ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN THIẾT KẾ MÁY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY Đề tài: “BĂNG TẢI DI ĐỘNG DÙNG TRONG NHÀ MÁY XI MĂNG” GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến SVTH: Võ Thường San 1612923 Phan Tấn Thành 1613194 Bùi Đức Thắng 1613249 Hồ Ngọc Khang Vinh 1614112 Phạm Đăng Duy Vũ 1614174 TP HỒ CHÍ MINH, ngày 04 tháng 12 năm 2018 SVTH: Võ Thường San 1612923 Phan Tấn Thành 1613194 Bùi Đức Thắng 1613249 Hồ Ngọc Khang Vinh 1614112 Phạm Đăng Duy Vũ 1614174 Tên đề tài: “Băng tải di động dùng nhà máy xi măng” Nhận xét giảng viên hướng dẫn Giảng viên hướng dẫn ký tên LỜI MỞ ĐẦU Đồ án môn học thiết kế máy môn học quan trọng cho tất sinh viên Cơ khí Qua mơn học Chi tiết máy sinh viên có kiến thức cấu truyền động Tuy nhiên, phạm vi mơn học nhiều hạn chế mặc thực tiễn, làm đồ án hội cho sinh viên trau dồi thêm kiến thực tế lĩnh vực thiết kế chế tạo máy Xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến tận tình hướng dẫn nhóm hồn thành đồ án suốt học kỳ vừa qua Những kiến thức học từ môn Đồ án Thiết kế máy kinh nghiệm quý giá cho thành viên nhóm để tiếp tục học tập rèn luyện vững vàng đường nghiệp sau Xin kính chúc thầy sức khỏe, hạnh phúc có nhiều cống hiến cho ngành Cơ khí nói chung Cơ điện tử nói riêng Hy vọng từ điều thầy hướng dẫn cho sinh viên nhóm người gặt hái thành cơng sau đóng góp cho ngành tương lai sau Xin chân thành cảm ơn thầy! MỤC LỤC DANH SÁCH BẢNG DANH SÁCH HÌNH CHƯƠNG TỔNG QUAN Ngày nhu cầu vận chuyển hàng hóa phát triển nhanh chóng thúc đẩy phát triển loại máy vận chuyển không gian công nghiệp ngày mạnh mẽ Trong đó, băng tải cơng nghiệp loại máy phổ biến, chun hóa theo mơi trường: đồng ruộng, nhà máy, xí nghiệp, cảng tàu, sân bay v.v Từ nhu cầu thực tiễn cụ thể loại băng tải di động dùng để chuyển bao xi măng từ kho lên xe tải, nhóm định thực đồ án với chủ đề “Băng tải di động dùng nhà máy máy xi măng” Sau quan sát ban đầu sản phẩm liên quan tương tự với sản phẩm để lấy ý tưởng thiết kế Từ đó, nhóm đưa phương án thiết kế cho sản phẩm đặt thơng số tính tốn cho cụm chi tiết 1.1 Các sản phẩm tham khảo thị trường 1.1.1 TUG-model 660 mobile belt loader Đây loại xe có kết hợp băng tải sử dụng sân bay với kích thước tương đối vừa phải nhiệm vụ chuyển hàng hóa lên xe tải Các chi tiết học hỏi từ model kích thước, chiều cao góc nghiêng băng tải, đồng thời phần cách thức bố trí gầm băng tải để với cụm động cơ, hộp số vi sai Hình 1.1 Kích thước chung TUG 660 Hình 1.2 Chiều cao góc nâng TUG 660 1.1.2 Hytrol-BA model portable folding booster belt conveyor Một loại băng tải thông dụng dễ dàng tìm thấy thị trường Nhóm tham khảo mẫu băng tải vật liệu làm khung, vật liệu băng tải tương quan kích thước nâng hạ băng tải Hình 1.3 Các thơng số kích thước model BA-hytrol belt conveyor 1.2 Yêu cầu thiết kế: Thiết kế hệ thống băng tải di động dùng nhà máy xi măng 1.2.1 Các thông số thiết kế chung Bảng 1.1 Thông số thiết kế chung Năng suất tối đa 90 tấn/h (2s /bao) Kích thước bao xi măng (mm) 720 x 480 x 80 Khối lượng