)= 260 - VËn tải xuống dốc: (độ)= 80 - Khối lợng riêng vật liệu vận tải: (t/m3) = 1,1 Đồ án đợc thực với hớng dẫn tận tình thầy giáo Nguyễn Hữu Việt Tuy nhiên trình độ thân hạn chế nên trình tính toán không tránh khỏi sai sót, em mong đợc bảo thêm thầy ý kiến đóng góp bạn để đồ án em đợc hoàn thiện Qua em bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến thầy giáo Nguyễn Hữu Việt đà tận tình hớng dẫn để em hoàn thành đợc đồ án môn học Em xin chân thành cảm ơn ! Hà nội, ngày 20 tháng10 năm 2011 Nguyễn Khắc lĩnh Nguyễn Khắc Lĩnh Lớp Máy & Thiết bị mỏ K53 Đồ án Máy Nâng Chuyển Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ Chơng I Giới thiệu chung băng tải 1.1 Chức nhiệm vụ đặc tính kĩ thuật lĩnh vực ứng dụng Khoáng sản hữu ích, vật liệu xây dùng ®ang chiÕm tØ lƯ quan träng nỊn kinh tế quốc dân Việc giới hóa vận tải đảm bảo suất yêu cầu ngày tăng cao, giảm sức lao động cho công nhân vận tải Việc đa qui trình công nghệ mới, giới hoá toàn bộ, đòi hỏi phải hoàn thiện sơ đồ thiết bị vận tải, kết cấu chề độ vận hành Muốn đợc nh phải áp dụng chế độ vận tải liên tục đảm bảo suất cao, chất lợng tốt Một thiết bị băng tải Băng tải thiết bị vận tải liên tục có suất cao, đợc ứng dụng rộng rÃi nhiều nghành kinh tế quốc dân Trong công nghiệp nỏ dùng để vận chuyển đất đá thải, khoáng sản hữu ích ( than, đá , quặng ) vật liệu, chèn lò, chi tiết cụm chi tiết máy móc, thiết bị Trong nhà máy khí sản suất dây truyền để vận chuyển chi tiết bán thành phẩm Bên cạnh băng tải đợc ứng dụng dây truyền sản xuất xi măng hay ứng dụng vận chuyển hàng hoá sân bay, cửa khẩu, nhà máy bánh kẹo Trong mỏ hầm lò băng tải đ ợc sử dụng lò vận tải giếng nghiêng Trong đờng lò nối với lò chợ ngời ta lắp đặt băng tải bán cố định có kiết cấu thích hợp cho việc thay đổi chiều dài liên tục hay định kỳ Đối với quặng cứng cần đập vỡ trớc vận chuyển lên băng tải dùng lò bằng, giếng nghiêng mặt mỏ Tiền đầu t thiết bị băng tải lúc đầu không lớn so với thiết bị vận tải khác dùng công nghiệp mỏ, giá thành vận tải tính theo tấn/ km rẻ nhiều so với ô tô trừ đờng sắt Ngày nhiều nớc giới có công nghiệp phát triển đà tự thiết kế chế tạo băng tải dùng xuất Trớc thờng nhập băng tải nớc giới để dùng công nghiệp mỏ : Liên Xô, Ba lan, Trung Quốc, Nhật Bản nhng giai đoạn đà chế tạo đợc băng tải có B =800 ữ 1000 mm, i =4-5 lớp Nguyễn Khắc Lĩnh Lớp Máy & Thiết bị mỏ K53 Đồ án Máy Nâng Chuyển Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ 1.2 Giới thiệu kết cấu băng tải Băng tải gồm có trạm dẫn động, trạm kéo căng hệ thống lăn đỡ băng, băng hệ thống dỡ tải Băng tải đặt làm việc mặt phẳng nằm ngang hay nghiêng Vật liệu băng tải đợc dỡ đầu cuối hành trình băng băng Lực kéo băng đợc truyền từ tang dẫn động ma sát lực kéo phụ thuộc nhiều vào hệ số ma sát, góc ôm băng với tang dẫn động sức cằng ban đầu băng Những thông số băng tải suất , chiều rộng băng , tốc độ chuyển động băng công suất động Băng tải có loại cố định nửa cố định di động Băng tải thiết kế băng tải cố định , Có suất yêu cầu Q= 2300 t/h chiêu dài băng tải L = 320 m, β =12,5o , γ = 1,25 t/m3 Ngun Kh¾c Lĩnh Lớp Máy & Thiết bị mỏ K53 Đồ án Máy Nâng Chuyển Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ Hình 2- Trạm dẫn động Trạm dẫn động băng tải gồm tang dẫn động, hộp giảm tốc, khớp nối cấu làm băng Tất phận phục vụ cho mục đích dẫn động băng tải Trạm dẫn động hoạt động cách trạm truyền lực kéo ma sát nén băng vào tang dẫn động nhờ sức căng Hình3- Trạm kéo căng đối trọng Trạm kéo căng làm nhiệm vụ tạo lực căng ban đầu cần thiết để truyền lực kéo từ tang sang cho băng, hạn chế độ võng mức cho phép hai hàng lăn nhánh có tải, bù trừ độ giÃn dài băng tải trình làm việc Nguyễn Khắc Lĩnh Lớp Máy & Thiết bị mỏ K53 Đồ án Máy Nâng Chuyển Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ Hình 4- Tấm băng Trong phận cấu thành băng tải băng phân chủ yếu làm nhiệm vụ kéo tải ®ång thêi lµm nhiƯm vơ chøa ®ùng vËt liƯu vËn tải Hình 5- Hệ thống dỡ tải Hệ thống dỡ tải Tang dẫn động 1.3 Sơ đồ động học máy Nguyễn Khắc Lĩnh Lớp Máy & Thiết bị mỏ K53 Đồ án Máy Nâng Chuyển Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ - Nguyên lí làm việc băng tải cố định Dây băng vòng qua tang chủ động đầu tang kéo căng phía đuôi đợc nối thành vòng kín Các lăn nhánh có tải nhánh không tải dùng để đỡ dây băng, đợc lắp chiều dài băng tải Để tăng góc ôm tang chủ động ( tăng khả kéo) ngời ta lắp thêm lăn ép băng Phần II Tính toán thiết kế băng tải 2.1 Tính chọn thông số băng tải 2.1.1 Theo [ 2] 188 chiều rộng băng đợc tính theo công thøc   Q yc B = 1,1. + 0,05  (m) (1)  K.v.γ.C β    Trong đó: Q yc : Năng suất yêu cầu băng t¶i (t/h) Q yc = 130 , t/h k: HƯ số suất Chọn theo bảng 5.7 [ 2] 189 : k = 240 v: Tèc ®é chun ®éng cđa băng , m/s Ta chọn sơ theo bảng 5.8 [ 2] 189 : v =1,25 m/s γ: Khèi lỵng vật liệu vận tải Nguyễn Khắc Lĩnh Lớp Máy & Thiết bị mỏ K53 Đồ án Máy Nâng Chuyển Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ = 1,1 , t/m3 C: Hệ số kể đến ảnh hởng độ dốc đặt băng đến suất vận tải Theo 5.6 [ 2] 188 : Tra theo góc nghiêng đặt băng Chọn C = 0,97 Thay vào (1) ta ®ỵc:   130  B = 1,1.  240.1,1.1,25.0,97 + 0,05  , m   B = 0,756 m Ta chọn chiều rộng băng tiêu chuẩn với Btc > B Vậy lấy sơ chiều rộng băng tải B= 800 mm Kiểm tra chiều rộng băng theo kích thớc cỡ hạt vật liệu: Với vật liệu nguyên khai: B ≥ 2,5.amax + 200 LÊy a max = 66 ữ 199(mm) kích thớc lớn vật liƯu vËn t¶i B = 800 > 2,5.199 + 200 = 697,5 mm Vậy chiều rộng băng hợp lý Để đảm bảo suất yêu cầu cho trớc Qyc= 130 t/h lấy chiều rộng băng B= 800 mm, vận tốc băng là: 756 Bt vt= v = 1,25 = 1,181 m/s 800 B Do sai lƯch vËn tèc so víi chän tríc không lớn nên ta lấy theo vận tốc chọn theo tiêu chuẩn 2.1.2 Kiểm tra suất thiết kế: Theo [2] Năng suất thiết kế tính theo công thức Q tt = 3600.F.v.