›

Báo cáo Nghiên cứu, thiết kế máng cào đi kèm máy khấu than có công suất đến 250 tấn/giờ

pdf 138 trang thiennha21 09/04/2022 6310
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Báo cáo Nghiên cứu, thiết kế máng cào đi kèm máy khấu than có công suất đến 250 tấn/giờ", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbao_cao_nghien_cuu_thiet_ke_mang_cao_di_kem_may_khau_than_co.pdf

Nội dung text: Báo cáo Nghiên cứu, thiết kế máng cào đi kèm máy khấu than có công suất đến 250 tấn/giờ

  1. BỘ CÔNG THƯƠNG TẬP ĐOÀN CÔNG NGHIỆP THAN – KHOÁNG SẢN VIỆT NAM VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁNG CÀO ĐI KÈM MÁY KHẤU THAN CÓ CÔNG SUẤT ĐẾN 250 TẤN/GIỜ Ths. TRẦN ĐỨC THỌ 6786 12/4/2008 HÀ NỘI - 2007
  2. BỘ CÔNG THƯƠNG TẬP ĐOÀN CÔNG NGHIỆP THAN – KHOÁNG SẢN VIỆT NAM VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁNG CÀO ĐI KÈM MÁY KHẤU THAN CÓ CÔNG SUẤT ĐẾN 250 TẤN/GIỜ. PHẦN I: THUYẾT MINH ĐỀ TÀI Cơ quan chủ quản: TẬP ĐOÀN THAN – KHOÁNG SẢN VIỆT NAM Cơ quan chủ trì: VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI DUYỆT VIỆN HÀ NỘI - 2007 Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 2
  3. NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN T Chức danh, nghề Họ và tên Cơ quan T nghiệp 1 Trần Đức Thọ Ths. Chế tạo máy mỏ Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ - TKV 2 Hoàng Văn Vĩ KS. Chế tạo máy mỏ Nt 3 Hồ Công Trân KS. Chế tạo máy Nt 4 Hà Thúy Vân KS. Kinh tế Nt 5 Đàm Hải Nam KS. Chế tạo máy Nt 6 Nguyên Quốc Tính KS. Máy thủy lợi Nt 7 Trần Quang Duy Ks. Cơ điện Công ty Than Khe Chàm – TKV 8 Nguyễn Văn Thụy Ks. Cơ điện Công ty Than Khe Chàm – TKV Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 3
  4. MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 5 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 5 TÓM TẮT ĐỀ TÀI 6 MỞ ĐẦU 8 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VÀ PHƯƠNG ÁN SẢN PHẨM 9 I. TỔNG QUAN CHUNG 9 II. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN SẢN PHẨM 15 CHƯƠNG II. ĐẶC TÍNH VÀ PHÂN TÍCH YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA MÁNG CÀO 25 I. CÔNG DỤNG VÀ ĐẶC TÍNH 25 II. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA MÁNG CÀO 28 CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM, THIẾT KẾ MÁNG CÀO 35 I. TÍNH TOÁN. 35 II. KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁNG CÀO 47 III. CƠ CẤU DẪN ĐỘNG MÁNG CÀO 49 IV. TÍNH TOÁN LỰC ĐẨY MÁNG CÀO 52 V. TÍNH TOÁN NHIỆT CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG. 56 VI. KHẢO SÁT CÔNG SUẤT MÁNG CÀO TẠI MỘT SỐ GÓC DỐC ĐẶC BIỆT 58 VII. LẬP BẢN VẼ THIẾT KẾ 60 CHƯƠNG IV. XÂY DỰNG QUY TRÌNH LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO QUẢN 72 I. LẮP ĐẶT VÀ HIỆU CHỈNH 72 II. VẬN HÀNH VÀ BẢO QUẢN 73 III. CÁC SỰ CỐ VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 75 CHƯƠNG V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 I. KẾT LUẬN: 78 II. KIẾN NGHỊ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 CÁC PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined. CÁC BẢNG BIỂU LIÊN QUAN Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 4
  5. DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1: Tổng hợp trữ lượng khu vực đánh giá 13 Bảng 2: Số lượng máng cào qua ba năm 2004 và 2005 và 2006 16 Bảng 3: Số lượng và chủng loại máng cào hiện đang sử dụng tại một số mỏ Than Hầm lò 16 Bảng 4: Đặc tính kỹ thuật của máy khấu than MG 150-375-w 19 Bảng 5: Đặc tính kỹ thuật của máng cào SGZ -630/2x110 20 Bảng 6: Đặc tính kỹ thuật của giàn chống ZZ-320/16/25 20 Bảng 7: Đặc tính kỹ thuật một số máng cào cỡ lớn của Trung quốc 33 Bảng 8: Một số loại máng cào khác 34 Bảng 9: Giá trị hệ số cβ 38 Bảng 10: Thông số biên dạng tang xích 48 Bảng 11: Thông số chính đầu dẫn động 49 Bảng 12: Các thông số truyền động của hộp giảm tốc 50 Bảng 13: Bảng thông số chính của máng cào 60 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Sản lượng khai thác than Hầm lò theo PA I 10 Hình 2: Sản lượng khai thác than Hầm lò theo PA-II 10 Hình 3: Mô hình máy khấu, máng cào và giàn chống trong lò chợ 26 Hình 4: Hệ thống giàn chống, máy bào và máng cào trong khai thác vỉa mỏng 26 Hình 5: Máng cào, máy khấu và giá thủy lực của hãng JOY 28 Hình 6: Kết cấu của một số loại máng cào 30 Hình 7: Kết cấu của một số loại máng cào theo sơ đồ dẫn động 31 Hình 8: Tiết diện tính toán cho máng cào 37 Hình 9: Mô hình uốn cong của máng cào 40 Hình 10: Sơ đồ tính lực căng trong xích 41 Hình 11: Biểu đồ lực kéo của xích của các trạm 46 Hình 12: Xích và thanh gạt 47 Hình 13: Kết cấu tang xích 49 Hình 14: Sơ đồ kết cấu trạm dẫn động 50 Hình 15: Sơ đồ máng cào và hệ dẫn động 51 Hình 16: Khảo sát quá trình dịch chuyển của máng cào 53 Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 5
  6. TÓM TẮT ĐỀ TÀI Trong những năm qua, cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp Than – Khoáng sản, ngành cơ khí Than đã từng bước phục vụ đắc lực trong công tác chế tạo các phụ tùng, thiết bị phục vụ khai thác than hầm lò. Đề tài – Nghiên cứu thiết kế máng cào đi kèm máy khấu than có công suất đến 250 Tấn/h là một trong những mục tiêu nhằm nâng cao năng lực thiết kế, để chế tạo các sản phẩm mới phục vụ cho công tác phát triển cơ giới hóa khai thác than trong những năm tới. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài là: Máng cào đi kèm máy khấu than. Mục đích nghiên cứu của đề tài: tìm hiểu về máng cào trong lò chợ và hệ thống liên hợp, tính toán thiết kế máng cào, nhằm tự chủ tính toán, từ đó nêu ra các vấn đề nghiên cứu sâu hơn, từng bước hoàn thiện thiết kế hệ thống liên hợp trong khai thác than. Trong nội dung nghiên cứu, đề tài đã khảo sát các chủng loại máng cào hiện được đang sử dụng trong mỏ than hầm lò, phân tích đánh giá ưu nhược điểm. Đánh giá khả năng áp dụng công nghệ cơ giới hóa trong tương lai, có tham khảo một số tài liệu dự báo khả năng cơ giới hóa khai thác than hầm lò tại Quảng Ninh để xây dựng đối tượng nghiên cứu. Đề tài đã lựa chọn một trong những thiết bị nằm trong hệ thống thiết bị cơ giới hóa đồng bộ khai thác than (Máng cào, máy khấu, giàn tự hành ). Đề tài đã tổng hợp và phân tích đánh giá các nguồn dữ liệu khảo sát, vận dụng các lý thuyết tính toán máng cào, kết hợp khảo sát các mẫu có sẵn, đồng thời ứng dụng tin học để tính toán, kiểm tra xử lý dữ liệu lập bản vẽ. Đề tài đã tiến hành tính toán, xây dựng bộ tài liệu thiết kế máng cào. Từ tính toán lựa chọn, lập được bộ bản vẽ chế tạo cho máng cào đi kèm máy khấu than (MC630/110-00.00.000L) có chiều dài đến 150m, với năng suất tối đa đến 450 tấn/ giờ, hai xích giữa với vận tốc xích 1.07m/s. Đề tài đã hoàn thành tài liệu thiết kế, xây dựng cơ sở tính toán chung cho máng cào, xây dựng phương pháp tính toán lực đẩy khi di chuyển máng Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 6
  7. cào và một số tính toán khác nhằm hoàn thiện thiết kế. Trên cơ sở thực hiện, đề tài đã kiến nghị các hướng phát triển tiếp tục nghiên cứu, với mục đích hoàn thiện sản phẩm và toàn bộ hệ thống. Từ khóa: Máng cào, máy khấu, MC630/110. Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 7
  8. MỞ ĐẦU Trước đây, công nghệ khai thác than còn chưa phát triển, công tác khai thác than tại gương lò chủ yếu là khoan nổ mìn. Công tác vận chuyển than phải dùng máng cào có công suất nhỏ, Phụ thuộc vào năng suất của lò khai thác, điều kiện địa chất mà sử dụng đến các máng cào có tính năng kỹ thuật phù hợp với yêu cầu. Gần đây, với tốc độ phát triển cơ giới hóa của ngành Than, nhiều mỏ đã đưa vào vận hành hệ thống cơ giới hóa khai thác than đồng bộ Com bai khấu than, máng cào, giàn chống tự hành việc áp dụng đã nâng cao năng suất lao động, an toàn cho công nhân trong các gương lò khai thác. Các loại thiết bị này chủ yếu nhập từ Tiệp khắc, Trung Quốc. Do sản lượng than khai thác hầm lò đang tăng nhanh, hệ thống cơ giới hóa cũng tăng theo, nên nhu cầu các phụ tùng, thiết bị cũng tăng lên. Để chủ động sản xuất, tận dụng các nguồn lực cơ khí chế tạo trong nước, đẩy mạnh công tác cơ khí hóa sản xuất, chúng tôi đề xuất đề tài nghiên cứu này. Việc thiết kế, chế tạo các thiết bị sử dụng cho các mỏ Than Hầm lò, là phù hợp với xu thế Công nghiệp hoá và hiện đại hoá Cơ khí ngành Than mà lãnh đạo Tập đoàn TKV đã đề ra. Nhằm mục tiêu, phát triển cơ khí trong nước, làm chủ thiết kế chế tạo các sản phẩm trọn bộ phục vụ ngành than. Theo quyết định số 3474 /QĐ-BCN ký ngày 05 tháng 12 năm 2006 của Bộ trưởng Bộ Công nghiệp (nay là Bộ Công Thương), về việc giao kế hoạch KHCN-2007 cho Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ, tên đề tài: “Nghiên cứu thiết kế máng cào đi kèm máy khấu than có công suất đến 250 tấn/h”; Trên cơ sở đó chúng tôi đã thực hiện đề tài. Trong báo cáo này trình bày toàn bộ nội dung nghiên cứu đã thực hiện: các bản vẽ thiết kế của máng cào, báo cáo này gồm 02 tập: Tập I: Báo cáo thuyết minh đề tài; Tập II: Các bản vẽ thiết kế; Trong quá trình thực hiện, chúng tôi xin chân thành cảm ơn Vụ Khoa học Công nghệ - Bộ Công Thương, Ban Chiến lược, Ban cơ khí, Ban cơ điện, các Công ty than Khe Chàm – TKV, Công ty Than vàng Danh - TKV, cùng tất cả các chuyên gia và các đồng nghiệp trong và ngoài Viện đã nhiệt tình giúp đỡ để tài hoàn thành. Nhóm thực hiện đề tài Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 8
  9. Chương I. TỔNG QUAN VÀ PHƯƠNG ÁN SẢN PHẨM I. TỔNG QUAN CHUNG Hiện nay, ở nước ta có hai công nghệ khai thác là công nghệ khai thác hầm lò và lộ thiên. Sản lượng khai thác than ở nước ta tăng nhanh khoảng 5 năm gần đây đặc biệt là sản lượng than khai thác hầm lò. Trong Tập đoàn Than - Khoáng sản Việt Nam có 20 mỏ khai thác hầm lò, trong đó có 7 hầm lò có năng suất từ 1 triệu tấn than trở lên gồm các mỏ Mạo Khê, Vàng Danh, Nam Mẫu, Hà Lầm, Mông Dương, Khe Chàm, Dương Huy. Hầu hết các mỏ còn lại đã được cải tạo năng suất để đạt mức 300.000 tấn - 800.000 tấn/năm. Tỷ trọng than hầm lò trong kế hoạch 2006-2010 sẽ tăng dần từ 45% năm 2006 lên 55% năm 2010 trong tổng sản lượng của tập đoàn. Để thực hiện được sản lượng khai thác than theo quy hoạch đã lập, đòi hỏi các mỏ phải mở rộng diện khai thác và tối ưu hóa các công đọan thực hiện đặc biệt là trong lò chợ, trong đó khâu khấu than là một khâu có tầm quan trọng quyết định đến năng suất của lò khai thác. Xuất phát từ thực tế, khi các mỏ than lộ thiên chuyển sang khai thác hầm lò, việc áp dụng cơ giới hóa khai thác than, nhu cầu các chủng loại máng cào có năng suất lớn ngày sẽ tăng cao. Theo dự thảo Quy hoạch phát triển ngành than 2006-2015 có tầm nhìn đến năm 2025, sản lượng khai thác than bằng phương pháp khai thác Hầm lò trong những năm tới sản lượng thể hiện qua hình 1 (phương án I - PA cơ sở): Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 9
  10. Sản lượng than khai thác theo phương án I - PA thấp 40,000 37,975 37,765 37,555 37,345 37,135 36,925 36,715 35,550 35,000 33,850 31,950 30,000 28,900 27,105 25,000 24,850 22,100 n ấ 19,850 20,000 18,400 1000 t 15,000 10,000 5,000 - 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Năm Hình 1: Sản lượng khai thác than Hầm lò theo PA I Như vậy, sau 10 năm sản lượng tăng gấp 2 lần so với hiện nay, tốc độ tăng trưởng sản lượng hằng năm xấp xỉ từ 5% đến 12%/năm. Đến năm 2025 sản lượng khai thác sẽ tăng xấp xỉ 2,5 lần so với năm 2007. 60,000 Sản lượng than khai thác theo phương án II - PA Cao 0 0 5 5 3 , 0 9 , 2 5 0 5 0 6 , 5 5 8 0 1 , 4 5 8 50,000 5 6 1 2 6 0 , 4 3 5 1 , , 3 0 6 2 2 4 5 , 4 4 0 8 0 , 5 4 8 4 0 , 3 40,000 0 6 5 4 3 , 0 3 0 8 , 3 5 n 0 1 3 ấ , 0 8 0 2 30,000 1 0 , 5 4 5 , 2 1000 t 1 2 20,000 10,000 - 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Năm Hình 2: Sản lượng khai thác than Hầm lò theo PA-II Trong phương án II (phương án cao) năm 2010 sản lượng khai thác là 28400 nghìn tấn; năm 2015là 40.650 nghìn tấn năm 2020 là 48.650 nghìn Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 10