bao xi măng 50kg Khoảng cách trục tang (mm) 5300 Chiều rộng tang (mm) 600 Độ cao trục tang chủ động (mm) 600 Độ cao trục tang bị động (mm) 13002300 Kích thước xe Khoảng cách bánh xe 3m x 1m Góc lái bánh xe ngồi 200 Tốc độ xe tối đa km/h Kích thước bánh xe 12 in 30 cm Khối lượng xe 300 kg Thời gian làm việc năm 1.2.2 Các phương án thực 1.2.2.1 Cơ cấu nâng hạ Phương án 1: Cơ cấu nâng sử dụng truyền bánh với vít - đai ốc Ưu điểm: - Kích thước nhỏ khả truyền tải lớn Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy Hiệu suất cao Nhược điểm: - Chế tạo phức tạp, yêu cầu độ xác cao Gây ồn vận tốc lớn Phương án 2: Cơ cấu nâng sử dụng truyền đai kết hợp với vít me đai ốc Ưu điểm: - Bộ truyền đai có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành thấp Bộ truyền đai truyền động hai trục xa Bộ truyền êm khơng có tiếng ồn Đảm bảo an toàn cho động tải Nhược điểm: - Bộ truyền đai có tượng trượt nên tỉ số truyền không ổn định Bộ truyền có khả tải khơng cao, kích thước truyền lớn, tuổi thọ thấp Lực tác dụng lên ổ lớn gấp 2,3 lần truyền bánh Phương án 3: Dùng xi lanh thuỷ lực Ưu điểm: - Mạch đơn giản, dễ lắp đặt tính tốn Khả nâng tải lớn Nhược điểm: - Tốn nhiều cho phí cho valve, bơm, dầu đường ống mà sử dụng cho cấu nâng Kết Luận: Dựa vào nội dung môn học điều kiện ưu nhược điểm cấu ta chọn phương án 1: Bộ truyền bánh kết hợp vít međai ốc 1.2.2.2 Bố trí cầu truyền động Do vấn đề chiều cao mặt băng tải kích thước phận nên cầu dẫn động đặt hai bánh xe trước 10 Trong momen cản xoắn: Ứng suất xoắn: Khi ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động: Tại tiết diện C có tập trung ứng suất rãnh then Theo bảng 10.9 ta chọn , Theo bảng 10.4 ta chọn Hệ số 0,095 0,045 Xác định hệ số an toàn C theo cơng thức Trong đó, hệ số β chọn theo bảng 10.5 Hệ số an tồn: Do điều kiện mỏi trục tiết diện C thỏa 7.3.1.6 Tính tốn bền mỏi trục II Momen uốn C: Momen xoắn C: T2= 84,08 Nm Vì vị trí C có lực dọc trục khơng đáng kể nên ứng suất pháp tiết diện diện thay đổi theo chu kỳ đối xứng với biên độ: Trục có then: - Với đường kính d = 30 mm, chọn then có b = mm; h = mm; t = mm; t2 = 3,3 mm, l=25 mm - Với đường kính d = 40 mm, chọn then có b = 12 mm; h = mm; t1 = mm; t2 = 3,3 mm, l=36 mm 103 Kiểm tra then theo độ bền dập Kiểm tra bền đoạn trục có đường kính nhỏ hơn: Do đó: Trong momen cản xoắn: Ứng suất xoắn: Khi ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động: Tại tiết diện C có tập trung ứng suất rãnh then Theo bảng 10.9 ta chọn , Theo bảng 10.4 ta chọn Hệ số 0,095 0,045 Xác định hệ số an toàn C theo cơng thức Trong đó, hệ số β chọn theo bảng 10.5 Hệ số an tồn: Do điều kiện mỏi trục tiết diện C thỏa 7.3.1.7 Tính tốn bền mỏi trục III Momen uốn C: Momen xoắn C: T1= 201,86 Nm 104 Vì vị trí C có lực dọc trục khơng đáng kể nên ứng suất pháp tiết diện diện thay đổi theo chu kỳ đối xứng với biên độ: Trục có then, với đường kính d = 45 mm, chọn then có b = 14 mm; h = mm; t1 = 5,5 mm; t2 = 3,8 mm, l=32 mm Kiểm tra then theo độ bền dập Khi đó: Do đó: Trong momen cản xoắn: Ứng suất xoắn: Khi ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động: Tại tiết diện C có tập trung ứng suất rãnh then Theo bảng 10.9 ta chọn , Theo bảng 10.4 ta chọn Hệ số 0,095 0,045 Xác định hệ số an tồn C theo cơng thức Trong đó, hệ số β chọn theo bảng 10.5 Hệ số an toàn: Do điều kiện mỏi trục tiết diện C thỏa 7.4 Tính tốn kiểm nghiệm ổ trục 105 Chọn ổ bi đỡ dãy cho cặp ổ trục 7.4.1 Trục I Phản lực ổ đỡ A trục I: Phản lực ổ đỡ B trục I: Do khơng có lực dọc trục nên Tải trọng quy ước Q: V=1 vòng quay, Thời gian làm việc: Khả tải động tính tốn: Chọn ổ bi đỡ dãy cỡ nhẹ có ký hiệu 205 với thơng số: Bảng 7.43 Thông số ổ trục I d, mm 25 D, mm 52 B, mm 15 r, mm 1,5 C, kN 11,0 C0, kN 7,09 7.4.2 Trục II Phản lực ổ đỡ A: Phản lực ổ đỡ B: Do khơng có lực dọc trục nên Tải trọng quy ước Q: 106 V=1 vòng quay, Thời gian làm việc: Khả tải động tính tốn: Chọn ổ bi đỡ dãy cỡ trung có ký hiệu 305 với thông số (đơn vị mm): Bảng 7.44 Thông số ổ trục II d, mm 25 D, mm 62 B, mm 17 r, mm 2,0 C, kN 17,0 C0, kN 11,60 7.4.3 Trục III Phản lực ổ đỡ A: Phản lực ổ đỡ B: Do khơng có lực dọc trục nên Tải trọng quy ước Q: V=1 vòng quay, Thời gian làm việc: Khả tải động tính tốn: Chọn ổ bi đỡ dãy cỡ đặc biệt nhẹ, vừa có ký hiệu 107 với thơng số (đơn vị mm): Bảng 7.45 Thông số ổ trục I d, mm D, mm B, mm r, mm C, kN C0, kN 107 35 62 14 1,5 12,50 8,66 108 7.5 Thiết kê vỏ hộp, chi tiết phụ chọn chế độ lắp hộp 7.5.1 Kích thước vỏ hộp Bảng 7.46 Kích thước vỏ hộp Tên gọi Thân hộp Nắp hộp Chiều dày Chiều cao Độ dốc Bulơng Bulơng cạnh ổ Bulơng ghép bích nắp thân Vít ghép nắp ổ Vít ghép nắp cửa thăm Chiều dày bích thân hộp Chiều dày bích nắp hộp Bề rộng bích nắp thân Chiều dày Gân tăng cường Đường kính Mặt bích ghép nắp thân Đường kính ngồi tâm lỗ vít Kích thước gối trục Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ Tâm lỗ bulơng cạnh ổ Chiều cao Chiều dày khơng có phần lồi Mặt đế hộp Giá trị 6 50 M14 M10 M8 M6 M5 11 10 29 Xác định 32 C xác định h=30 mm 20 Chiều dày có phần lồi Bề rộng mặt đế hộp Khe hở chi tiết Giữa bánh với thành hộp Giữa đỉnh lớn đáy hộp Số lượng bulông 18 Z=4 Đường kính ngồi tâm lỗ vít Trục I: D=52, chọn 109 Trục II: D=62, chọn Trục III: D=62, chọn 7.5.2 Một số chi tiết phụ 7.5.2.1 Bulơng vòng móc vòng Cơng dụng : dùng để nâng vận chuyển hộp giảm tốc, lắp nắp thân Tra bảng 18.3b ta trọng lượng hộp giảm tốc Q = 160 (kG) Ta chọn bulông vòng M8 7.5.2.2 Chốt định vị Mặt ghép nắp thân nằm mặt phẳng chứa đường tâm trục, lỗ trụ nắp nắp thân hộp gia cơng đồng thời Để đảm bảo vị trí tương đối nắp thân trước sau gia công lắp ghép, dùng chốt định vị Nhờ có chốt định vị, siết bulơng khơng làm biến dạng vòng ngồi ổ, loại trừ nguyên nhân làm ỏ bị chóng hỏng Ta chọn chốt định vị hình có thơng số sau: d=4mm, c=0,6mm, l=25mm 7.5.2.3 Cửa thăm Để kiểm tra, quan sát chi tiết máy hộp lắp ghép để đổ dầu vào hộp, đỉnh hộp ta thiết kế cửa thăm, đậy nắp, nắp ta lắp thêm nút thơng Ta chọn cửa thăm có kích thước sau: Bảng 7.47 Thông số cửa thăm dầu A 100 7.5.2.4 B 75 A1 150 B1 100 C 125 C1 - K 87 R 12 Vít M8x22 Số lượng Nút thông