TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÍT TẢI

chuyển các loại vật liệu khác nhau. Dựa vào tính chất vật liệu vận chuyển người ta

sử dụng các loại vít xoắn:

Khi vận chuyển các loại vật liệu có dạng bột, hạt nhỏ và trung bình rời khô min

như: xi măng, tro, bột, cát khô thì dùng vít có cánh xoắn liền trục (hình 1.4-a). Loại

này cho năng suất vận chuyển cao. Hệ số điền đầy ε = 0,125 ÷ 0,45 và tốc độ quay

của vít từ n = 50 ÷ 120 vg/ph.

Vít liên tục không liền trục (hình 1.4-b) dùng vận chuyển hạt cỡ lớn như: sỏi

thô, đá vụn. . .Hệ số điền đầy của loại này đạt ε = 0,25 ÷ 0,40, và tốc độ quay của

vít từ n = 40 ÷ 100 vg/ph.

Vít tải dạng lá liền trục (hình 1.4-c) dùng cho vật liệu dính, dùng vừa trộn, tẩm

vừa vận chuyển như: đất sét ẩm, bê tông, xi măng. Hệ số điền đầy của loại này đạt

ε = 0,15÷0,3

và tốc độ quay của vít n = 30 ÷ 60 vg/ph.

Vít tải dạng lá không liên tục (hình 1.4-d) dùng để vận chuyển loại hạt thô,

có độ ẩm như: sỏi thô, đá dăm, đất sét ẩm, bê tông, xi măng. Hệ số điền đầy của

loại này đạt ε = 0,15 ÷ 0,4 và tốc độ quay của vít từ n = 30 ÷ 60 vg/ph



a)



b)



c)



d)



f)



e)



g)

h)



k)



ε=45%



ε=40%



ε=30%



ε=25%



ε=15%



Hình 2.1. Các dạng vít tải:

a- vít có cánh xoắn liền trục,

b- vít có cánh xoắn liên tục không liền trục,

c- Vít dạng lá liên tục,

d- Vít có cánh xoắn dạng lá không liên tục. Sơ đồ vận chuyển:

e- Sang trái,

h- Dồn vào giữa.



f- Sang phải,



g- Đẩy sang hai phía,



k- Hệ số điền đầy vít tải



D



P



α



a)



cos α



=



πD φ

2



t



πD



πD -



α

πD



- πd

'



2 φ



b)



t



πd'



Trong trường hợp vận

chuyển vật liệu dính, ẩm người

ta sử dụng vít có hai cánh xoắn

hay còn gọi là vít kép. Loại này

thích hợp trong vận chuyển vữa

bê tông hoặc bột than.



b



D'



α =



Trên hình 1.4 e ÷ h là sơ đồ

hướng vận chuyển vật liêu: Vận

chuyển sang trái, sang phải,

phân sang hai phía, hai đầu dồn

vào giữa.



d



Kích thước của trục vít xoắn và bước xoắn vít thường được tiêu chuẩn hoá: Đường

kính d = 100 đến 320 mm, bước xoắn từ 80 đến 320 mm. Theo tiêu chuẩn

t

φ

trên bước xoắn thường bằng 0,8

đến 1 lần đường kính cánh xoắn.

Tốc độ quay thường từ 10 ÷ 300

d'

N

vòng/ phút.



co

s



a'



π



d



Đối với vít tải đặt đứng

thường vận chuyển vật liệu tơi c)

πd

vụn. ở đây sử dụng cánh xoắn

liên tục liền trục, trong quá trình

Hình 2.2. Xác định kích thước vít xoắn: a- Tạo

vận chuyển có xuất hiện ma sát cánh xoắn và trục, b- Triển khai góc nâng theo đường

giữa vật liệu và cánh xoắn. Dưới kính ngoài, c- Triển khai góc nâng theo đường kính

tác dụng của lực ly tâm, vật liệu trong

áp sát vào thành máng và bị vỏ

máy hãm chuyển động quay lại

và nhờ cánh xoắn đẩy nâng vật liệu đè lên trong máng. Muốn vật liệu không có

chuyển động quay khi ra đến thành máng thì lực ly tâm phải lớn. Vì vậy vít tải đặt

đứng có tốc độ quay lớn hơn nhiều so với tốc độ của vít tải đặt nằm ngang. Vít tải

đặt đứng tiết kiệm được diện tích, kín và dỡ tải bất cứ vị trí nào cần thiết. Tuy vậy

loại này tốn năng lượng, chóng mòn cánh. Chiều cao máy bị hạn chế bởi không lắp

được gối đỡ trung gian.