  11. tấn(1). Như vậy, so với phương án I, phương án II có sản lượng cao hơn bình quân từ 8%-37%, bình quân của 15 năm đầu là 18% . Để đáp ứng được yêu cầu về sản lượng khai thác đỏi hỏi các mỏ than, phải huy động một khối lượng thiết bị tương đối lớn và phải áp dụng các công nghệ khai thác tiên tiến, đặc biệt là các dây chuyền cơ giới hoá đồng bộ để phát huy khả năng công suất lò chợ. Do vậy, việc cơ giới hóa bằng máy khấu than nhu cầu sẽ tăng lên hằng năm. Đẩy mạnh cơ giới hoá trong việc khấu than trong lò chợ là phù hợp xu thế nâng cao công suất các mỏ của ngành Than, góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước I.1.Tình hình khai thác, vận chuyển than tại gương lò. Áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào khai thác như cột chống thuỷ lực đơn các loại, giá đỡ thuỷ lực di động, giàn chống thuỷ lực và đặc biệt là các thiết bị tiên tiến như máy combai đào lò và máy khấu than liên hợp là một tiến bộ vượt bậc trong công nghệ khai thác than ở nước ta. Tuy nhiên, việc áp dụng các thiết bị hiện đại như máy khấu than vẫn còn nhiều hạn chế, phụ thuộc vào địa chất, chiều cao vỉa than của từng mỏ, khả năng và điều kiện áp dụng Trước đây, với tình trạng kỹ thuật và trình độ công nghệ cũ, sản lượng khai thác than hầm lò còn thấp. Năng suất lao động 1,5-3 tấn/ca, tốc độ tiến gương còn chậm từ 18 - 25m/tháng, tổn thất than ở các mỏ hầm lò còn lớn. Do vậy, các đơn vị trong TKV đang nhanh chóng đổi mới công nghệ, nâng cao năng suất khai thác than tại lò chợ. Tuy nhiên, việc áp dụng các công nghệ mới, với các thiết bị tiên tiến còn nhiều hạn chế đối với một số mỏ hiện nay, do điều kiện thực tế của từng mỏ, như lò chợ còn ngắn, vỉa mỏng, trữ lượng ít, cho nên việc áp dụng cơ giới hóa đang ở giai đoạn bắt đầu (xem mục 1.3 chương I). Hiện nay, một vài Công ty Than Việt Nam đang triển khai một số công nghệ mới có ứng dụng cơ giới hoá khai thác than trong lò chợ, áp dụng thử 1 - Số liệu cụ thể theo Qui hoạch phát triển ngành than VN GĐ 2006-2015 Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 11
  12. nghiệm máy com bai, máng cào, với giá đỡ thuỷ lực di động, kết hợp với các thiết bị phụ trợ để phát huy tối đa công suất của máy khấu than như công ty Than Khe chàm, Công ty Than Vàng Danh, Công ty than Nam Mẫu, đã và đang đưa vào khai thác. I.2. Một số vấn đề về trang thiết bị hầm lò Trong các mỏ than hầm lò lớn ở Việt Nam trước đây đều được Liên Xô cũ thiết kế hoặc thiết kế mở rộng và trang bị các thiết bị đồng bộ do Liên Xô, Ba Lan và các nước XHCN khác sản xuất, gần đây một số thiết bị cũng được nhập từ Trung Quốc với kết cấu và các đặc tính kỹ thuật tương đương của Liên Xô cũ. Trang thiết bị trong ngành công nghiệp Mỏ nhất là các trang bị cho mỏ than hầm lò phải làm việc trong điều kiện hết sức khắc nghiệt mà điển hình là: Nhiệt độ môi trường dao động khá lớn, trung bình từ 5- 300C; có độ ẩm không khí cao; có môi trường nước nhỏ giọt ngày đêm; có các chất khí, hơi và bụi nguy hiểm cháy nổ; có các hóa chất (axit, kiềm) gây ăn mòn cao; có không gian làm việc chật hẹp, tải trọng thay đổi, chịu nhiều va đập và điều kiện bôi trơn thoát nhiệt khó khăn. Ngoài việc phải thực hiện các giải pháp nâng cao tuổi thọ các thiết bị làm việc trong môi trường kể trên, các phụ tùng thay thế phải được chế tạo theo các quy trình hết sức nghiêm ngặt để đảm bảo được chất lượng: tức là để đảm bảo hệ số thời gian sửa chữa và thay thế nhỏ nhất. Trong các thiết bị ở mỏ than hiện nay các thiết bị trong lò chợ là các thiết bị chính để khai thác và đưa than từ gương lò ra các vị trí dỡ than. Chúng được sử dụng với hệ số thời gian là lớn nhất: hầu hết các thiết bị phải làm việc cả 03 ca, tải trọng thay đổi, điều kiện bôi trơn, làm mát không đảm bảo. Vì vậy, sự cần thiết thay thế phụ tùng và bộ phận nhiều nhất so với các phụ tùng của thiết bị khác. Cùng với sự phát triển của ngành Than thì nhu cầu phụ tùng thay thế sửa chữa các thiết bị nói trên ngày càng tăng. Vấn đề đặt ra là chất lượng sản phẩm sau chế tạo để đảm bảo được yêu cầu chất lượng của thiết bị làm việc Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 12
  13. phù hợp với yêu cầu sản xuất tức là: đạt được chất lượng tương đương với sản phẩm của nước ngoài đã cung cấp. Vì vậy, yêu cầu về vật liệu chế tạo cũng như qui trình công nghệ gia công đòi hỏi khá cao. I.3. Khả năng và tình hình áp dụng cơ giới hóa đồng bộ I.3.1. Đánh giá khả năng áp dụng cơ giới hóa trong khai thác than Theo kết quả nghiên cứu của dự án(2), khảo sát của Viện Khoa học Công nghệ mỏ thì trữ lượng có thể áp dụng cơ giới hóa được trong vùng Quảng Ninh là tương đối lớn, có khả năng triển khai được trong hiện tại và tương lai. Khi đánh giá tại một số khu vực có giới hạn (chưa đánh giá mức khai thác sâu và vùng Đồng bằng Bắc bộ) khả năng cơ giới hóa trong một số vị trí hiện tại thể hiện qua bảng 1: Bảng 1: Tổng hợp trữ lượng khu vực đánh giá Đơn vị: 1000 tấn Mức khai Trữ lượng Trữ lượng có khả TT Tên khu vực thác địa chất năng KT cơ giới hóa 1 Mạo Khê -150 ÷ -25 45.049 22.655 2 Vàng Danh -150 ÷ +400 289.881 166.884 3 Than Thùng – +125 ÷ +350 68.831 37.614 Yên tử 4 Hòn Gai -150 ÷ +200 50.960 26.916 5 Dương Huy +38 ÷ +200 14.391 8.140 6 Khe Chàm -50 ÷ +32 3.961 2.039 7 Mông Dương -100 ÷ +60 17.117 16.640 Tổng cộng 490.190 280.887 2 - Báo cáo khoa học dự án SXTN“Áp dụng thử nghiệm cơ giới hóa bằng máy liên hợp và giá thủy lực di động trong các mỏ than Hầm lò QN - 2006” Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 13
  14. Các vùng nói trên đã được đánh giá trên cơ sở các tiêu chí: - Trữ lượng công nghiệp khu vực lò chợ được khai thác liên tục bằng 1 lò chợ cơ giới hóa không nhỏ hơn 100.000 T. - Có vỉa dốc 100m. - Đá vách trực tiếp độ ổn định trung bình, dễ sập đổ. - Đá kẹp và than có chỉ tiêu kháng cắt dưới 300 kN/cm2. - Biên độ đứt gẫy trong gương lò nếu có không vướt quá 0.5m. - Trụ vỉa bền vững, đá vách thuộc loại nhẹ đến trung bình. Như vậy, với kết quả khảo sát cho ta thấy, khả năng áp dụng cơ giới hóa đồng bộ trong khai thác than là rất cao. I.3.2. Tình hình cơ giới hóa đồng bộ hiện nay Hiện nay, một số công ty đã đưa vào áp dụng các công nghệ cơ giới hóa vào khai thác than như công ty Khe Chàm, Nam Mẫu, Vàng Danh. Số lượng các lò chợ khai thác chưa nhiều. Nguyên nhân chủ yếu là do các vỉa than có điều kiện địa chất chưa phù hợp, mỏng và nhiều đứt gãy. Điển hình cho việc áp dụng công nghệ cơ giới hóa đồng bộ là công ty than Khe Chàm năm 2003 đã đưa vào máy khấu than MG-200 W1 đi kèm giá chống thủy lực XDYJF vào khai thác lò chợ. Sau đó, công ty đã đầu tư thêm giàn tự hành đi kèm combai khấu than (Thiết bị công nghệ của Trung Quốc) từ năm 2005, hiện nay hệ thống phát huy tốt hiệu quả đầu tư. Ngoài ra, năm 2007 công ty than Vàng Danh cũng sẽ đưa vào hệ thống khai thác tương tự trên cơ sở thiết bị giàn chống của Cộng hòa Séc có nội địa hóa phần kết cấu (dự án VINALTA). Dự án này đang tiếp tục triển khai. Như vậy, trong tương lai theo qui hoạch phát triển ngành than, việc cơ giới hóa đồng bộ trong các mỏ than hầm lò sẽ trở thành phổ biến. I.4. Tình hình nghiên cứu máng cào trong và ngoài nước Với công nghệ tiên tiến, sản xuất chuyên môn hoá cao, máng cào mềm với nhiều chủng loại kết cấu của nước ngoài đã xuất khẩu sang Việt Nam từ Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 14
  15. nhiều năm nay. Các sản phẩm này luôn được nhà chế tạo thay đổi về cả hình thức lẫn kết cấu. Các công ty Than thuộc Tập đoàn CN Than - Khoáng sản Việt Nam hiện đang sử dụng nhiều loại máng cào để vận chuyển khai thác than trong các lò chợ. Có rất nhiều chủng loại máng cào năng suất khác nhau từ 30 tấn/h, 40 tấn/h, 80 tấn/h và 250 tấn/h. Chủ yếu các loại như: SGD- 280/11(7.5); SGD-320; SGD-320/18.5; C14M, SKAT80, SGB420/22, SGB 420/30, SGB630 và SGZ110/2. Các loại máng cào này chủ yếu được nhập khẩu từ Trung quốc, Ba lan và một số do Việt Nam chế tạo. Các nhà sản xuất nước ngoài đã luôn thay đổi về hình thức lẫn kết cấu, nhằm mục tiêu tối ưu hóa để tiện sử dụng trong các mỏ than hầm lò. Hiện nay, đã có một số đơn vị chế tạo được máng cào như loại máng cào C14M, C11M - Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ -TKV. Chế tạo máng cào SKAT80, một số phụ tùng như xích và thanh gạt tại Công ty Cổ phần Cơ khí Mạo khê, khung cầu máng, bánh răng thay thế ở Công ty Cổ phần Cơ khí Uông bí Máng cào Trung quốc mới được nhập vào Việt nam trong mấy năm gần đây, với nhiều mẫu mã và chủng loại như SGB 420; SGB 620; SGB630 được áp dụng một cách đa dạng tại các công ty than của nước ta. Trong nước, do nhiều nguyên nhân nên vấn đề chế tạo mới và cải tiến thiết bị còn chưa được phát huy. Từ trước tới nay chủ yếu phát triển theo các dạng mẫu mã của nước ngoài và có cải tiến cho phù hợp. Trong nước chưa có đơn vị nào thiết kế và chế tạo máng cào cỡ lớn (máng cào đi kèm máy khấu than). II. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN SẢN PHẨM II.1. Đặc điểm tình hình sử dụng máng cào và nhu cầu thị trường Qua khảo sát, số lượng nhu cầu máng cào hàng năm của Than Việt nam là rất lớn. Về số lượng hằng năm cần trên 300 chiếc các loại. Bảng sau cho ta thấy nhu cầu máng cào qua ba năm 2004, 2005 và 2006 (3) như sau: (3) . Nguồn Kế hoạch cơ điện vận tải năm 2004 và 2005 Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 15
  16. Bảng 2: Số lượng máng cào qua ba năm 2004 và 2005 và 2006 TT Số lượng 2004 2005 2006 1 Tổng số hiện có đến 31/12 năm 619 803 1087 trước 2 Kế hoạch huy động 711 1001 1330 3 Nhu cầu cần bổ sung 182 286 325 Số lượng máng cào sử dụng tại các mỏ là rất lớn, tuy nhiên mỗi đơn vị lại chọn riêng một số chủng loại khác nhau. Qua điều tra khảo sát tại một số Công ty Than hầm lò lớn tại Quảng Ninh (Mông dương, Hà lầm, Khe chàm, Thống nhất, Mạo khê, Vàng Danh và Quang Hanh) cho thấy tình hình sử dụng máng cào như sau: Bảng 3: Số lượng và chủng loại máng cào hiện đang sử dụng tại một số mỏ Than Hầm lò4 C.suất Chiều Số TT Tên đơn vị Ký hiệu Nơi SX (kW) dài lượng ( m) (ch) I Công ty than Khe Chàm 1 Máng cào SGZ630/ 2x110 Trung Quốc 2x110 150 01 2 " SGB 620/ 2x110 Trung Quốc 2x110 150 01 3 " SZB730/75 Trung Quốc 75 25 01 4 " SGB 620/ 40 Trung Quốc 40 100 25 5 " SGB 420/ 30 Trung Quốc 30 80 10 6 " CP- 70 Liên Xô 55x2 150 01 7 " C-14 Việt Nam 15 80 13 II Công ty than Hà lầm 1 Máng cào SKAT-60 Viện Máy mỏ 15 292,5 62 2 " SKAT-60 Viện Máy mỏ 18 366,4 3 (4) Khảo sát 5/2007 Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 16
  17. C.suất Chiều Số TT Tên đơn vị Ký hiệu Nơi SX (kW) dài lượng ( m) (ch) 3 " SKAT-60 Viện Máy mỏ 18,5 762,7 13 4 " SKAT-60 Viện Máy mỏ 22 290 5 5 " SGB 420/22 Trung Quốc 22 50 1 6 " SGB 420/30 Trung Quốc 30 148 2 7 " SGB 420/30 Trung Quốc 30 135 2 8 " SGB 620/40 Trung Quốc 40 70 1 III Công ty than Dương Huy 1 Máng cào SKAT-80 N.m CĐ U. Bí 15 80 30 2 " SGB 420/30 Trung Quốc 30 80 29 IV Cty than Thống Nhất 1 Máng cào SKAT-80 Ck Mạo Khê 18,5 100 8 2 Máng cào SGB 420/30 Trung Quốc 30 100 42 3 " SGB 620/40 Trung Quốc 40 100 8 4 " PRP-150 Liên Xô 22 30 01 V Cty than Mạo Khê 1 Máng cào SKAT-80 Ck Mạo Khê 15 80 107 2 Máng cào C- M I I Ck Mạo Khê 11 60 08 VI Cty than Mông Dương 1 Máng cào C14 Việt Nam 15 80 50 2 Máng cào SGB 420/22 Trung Quốc 22 80 07 3 Máng cào SGZ 420/22 Trung Quốc 22 80 05 4 Máng cào CP-70 Liên Xô 45 x 2 150 04 VII Cty than Quang Hanh 1 Máng cào SGB 420/22N Trung Quốc 22 80 21 2 " SGB 420/22 Trung Quốc 22 80 02 3 " SGB-320/17 Trung Quốc 17 80 01 Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 17
  18. C.suất Chiều Số TT Tên đơn vị Ký hiệu Nơi SX (kW) dài lượng ( m) (ch) 4 " SKAT-80 CĐ Uông Bí 18,5 80 14 5 " SKAT-80 CK Mạo Khê 18,5 80 04 6 " SKAT-80 CK Mạo Khê 22 50 03 7 " SKAT-80 CK Mạo Khê 30 50 03 8 " SKAT-80 CĐ Uông Bí 30 50 10 9 " SKAT-80 CĐ Uông Bí 22 50 02 VIII Cty than VD 1 Máng cào SKAT-80 CĐUB & MK 15-22 50 147 2 " SGB-420/22 Trung Quốc 22 50 04 3 Máng cào CP-70 Liên Xô 45 63 02 I X Cty than Hạ Long 1 Máng cào SGD-420/22 Trung Quốc 22 80 09 2 Máng cào SGD-320/17 Trung Quốc 17 80 42 3 Máng cào SGD-280/ 7.5 Trung Quốc 7.5 80 23 4 Máng cào SKAT-80 NM CKMK 18,5 80 98 X Cty than Hòn Gai 1 Máng cào C-14 M Viện CKNL 15 120 02 2 Máng cào SKAT-80 NM CKMK 15 80 61 3 Máng cào CP-70 Liên Xô cũ 45 63 02 4 Máng cào SGD-280/ 7.5 Trung Quốc 7.5 40 06 XI Cty than Uông Bí 1 Máng cào SKAT-80 NM CĐUB 15 80 97 2 Máng cào SGD-420/22 Trung Quốc 22 80 51 3 Máng cào SGD-420/30 Trung Quốc 30 80 21 XII Công ty XDM 1 Máng cào SKAT-80 Việt Nam 15 60 10 Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 18