Để giảm áp suất điều hồ khơng khí bên bên ngồi hộp, lắp nắp cửa thăm Ta chọn nút thông M27x2 7.5.2.5 Que thăm dầu Que thăm dầu dùng để kiểm tra mức dầu bôi trơn hộp giảm tốc, mức dầu nhỏ giá trị cho phép ta phải tiến hành thay dầu bù lại lại hao hụt Ta dùng que thăm dầu có chiều dài L=55mm 7.5.2.6 Nút tháo dầu 110 Sau thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa hộp bị bẩn bị biến chất, cần phải thay dầu Để tháo dầu cũ, đáy hộp ta thiết kế lỗ tháo dầu Lúc làm việc, lỗ bịt kín nút tháo dầu Mặt đáy hộp giảm tốc ta làm dốc đến độ phía nút tháo dầu tạo chỗ tháo dầu nên làm lõm xuống để dầu chảy dễ dàng khơng bị dính vào thành hộp bệ máy Ta chọn nút tháo dầu trụ M20x2 7.6 Chọn dầu bơi trơn 7.6.1 Tính tốn chọn dầu bơi trơn cho hộp giảm tốc Theo tính tốn ta có tốc vòng σH = 251,18 (MPa), độ rắn bề mặt 300 (HB), vận v = 2,84 (m/s) 10−5.300.251,182 χ br = = 66,65 2,84 Theo đồ thị 13.9a ta chọn dầu bôi trơn có υ50 = 50.10−6 (m2/s) Khi độ nhớt nhiệt độ 40oC  40  υ40 = υ50  ÷ = 25,6  50  (cSt) Theo bảng 13.1 ta chọn dầu bôi trơn ISO VG 32 7.6.2 Tính tốn chọn mỡ bơi trơn ổ lăn - Trục I: d = 15 (mm), D = 28 (mm) dm = Đường kính trung bình: d + D 15 + 28 = = 21,5 2 (mm) Theo đồ thị hình 13.11a tương ứng với đường kính d m = 21,5 (mm) ta tìm υ1 = 25 υ1 = 25 (mm2/s) ứng với số vòng quay 1400 (vg/ph) Giá trị (mm2/s) độ nhớt cần thiết dầu làm việc với nhiệt độ t = 70°C Theo đồ thị hình 13.11b tương ứng với nhiệt độ t = 70°C (trục hoành) độ nhớt 25 (mm2/s) (trục tung); từ giao điểm A kẻ đường song song với đường chéo ngang cắt với đường thẳng đứng, tương ứng với t = 40°C 111 điểm B Chiếu B lên trục tung ta độ nhớt dầu t = 40°C υo = 80 (cSt) Theo bảng 13.1 chọn dầu bơi trơn kí hiệu ISO VG 100 - Trục II: d = 20 (mm), D = 42 (mm) dm = Đường kính trung bình: d + D 20 + 42 = = 31 2 (mm) Theo đồ thị hình 13.11a tương ứng với đường kính d m = 31 (mm) ta tìm υ1 = 50 υ1 = 50 (mm2/s) ứng với số vòng quay 444,44 (vg/ph) Giá trị (mm2/s) độ nhớt cần thiết dầu làm việc với nhiệt độ t = 70°C Theo đồ thị hình 13.11b tương ứng với nhiệt độ t = 70°C (trục hoành) độ nhớt 50 (mm2/s) (trục tung); từ giao điểm A kẻ đường song song với đường chéo ngang cắt với đường thẳng đứng, tương ứng với t = 40°C điểm B Chiếu B lên trục tung ta độ nhớt dầu t = 40°C υo = 200 (cSt) Theo bảng 13.1 chọn dầu bơi trơn kí hiệu ISO VG 220 - Trục III: d = 30 (mm), D = 62 (mm) dm = Đường kính trung bình: d + D 30 + 62 = = 46 2 (mm) Theo đồ thị hình 13.11a tương ứng với đường kính d m = 46 (mm) ta tìm υ1 = 85 (mm2/s) ứng với số vòng quay 141,09 (vg/ph) Giá υ1 = 85 trị (mm2/s) độ nhớt cần thiết dầu làm việc với nhiệt độ t = 70°C Theo đồ thị hình 13.11b tương ứng với nhiệt độ t = 70°C (trục hoành) độ nhớt 25 (mm2/s) (trục tung); từ giao điểm A kẻ đường song song với đường chéo ngang cắt với đường thẳng đứng, tương ứng với 112 t0 = 40°C điểm B Chiếu B lên trục tung ta độ nhớt dầu t0 = 40°C υo = 450 (cSt) Theo bảng 13.1 chọn dầu bôi trơn kí hiệu ISO VG 460 113 CHƯƠNG KẾT QUẢ THIẾT KẾ VÀ KẾT LUẬN 8.1 Kết thiết kế Hình 8.1 Tổng thể