γ (t/h) (5) Víi v: Tèc ®é chun băng v = 1,25 (m/s) : Khối lợng riêng vật liệu vận tải = 1,1 t/m3 F : DiÖn tÝch F= b C β tgϕ d m Trong : Góc chảy tù nhiªn cđa vËt liƯu ϕ = 150 b : Chiều dài mang tai bang Nguyễn Khắc Lĩnh Lớp Máy & Thiết bị mỏ K53 Đồ án Máy Nâng Chuyển Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ b=(0,9B - 0.05)=0,67 m ⇒ F= 0,67.0,97.tg15 =0.043535 m VËy Qtt = 3600.0,043535.1,1.1,25 = 215,5(t / h) Năng suất thiết kế lớn suất yêu cầu hợp lý 2.1.3 Xác định khối lợng phân bố mét chiều dài băng Căn vào chiều rộng băng B= 800 mm, theo bảng 5.1 [ 2] 162 ta chọn loại băng tải Khối lợng phân bố mét vật liệu vận tải băng (q): q= Q 130 = = 28,89 kg/m 3,6.v 3,6.1,25 Khối lợng mét băng là: Theo [ 2] 189 ( ) : q b = B δ ' + n1 δ + δ ' ' γ b kg/m (2) B: chiều rộng băng tiêu chuẩn B = 800 mm = 0,8 m n1: Sè líp v¶i băng , phụ thuộc vào chiều rộng băng B=800 (m) Chän theo b¶ng 5.1 [ 2] 162 lÊy n1= = ữ mm: Chiều dày lớp cao su có bề mặt tiếp xúc vật liệu vận tải (mm): Chän δ’= mm δ’’= ÷ mm: Chiều dày lớp cao su có bề mặt không tiÕp xóc vËt liƯu vËn t¶i (mm): Chän δ’’= mm = ữ mm: Chiều dày lớp v¶i, chän δ= 1,5 mm γb = 1,1 t/m3 : Khối lợng riêng vật liệu làm băng Thay số liệu vào (2) ta đợc: qb = 0,8.(4 + 5.1,5 + 2).1,1 = 11,88 kg/m 2.1.4 Khối lợng phần quay lăn Nguyễn Khắc Lĩnh Lớp Máy & Thiết bị mỏ K53 Đồ án Máy Nâng Chuyển Theo [ 2] 190 Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ ta có : Khối lợng phân bố phần quay lăn nhánh có tải, kg/m q 'cl = G' l' (kg/m) (3) Khối lợng phân bố phần quay lăn nhánh không tải, kg/m ' q 'cl = G '' l '' (kg/m) (4) G, G: Khối lợng phần quay lăn tơng ứng nhánh có tải tải (kg) : Theo bảng 1.6 [1] Chọn đờng kính lăn có tải D = 127 mm lăn không tải 50 D = 127mm Theo bảng 1.6 [1] Chọn khối lợng lăn có tải G 'cl = 22 kg khối lợng lăn 50 không tải Gcl'' = 19kg l, l: Khoảng cách hai hàng lăn nhánh có tải không tải (m) Theo b¶ng 5.4 [ 2] 169 : Chän l’= 1,3 m Chän l’’=2 l’ =2,6 m Thay vµo (3) (4) ta đợc: ' q cl = 22 = 16,92 kg/m 1,3 '' q cl = 19 = 7,31 kg/m 2,6 2.2 Xác định sức cản chuyển động - Băng tải chở vật liệu lên dốc nên: Theo công thøc 5.32 [ 2] 190 vµ 5.33 [ 2] 190 : Sức cản chuyển động nhánh không tải là: '' Wkt = [(qb + qcl ).ω.'' cos β + qb sin β].L.g (N) (6) Ngun Kh¾c LÜnh Lớp Máy & Thiết bị mỏ K53 Đồ án Máy Nâng Chuyển Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ Sức cản chuyển động nhánh có tải là: Wct = [(q + q b + q 'cl ).