  19. C.suất Chiều Số TT Tên đơn vị Ký hiệu Nơi SX (kW) dài lượng ( m) (ch) 2 Máng cào CP- 70 Liên Xô 30 80 01 3 Máng cào SGD-280/11C TQuốc 11 60 02 Tổng cộng ∑1078 II.2.Đặc tính kỹ thuật của hệ thống liên hợp tại mỏ than Khe chàm Tổ hợp thiết bị chính của công nghệ khai thác cơ giới hoá đồng bộ bằng máy khấu combai kết hợp với giàn chống thủy lực tự hành gồm các thiết bị chính sau đây ( hệ thống do Trung Quốc sản xuất): 1) Máy khấu than. Máy khấu than được sử dụng là loại máy khấu có mã hiệu MG 150/375-W; MG 200-W1; đặc tính kỹ thuật của máy khấu than MG 150/375-W được trình bày trong bảng 4. Bảng 4: Đặc tính kỹ thuật của máy khấu than MG 150-375-w TT Thông số Đơn vị tính Chỉ tiêu 1 Chiều cao khấu m 1,3-2,85 2 Bước khấu m 0,63 3 Góc dốc vỉa than phù hợp Độ < 35o 4 Đường kính tang phay m 1,25 - 1,4 – 1,6 5 Tốc độ quay của tang phay v/phút 40-46-52 6 Chiều dài tay khấu mm 1700 7 Tốc độ di chuyển m/phút 0-6 (Đặc tính kỹ thuật chi tiết của một số loại máy khấu than của Trung Quốc hiện đang được áp dụng rộng rãi, được trình bày ở phần phụ lục) 2) Máng cào lò chợ. Máng cào lò chợ được sử dụng là loại có mã hiệu SG630/2x110; SGZ - 630/2x110 và SGD-630/2*110. Đặc tính kỹ thuật của máng cào SGZ - Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 19
  20. 630/2x110 được trình bày trong bảng 5. Đặc điểm nổi bật của các loại máng cào này là có khả năng uốn cong theo gương lò. Bảng 5: Đặc tính kỹ thuật của máng cào SGZ -630/2x110 TT Tên thông số Đơn vị tính Chỉ tiêu 1 Chiều dài thiết kế m 180 2 Chiều dài xuất xưởng m 150 3 Năng suất vận chuyển T/h 450 4 Tốc độ xích kéo m/s 1,07 5 Công suất động cơ kW 2x110 6 Điện áp danh định V 1140 7 Tốc độ quay dộng cơ V/phút 1485 3) Giàn chống thuỷ lực tự hành. Giàn chống thuỷ lực tự hành được sử dụng là kiểu công son 4 trụ có mã hiệu ZZ-320/16/25. Đặc tính kỹ thuật được trình bày trong bảng 6. Bảng 6: Đặc tính kỹ thuật của giàn chống ZZ-320/16/25 TT Tên thông số Đơn vị tính Chỉ tiêu 1 Khoảng cách giàn chống m 1,5 2 Chiều cao kết cấu giàn chống m 1,6 ÷ 2,6 3 Chiều rộng giàn chống m 1,42 ÷ 1,59 4 Hành trình tiến gương m 0,6 ÷ 0,7 5 Lực chống ban đầu của giàn chống kN 2532 (31,5Mpa) 6 Lực chống đỡ của giàn chống kN 3200 (39,8Mpa) 7 Tỷ lệ áp lực nền Mpa 1,96 Áp lực dung dịch nhũ hoá từ trạm 8 Mpa 31,5 bơm cung cấp Để có một dây chuyền khai thác phát huy tối ưu, tối đa công suất của máy khấu than, thì phải có một dây truyền khai thác đồng bộ gồm các thiết bị chính và các thiết bị phụ trợ đi kèm. Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 20
  21. Các thiết bị khác còn có hệ thống bơm sương mù, cầu chuyển tải, băng tải không đề cập ở báo cáo này. II.3. Phân tích một số đặc tính của máng cào hiện có: Trên cơ sở các số liệu đã khảo sát, tham khảo thực tế tình hình sử dụng máng cào hiện nay, báo cáo có các nhận xét tổng quan sau đây: + Ưu điểm: Dễ lắp đặt và thay thế khi sửa chữa, phù hợp với điều kiện vận tải trong lò. Nhìn chung, các máng cào sản xuất theo kiểu của Ba Lan, Liên Xô, Việt Nam đều đảm bảo yêu cầu kỹ thuật để sử dụng trong các mỏ than hầm lò, kết cấu đơn giản dễ gia công chế tạo tại các nhà máy trong Tập đoàn, đáp ứng được yêu cầu nhanh chóng, kịp thời cho sản xuất than mỏ. Máng cào C M14 do Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ -TKV chế tạo: Hộp giảm tốc có kích thước chuẩn khả năng lắp lẫn cao, độ bền các chi tiết như bánh răng, trục trung gian có tuổi thọ cao. Thành cầu máng được hàn táp 02 tấm chịu lực vào phía trong nên tăng độ cứng của thành máng. Bánh răng lai xích có độ cứng cao, chịu mài mòn tốt. Máng cào SKAT- 80 do Công ty Cơ khí Mạo Khê chế tạo độ bền cao, chất lượng ổn định. Động cơ phòng nổ YBA-160L do Trung Quốc chế tạo có mô men khởi động lớn, vỏ đúc bằng thép chịu va đập khi vận chuyển trong lò. + Nhược điểm: - Máng cào do Trung Quốc sản xuất: Thanh gạt hay bị uốn cong và nhanh bị mòn hỏng. Mắt xích hay bị đứt mối nối hàn và bị biến dạng mắt xích. Lòng máng nông nên trong quá trình vận chuyển than hay bị tràn ra hai bên. Khả năng lắp lẫn thấp. - Xích và cầu máng cào do Việt Nam sản xuất thường bị mài mòn nhanh so với của nước ngoài vì độ cứng thấp. Một số máng cào bánh răng lai xích cũng hay bị mài mòn nhanh. Việc bôi trơn ở Ru lô đuôi chưa thuận tiện. Hộp giảm tốc không có thước kiểm tra dầu. Động cơ điện dùng động cơ phòng nổ do Công ty Việt Hung chế tạo có mô men khởi động thấp, vỏ chế tạo bằng gang hay bị vỡ trong quá trình vận chuyển, tính lắp lẫn thấp. Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 21
  22. - Khung đầu máy: liên kết giữa bộ phận phân tách xích và đè xích với khung đầu máy là liên kết hàn, bộ phận này thường xuyên hư hỏng nên phải vận chuyển khung đầu máy ra khỏi lò để sửa chữa. - Máng cào CP-70M do Liên Xô sản xuất nặng, cồng kềnh vận chuyển trong lò khó khăn. 1. Máng cào có năng suất nhỏ và trung bình. Đây là dòng máng cào do Việt Nam chế tạo theo các mẫu của Balan, của Trung Quốc hoặc của Ba Lan với năng suất từ 30 tấn/ giờ đến 80 tấn/giờ: + Kiểu cũ: C11M; C14M, SKAT80. + Kiểu mới: SGD-280/11; SGD-320; SGD-320/18.5; SGB 420/30. * Các loại máng cào kiểu cũ có các nhược điểm sau: - Phương pháp nối cầu máng cào bằng các bu lông nên công tác tháo lắp thường khó khăn và gây chậm tiến độ. Không cho phép uốn theo phương dọc và ngang. Chính vì vậy mà chúng không thích hợp sử dụng trong các điều kiện địa chất không ổn định. - Ngoài ra, do chế tạo thủ công bằng các phương pháp hàn nên cầu máng có chất lượng không ổn định. Thường nặng và mòn vẹt không đều. - Thông thường, hộp giảm tốc 3 cấp, bánh răng côn xoắn lắp nối tiếp và cặp bánh răng có vận tốc nhanh đầu trục động cơ nên kết cấu cồng kềnh. Nhược điểm là ồn và tuổi thọ của cặp bánh răng côn cong thấp. * Máng cào kiểu mới: Chủ yếu nhập từ Trung Quốc. Máng cào loại SGD ra đời đã khắc phục được một số nhược điểm của loại máng cào ở mục 1 nói trên. - Hộp giảm tốc hành tinh làm tăng tuổi thọ của cặp bánh răng côn cong máng cào. Kết cấu gọn nhẹ, so với loại cùng công suất. - Cầu máng có kết cấu tháo lắp nhanh, và có thể tự lựa theo nền lò. Phương pháp cán nóng kim loại đã tạo ra biên dạng gờ mép của cầu máng được đồng đều và cho phép chế tạo chúng với giá thành thấp, tăng tuổi thọ. - Nhờ có lắp phanh lên đầu động cơ, nên công nhân vận hành có thể tháo lắp xích dễ dàng. Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 22
  23. 2. Máng cào loại trung bình lớn. Một số lò chợ hiện nay đã đưa vào khai thác các chủng loại máng cào có công suất trung bình kết hợp với giá chống thủy lực di động. Có công suất đạt từ 150 tấn như: SGB620/40S; SGB620/55G; SGB620/55S và đến 200 tấn như: SGB630/1lOBS. Tuy nhiên, hiện nay ở các công ty than sử dụng không nhiều. 3. Máng cào cỡ lớn dùng kết hợp với Combai Máng cào lò chợ được sử dụng là loại có mã hiệu SG630/2x110; SGZ - 630/2x110 và SGD-630/2x110 trong tổ hợp với Combai khấu hoặc máy bào than. Với các lò chợ có chiều dài gương khi thác từ 100-200m, năng suất của máng cào được tính theo năng suất của máy khấu, thông thường đạt 300 -900 tấn/giờ. Đây là loại máng cào có thể uốn phù hợp với điều kiện địa chất và tiến gương tự động khi khấu than. Kết cấu vững chắc để Com bai khấu than có thể di chuyển dễ dàng trên nó. Mặt khác, chúng được thiết kế thích hợp với hệ thống giàn chống tự hành để xi lanh tiến gương của giàn chống kết nối và cùng di chuyển. Về số lượng, máng cào loại này chỉ tại các gương lò khai thác than bằng máy khấu than như: Khe Chàm, Vàng Danh. 4. Kết luận: Trong tương lai, với việcphổ biến công nghệ cơ giới hóa đồng bộ khai thác nhu cầu máng cào có công suất lớn đến 250 tấn/ giờ đến 900 tấn/ giờ là rất lớn chủ yếu phục vụ cho cơ giới hóa khai thác than. II.4. Phương án sản phẩm Qua phân tích ở trên, nhóm đề tài đã quyết định chọn máng cào đi kèm máy khấu để thiết kế. Các ưu điểm khi đề xuất phương án: - Các vấn đề về kỹ thuật: + Tìm hiểu được các kết cấu, kỹ thuật máng cào đi kèm máy khấu trong lò chợ cơ giới hóa. + Tạo bộ tài liệu thiết kế nhằm đáp ứng cho công tác sản xuất thử nghiệm sản phẩm trong tương lai. Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 23
  24. - Về tính cấp thiết: + Ngành than đang có những bước tiến nhanh trong cơ giới hóa đồng bộ các thiết bị khai thác than. + Trong nước chưa có đơn vị nào nghiên cứu, thiết kế và chế tạo. + Chủ động được trong sản xuất kinh doanh, không phụ thuộc vào thời gian nhập khẩu hoặc cần mua dự trữ. - Về công nghệ chế tạo: Có thể xem xét để chế tạo được từ nguồn lực các công ty cơ khí trong Tập đoàn và một số nhà máy khác. - Ý nghĩa trong sản xuất cơ khí: + Phục vụ được công tác sửa chữa và thay thế chủng loại sản phẩm này hiện đang có nhu cầu. + Tạo những sản phẩm mới để thúc đẩy cơ khí than phát triển. + Tạo tiền đề cho việc nghiên cứu và chế tạo các sản phẩm tương tự. - Nhược điểm: - Số lượng theo nhu cầu thấp. - Công nghệ chế tạo phức tạp trong điều kiện hiện nay, khả năng gây nhiều phế phẩm trong việc thử nghiệm. Phương pháp nghiên cứu: trên cơ sở một vài chủng loại sản phẩm của nước ngoài, lựa chọn xây dựng tài liệu thiết kế cho sản phẩm, tính toán kiểm nghiệm các thông số cơ bản sản phẩm, hoàn thiện thiết kế. Dự kiến sản phẩm của đề tài như sau: - Tên gọi và ký hiệu: MC630/2-110. (Máng cào mỏ) - Công suất, kW: 110 - Chiều dài vận chyển,m 150. - Vận tốc xích, m/phút: 1,07. - Góc dốc làm việc tối đa, 0: 20 - Năng suất, Tấn/giờ 250-450. - Các loại máy khấu có thể đi kèm được như MG200W1 của Trung Quốc, và các loại khác tương đương. Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 24
  25. Chương II. ĐẶC TÍNH VÀ PHÂN TÍCH YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA MÁNG CÀO I. CÔNG DỤNG VÀ ĐẶC TÍNH I.1.Công dụng và nguyên lý làm việc Trong công nghệ cơ giới hóa khai thác than, máng cào đóng một vị trí rất quan trọng. Ngoài tính năng vận chuyển đất đá, máng cào còn làm hệ thống trượt cho máy khấu than di chuyển trên nó, đồng thời giữ mối liên kết với giàn tự hành (nếu áp dụng công nghệ mới) tạo thành một hệ thống vững chắc. Ngoài ra, máng cào cũng được dùng đi kèm với máy bào than để khai thác các vỉa mỏng. Hình 3 mô tả kết cấu và nguyên lý làm việc của máng cào trong hệ thống khai thác. ChiÒu dµi lß chî Đường Đường lò lò gió Máng cào Máy khấu cửa Khai thác xong Giàn chống tự hành Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 25
  26. - Gi¸ ®ì thuû lùc 2- M¸ng cµo 3- M¸y khÊu Hình 3: Mô hình máy khấu, máng cào và giàn chống trong lò chợ Với các lò chợ cơ giới hóa hiện nay, năng suất của máng cào được tính theo các chỉ tiêu công nghệ của vỉa than và năng suất làm việc của máy khấu. Năng suất khấu than tùy vào độ cứng của than, chiều dày vỉa và hệ số sử dụng máy. Máng cào được tính toán thiết kế sao cho phù hợp với máy khấu than và chiều dài lò chợ. Hiện nay, đối với một số vỉa than ở nước ta chiều dài bình quân của lò chợ là 120m – 160m, chiều dày vỉa từ 2.2m -3,7m, vì vậy đề tài chọn mô hình thiết kế là máng cào có công suất khoảng 250-450 tấn/h, chiều dài tính toán thiết kế 150m. Hình 4: Hệ thống giàn chống, máy bào và máng cào trong khai thác vỉa mỏng I.2. Phương pháp khai thác dùng giàn chống tự hành và máy khấu than Phương thức khai thác dùng giàn chống tự hành và máy khấu liên tục (cơ giới hóa) đang được sử dụng rộng rãi ở các nước tiên tiến trên thế giới như Nhật bản, Trung Quốc, Nga và Ba lan. Cơ sở của phương pháp khai thác này, chính là phương pháp sử dụng dàn chống tự hành: cột thủy lực và xà Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 26