băng tải Hình 8.2 Mơ hình 3D băng tải 114 8.2 Kết luận Sau thiết kế cụm máy bao gồm: băng tải, hộp số truyền động băng tải, hộp số trước cầu vi sai, linear actuator hộp số cho cấu lái Chúng tơi tính tốn lại thơng số kĩ thuật đặt ban đầu để so sánh yêu cầu thực tế đáp ứng 8.2.1 Thông số kỹ thuật sau thiết kế Bảng 8.48 Bảng so sánh thông số kỹ thuật Năng suất tối đa Thông số đầu Thơng số thiết kế 90 tấn/h 89,6 tấn/h Kích thước bao xi măng (mm) 720 x 480 x 80 Khối lượng bao xi măng 50kg Khoảng cách trục tang (mm) 5300 5300 Độ cao trục tang chủ động (mm) 600 610 Độ cao trục tang bị động (mm) 13002300 13002400 Khoảng cách bánh xe 3m x 1m 3m x 1m Góc lái bánh xe ngồi 20 Tốc độ xe tối đa km/h km/h Khối lượng tải tối đa 300 kg 368 kg Thời gian làm việc năm 8.2.2 Nhận xét cấu lái Phương án lực thiết kế cấu lái chọn hoàn toàn thỏa mãn mặt động lực học Lực tác động lên khoảng 1kN ứng với cơng suất động khoảng 70W Tuy nhiên góc lái bé ( 10 o) nên việc lái động trở nên bất cập - Về mặt điều khiển cần phải có điều khiển phức tạp cho động servo Thực tế sử dụng đến cấu lái băng tải chủ yếu đứng yên di chuyển tịnh tiến Điều có nghĩa ta lãng phí việc chế tạo cấu lái tương đối nhiều việc di chuyển băng tải hồn tồn dùng tay điều khiển 115 Từ ta nhận thấy việc thiết kế cấu lái cho băng tải không phù hợp với thực tiễn 8.2.3 Những đề xuất cải tiến - - Bỏ cấu lái hình thang lái mà thay cấu lái đơn giản tay điều hướng trực tiếp cách điều khiển tốc độ động dẫn động Sử dụng hộp số gắn liền động Sử dụng tang điện 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hữu Lộc, 2016 Giáo trình Cơ sở Thiết kế máy TP Hồ Chí Minh: Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Nguyễn Hữu Lộc, 2016 Bài Tập Chi tiết máy TP Hồ Chí Minh: Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, 2016 Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập 1, 2: Nhà xuất Giáo dục Nguyễn Hồng Ngân, Nguyễn Danh Sơn, 2010 Kỹ thuật nâng chuyển tập –Máy vận chuyển liên tục: NXB ĐHQG TPHCM Nguyễn Hồng Ngân, Nguyễn Danh Sơn, 2010 Máy vận chuyển liên tục: NXB ĐHQG TPHCM M E Fayed, Thomas S Skocir, 1996 Mechanical Conveyors_ Selection and Operation: CRC Press Martin Roller Chain Sprockets Metric Sprockets Transroll Roller for belt conveyor catalogue TUG-660 model mobile belt loader 10 Hytrol-BA model portable folding booster belt conveyor 11 Dipalkumar Koladia, Mathematical Model to Design Rack And Pinion Ackerman Steering Geomtery 117 ... định thực đồ án với chủ đề Băng tải di động dùng nhà máy máy xi măng” Sau quan sát ban đầu sản phẩm liên quan tương tự với sản phẩm để lấy ý tưởng thiết kế Từ đó, nhóm đưa phương án thiết kế cho... mẫu băng tải vật liệu làm khung, vật liệu băng tải tương quan kích thước nâng hạ băng tải Hình 1.3 Các thơng số kích thước model BA-hytrol belt conveyor 1.2 Yêu cầu thiết kế: Thiết kế hệ thống băng. .. Cụm băng tải: - Động AC truyền động Hộp giảm tốc cấp bánh trụ thẳng Bộ truyền xích Khung băng tải, trục tang, băng tải, cấu căng băng Cơ cấu nâng hạ băng tải - Động AC - Hộp giảm tốc cấp bánh trụ