=>Như vậy để đảm bảo được các yêu cầu đề ra với vật liệu cần chuyển là muối

cát khô ta chọn loại vít liền trục.



- Máng vít: Máng của vít tải được chế tạo bằng phương pháp dập từ thép tấm có

chiều dày δ = 4 ÷ 8 mm, mỗi đoạn có

chiều dài đến 4m (Hình 1.6). Dung sai

khe hở giữa máng và cánh xoắn không

quá 60% khe hở bình thường giữa cánh

xoắn và máng. Nửa dưới của mặt cắt

ngang máng có dạng nửa hình tròn đồng

dạng với kích thước đường kính của cánh

xoắn; nửa trên có dạng hình chữ nhật có

chiều rộng bằng đường kính đáy để lắp



Hình 2.3. Máng vít tải



đặt trục cánh xoắn và dễ dàng trong việc chế tạo nắp đậy. Trên nắp ở đầu máng

tải có cửa cấp tải tiết diện vuông; còn ở đáy máng cũng có các cửa dỡ tải đặt ở

những vị trí cần thiết theo yêu cầu.

Kết cấu của máng và nắp phải đảm bảo không cho bụi hoặc khí độc thoát ra ngoài

khi vận chuyển vật liệu có bụi hoặc chất độc

- Máng của vít tải có các ống cấp tải và dỡ tải các ống này có tiết diện vuông.

Chúng được hàn với nắp (cấp tải) và với đáy máng (dỡ tải). Để quan sát sự làm

việc của các ổ treo, các ổ chặn hai đầu vít xoắn cũng như quan sát sự phân bố vật

liệu vận chuyển ở đoạn máng có ổ treo, người ta hàn các lố quan sát có nắp ở trên

nắp máng gần các ổ treo vít xoắn .

2.1. Tính toán vít tải

2.1.1. Xác định đường kính vít tải



Năng suất của vít tải

Qt



Qt



(tấn/h) được xác định theo công thức sau:



= (60.Π.D2. P . n . ρ . KC . Kn)/4 (tấn/h).



(2.1)



Trong đó:

Q : công suất vận chuyển, Q = 1000kg/ giờ

D: đường kính vít tải (m)

P: Bước vít tải (m)

P = 0,8.D

ρ: khối lượng riêng của vật liệu vận chuyển(tấn/m3), theo đề ta có :

Chọn ρ = 0,55 (tấn/



m3



).



n: Số vòng quay vít tải (vòng/ph).

n = Kv/



D



với:

KV: hệ số phụ thuộc vật liệu.Với vật liệu mịn, không sắc cạnh , có :

Kv = 45

KC: Hệ số chất đồng tiết diện máng, phụ thuộc vật liệu.

Vật liệu nặng không sắc cạnh có:

KC= 0,25



Kn: hệ số phụ thuộc góc nghiêng β (độ) của vít tải Kn = 1 khi β =



00



( vít tải nằm ngang).

Thay vào (2.1) ta có:



với (Q=1 tấn/h).

Theo dãy số quy chuẩn của đường kính số vít tải ta chọn: 100;125; 150; 160;

200; 250; 300; 320 [1] Chọn D = 125 (mm)

Theo [6] trang 14 với D= 125 (mm) chọn khe hở giữa cánh vít và máng vít



λ = 5(mm)

2.1.2. Tính số vòng quay của vít tải

Ta có công thức xác định số vòng quay của vít tải theo đường kính vít tải

như sau:



= 127,3 (vòng /ph).