  27. thành một khối thống nhất, lợi dụng chống lò tự hành tiến về phía trước cùng với sự tiến gương, máng cào uốn khai thác, lắp máy khấu than. Phương pháp khai thác này so với các phương pháp dùng cột thủy lực đơn, xà và nổ mìn thì việc khấu than, dựng cột, tháo cột giảm sức lao động cho công nhân, đồng thời số người lao động trong lò chợ cũng giảm rất nhiều. Hơn nữa, không cần thời gian di chuyển chống giữ lò, thời gian máy hoạt động kéo dài có khả năng khấu than liên tục, năng suất khai thác rất cao. Do thời gian di chuyển chống giữ lò rất ngắn, khoảng cách vì chống (giàn chống) rất hẹp, khoảng trống của nóc hầu như không có, cho nên nóc không thể bị sụt, bị sập, tính an toàn cao. Sử dụng phương pháp này tuy chi phí đầu tư thiết bị và thời gian xây dựng lò tăng, nhưng sản lượng lớn và năng suất cao. 1) Điều kiện tự nhiên áp dụng có hiệu quả dàn chống tự hành Trong việc khai thác than, dùng giàn chống tự hành để chống lò, cần có những điều kiện tự nhiên như sau: (1) Phải là vỉa than có độ dốc dưới 200. (2) Vỉa than phải dày, từ 2m trở lên. (3) Vỉa than ổn định (không có phay, đứt gãy, phình, co ) (4) Kẹp mỏng, không có nham thạch và đá kẹp. (5) Nóc và trụ tốt (nóc và trụ là lớp đá). (6) Vỉa than không ngậm nước. (7) Không có nguy hiểm như: bục khí, lở mỏ. (8) Đảm bảo để vỉa có thể khai thác liên tục, lâu dài (ít nhất là nửa năm). 2) Những điều lưu ý khi chọn thiết bị khai thác Về việc chọn thiết bị khai thác cần được chọn theo các điều kiện sau: (1) Máng cào lò chợ phải đủ công suất chuyển than của máy khấu. (2) Giữa máy khấu và máng cào phải đảm bảo không gian vận chuyển tốt. (3) Máy khấu phải đảm bảo công suất đã định. Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 27
  28. (4) Phải có đủ không gian giữa xà giàn chống tự hành và mặt trên của máy khấu. (5) Thiết bị phải gọn gàng đáp ứng kịp thời khi có thay đổi độ dốc của vỉa. (6) Thiết bị cũng phải đáp ứng sự thay đổi của chiều dày vỉa. 3) Mô hình diện khai thác Phương pháp khai thác lò chợ dài, nhìn chung được dùng cho khai thác diện khai thác bằng 2 đường lò đá dọc vỉa và gương lò chợ. Trong đường lò đá người ta gọi: đường lò nông hơn là đường lò trên (lò vai) đường lò sâu hơn là đường lò sâu (đường lò dưới). Chiều dài gương lò chợ thường: 100m ~ 250m. Đường lò dưới được sử dụng làm đường lò gió vào, đường lò vận tải. Còn đường lò trên được sử dụng làm đường lò cung cấp vật liệu, đường lò gió ra. Hình 5: Máng cào, máy khấu và giá thủy lực của hãng JOY II. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA MÁNG CÀO II.1.Đặc tính kỹ thuật chung Trong hệ thống cơ giới hóa, máng cào là thiết bị phải làm việc với cường độ cao nhất, - Vừa vận tải than vừa làm nền cho máy khấu di chuyển. - Thiết bị chịu ảnh hưởng của môi trường lớn, bị va đập mài mòn lớn. Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 28
  29. - Có khả năng uốn cong theo gương lò, để di chuyển tiến theo gương. - Tốc độ tải than phải phù hợp với máy khấu. - Lực đẩy của xi lanh tiến gương (giàn chống) phù hợp với máng cào. - Chiều dài của lò chợ từ 100m đến 150m. Có thời gian làm việc ổn định từ 1 – 3 năm. Vì vậy, các bộ phận làm việc thường mau mòn và chóng hỏng. Trong số các chi tiết của máng cào tang dẫn động là chi tiết quan trọng nhất có biên dạng hình học phức tạp yêu cầu cao về độ chính xác dẫn động xích, vật liệu chế tạo có yêu cầu cao về độ chống mài mòn, độ cứng bề mặt và độ dẻo cao. Chế độ làm việc: Trên cơ sở tính toán bền, ta dùng giả thuyết về sự phá hủy tổng hợp dưới tác động tải trọng phá hủy [11]: N S x mEK = ∑mi ti (II-1) N O Ở đây: + mEK- tỷ số phụ tải tương đương (về độ nóng, về độ mỏi khi uốn, độ bền khi tiếp xúc). + x- chỉ số mức độ mỏi cong. + NS, NO số tổng (làm việc và cơ sở) của các chu kỳ tác động của phụ tải (tải trọng). + mi- phụ tải tương đối, nghĩa là đưa vào một trong những tải trọng tác động (thường chọn tối đa). + ti- số lượng tương đương các chu kỳ tác động của tải trọng. Để xác định được mEK cần phải biết trị số mi và ti cho nấc đồ thị phụ tải được biểu diễn, phần nào của số lượng tổng các chu kỳ có tải trọng lớn nhất. Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 29
  30. Để xác định tải trọng tương đương khi tính toán bền các chi tiết của máng cào cần thiết lập biểu đồ chế độ tải trọng của chi tiết tuân theo chế độ làm việc cơ bản của động cơ. Đối với máng cào đi kèm máy khấu than, chu kỳ làm việc chia thành 3 giai đoạn [11]: Khởi động To, giai đoạn làm việc T1 và giai đoạn không tải T2. Giai đoạn làm việc sử dụng công suất trung bình. Giai đoạn khởi động không quá 0,5% và giai đoạn không tải 10- 15% so với toàn bộ chu kỳ làm việc. II.2. Các kết cấu chung của máng cào trong hệ thống liên hợp Hình 6 mô tả chung về kết cấu máng cào đi kèm máy khấu than được áp dụng trong các gương khai thác hiện nay a. Máng cào hai xích cạnh 400T/h b. Máng cào hai xích giữa 450T/h Hình 6: Kết cấu của một số loại máng cào Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 30
  31. a. Một trạm dẫn động; b. Hai trạm dẫn động 1 đầu; c. Hai trạm dẫn 1 phía; d. 3 trạm dẫn động; e. 4 trạm dẫn động. Hình 7: Kết cấu của một số loại máng cào theo sơ đồ dẫn động Kết cấu trên hình 7 gồm: đầu, đuôi máy; máng quá độ đầu và đuôi; máng đặc biệt đầu và đuôi; máng giữa; máng điều chỉnh xích; bộ phận liên kết với giá; bộ phận lắp thanh răng cho máy khấu di chuyển Kết cấu của máng cào đảm bảo cho máy khấu có thể di chuyển trên đó một cách an toàn; Ngoài ra, liên kết giữa đầu, máng giữa, đảm bảo máng cào có thể tiến gương từng đoạn theo các chu kỳ khấu. Gồm: đầu- đuôi máy, máng quá độ đầu- đuôi, máng đặc biệt đầu- đuôi, máng giữa, máng điều chỉnh chiều dài và các linh kiện khác. 1. Bộ truyền động đầu- đuôi máy: đây là phần động lực của máng cào gồm: bánh răng lai xích, trục nối tiếp bánh răng, khung, tấm nối tiếp, tấm chắn than, bộ tách xích, tấm đệm, thành chắn, bộ giảm tốc, ca bô, khớp nối, miếng đè xích Ngoài ra, bộ truyền động đầu máy còn có cụm phanh. Động cơ điện liên kết với bộ giảm tốc thông qua khớp nối, chúng được bắt chặt vào khung đầu- đuôi máy bằng bu lông. Trong quá trình lắp đặt máng cào trong lò chợ động cơ điện- bộ giảm tốc được lắp đặt về phía phá hỏa. Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 31
  32. a, Khung đầu- đuôi máy: Gồm các tấm thép hàn lại với nhau. Trên khung đầu máy có vị trí lắp bộ tách xích. Hai bên đều có vị trí lắp giá đỡ thuận lợi cho việc lắp bộ truyền động. Phía sau có hai chốt định vị thuận lợi cho việc lắp máng quá độ. b, Hộp giảm tốc: Thông thường là hộp giảm tốc 3 cấp gồm: 1 cặp bánh răng côn, 1 cặp bánh răng nghiêng và 1 cặp bánh răng thẳng. Vỏ bộ giảm tốc có kết cấu đối xứng nên có thể đảo chiều lắp theo yêu cầu bên phải hoặc trái của máng cào tùy theo yêu cầu sử dụng. c, Vỏ bảo vệ cụm truyền động và bích nối tiếp: Vỏ bảo vệ cụm truyền động do vỏ ngoài, nắp tản nhiệt, bích nối động cơ và bích nối bộ giảm tốc hợp thành, có tác dụng liên kết bộ giảm tốc với động cơ và lắp đặt cụm phanh hãm. d, Bánh răng lai xích: nắp vòng bi, gối đỡ, trục, gioăng làm kín, vòng bi, có tác dụng truyền động lực. Tùy vào loại máng cào bố trí xích giữa hay hai bên sẽ có kết cấu của bánh lai xích. e, Trục nối bánh răng: Là bộ phận truyền động từ hộp giảm tốc sang bánh răng lai xích. Khi lắp trục nối tiếp cần chú ý sự đồng tâm giữa bánh răng trong và bánh răng ngoài. f, Khớp nối: Khớp nối có các ưu điểm sau: giảm dao động trong quá trình truyền động, rút ngắn thời gian khởi động của động cơ, bảo vệ quá tải cho động cơ và các bộ phận truyền động khác. Tuy nhiên, trước đây vấn đề này rất quan trọng thường sử dụng khớp nối thủy lực, hiện nay công nghệ truyền động điện đã giải quyết được và sử dụng khớp nối hình sao nên ít cồng kềnh hơn. g, Bộ tăng xích: Có tác dụng điều chỉnh độ căng của xích, gồm cụm phanh và móc tăng xích. Trong quá trình sử dụng má phanh sẽ bị mài mòn, vì vậy cần kiểm tra độ mài mòn của má phanh. Cần chú ý trong quá trình tăng xích hai mắt xích hai bên được móc tương xứng với nhau. Khi dùng động cơ điện để tăng xích, sau khi sử dụng phanh hãm chắc chắn rồi thì dừng động cơ Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 32
  33. lại mới được tiến hành tăng xích. Sau khi tăng xích xong tiến hành tháo cụm phanh ra và lấy tấm nắp đậy lại. h, Miếng đè xích: Được lắp ở bên trong của khung đầu- đuôi máy, có tác dụng chống nhảy xích và làm cho xích luôn ăn khớp với bánh răng. e, Bộ tách xích và tấm đệm: Khung đầu- đuôi máy có vị trí lắp tấm hớt than, bộ tách xích và tấm đệm. 2. Máng quá độ: Máng quá độ được định vị với khung đầu máy bằng chốt và được bắt chặt bằng bu lông. Máng quá độ liên kết với máng giữa (hoặc máng điều chỉnh) bằng chốt. Thành chắn và miếng hớt than của máng quá độ được định vị bằng chốt và được bắt chặt bằng bu lông. 3. Máng giữa: Về cơ bản hai loại máng này giống nhau chỉ khác nhau về chiều dài. Hai cầu máng được nối với nhau bằng chốt ante và cho phép uốn cong 3o theo cả phương ngang và phương thẳng đứng, hai bên máng có thể lắp miếng hớt than và thành chắn than. 4. Xích máng cào- Thanh gạt: Mỗi đoạn xích có lắp sẵn thanh gạt (3 đoạn xích+ 3 thanh gạt) với khoảng cách 860mm - 1032mm. Đi kèm theo máng cào còn có các cặp đoạn xích với các mắt lẻ 3, 5, 7 và 9 dùng để tăng xích. Thông thường mối hàn của mắt xích (mắt xích nằm mối hàn hướng vào tâm máng, mắt xích đứng ở mặt trên hướng lên trên), thanh gạt (ở mặt trên có hình chữ T, bề dày ít sẽ đi trước) và bu lông (đầu bu lông đi trước). 5. Thành chắn than và tấm kẹp: Đầu- đuôi và các cầu máng đều được lắp thành chắn than. Thành chắn có tác dụng không để than trên máng tràn ra ngoài. 6. Miếng hớt than: Có tác dụng hớt than vào máng cào khi máng cào di chuyển. Đặc tính kỹ thuật cơ bản của một số máng cào của Trung Quốc hiện nay thể hiện ở bảng 7; một số loại khác trên thế giới thể hiện tại bảng 8. Bảng 7: Đặc tính kỹ thuật một số máng cào cỡ lớn của Trung quốc Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 33
  34. Chiều dài xuất Chiều Năng Vận Khối xưởng dài lv suất tốc Động cơ lượng TT Tên gọi (m) (m) t/h m/s CS Điện áp 1 SGB630/180 180 150 400 1.0 290 660/1140 93.6 2 SGB630/220 180 150 450 1.0 2x 110 660/1140 96.2 3 SGB630/264 180 150 600 1.18 2x132 660/1140 98.5 4 SGB764/264W 200 150 700 1.12 2x 132 1140 163 5 SGZ764/264 200 150 900 1.0 2x 132 1140 137 6 SGZ764/320 200 150 900 0.95 2x 160 1140 132 7 SGB830/630 200 150 1200 1.03 2x315 1140 187 Bảng 8: Một số loại máng cào khác 1 Kiểu dạng MCCV-HB 750 4HB 280V 2 Nhà sản xuất Mitsuimiike- Nhật DBT (Đức) 3 Công suất tải than 900 T/giờ 1.500 T/giờ 4 Chiều rộng máng 750 mm 800 mm 5 Nối trên máng Hình chân chó (300T) Pretchaillink (300T) 6 Công suất điện 300kW x 23.000 V 350 kW x 23.000V 7 Kích thước xích φ26 mm x 92 42/46mm x 151/153 8 Phương thức lắp xích Xích kép ở giữa máng Xích đơn ở giữa máng 9 Tốc độ xích kéo 64 m/phút 36/72m/phút Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 34
  35. Chương III. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM, THIẾT KẾ MÁNG CÀO I. TÍNH TOÁN. I.1.Năng suất của lò chợ cơ giới hóa Năng suất của lò chợ cơ giới hóa phụ thuộc vào tốc độ khấu than của máy khấu (trên cơ sở điều kiện địa chất, chiều dày vỉa và độ cứng của than, đất đá kẹp). Tham khảo một số loại máy khấu hiện có đang sử dụng hiện nay, năng suất của lò chợ có thể đạt 2.000 tấn -4.000 tấn/ca. Tốc độ di chuyển của máy khấu thông thường đạt 0-6m/phút, khi độ cứng than đất đá f <3.5. + Nếu như dùng Combain hoặc máy khai thác khác mà vẫn dùng máng cào thì trong trường hợp này tính toán năng suất của máy liên hợp (Combain) QK khi dùng cùng máng cào: QK = 60.vK .L.h.∂' (Tấn/ giờ) (III-1)-[11] Ở đây: - vk- tốc độ tiến của Combain được phép về mặt kỹ thuật (m/phút). Theo một số tài liệu nước ngoài tốc độ khấu đạt 0-6m/phút - L: chiều sâu cắt, m. (0.63) - h: Chiều cao khấu, m. (2m-2,4m) - ∂ ’= 1,2- 1,3, trọng lượng thể tích của than, T/m3 (than liều khối). Theo tính toán trên năng suất của máy khấu có thể đạt 250-450 tấn/h. + Hệ số quá tải: So với các máng cào có thành đối xứng, máng cào đi kèm máy khấu than có 01 thành để làm tăng độ cứng vững và làm gối cho bánh của Combai di chuyển. Vì vậy, diện tích lòng máng chứa vật liệu tăng lên so với thông thường. (Xem hình 8). Hệ số quá tải được xác định theo thực tế đạt 1,4. Khi khai thác theo các vỉa dốc theo phương ngang làm tăng lượng Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 35