ω ' cos β − (q + qb ) sin β].L.g (N) (7) Trong đó: qb: Khối lợng 1m băng q b = 11,88 kg/m q: Khối lợng phân bố mÐt vËt liƯu vËn t¶i , q= 28,98 kg/m q 'cl : Khối lợng phần quay lăn nhánh có tải 1(m) chiều dài ' q cl = 16,92 kg/m ' q 'cl : Khối lợng phần quay lăn nhánh không tải 1(m) chiều dài : '' q cl = 7,31 kg/m : Góc dốc đặt băng = L: Chiều dài băng tải L = 260 m g = 9,81 m/s2 : Gia tèc träng trêng ω’, ω’’: HƯ sè søc c¶n chun động nhánh có tải không tải Thực tế nhánh có tải không tải có giá trị khác Nhng sai khác không nhiều nên coi gần b»ng Theo b¶ng [ 2] 191 : Ta lÊy = = 0,04 Thay số liệu vào công thức (6), (7) ta đợc: Wkt = [(11,88 + 7,31).0,042 cos + 11,88 sin ].260.9,81 (N) Wkt = 6253 N Wct = [(28,92 + 11,88 + 16,92).0,042 cos − (28,92 + 11,88) sin ].260.9,81 Wct = -8340 N Tỉng søc c¶n: Wo = Wct + Wkt Wo = -8340+6253 N Wo = -2087 N - Do Wct < , Wkt > , W0 < nên Nguyễn Khắc Lĩnh 10 Lớp Máy & Thiết bị mỏ K53 Đồ án Máy Nâng Chuyển Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ 2.3 Tính toán vẽ biểu đồ sức căng băng - Để tính toán sức căng băng ta dùng phơng pháp đuổi điểm Smax : Lực căng lớn kiểm tra sức bền S : Lực căng nhỏ ®Ó kiÓm tra ®é , S r : Lùc căng điểm khỏi tang đẫn động St : Lực căng điểm tới tang dẫn động Theo ole ta cã: S r = S t e fα Theo 1-7 [1] 53 f: HƯ sè ma s¸t, lÊy f = 0,35 : Góc ôm băng tang , lÊy α = 210o e fα : Nh©n tè kÐo tang chđ ®éng e fα = 3,61 Nhng ta cã: S1 = Sr S2 = S1 + W12 = |S1 +Wct|= - ( S1 +Wct) S3 = K.S2 =K.|S1 +Wct|Víi K = 1,02÷1,03 S4 = St = S3 + W34 = - K.S1 - K.Wct + Wkt Mµ St = - K S t e fα - K.Wct + Wkt S4.(1 - k.efα) = - K.Wct + Wkt ⇒ S4 = Ngun Kh¾c LÜnh − K Wct + Wkt + k e f 11 Lớp Máy & Thiết bị mỏ K53 Đồ án Máy Nâng Chuyển Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ Để đảm bảo tin cậy cho vân hành, tăng thêm 25% giá trị S S = 1,25 VËy S = 1,25 − K Wct + Wkt + k e fα − 1,025.(−8340) + 6253 = 4013N + 3,61.1,025 S1 = Sr = St e fα =4013.3.61=14488 S2 = S1 + W12 = |S1 +Wct|= - ( S1 +Wct) S3 = K.S2 =K.|S1 +Wct|Víi K = 1,02÷1,03 S3 = S4 - Wct =894 - (-8340)=9234 S 9234 = = 9009 N K 1,025 S1 = S − Wkt = 9009 − 6253 = 2756 N S2 = • KiĨm tra độ võng băng nhánh có tải S = S1 phải thỏa mÃn điều kiện S1 > 5.( q + qb).g.l’.cosβ = ( 28,98 + 11,88).1,3.9,81.cos8o S1 = 2756 N > 2580 N Vậy đà thoả mÃn ®iỊu kiƯn • KiĨm tra ®é bỊn Smax = S3 ≤ [ Sd ] = [2] 10 3.B.n1 p d Theo công thức5.3 164 n Trong đó: pd = 550 N/mm Tra theo b¶ng 5.1 [2] 162 B = 800 mm Chiều rộng băng n1 : Số lớp vải băng , n1 = n : Hệ số an toàn băng no n = k k k k ol mn pt chd Khi chuyển động ổn định : no = Nguyễn Khắc Lĩnh 12 Lớp Máy & Thiết bị mỏ K53 Đồ án Máy Nâng Chuyển Bộ môn Máy & Thiết bị mỏ kol - hệ số kể làm việc không lớp vải băng lấy kol = 0,88 kmn - hƯ sè kĨ ®Õn ®é bỊn mèi nèi lÊy kmn= 0,9 kpt - hƯ sè tÝnh ®Õn møc ®é phøc t¹p cđa tun lÊy kpt= 0,9 kchd - hƯ sè tính đến chế độ làm việc băng lấy kchd = 1,1 n= = 8,93 0,88.0,9.0,9.1.1 Smax = S3 =9234 N ≤ [ Sd ] = 10 3.0,8.5.550 = 246360 N 8,93 Vậy thoả mÃn điều kiện bền đứt 2.4 Tính toán công suất lựa chọn động cơ: - Trạm dẫn động phải tạo lực kéo đủ lớn khắc phục tất sức cản chuyển động băng - Do Wct > , Wkt < , W0 < nên vị trí trạm dẫn động đợc đặt phía nh ax Wct Wkt hình vẽ Wo Wkt > 0,Wct < 0,Wo < 0, St