Chọn



nv = 130 (vòng /ph)



2.1.3. Xác định công suất trên vít tải

Đối với vít tải nằm ngang, công suất trên trục vít tải được xác định theo công

thức sau:



P = Co .

Trong đó:



QL

360



Q : là năng suất của vít tải Q = 1 (tấn/h)

L : là chiều dài vận chuyển của vật liệu theo phương ngang L = 16(m)

Co: hệ số lực cản ma sát với vật liệu vận chuyển là bột nặng và không sắc

cạnh có Co = 2,5

Vậy:

P = 2,5. = 0,08(kw)

2.1.4. Xác định momen xoắn trên vít tải



Tv = 9,55 . 106



p

nv



= 9,55 . 106 . = 5877 (Nmm)



Có : [T] = 100 000 (Nm) = 100 000.



10 3



(Nmm)



(Tra trong TCLX 2037 - 65 hoặc TCLX 2037 - 75)

Vậy : Điều kiện Tv ≤ [T] được thoả mãn.

2.1.5. Xác định lực dọc trục trên vít tải

Lực dọc trục trên vít tải được xác định theo công thức:



Fav =



Tv

[ R.tg (α + δ )]



(2.2)



Trong đó:

R - Khoảng cách điểm đặt lực ma sát của vật liệu với cánh vít đến trục của

vít tải (mm).

R(0,3 ÷0,4) .D = (0,3 ÷0,4).125 = (37,5 ÷ 50).



Chọn R = 50

α - Góc nâng của đường xoắn vít (độ) xác định theo công thức:



tgα =



P

2π .R



p - Bước vít tải (mm)

p = 0,8 D = 0,8.125 = 100 (mm)

⇒ tgα = = 0,318 => α = 20,90

δ: Góc ma sát của vật liệu vận chuyển với cánh vít (độ)

tgδ = f

Với:

f - Hệ số ma sát của vật liệu vận chuyển với cánh vít . Với vật liệu vận

chuyển là bột khô có f = 0,8 ;

0



=> δ = arctg0,8 = 38,65

Thay vào (2.2) ta có :



∇ . Kết luận: Ta thấy sau khi xác định được đường kính vít tải ta xác định

được momen xoắn trên vít tải thỏa mãn điều kiện cho phép. Như vậy vít tải đảm

bảo momen xoắn trong quá trình làm việc. Sau khi thiết kế được vít tải ta tiến hành

tính toán hệ thống dẫn động và công việc này sẽ được thực hiện trong chương III.



CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG



∇ . Mục đích: Tính toán hệ thống dẫn động nhằm chọn loại hộp giảm tốc

phù hợp, kết cấu gọn nhẹ,tiết kiệm nhằm đạt hiệu quả kinh tế cao. Sau đó chọn

động rồi kiểm nghiệm xem đọng cơ có thỏa mãn điều kiện mở máy hay không.

3.1. Chọn loại hộp giảm tốc

Trong các hệ dẫn động cơ khí thường sử dụng các bộ truyền bánh răng hoặc

trục vít dưới dạng một tổ hợp biệt lập được gọi là hộp giảm tốc. Hộp giảm tốc là cơ

cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không đổi và được dùng để

giảm vận tốc góc và tăng moomen xoắn.

Tùy theo loại truyền động trong hộp giảm tốc, người ta phân ra: hộp giảm tốc

bánh răng trụ; hộp giảm tốc bánh răng côn hoặc côn – trụ; hộp giảm tốc trục vít,

trục vít – bánh răng hoặc bánh răng – trục vít; hộp giảm tốc bánh răng hành tinh…

So với các loại hộp giảm tốc khác thì hộp giảm tốc bánh răng trụ có các ưu điểm:

tuổi thọ và hiệu suất cao; kết cấu đơn giản; có thể sử dụng trong một phạm vi rộng

của vận tốc. Vì vậy, sử dụng hộp giảm tốc bánh răng trụ được coi là phương án tối

ưu nhất.