  36. vật liệu chất lên cầu máng. Vì vậy, khi tính toán đề tài chọn tăng công suất 450 tấn/h cho phù hợp với thực tế. + Ngoài ra, nếu khấu than theo sơ đồ con thoi hướng di chuyển của Combai có một chiều cùng chiều với máng cào. Vì vậy, công thức (III-2) cần thay thế vận tốc di chuyển tuyệt đối của xích bằng vận tốc tương đối. Tức là, vận tốc thực tế của máng cào gia tăng khi combai khấu chạy ngược chiều. v v'= v ± k (m/s) ( III-3)-[11] 60' Dấu (+) khi dịch chuyển ngược nhau. Dấu (-) khi dịch chuyển cùng chiều giữa xích và combain. Lập tài liệu thiết kế trên cơ sở mẫu, với kích thước và hình dáng đã có. Tuy nhiên, phải tính toán dựa theo một số thông số đã chọn và các chế độ lắp ghép phù hợp với đặc tính kỹ thuật của chúng. Trên cơ sở tham khảo một số máng cào sử dụng trong cơ giới hóa, phù hợp với điều kiện Việt nam và năng suất của máy khấu. Đề tài chọn mẫu thiết kế như sau: Các thông số tính toán: - Năng suất tính toán tối đa: 450 tấn/h. - Vận tốc tính toán max: 1,07m/s; - Chiều dài tính toán: 140-150m; - Chiều rộng tối đa: 630mm; - Chiều dài cầu máng: 1500mm; - Vật liệu chuyên chở: Than nguyên khai, đá; - Số xích kéo 02; - Góc dốc tối đa 200. I.2.Tính toán chung cho máng cào I.2.1. Năng suất của máng cào. Máng cào đặt ở khâu vận chuyển và làm giá đỡ cho máy khấu di chuyển, nằm trong hệ thống thiết bị cơ giới hóa khai thác than. Do đó năng Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 36
  37. suất của máng cào thường chọn theo năng suất của thiết bị khai thác. Chọn năng suất tối đa 450 tấn/giờ, cho vật liệu chuyên chở là than có lẫn đất đá kẹp. Trong số các kích thước cơ bản của máng cào thì chiều cao, chiều rộng của máng là cơ bản nhất. Kích thước này sẽ xác định bề mặt tiết diện vật liệu trên máng cào cũng như kích thước tối đa của “đống” vật liệu được chất lên máng. Máng cào là một khâu trong thiết bị vận tải than do máy khấu khai thác ra, vì vậy khả năng thông qua (tải) của nó cần chẳng những phù hợp với năng suất của các máy khấu than, mà còn phải có dự phòng cho trường hợp quá tải, khó khăn khi làm việc trong lò; Nhưng cũng không cho phép mức dự trữ khả năng làm việc quá lớn, vì như vậy sẽ làm tăng giá thành của thiết bị. I.2.2. Tiết diện máng nhánh công tác 2 Năng suất của máng cào phụ thuộc tiết diện máng Fo(m ), tốc độ chuyển động của xích v (m/s), hệ số điền đầy ψ = 1 và trọng lượng riêng của vật liệu γ = (1.2-1.3 t/m3) ở thể tơi vụn (giả thiết máng cào vận chuyển than và có lẫn đất đá, γ = 1,25 t/m3: a) b) 2 a- Tiết diện không tính đến thành be Sbđ = 0.067 m . 2 b- Tiết diện có tính đến thành be Stt = 0.09m . Hình 8: Tiết diện tính toán cho máng cào Q= 3600Fo.v .ψ .γ ,(t/h) (III-4) Từ công thức có thể xác định tiết diện của máng Q 450 F == =0.093 m2 (III-5) o 3600.v .γψ . 3600.1,07.1,07.1,25 Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 37
  38. Vận tốc chuyển động của máng cào có thể lấy trong khoảng 0,6 đến 1,1m/s; hệ số chở đầy ψ phụ thuộc vào góc nghiêng đặt máng, tính chất bám dính của vật liệu vận chuyển với máng, khi tính toán có thể lấy ψ= 0,9- 1,1. Một kích thước quan trọng của tiết diện máng là chiều rộng B, có thể xác định theo công thức. kQ. B ==h (III-6) 3600.cvβ . .ψ + kh- tỷ lệ giữa chiều rộng B và chiều cao h của máng, B k = = 2,4 − 4,5 h h + Q- năng suất max, 450 t/h. + v- vận tốc tuyệt đối của xích, 1,07 m/s. + γ- trọng lượng riêng của vật liệu thể tơi; 1,25 t/m3; + cβ- hệ số sử dụng tiết diện, phụ thuộc góc nghiêng và độ tơi vụn của vật liệu vận chuyển, lựa chọn theo bảng 9: Giả sử trong trường hợp xấu nhất là máng cào phải chở than lên dốc với góc dốc đến 20o. Bảng 9: Giá trị hệ số cβ β, độ -15 -5 0 10 20 30 35 Vật liệu khô nhẹ 1.5 1.3 1 0.85 0.65 0.5 - Cục to ẩm ướt 1 1 1 0.75 0.6 Từ các công thức trên ta có thể tính được. kQ. 2.4. 450 B ==h ≈630 mm 3600.cvβ . .ψ 3600.0,6.1,07.1,25 Theo các mẫu nghiên cứu có thể chọn chiều rộng máng cào bằng 630 mm, chiều cao hữu ích của máng bằng 113mm. Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 38
  39. I.2.3. Xác định lực cản chuyển động và công suất động cơ 1. Trường hợp máng cào đặt trên tuyến thẳng. a, Lực cản chuyển động. Lực cản chuyển động của máng cào gồm lực cản của xích và của vật liệu, do đó ở nhánh không tải sẽ là: WqLgfkt= o (cossin)1 β m β , N; (III-7) và ở nhánh có tải: WgLqfqfcct=+ [(. o .2 ).osβ ±+ ( qqs o )in)β , N (III-8) qo- trọng lượng 1m xích kể cả thanh gạt, kg/m; L- chiều dài máng cào, m; f1- hệ số ma sát của xích với máng; f2- hệ số ma sát của vật liệu vận tải với máng; q- trọng lượng 1m vật liệu trên máng cào. Q 450 qkgm== =116,8 / (III-9) 0,36v 3,6.1,07 β- góc nghiêng đặt máng cào, độ. Dấu (+) ứng với lên dốc; dấu (-) ứng với xuống dốc. (5) Hệ số ma sát f1 của xích với máng có thể lấy Đối với máng cào hai xích Có gờ hướng xích 0,25 – 0,35 Hệ số ma sát f2 của vật liệu với máng có thể chọn Than đá trượt trên máng 0,3 – 0,5 Lực cản chuyển động của các đĩa xích có thể lấy bằng 10% tổng lực cản của hai nhánh. Do đó tổng lực cản của máng cào được tính toán theo công thức III-10: 5 - Bảng 4.2 trang 151 [1] Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 39
  40. WWWLgqfqfoktcto=+=1,1( ) 1,1[ 212 cosβ + ( cosββ ± sin )], N. (III-10) Thay các giá trị vào ta có: ⎡ 000⎤ WWWoktct=+=1,1( ) 1,1.150⎣ 2.116.0,5cos 20 + 33,3(0.5cos 20 ± sin 20 )⎦ WWWoktct=+=1,1( ) 183886,0 N b, Xác định sơ bộ công suất động cơ theo Wo. Khi đã xác định tổng lực cản Wo và biết vận tốc chuyển động của xích là v, công suất động cơ sẽ là: Wv 183886.1,07 NkW==o =198,1 , kW (III-11) 1000η 1000.0,93 η- hiệu suất của trạm dẫn. 2. Sức cản phụ khi uốn cong máng cào để di chuyển a, Lực cản chuyển động Khi dịch chuyển dần máng cào từ tuyến cũ sang tuyến mới xích kéo chuyển động theo đường cong. Ở đoạn cong đó xích kéo thêm tải trọng phụ do ma sát giữa xích với thành máng. Để làm sáng tỏ phương pháp tính toán này ta xét máng cào đặt nghiêng một góc β và xích uốn cong trong mặt phẳng nằm ngang một góc 2αo, xem hình 9. Hình 9: Mô hình uốn cong của máng cào Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 40
  41. Điểm 1 bắt đầu của vòng xích là điểm xích đi ra khỏi đĩa xích chủ động, còn thứ tự các điểm sau đánh số theo chiều chuyển động của xích ở các điểm xích đổi chiều cong. Hình 10: Sơ đồ tính lực căng trong xích a- bước dịch chuyển máng cào; l- chiều dài một đoạn máng; α’- góc quay của máng tương ứng với một đoạn máng; R- bán kính cong của đoạn cong; Lu- chiều dài đoạn máng cong; Xác định góc α: Góc α có thể xác định như sau: ( Trên cơ sở các thông số cơ bản chọn trước: l=1500mm; b=630mm; a = 630mm;) α o l sin = , (III-12) 22R lllbx. 1500 630 từ đó R =≈===31500mm (III-13) α α dl 30 2sin o o 2 Để xác định α, xét tam giác vuông MO2N L2 a RR22=+u () − 42 hay là LuaRaxx=−=422 4 630 31500 −= 630 8887 mm . Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 41
  42. aL22+ R = u , (III-14) o 4a và góc α α a αα sino =⇒=00 arcsin , (III-15) 22222 aL+ u Từ đó tính ra được số đoạn uốn cong của máng cào: 2α Z = α o Thay các thông số vào ta tính được: α = 0,14154 rad; α 0 = 0,04764 rad; R=31500mm; Lu= 8887mm; Z5.94 đoạn lấy tròn Z = 6. Tính toán lấy: αo ≈2.750; α ≈8.210; Tính toán lực cản chuyển động của xích trong trường hợp này người ta dùng phương pháp tính đuổi điểm, có nghĩa là biết lực cản chuyển động của xích tại điểm i và lực cản chuyển động của đoạn i- (i+1), suy ra lực cản chuyển động của xích tại điểm (i+1): Si+1= Si + Wi-(i+1) Muốn cho xích ăn khớp với bánh xích chủ động được tốt người ta lấy lực căng của xích tại một điểm khoảng S1 =Sr= 2000 – 3000N. Tiếp theo lực căng tại điểm 2 sẽ là: S2= S1 + W1-2 = Sr + Wkt W1-2- lực cản chuyển động trên đoạn 1-2. Trong trường hợp vận chuyển vật liệu đi xuống W1-2= qoL1(f1cosβ + sinβ). Vật liệu đi lên là: W1-2= qoL1(f1cosβ - sinβ) Lực căng tại điểm 3: S3= S2 + W2-3 Lực cản chuyển động trên đoạn 2-3 là lực ma sát của đoạn xích 2-3 vào thành bên của máng với góc ở tâm là 2αo. Do đó, lực cản phụ xuất hiện trên đoạn xích 2-3 có thể tính gần đúng theo công thức ơle. Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 42
  43. 2 fαo W2−3 = S2 (e −1) f- hệ số ma sát của các thanh gạt với thành máng f = 0,4 – 0,45. Sau khi xác định được α, với đoạn cong Lu rất nhỏ so với L (chiều dài máng cào), lực cản chuyển động trên đoạn cong 2-3; 2 fαo 2 f αo W2−3 = S2 (e −1)= [SqgLf111+ o (cossin)(ββ+−] e 1) Như vậy, đối với máng cào có thể xác định gần đúng lực cản W2-3 là: 2 f αo W2-3 =[2500++−qgLfo 11 ( cosββ sin )] ( e 1) Lực căng ở điểm 4: 2 f αo S4= S3+ W3-4= [SqgLf112+++−+oo( cosβ sinβββ )] e qgLLf ( 11 )( cos sin ) Lực căng của điểm 5: S5= S4 + W4-5 = k1S4 Theo kết quả của nhiều công trình nghiên cứu [11], k1= 1,07- 1,10. Lực căng ở điểm 6: S6=S5+W5-6= kS14+− qgL()(cossin)()(cossin) L 1 f 2β −βββ + qgo L − L 1 f 1 − Lực căng tại điểm 7: 2 fαo S7 = S6e Lực căng ở điểm 8: S8=S7+W7-8= S712+−+− qgL( f cosβ sinβββ ) qo gL 11 ( f cos sin ) Thay các giá trị vào ta tính toán được các thông số với giá trị L1=1/2L: S1 5.000,0 N S2 = S1 +W2-1 3.531,7 N 2a.f-1 S3= S2+S2(e ) 4.997,1 N S4= S3 + W3-4 8.528,8 N S5 = k *S4 9.253,8 N S6= S5+W5-6 94.306,6 N 2a.f S7= S6 (e ) 106.363,2 N S8= S7+W7-8 191.416,1 N Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 43
  44. Lực vòng tác dụng lên bánh xích dẫn Wo=S8-S1+W8-1 (III-16) S8-1- sức cản chuyển động của bánh xích dẫn W8-1= k2(S1+S8) (III-17) k2=0,03 – 0,05 Wo = [](191416−+ 5000) 0.04x (191416 + 5000) =194 272, N (III-18) Xác định sức căng tĩnh và sức căng động [1]: ' St max 191416 Sức căng tĩnh: SNt max =÷(1,1 1,2) = 1,2 = 110064 (III-19) zx 2 Sức căng động: Sdh = 2.L.(k'q+2.k''.qo).amax L = 150m; k’ = 0.4; k’’ = 0.5. Gia tốc xích amax được xác định theo công thức: 22 2 2.π .v 22 1,07 amsmax ==2.3,14 = 5.36 / . Zl.7.0,08x Trong đó: v là vận tốc xích lớn nhất; Z số răng của tang xích Z = 7; lx bước xích 0.08m. Từ đó: Sdh= 2.150. (0,4. 116 + 2.0,5.33,3) = 128626, N. Sức căng toàn phần của xích: Smax = Stmax + Sdh = 109609 + 118661=228270N b, Công suất động cơ. Đặt trạm dẫn động ở đầu, công suất động cơ sẽ là: [](S − S ) + W v N = 8 1 8−1 , kW (III-20) 1000η [(191416−+ 5000) 0.04xx (191416 + 5000)] 1,07 NkW==212.65 1000x 0,93 Như vậy, với công suất của động cơ không đổi, khi thay đổi các thông số q và β thì chiều L của máng cào cũng thay đổi. Từ công thức (III.18) ta có: 1000Nη Lmmax ==164,43 , m (III-21) 1,1[] 2qfqfo cosβββ21++ ( cos sin ) Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 44
  45. 3. Vị trí trạm dẫn động và số động cơ dẫn động a, Vị trí trạm dẫn động không ảnh hưởng đến công suất động cơ [xem công thức (III.20) và (III.22), nhưng lực căng của bộ phận căng xích phụ thuộc vị trí trạm dẫn động. Vị trí trạm dẫn động phụ thuộc vào góc nghiêng β, có thể chọn được giá trị của β= βo, tại đó Wct= Wkt cân bằng hai phương trình (III.7) và (III.8) sẽ tìm được β. qf 2 tgβ o = (III-22) q + 2qo Khi góc đặt máng cào bằng trị số xác định theo công thức trên trạm dẫn động đặt ở đầu nào của máng cào cũng được, ở đây tgβ=- 0.31. Còn khi β> βo (Wct> Wkt), trạm dẫn động phải đặt đầu dỡ tải của máng cào; ngược lại khi β< βo (Wct< Wkt) trạm dẫn động phải đặt ở đầu nhận tải (đầu cao của máng cào). b, Khi năng suất Q và chiều dài L của máng cào lớn lực kéo của xích ở điểm vào bánh dẫn S8 (hình 9) sẽ rất lớn và ở đó hệ số dữ trữ bền của xích có thể không đạt trị số cho phép, hoặc dẫn động bằng một động cơ thì công suất sẽ lớn, nặng nề. Để khắc phục các nhược điểm trên ta đặt trạm dẫn động ở cả hai đầu máng cào. Công suất động cơ lắp đặt ở mỗi đầu máng cào phụ thuộc vào góc nghiêng β, hướng vật liệu vận chuyển và xác định điều kiện: công suất và số động cơ của trạm dẫn động đầu máng cào (đầu dỡ tải) khắc phục sức cản của nhánh có tải; công suất và số động cơ của trạm dẫn động cuối máng cào (đầu nhận tải) khắc phục sức cản của nhánh không tải. Khi vận tốc chuyển động của xích là v, m/s, công suất của các động cơ trạm dẫn động đầu máng. 8 v∑W N = 5 , kW (III-23) đ 1000η của trạm dẫn động cuối máng cào Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 45
  46. 5 v∑W N = 1 , kW (III-24) đ 1000η 8 ∑W - tổng lực của chuyển động từ điểm 5 đến điểm 8; 5 5 ∑W - tổng lực cản chuyển động từ điểm 1 đến điểm 5. 1 Tuy nhiên, trong điều kiện cụ thể đối với máng cào đi kèm máy khấu việc hoạt động ở nhiều vỉa có độ dốc khác nhau, hướng di chuyển không thay đổi, không thao tác với một vị trí cụ thể nên ta chọn hai trạm dẫn động, phân bố ở hai đầu (theo một số máng cào hiện có của Trung Quốc, động cơ được phân bố đều cả hai đầu dẫn động). Tổng công suất cần thiết theo tính toán là: 212 kW lấy tròn là 220 kW. Phân bố công suất là: 110 kW cho mỗi đầu dẫn động. Biểu đồ lực căng của xích khi dẫn động cả hai đầu máng cào được thể hiện trên hình 11: a. Trạm dẫn động 1 đầu; b. Trạm dẫn động đặt ở hai đầu. Hình 11: Biểu đồ lực kéo của xích của các trạm Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 46
  47. II. KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁNG CÀO Máng cào gồm các bộ phận: xích kéo, thanh gạt, trạm dẫn động, trạm kéo căng và máng. II.1. Tính toán xích: Xích kéo là bộ phận quan trọng nhất trong máng cào. Năng suất và chiều dài máng cào phụ thuộc vào độ bền của xích. Những yêu cầu đối với xích máng cào: độ bền, trọng lượng tối thiểu, bền mòn, tháo lắp nhanh và dễ dàng, kết cấu đơn giản và giá thành chế tạo rẻ. Trong quá trình làm việc xích sẽ bị mòn do tác dụng của tải trọng thay đổi, bị biến dạng dẻo hoặc bị đứt gãy do quá tải đột ngột. Khi thiết kế máng cào thường chọn xích trong các loại xích tiêu chuẩn, sau đó kiểm tra lại sức bền theo điều kiện làm việc. Để làm xích kéo cho máng cào thường dùng xích hàn. Đối với máng cào này ta chọn xích tiêu chuẩn theo TCVN1583-74 có đường kính d = 22 mm. Chiều dài bên trong (bước) t = 86mm, chiều rộng bên ngoài b = 75. Hình 12: Xích và thanh gạt Xích máng cào tính theo tải trọng tĩnh với hệ số dữ trữ bền nb: Theo tải trọng tĩnh: Sd 1130000 Smax == =6,85> nb=6 (III-25) St max 191416 Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 47
  48. Theo tải trọng động: Sd 1130000 Smax ===5, 49 > nb=4 (III-26) SSt max+ dh 238690 Như vậy, xích đã chọn đảm bảo độ bền. II.2. Thanh gạt Chiều cao thanh gạt của máng cào không lớn, do đó khi làm việc vật liệu vận chuyển nằm tràn ngập cả xích lẫn thanh gạt và khi xích chuyển động cả thanh gạt lẫn xích mang theo vật liệu chuyển động. Trong thực tế, khi vận chuyển có lúc cục vật liệu bị kẹt, hoặc mối nối các đoạn máng không bằng phẳng, do đó thanh gạt phải có độ bền nhất định. Một trong các thông số quan trọng của máng cào là bước đặt thanh gạt. Nếu tăng bước của thanh gạt thì trọng lượng 1m bộ phận kéo sẽ giảm và kèm theo đó sẽ giảm lực cản chuyển động và sự ăn mòn của máng. Nhưng khi tăng quá giới hạn nhất định thì dòng vật liệu liên tục trên máng sẽ biến thành không liên tục và năng suất của máng cào sẽ giảm. Khi vận chuyển đi xuống, dòng vật liệu sẽ được đảm bảo liên tục khi bước thanh gạt nằm trong khoảng từ 1000 đến 1200mm và thực tế cho thấy rằng nếu dùng bước nhỏ hơn năng suất của máng cào cũng không tăng. Khi vận chuyển đi lên dòng vật liệu máng cào phụ thuộc nhiều vào bước và chiều cao của thanh gạt thường đạt từ 860mm đến 1032mm. Đối với máng cào dạng này, chọn khoảng cách giữa hai thanh gạt là 860mm. II.3. Tang lai xích Kết cấu của tang lai xích phụ thuộc vào loại xích. Trong các công thức xác định các thông số của đĩa xích số răng z cho trước. Từ đó ta tính toán ra các thông số của tang xích, kết quả mô tả tại bảng 10, hình dạng được mô tả qua bảng 13. Bảng 10: Thông số biên dạng tang xích TT Các thông số Giá trị, mm 1 Đường kính vòng lăn 366,36 2 Khoảng cách từ tâm đĩa đến mặt tâm vòng xích 164,04 Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 48
  49. TT Các thông số Giá trị, mm 3 Bán kính rãnh xích 14,00 4 Đường kính mặt trong rãnh xích 325,10 5 Đường kính mặt ngoài rãnh xích 421,36 6 Bán kính ổ mắt xich 14,25 7 Bán kính lượn chân răng 11,00 8 Bước răng cực đại đo trên vòng lăn 158,88 () 90,6 70,0 30,0±0,50 60,0 72,0 14,4 30,0 R12,0 ° 16,0 0 R5,0 ,0 0 3 x R20,0 0 1 R10,0 R20,0 30,0 6 v? trí 14 mép Ø425,0 180,0 24,0 F10 42,0 215,0 228,0 258,0 „ „ „ Ø178,0 Ø150,0 H7 a) Tang xích b) Hình khối thiết kế dạng 3D Hình 13: Kết cấu tang xích Các thông số được xây dựng tại bản vẽ số: MC630/110-01.05.001. III. CƠ CẤU DẪN ĐỘNG MÁNG CÀO Từ các thông số đã tính toán, ta xác định các thông số cơ bản của hệ truyền động theo bảng 11: Bảng 11: Thông số chính đầu dẫn động TT Tham số Giá trị Đơn vị 1 Vận tốc tuyệt đối max 1,07 m/phút 2 Vận tốc Combai 6,0 m/phút 3 Vận tốc xích máng cào 0,97 m/phút 4 Đường kính vòng lăn xích trên tang 366,36 mm 5 Vận tốc quay của động cơ 1485,00 v/ph 6 Tỉ số truyền HGT 29,36 Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 49
  50. TT Tham số Giá trị Đơn vị 7 Vận tốc tang 50,58 v/ph 8 Tốc độ góc của tang 5,30 rad. s-1 9 Mô men quay trên trục ra HGT 21.008.470 Nmm Các tính toán cơ bản những bộ phận chủ yếu của cơ cấu dẫn động máng cào: động cơ, hộp giảm tốc và trục tang với xích không nêu trong báo cáo này. Để truyền động an toàn giữa động cơ và hộp giảm tốc dùng khớp nối răng. Hộp giảm tốc nón trụ ba cấp và động cơ đặt dọc bên cạnh đầu dẫn máng cào (xem hình 14). Các thông số của hộp giảm tốc được mô tả tại bảng 12, sơ đồ xem hình 14. a) Sơ đồ b) Hình khối thiết kế dạng 3D Hình 14: Sơ đồ kết cấu trạm dẫn động Bảng 12: Các thông số truyền động của hộp giảm tốc TT Cặp bánh răng Số răng Mô đuyn Tỉ số truyền Dạng 1 Cấp I Z1= 14 ms = 6 2,9286 Côn cong Z2 = 41 2 Cấp II Z1= 17 m = 7 3,4706 Trụ Z2 = 59 nghiêng 3 Cấp III Z1= 18 m = 9 2,8889 Trụ thẳng Z2 = 52 Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 50
  51. 1159 842 812 465 114 365 1450 2567 1500 1500 2567 1450 365 594 414 416 450 416 1197 1721 Hình 15: Sơ đồ máng cào và hệ dẫn động Kiểu kéo căng xích bằng sức kéo của trạm dẫn. Để hãm đĩa xích lúc căng xích, trên khớp nối từ động cơ ra HGT có cơ cấu phanh. Để kéo căng xích, ta cố định một đầu xích, sau đó mở máy đứt quãng nhiều lần để xích quay theo chiều ngược với lúc làm việc, sau khi xích đã được kéo căng, nối hai đầu xích với nhau. Cuối cùng nhả phanh. Kiểu kéo căng xích này dùng cho máng cào cỡ lớn dẫn động bằng nhiều động cơ là phù hợp. Để đảm bảo lực căng trong xích cho máng cào làm việc bình thường khi có tải, khi kéo căng xích bằng động cơ, độ dãn dài của xích phải đáp ứng hai yêu cầu: độ dãn dài để đảm bảo cho xích có đủ sức căng làm việc bình thường ∆ct , và độ dãn dài dư để nối hai đầu xích với nhau ∆n. Đối với xích hàn ∆n= (0,5 - 0,6) bước xích. ∆n= 0,6. lx=0,6. 86 = 52mm. Giả sử rằng, độ dãn dài của xích ∆ tỷ lệ với độ cứng và chiều dài L của máng, khi bỏ qua độ đàn hồi của máng, ta có ∆= ∆ct+ ∆n (III-27) Độ dãn dài của xích khi làm việc máng cào chiều dài L và độ cứng của L xích là Eo sẽ là: ∆ ct = (S s'b + St 'b' ) (III-28) nEo n- số xích của máng cào. 7 Eo- độ cứng tĩnh của xích, E= 10 N; Ss’b và St’b’- lực căng trung bình của nhánh xích không tải và có tải. Ở nhánh không tải: Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 51
  52. SS+ W SS==+12 kt (III-29) tb'122 S1- lực căng ban đầu của xích. Wkt- lực cản chuyển động của xích trên nhánh không tải. Ở nhánh có tải: S + S W W W S = 3 4 = S + ct ≈ S + ct = S + W + ct (III-30) t 'b' 2 3 1 2 2 1 kt 2 Wct- lực cản chuyển động của xích trên nhánh có tải. Thay các giá trị St’bvà St’b’ vào công thức ∆ct ta có: L 150.103 ∆=ct(2SW1ktct + 1,5. kt + 0,5 W ct ) =7 (2.2500 + 1,5.W +0.5W ) (III-31) nEo 2.10 ∆=ct 260,28mm . Để tạo được lực căng trong hai nhánh của máng cào như trên, trạm kéo căng phải tạo được một lực kéo. nE W0,750,25=∆o =SW + + W (III-32) ct ct2L 1 kt ct Wct = 44595N Lực kéo cực đại của động cơ kéo căng tác dụng lên đĩa xích 1000N 1000.110.0,95 WN==max η =107731 (III-33) max v 0,97 Nmax- công suất cực đại của động cơ, kW; v- vận tốc của xích, m/s; η- hiệu suất truyền động của cơ cấu. Độ dãn dài của xích ∆n dùng để nối tương ứng với lực kéo căng Wn WWnct=−max W = 107731-44595=63136N (III-34) IV. TÍNH TOÁN LỰC ĐẨY MÁNG CÀO. Các số liệu xác định R, αo và các thông số khác của tuyến cong dùng làm cơ sở tính toán đã xác định ở trên (khi xác định lực cản chuyển dịch của xích trong khu vực cong, uốn của máng cào). Để xây dựng công thức tính Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 52
  53. toán, ta xem máng cào làm việc trong điều kiện: Khi di chuyển từng máng một, trên cơ sở các xi lanh đẩy của giàn. Hình 16: Khảo sát quá trình dịch chuyển của máng cào Như vậy, khi đó lực đẩy của 1 xi lanh đẩy cầu máng của giàn phải khắc phục được lực cản của các thành phần sau: - Lực cản ma sát của 6 cầu máng, để chúng có thể xoay tương đối qua tâm K1 và K2 đến vị trí mới. - Lực ép của vật liệu khi giảm thể tích trước mặt máng cào. - Lực cản của xích do uốn cong theo phương tiến xi lanh. - Lực kéo các xy lanh đẩy cầu ra vị trí mới. Khi có sự xoay tương đối của đoạn máng cào sẽ xuất hiện mô men của lực ma sát và nó phải nhỏ hơn lực của kích đẩy. Quá trình dịch chuyển làm quay 03 cầu máng (1), (2), (3) tại tâm K1 và quay 03 cầu máng (4), (5), (6) còn lại tại tâm K2. Quá trình quay sẽ xuất hiện lực tương hỗ giữa vị trí nối tiếp (điểm P). Từ đó, ta có thể xây dựng công thức tính toán với tay đòn quay l/2 = 0,75m (vị trí tâm của cầu máng số 1). Phương pháp tính toán: Lấy hệ tọa độ theo các cạnh của cầu máng số (1), như hình vẽ, sau đó tính toán cho cầu máng số (1). Đối với các cầu máng Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 53
  54. số (2) và (3), các giá trị tâm quay được tính toán bằng hình học hoặc ma trận chuyển hệ tọa độ (6). Tương tự giá trị tính toán cho các cầu máng còn lại (4), (5), (6) quay qua tâm K2 sẽ bằng giá trị của cầu (1), (2) và (3) quay qua tâm K1. Để tính toán, do góc quay rất nhỏ ta giả thiết 3 cầu máng đầu thẳng hàng và tính mô men ma sát cho cả 03 cầu máng. Lực tác động của xi lanh thắng được mô men ma sát của 3 cầu này và sinh ra 1 lực P1 để làm quay 3 cầu máng còn lại. (Do bỏ qua góc nghiêng, qui 3 cầu máng về một dải nên phương pháp tính toán này còn chưa thật chính xác, nhưng sai số không đáng kể). 1. Mô men ma sát Các bề mặt tiếp xúc được hình thành dưới dạng hai dải hẹp vì vậy khi xác định mô men của lực ma sát thì bề mặt gối tựa có thể quy ước là qtt. G q = , kg/m (III-35) tt 2.l Ở đây: G- Tải trên một đoạn máng (máng cào) bao gồm: trọng lượng đoạn máng cào, xích và thanh gạt, khối lượng vật liệu di chuyển, khối lượng thanh răng cho máy khấu di chuyển, máng chứa dây dẫn điện kg. G = Gcm + q + q1+ qtr + qm (III-36) Trong đó các giá trị được xác định trên 1 m là: Cầu máng: Gcm = 565 kg/m; Xích và thanh gạt: q1= 33.1 kg/m; Vật liệu q= 116,8 kg/m; Thanh răng qthr= 83.2kg/m; qm=100 kg/m. (565+33,3+116,8+83,2+100) qkgm==449 / tt 2.1,5 Lực ma sát thành phần của cầu trượt (vi phân) dF ' = f .q.dx (III-37) Mô men thành phần của lực ma sát: 6 Tính cụ thể khi thiết kế giàn chống. Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 54
  55. ' ' dM = dF x = f .qx .dx (III-38) Mô men tổng của dải AB: l 11 M '22==fqxdx fqx l = fqL A ∫ 0 (III-39) 0 22 Mô men ma sát của dải CD: " '22 22 dMdFxbA =+=+ fqxbdx l lbxb222+ Mfqxbdxfqxb"2222=+=+++ |ln()| x l A ∫ 0 0 22b llb++22 Mfqllbb"222=++ (. ln( )) (III-40) A b Mô men tổng ma sát của 2 phía thành: f .qllb++22 MMM=+='"(ln()) lllbb 2 + 222 ++ (III-41) AAA2 b 0,57.446 4,5++ 4,522 0,63 M =+++(4,52222 4,5 4,5 0,63 0,63 ln( )) A 20,63 MA=7783,64 kGm ~ 76.357,50Nm. Số phần tử (đoạn) máng cào dịch chuyển đồng thời: 2.Π .R .α 2.3,14.31,5.9 m == ≈3 (III-42) 360.L 360.1,5 Do Mô men quay cần khắc phục của 3 cầu máng (4), (5) và (6) qua tâm K2 sẽ bằng Mô men của (1), (2) và (3), do vậy mô men ma sát cần khắc phục là Mtp: MTp= 2.M A (III-43) Như vậy, lực khắc phục cho việc dịch chuyển cầu máng do mômen ma sát gây ra là: Pms = 2.MA/Lp = 2. 76357/0,75 = 230 620N 2. Lực căng khi xích uốn cong Khi dịch chuyển máng cào cần khắc phục áp lực căng xích lên thành của máng: Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 55
  56. α PS= 2. .sin o (III-44) x 2 Ở đây: S- sức căng động của xích, N. 9 P ==2. 114665. sin 16216N x 2 3. Lực ép than trước gương Khi dịch chuyển, lực tác động lên cầu máng thứ nhất sẽ làm chuyển vị quay cho 3 cầu còn lại. Tổng lực cản cần khắc phục để dồn ép vật liệu trước gương là: [11]. Pđvl = c.m.g. G, N (III-45) Trong đó: c - là hệ số thực nghiệm c=0,8-0,9 m - là số phần tử cầu máng được quay. G - trọng lượng cầu máng và vật liệu. Pđvl = 0,9. 6. 449.2.1,5.9,81 =71 418,68 N Tổng lực cản theo phương y là: P= Pms + Px + Pđvl = 310 423,06 N Theo phương đẩy của xi lanh là: Pxld = P/cos2α = 311 837,29 N Ta có thể tạm xác định đường kính trong nhỏ nhất pistông đẩy máng cào theo công thức (với áp lực bơm 31,5Mpa): Pxld 311 837 Dmmtr ==2. = 12.13 . (III-46) π.pb 3,14.315.0,9 Theo phương pháp vận hành khi di chuyển từng xi lanh một nên lực đẩy của một xi lanh còn phải khắc phục được lực kéo các xinh lanh đẩy còn lại di chuyển theo (không đề cập ở báo cáo này). V. TÍNH TOÁN NHIỆT CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG. Đặt vấn đề: Đối với máng cào công suất nhỏ, quá trình sinh nhiệt của động cơ và các cơ cấu truyền động nhỏ, không gây ảnh hưởng nhiều đến tuổi thọ các chi tiết máy. Đối với máng cào công suất lớn, làm mát cho động cơ và Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 56