Loại bánh răng trong hộp giảm tốc bánh răng trụ có thể là: răng thẳng, răng

nghiêng, hoặc răng chữ V. Tuy nhiên, phần lớn các hộp giảm tốc có công dụng

chung dùng răng nghiêng. So với răng thẳng, truyền động bánh răng nghiêng làm

việc êm hơn, khả năng tải và vận tốc cao hơn, va đập và tiếng ồn giảm. Còn so với

răng chữ V, răng nghiêng dễ chế tạo và giá thành rẻ hơn. Vì vậy, ở đây ta sử dụng

bánh răng nghiêng để năng cao khả năng ăn khớp, truyền động êm, vừa đảm bảo

chỉ tiêu về kỹ thuật vừa đảm bảo chỉ tiêu về kinh tế.

Tùy theo tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc, người ta phân ra hộp giảm tốc

một cấp và hộp giảm tốc nhiều cấp. Trong đó, hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp

được sử dụng nhiều nhất, vì tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc thường bằng từ 8

đến 40. Chúng được bố trí theo ba sơ đồ sau đây:



- Sơ đồ khai triển: Hộp giảm tốc kiểu này đơn giản nhất và dễ chế tạo. Do đó

được sử dụng rất nhiều trong thực tế. Tuy nhiên, các bánh răng bố trí không đối

xứng với các ổ, do đó làm tăng sự phân bố không đều trên chiều rộng vành răng.

Do đó, khi thiết kế, đòi hỏi trục phải đủ cứng thì sẽ đảm bảo được khả năng làm

việc.

- Sơ đồ phân đôi: Khi sử dụng sơ đồ này cần phải chú trọng đến việc bố trí ổ.

Phải đảm bảo sao cho tải trọng dọc trục không được cân bằng ở cặp răng kề bên,

không được tác dụng vào trục tùy động của cấp phân đôi nếu không thì sự cân

bằng của tải trọng dọc trục ở cấp phân đôi sẽ bị phá vỡ và công suất sẽ phân bố

không đều cho các cặp bánh răng phân đôi này.

- Sơ đồ đồng trục: Loại này có đặc điểm là đường tâm của trục vào và trục ra

trùng nhau, nhờ đó có thể giảm bớt chiều dài của hộp giảm tốc giúp cho việc bố trí

cơ cấu gọn hơn. Tuy nhiên, sơ đồ đồng trục có một số nhược điểm như: Khả năng

tải của cấp nhanh không dùng hết vì tải trọng tác dụng vào cấp chậm lớn hơn khá

nhiều so với cấp nhanh, kết cấu gối đỡ phức tạp, gây khó khăn cho việc bôi trơn

các ổ, do khoảng cách giữa các trục trung gian lớn, nên trục trục không đảm bảo độ

bền và độ cứng nếu không tăng đường kính trục. Từ những nhược điểm này mà

phạm vi sử dụng của hộp giảm tốc đồng trục bị hạn chế.

Việc lựa chọn sơ đồ của hộp giảm tốc có ảnh hưởng trực tiếp đến kết cấu của

hệ dẫn động, cũng như khả năng làm việc và chi phí thiết kế. Qua việc phân tích

các sơ đồ của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp, ta nhận thấy:

+ So với sơ đồ phân đôi, thì sơ đồ hộp giảm tốc khai triển có kết cấu và chế

tạo đơn giản hơn nhất là việc chế tạo ổ, gối đỡ ổ cũng như việc bố trí ổ. Mặt khác,

chiều rộng của hộp giảm tốc khai triển nhỏ hơn nên việc bố trí lắp đặt dễ dàng hơn.

Ngoài ra, số lượng chi tiết và khối lượng gia công của hộp giảm tốc phân đôi tăng

dẫn đến giá thành cao hơn và chưa được sử dụng phổ biến như hộp giảm tốc khai

triển.

+ So với hộp giảm tốc đồng trục, thì hộp giảm tốc khai triển cồng kềnh hơn.

Tuy nhiên, kết cấu hộp đơn giản và vẫn đảm bảo khả năng làm việc. Mặt khác, kết

cấu của hộp giảm tốc đồng trục phức tạp: khả năng tải ở hai cấp không đều, kết cấu

gối đỡ phức tạp, đòi hỏi trục phải lớn để đảm bảo độ cứng và độ bền…