  57. hộp giảm tốc là điều cần thiết. Tuy nhiên, động cơ do các nhà chế tạo đã tính toán và thông thường làm mát bằng không khí, đề tài không đề cập đến. Đề tài tính toán lượng nhiệt sinh ra do hộp giảm tốc làm việc gây ra và phương pháp khắc phục. Lượng nhiệt sinh ra được tính trên cơ sở công suất của động cơ, chế độ làm việc và hiệu suất của bộ truyền. Như nêu ở mục I phần I.1 chế độ làm việc của máng cào được giả định như sau: Gọi T là chu kỳ làm việc của máng cào, thời gian làm việc không tải là 0,05%T, thời gian làm việc không tải 15%T; còn lại là 84,5%T máng cào đủ tải. Thời gian làm việc không tải được xác định là không tải vật liệu nhưng vẫn kéo xích, theo tính toán công suất được tính bằng ~15% công suất chọn. Lượng hao tổn công suất của bộ truyền do ma sát của các cặp bánh răng, ổ bi, và chủ yếu công suất để tạo và duy trì mô men quay cặp trục. Nhiệt sinh ra trong HGT do ma sát, được xác định theo công thức sau và thỏa mãn điều kiện [4]: 1000(1−η )P tt=+od ≤[] t (III-47) KS1 (1+ψξ ) Trong đó: 0 0 t0 – Nhiệt độ môi trường xung quanh. (25 C – 30 C) η- Hiệu suất bộ tryền động η= 0,90 P – Công suất bộ truyền động P =110 kW K1 Hệ số tỏa nhiệt ra bề mặt tùy theo điều kiện thông gió K1= 2 0 2 8 17,5W/(m C). Do điều kiện luôn được thông gió tốt chọn K1=17,5W/(m 0C). S - là diện tích bề mặt tỏa nhiệt Tính toán: 2,75 m2. ψ- Hệ số tỏa nhiệt xuống bề mặt đáy hộp ψ= 0,25 – 0,3 ξ- Hệ số giảm nhiệt do chế độ làm việc giảm tải so với danh nghĩa. TP. ξ = ~1.25 (III-48) ()∑TPii Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 57
  58. Với T là chu kỳ tải trọng và Ti, Pi là thời gian và công suất của các chế độ chịu tải tương ứng. Từ đó ta xác định được nhiệt độ của hộp giảm tốc nếu không được làm mát trong 1 giờ có thể dao động từ 90C đến 140C. Với các đặc tính kỹ thuật của dầu nhớt cho các HGT nhiệt độ làm việc tối ưu giới hạn từ 700C-900C. Dầu theo tiêu chuẩn GB5671-1995 có phụ gia Liti đặc tính kỹ thuật làm việc từ -300C đến 1300C, độ nhỏ giọt 1800C. Vì vậy, cần thiết có hệ thống làm mát cưỡng bức cho HGT. Cụ thể, do điều kiện thông gió trong gương lò tốt vận tốc dao động 1-3m/s nên không cần quạt cưỡng bức, thay vào đó là kết nối hệ thống làm mát bằng nước (bố trí phía trong hộp để giảm va đập). Nguồn nước trích từ nguồn nước của bơm nhủ hóa có đường hồi trạm bơm. Từ đó có thể tính được lượng nhiệt sinh ra trong 1giờ (1kCal = 1,163 W.h) và chọn vật liệu dẫn nhiệt là ống đồng φ10 (hệ số tản nhiệt qua vách trụ của đồng K =120 kCal/m.độ) với chiều dài 4,5-5,3m, diện tích tản nhiệt là 0,15m2. Vận tốc nước 0,1-0,5m/s. Nhiệt độ nước ra và vào lần lượt là 200C và 400C. Như vậy, với hệ thống tản nhiệt này nếu các chế độ lắp ghép và dung sai chế tạo phù hợp, hộp giảm tốc làm việc bình thường thì dầu sẽ không bị nóng quá nhiệt độ cho phép. VI. KHẢO SÁT CÔNG SUẤT MÁNG CÀO TẠI MỘT SỐ GÓC DỐC ĐẶC BIỆT 1. Trạng thái nằm ngang Khi đó β = 00; Tính sức căng tại các điểm đã chọn, công suất động cơ, chiều dài. Kết quả tính toán như sau: S1 5.000,0 N S2 = S1 +W2-1 12.350,1 N 2a.f-1 S3= S2+S2(e ) 17.474,4 N S4= S3 + W3-4 29.824,5 N S5 = k *S4 32.359,6 N S6= S5+W5-6 82.685,8 N Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 58
  59. 2a.f S7= S6 (e ) 93.256,7 N S8= S7+W7-8 143.582,9 N Tổng công suất: P = 158,28 kW Chiều dài vận chuyển tối đa cùng trạng thái: L = 186 m 2. Trạng thái vận tải xuống dốc với góc dốc 10o. Kết quả tính toán với Khi đó β = -100 như sau : S1 5.000,0 N S2 = S1 +W2-1 16.490,9 N 2a.f-1 S3= S2+S2(e ) 23.333,2 N S4= S3 + W3-4 39.824,1 N S5 = k *S4 43.209,2 N S6= S5+W5-6 73.601,3 N 2a.f S7= S6 (e ) 83.010,8 N S8= S7+W7-8 113.403,0 N Tổng công suất: P = 123,84 kW Chiều dài vận chuyển tối đa cùng trạng thái: L = 212 m 3. Trạng thái vận tải lên dốc với góc dốc 10o. Kết quả tính toán với β = 100 như sau: S1 5.000,0 N S2 = S1 +W2-1 7.986,3 N 2a.f-1 S3= S2+S2(e ) 11.299,9 N S4= S3 + W3-4 19.286,1 N S5 = k *S4 20.925,4 N S6= S5+W5-6 89.658,1 N 2a.f S7= S6 (e ) 101.120,4 N S8= S7+W7-8 169.853,1 N Tổng công suất: P = 188,11 kW Chiều dài vận chuyển tối đa cùng trạng thái: L = 172 m Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 59
  60. 4. Trạng thái vận tải xuống dốc với góc dốc β=-17,673o (tg β =-0.31) trạng thái cân bằng ở nhánh có tải và không tải (Wct = Wkt). Kết quả tính toán với Khi đó β = -17.6730 như sau : S1 5.000,0 N S2 = S1 +W2-1 19.437,9 N 2a.f-1 S3= S2+S2(e ) 27.502,9 N S4= S3 + W3-4 46.940,8 N S5 = k *S4 50.930,8 N S6= S5+W5-6 65.369,0 N 2a.f S7= S6 (e ) 73.726,1 N S8= S7+W7-8 88.164,3 N Tổng công suất: P = 95,11 kW Chiều dài vận chuyển tối đa cùng trạng thái: L = 258 m VII. LẬP BẢN VẼ THIẾT KẾ. Tất cả các bản vẽ thiết kế phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn của Viện. Từ kết quả tính toán, tham khảo sản phẩm tương tự của Trung quốc SGB630/110 xây dựng bộ bản vẽ thiết kế. Ký hiệu chung: MC630/110-00.00.000L. MC - Máng cào. 630 - Chiều rộng máng. 110 - Công suất thiết kế. 00 là số hiệu các cụm và chi tiết Tổng hợp kết quả tính toán, thiết kế, các thông số của máng cào MC630/110-00.00.000L được thể hiện qua bảng 13: Bảng 13: Bảng thông số chính của máng cào TT Tên gọi Thông số Đơn vị 1 Chiều dài vận chuyển 150 - 160 m 2 Năng suất vận chuyển 450 t/h 3 Tổng công suất 220 kW Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 60
  61. TT Tên gọi Thông số Đơn vị 4 Hộp giảm tốc - Kiểu côn trụ 3 cấp - Công suất 110 kW - Tỷ số truyền 29,36 - Làm mát Nước 5 Xích kéo - Quy cách 22*86 mm - Phương thức Hai xích giữa - Khoảng cách tâm 2 xích 90 mm 6 Thanh gạt - Khoảng cách giữa hai thanh gạt 860 mm 7 Tổng khối lượng ~140 tấn Một số bản vẽ của các bộ phận, cụm chi tiết được trình bày ở các bản vẽ sau: 1. Hình chung máng cào. MC630/110-00. 00.000L Trang 62 2. Đầu dẫn động MC630/110-01. 00.000L Trang 63 3. Tang dẫn động MC630/110-01. 05.000L Trang 64 4. Hộp giảm tốc. MC630/110-01. 03.000L Trang 65 5. Cầu chuyển tiếp đầu. MC630/110-02. 00.000L Trang 66 6. Cầu máng. MC630/110-03. 00.000L Trang 67 7. Thanh gạt than MC630/110-01. 00.003 Trang 68 8. Gỡ xích MC630/110-01. 00.002 Trang 69 9. Chốt nối cầu MC630/110-06. 00.000L Trang 70 10. Thanh gạt và xích MC630/110-07. 00.000L Trang 71 Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 61
  62. Chương IV. XÂY DỰNG QUY TRÌNH LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO QUẢN (Trên cơ sở tham khảo một số tài liệu của nước ngoài) I. LẮP ĐẶT VÀ HIỆU CHỈNH Trước khi vận chuyển máng cào lắp đặt trong lò chợ cần lắp đặt, chạy thử và hiệu chỉnh ở ngoài mặt bằng. Vì vậy, cần làm tốt công tác chuẩn bị. 1. Trình tự lắp đặt: Trước khi lắp đặt cần đổi chiều động cơ, hộp giảm tốc cho đúng với khu vực áp dụng. + Lắp đặt đầu máy. + Trải xích gầm máng cào: cần chú ý hướng của bu lông thanh gạt. + Lắp máng quá độ đầu máy. + Lắp các cầu máng giữa. + Lắp máng quá độ đuôi máy. + Lắp đặt đuôi máy. + Trải xích trên mặt máng cào. Tiến hành nối xích phần đuôi máng cào, còn phần đầu máy để tăng xích cho phù hợp. + Nối các cầu máng giữa với nhau bằng chốt đặc biệt. + Lắp miếng hớt than và các cầu máng. + Lắp thành chắn than với các cầu máng. + Lắp các tấm liên kết hai thành chắn than. + Lắp thanh dẫn hướng với thành chắn than. + Nối các thành chắn than, miếng hớt than với nhau. Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 72
  63. + Tra dầu bôi trơn vào gối đỡ trục thứ nhất (tra dầu N320 đến vị trí No21), hộp giảm tốc (100 lít dầu N320 cho 1 hộp giảm tốc) và bánh răng sao (tra dầu máy 50 đến vị trí tâm trục). + Tra mỡ gốc Lithi vào múp nối giữa trục thứ 4 hộp giảm tốc với bánh răng sao. + Đấu điện cho động cơ đầu và đuôi máy: cần chú ý hai bánh răng sao đầu- đuôi máy phải quay cùng chiều và động cơ đuôi khởi động trước 0,5- 2s. 2. Chạy thử và hiệu chỉnh + Sử dụng dây tăng xích tiến hành tăng xích máng cào. + Cho động cơ đầu máy chạy ngược chiều (động cơ đuôi máy không đấu điện). + Sử dụng thiết bị phanh để giữ không cho xích dồn trở lại. + Lắp đoạn xích đặc biệt cho phù hợp với độ căng của xích. Sau khi tăng xích xong tiến hành chạy thử máng cào với cả hai động cơ đầu và đuôi máy trong thời gian 0,5- 1h. Cần hiệu chỉnh cho động cơ đuôi máy khởi động trước động cơ đầu máy 0,5- 2s. 3. Kiểm tra các thông số kỹ thuật của máng cào + Dùng đồng hồ đo kiểm tra công suất, dòng khởi động, dòng định mức. + Dùng thiết bị đo vận tốc của xích, độ ồn của máng cào. II. VẬN HÀNH VÀ BẢO QUẢN 1. Vận hành Máng cào sau khi thử vận hành không tải xong thì hành vận hành có tải trong thời gian 4h và tiến hành kiểm tra dòng điện của hai động cơ: nếu sai số quá 10% cần phải điều chỉnh lại phụ tải. Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 73
  64. Khi khởi động thì phải khởi động máy bên ngoài trước- máng cào → máy khấu. Khi dừng theo trình tự ngược lại và chú ý tải hết than trên thiết bị. Trong quá trình vận hành máng cào cần chú ý: + Vị trí đầu máng cào lò chợ với vị trí rót than để tránh than không bị chất đống và cuộn vào gầm máng cào. + Không để đá, than to vào trong máng. + Xung quanh vị trí đầu- đuôi máy phải để thoáng để tránh nóng hộp giảm tốc, múp nối và động cơ. 2. Bảo quản Để đảm bảo máng cào vận hành tốt cần kiểm tra định kỳ các bộ phận của máy đảm bảo đúng kỹ thuật và các vị trí bôi trơn sau: Chu kỳ tra Hạng mục Phạm vi quy định Chủng loại Số lượng dầu Hộp giảm Mở nắp lỗ quan sát Dầu bánh Vị trí hàn Phải kiểm tra tốc của bộ giảm tốc: nếu răng công dầu ở bên dầu hàng thiếu thì bổ sung dầu nghiệp N320 dưới có dầu ngày. Sử cho đến khi dầu trong tràn ra là dụng lần đầu lỗ tràn ra thì dừng đủ sau 200h thì thay dầu và các lần sau thì cứ 6 tháng thay 1 lần Phần trục Tháo cabô, xoay nút Mỡ gốc Lithi Bơm đầy Mỗi tuần nối tiếp tra mỡ đến vị trí lên ZL- 3 phần trục kiểm tra 1 lần bánh răng trên. Mở nút của 2 lỗ nối tiếp tra mỡ, bơm mỡ vào cho đến khi có mỡ chảy ra qua lỗ khác thì Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 74
  65. dừng Xoay bánh răng đến vị Dầu máy số Có dầu Mỗi ngày trí 1 nút tra dầu ở trên. 50 chảy ra qua kiểm tra 1 Sau đó mở nút tra dàu nút nằm lần. Mỗi khác ở vị trí nằm ngang thì tháng thay Bánh răng ngang. Tr dầu vào cho dừng dầu 1 lần lai xích đến khi có dầu chảy ra thì dừng Mặt đầu trục bánh Mỡ gốc Lithi Mỗi lần thào răng và rãnh dầu nắp ZL- 3 ra đều bôi mỡ vòng bi III. CÁC SỰ CỐ VÀ CÁCH KHẮC PHỤC TT Sự cố Nguyên nhân Cách khắc phục 1 Động cơ không - Quá tải - Giảm tải bằng cách tải khởi động được bớt than trên máng hoặc khởi động - Đường cáp bị hỏng - Kiểm tra lại cáp điện rồi từ từ dừng lại - Sụt áp lớn - Kiểm tra điện áp - Than trong gầm quá nhiều - Điều chỉnh lại vị trí chuyển tải 2 Vòng bi của động - Thời gian quá tải lớn - Giảm bớt tải, rút ngắn cơ và phần đầu thời gian quá tải trục tròn phát - Sự thoáng gió trao đổi - Dọn sạch than và vật nóng nhiệt kém liệu xung quanh đầu máy - Vòng bi thiếu dầu hoặc bị - Bơm dầu bổ sung hoặc mài mòn kiểm tra chất lượng vòng bi 3 Tiếng kêu của - Cáp điện bắt không chặt - Kiểm tra xiết chặt vị trí động cơ không nối cáp Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 75
  66. bình thường 4 Tiếng kêu của bộ - Sự ăn khớp của bánh răng - Kiểm tra và điều chỉnh giảm tốc không không tốt lại bình thường - Vòng bi hoặc bánh răng - Thay vòng bi hoặc bánh quá mòn hoặc bị hỏng răng 5 Nhiệt độ bộ giảm - Dầu bôi trơn không đúng - Thay dầu đúng chủng tốc quá cao hoặc bị bẩn loại - Dầu bôi trơn quá nhiều - Tháo bớt lượng dầu thừa - Phần nước làm mát kém - Kiểm tra nước làm mát hoặc không gian đầu máy và làm thoáng không gian không thoáng đầu máy 6 Rò dầu bộ giảm - Hỏng gioăng làm kín - Thay gioăng tốc - Mặt bích hoặc nắp vòng bi - Vặn chặt mặt bích hoặc không chặt nắp vòng bi 7 Nhiệt động vòng - Gioăng làm kín bị hỏng. - Thay gioăng, rửa sạch bi của bánh răng Dầu bôi trơn không sạch vòng bi. Thay dầu bôi lai xích quá cao trơn - Vòng bi hỏng - Thay vòng bi - Dầu bôi trơn không đủ - Bổ sung dầu 8 Bánh răng lai xích - Vòng làm kín hoặc gioăng - Thay vòng kín hoặc bị rò dầu dầu bị hỏng gioăng dầu - Bu lông nắp nén hoặc mặt - Vặn chặt bu lông bích hỏng - Vòng làm kín không chặt - Lắp lại vòng kín - Bu lông ru lô bị hỏng - Vặn chặt bu lông 9 Xích bị kẹt ở ru lô - Bộ tách xích bị lỏng, hỏng - Vặn chặt bu lông hoặc Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 76
  67. hoặc mất thay bộ mới 10 Nhảy xích hoặc - Vặn xích hoặc lắp ngược - Lắp lại xích hoặc càng tuột xích cắt đứt càng cua cua bu lông bắt thanh - Độ giãn của xích quá giới - Thay đoạn xích mới gạt hạn - Bánh răng xích bị mòn quá - Thay bánh răng xích - Xích chùng - Tăng xích - Thanh gạt bị cong - Thay thanh gạt - Vật cứng kẹp trong xích - Kiểm tra và loại bỏ vật cứng 11 Thanh gạt bị chạm - Xích trùng - Tăng xích nền - Thanh gạt bị cong - Thay thanh gạt - Máng cào cong quá giới - Duy trì sự thẳng của lò hạn chợ - Càng cua mòn quá - Thay mới 12 Xích rung động - Hai cầu máng bị trượt khỏi - Nối lại hai cầu máng quá vị trí hoặc không phẳng 13 Chốt nối tiếp hai - Cự ly đẩy máng 1 lần quá - Đảm bảo cự ly di cầu máng bị cong lớn chuyển máng hoặc gẫy - Số điểm đẩy máng ở đoạn - Đảm bảo đủ 8 điểm đẩy cong quá ít máng ở đoạn cong Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 77
  68. Chương V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I. KẾT LUẬN: Nội dung báo cáo đề tài về cơ bản đã giải quyết được vấn đề đặt ra, đã tính toán và xây dựng bản thiết kế một loại máng cào đi kèm máy khấu than có công suất 250 tấn, tối đa 450 tấn/h. Là một hệ thống liên hợp máng cào, máy khấu, giàn chống, giữa chúng có mối liên hệ với nhau. Vì vậy, trong quá trình tiếp cận sẽ còn rất nhiều vấn đề cần giải quyết. Với mục đích làm chủ tính toán và thiết kế và có thể chế tạo thay thế các phụ tùng từ trong nước, sau đó có thể tiến tới chế tạo sản phẩm tương tự. Một số vấn đề còn nẩy sinh trong tính toán là việc bố trí trạm dẫn động như thế nào cho phù hợp. Cần phải hoàn chỉnh phương pháp tính cho việc tính xi lanh đẩy tiến của giàn chống, để có kết quả thật chính xác. Hiện nhóm đề tài xây dựng phần mềm tính toán máng cào để áp dụng cho thiết kế và áp dụng trong thực tế ở các đơn vị sử dụng nhằm chỉ ra công suất phù hợp khi thực tế sản xuất cần có sự thay đổi chiều dài hoặc góc dốc làm việc trên cơ sở các máng cào đã có để hạn chế hỏng hóc và lãng phí. Nhìn chung: - Chủng loại sản phẩm, đề tài nêu ra phương án là hợp lý đáp ứng nhu cầu thị trường trong tương lai; - Về công nghệ trong nước có thể đáp ứng được việc chế tạo các sản phẩm này. - Về tính toán, đã làm chủ và tính toán được máng cào tương tự, trên cơ sở chương trình máy tính toán thiết kế máng cào và các bộ phận của máng cào để áp dụng trọng thiết kế. - Trước mắt có thể chế tạo các sản phẩm, phụ tùng thay thế nhập ngoại. Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 78
  69. II. KIẾN NGHỊ - Đề tài cần được hoàn thiện trên cơ sở đi sâu nghiên cứu cụ thể từng bộ phận của máng cào, xây dựng thiết kế tổ hợp khai thác hoàn chỉnh (giàn chống, máng cào, máy khấu). - Kính đề nghị Hội đồng KHCN cấp cấp Bộ xem xét và nghiệm thu đề tài. Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 79
  70. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Máy và tổ hợp thiết bị vận tải mỏ - Tập I. Nguyễn Văn Kháng - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 2005. 2. Máy nâng chuyển Tập I - Đào Trọng Trường, Nguyễn Đăng Hiếu, Trần Doãn Trường, Võ Quang Phiên- Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 1986. 3. Sức bền vật liệu - Tập I, II, III. Lê Quang Minh - Nguyễn Văn Vượng NXB Giáo dục 1995. 4. Chi tiết máy - Nguyễn Trọng Hiệp - Tập 1 - NXB Giáo dục. 5. Sổ tay công nghệ chế tạo máy Tập I, II, III - Tác giả Nguyễn Đắc Lộc và các tác giả- Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. 6. Vật liệu học - Lê Công Dưỡng - Nhà xuất bản KHKT, 1997. 7. Kỹ thuật đúc - Nhà xuất bản ĐHBK, 1986. 8. Công nghệ lò hơi và mạng nhiệt – PGS.TS Phạm Lê Dzần và TS. Nguyễn Công Hân - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 2005. 9. Báo cáo tổng kết KH và KTDA – Áp dụng thử nghiệm công nghệ cơ giới hóa khai thác bằng máy liên hợp và giá thủy lực di động trong các mỏ than hầm lò Việt Nam – Ts. Phùng Mạnh Đắc – Hà nội năm 2006. 10. Kỹ thuật nhiệt – PGS – PTS Bùi Hải – PGS, PTS Trần Thế Sơn. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 1996. 11. Горные Транспортные Машины- А.В.Евневич – Ственное Научио- техническое Издательство Литературы По Горному Делу -Моcква 1963 Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 80
  71. B¸o c¸o tãm t¾t
  72. BÔ CÔNG THUONG VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI: THỰC HIỆN: KS. TRẦN ĐỨC THỌ Hµ Néi 12-2007 Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 1
  73. MỤC TIÊU, NỘI DUNG NC CỦA ĐỀ TÀI ¾ Mục tiêu: Thiếtkế, chế tạovànội địa hóa sảnphẩm máng cào; cung cấpcácbộ phận, linh kiệntừ công nghệ trong nước. Nhằmchủđộng trong sảnxuấttạicácmỏ than Hầm lò.Tiếntớichế tạohệ thống liên hợp. ¾ Nội dung: -Tổng quan chung về phát triển ngành Than và cơ giới hóa. -KhảosátcácloạiMC hiệncó. - Đánh giá, lậpyêucầukỹ thuật cho máng cào đikèmmáy khấu. - Nghiên cứu, thiếtkế mángcàocónăng suất đến450tấn/h. - Đánh giá kếtquả. Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 2
  74. CĂN CỨ PHÁP LÝ Theo quyết định số 3474 ký ngày 05 tháng 12 năm 2006 của Bộ công Thương, về việcgiaokế hoạch KHCN-2006 cho Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ. Tên đề tài: “Nghiên cứuchế tạo máng cào đikèmmáykhấu than có năng suất đến 250t/h”; Trên cơ sởđó chúng tôi thựchiện đề tài DANH SÁCH NGƯỜI THỰC HIỆN 1 Trần ĐứcThọ Ths. CNCK ViệnCơ khí NL và Mỏ -TKV 2 Hoàng VănVĩ KS. Chế tạomáymỏ Nt 3 Hồ Công Trân KS. Chế tạomáy Nt 4 Hà Thúy Vân KS. Kinh tế Nt 5 Đàm HảiNam KS. Chế tạomáy Nt 6 Nguyên QuốcTínhKS. Máy thủylợiNt 7 Trần Quang Duy Ks. CơđiệnCông ty Than Khe Chàm – TKV 8 NguyễnVănThụyKs. CơđiệnCông ty Than Khe Chàm – TKV Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 3
  75. CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VÀ PHƯƠNG ÁN SẢN PHẨM „ TÌNH HÌNH KHAI THÁC THAN HIỆN NAY „ KHẢO SÁT MÁNG CÀO VÀ TỔNG HỢP „ PHƯƠNG ÁN SẢN PHẨM Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 4
  76. I- TÌNH HÌNH KHAI THÁC THAN HẦM LÒ. Tình hình khai thác than + Trong Tập đoàn Than - Khoáng sảnViệt Nam có trên 20 mỏ khai thác hầm lò, trong đócó7 hầmlòcócôngsuấttừ 1 triệutấn than trở lên gồmcácmỏ Mạo Khê, Vàng Danh, Nam Mẫu, Hà Lầm, Mông Dương, Khe Chàm, Dương Huy. Hầuhếtcácmỏ còn lại đã đượccải tạocôngsuất để đạtmức 300.000 tấn – 1.000.000 tấn/năm. Tỷ trọng than hầm lò trong kế hoặch 2006-2010 sẽ tăng dầntừ 45% năm 2006 lên 55% năm 2010 trong tổng sảnlượng củatập đoàn. + Theo dự thảoTổng sơđồphát triển ngành than sảnlượng khai thác than, phương pháp Hầm lò trong những nămtớisảnlượng sẽ tăng thể hiện qua hình sau: Như vậy, sau 8 nămsảnlượng tăng gấp2 lần so vớihiện nay, và tốc độ tăng trưởng sảnlượng hằng nămxấpxỉ từ 5% đến 12%/năm. Đếnnăm 2020 sảnlượng khai thác sẽ tăng xấpxỉ hơn 2,1 lầnso vớinăm 2007. Như vậy, nhu cầuvậntải máng cào sẽ rấtlớnvớinhiềuchủng loại Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 5
  77. Sảnlượng khai thác dự kiến Sản lượng khai thác than Hầm lò 2007-2015- PA Cơ sở 50000 40000 30000 20000 10000 0 123456789101112131415 Sản lượng 18400 19850 22100 24850 27105 28900 31950 33850 35550 36715 36925 37580 38750 40750 44220 Năm 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2025 Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 6
  78. 2 - Máng cào hiệnnay † Các công ty Than thuộc TKV Việt Nam hiện đang sử dụng nhiềuloại máng cào để vận chuyển khai thác than trong các lò chợ, có rất nhiềuchủng loạinăng suất khác nhau từ 30 tấn/h, 40 tấn/h, 80 tấn/h, trên 150 tấn và 450 tấn/h. † Các loại máng cào chủ yếunhư: C14M, C11M, SKAT80, SGB420/22, SGB 420/30, SGB630 và SGZ110/2. SGD- 280/11(7.5); SGD-320; SGD-320/18.5; † Các loại máng cào này chủ yếu do ViệtNam chế tạo(Viện CKNL&Mỏ, CK Mạo khê, CĐ Uông bí ); Mộtsốđược nhậpkhẩutừ Trung quốc, Nga. Các nhà sảnxuấtnước ngoài đã luôn thay đổivề hình thứclẫnkếtcấu, nhằmmục tiêu tối ưu hóa để tiệnsử dụng trong các mỏ than hầmlò. Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 7
  79. Nhu cầu máng cào qua các năm trong TKV Bảng 1: Nhu cầu máng cào qua các năm Đơnvị: 1000cái TT Số lượng 2004 2005 2006 1 Tổng số hiệncó 619 803 1048 2 Kế hoạch huy động 711 1001 1330 3 Nhu cầucầnbổ sung 182 286 325 Bảng 2: Số liệu điềutrakhảosátsố lượng máng cào hiệncó -Sảnphẩm trong nướcchiếm: 68% -Sảnphẩmnước ngoài (Chủ yếu là Trung quốc): 32% Phieu dieu tra so lieu.xls Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 8
  80. Phân loạichủng loại máng cào Số lượng máng cào các loại đang sử dụng theo chủng loại (Trừ Skat80 và những chủng loại có số lượng <2chiếc) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 2 30 C 2 11M 0/22 11 0/2 C C14M 2 20/ CP- 70 4 4 -420/ -42 SKAT-60 B B -280/ D D-420/30 Z G B 620/ 40 D G G SG S G G SGD-320/17 SG S S S SGD-280/ 7.5S Trừ máng cào Skat80 có 576 chiếcvàmộtsố có số lượng bằng 2 chiếc Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 9
  81. ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT MỘT SỐ LOẠI MC T Chiềudài Năng suất Vậntốc Động cơ Tên gọi Khốilg (m) t/h m/s Mã hiệu CS Điệnáp I Gam SGB 1 SGB420/22 100 80 0.68 JDSB-22 22 380/660 10.6 2 SGB420/30 100 80 0.89 JDSB-30 30 380/660 10.7 3 SGB620/40T 100 150 0.86 DSB-40 40 380/660 17.6 4 SGB620/80T 160 150 0.86 DSB-40 2x40 380/660 27.1 YBK-22/40— 5 SGB620/40S 100 150 0.44/0.86 8/4 40 660 17.7 6 SGB620/55G 120 150 0.85 DSB-55 55 380/660 21.3 II Gam CxxM 1 C11M 60 40 0,65 3PN160M4 11 380/660 7 2 C14M 80 80 0,65 SZDSP-54E 15 380/660 10.6 3 Skat80 100 80 0,65 Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 10
  82. Ảnh mộtsố loạiMC Máng cào dạng SGD Máng cào C11M Máng cào SGB Hình I-1: Hình ảnh mộtsố loại Máng cào Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 11
  83. Máng cào đi kèm Combai khấu than ở MT ViệtNam Điểnhìnhchoviệcápdụng công nghệ cơ giới hóa đồng bộ là công ty than Khe Chàm năm 2003 đã đưavàomáykhấu than MG-200 W1 đi kèm giá chống thủy lực XDYJF. Sau đó, công ty đã đầutư thêm giàn tự hành đi kèm combai khấu than (Thiếtbị công nghệ của Trung Quốc) từ năm 2005 hiệnnay hệ thống phát huy có hiệuquả. Ngoài ra, năm 2007 công ty than Vàng Danh cũng sẽđưavào hệ thống khai thác tương tự trên cơ sở thiếtbị giàn cống củaCộng hòa Séc có nội địa hóa phầnkếtcấu(dự án VINALTA). SGB630 SGB620 Hình I-2: Hình ảnh mộtsố loại Máng cào tạiKhechàm Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 12
  84. TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ VÀ ĐÁNH GIÁ TRỮ LƯỢNG -Trữ lượng công nghiệpkhuvựclòchợđược khai thác liên tụcbằng 1 lò chợ cơ giới hóa không nhỏ hơn 100.000 T. † -Cóvĩadốc 100m. † - Đáváchtrựctiếp độ ổn định trung bình, dễ sập đổ. † - Đákẹp và than có chỉ tiêu kháng cắtdưới 300 kG/cm2. † -Biênđộ đứtgẫy trong gương lò nếu có không vướt quá 0.5m. † -Trụ vĩabềnvững, đá vách thuộcloạinhẹđến trung bình. Kếtquả khảosátở bảng sau: Như vậy, vớikếtquả khảosátchotathấy, khả năng áp dụng cơ giớihóađồng bộ trong khai thác than là rất cao. Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 13
  85. Bảng 1: Tổng hợptrữ lượng khu vực đánh giá khả năng cơ gới hóa Đơnvị: 1000 tấn Trữ Trữ lượng có khả TT Tên khu vực Mức khai thác lượng địa năng KT cơ chất giới hóa 1 MạoKhê -150 ÷ -25 45.049 22.655 2 Vàng Danh -150 ÷ +400 289.881 166.884 3 Than Thùng – Yên +125 ÷ +350 68.831 37.614 tử 4 Hòn Gai -150 ÷ +200 50.960 26.916 5 Dương Huy +38 ÷ +200 14.391 8.140 6 Khe Chàm -50 ÷ +32 3.961 2.039 7 Mông Dương -100 ÷ +60 17.117 16.640 Tổng cộng 490.190 280.887 Báo cáo khoa họcdự án SXTN“Áp dụng thử nghiệmcơ giớihóabằng máy liên hợpvàgiáthủylực di động trong các mỏ than Hầm lò QN - 2006” Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 14
  86. III. PHƯƠNG ÁN SẢN PHẨM KẾT LUẬN: Trong tương lai, với công nghệ cơ giới hóa đồng bộ khai thác nhu cầu máng cào có công suất lớn đến 250 tấn/ giờ đến 900 tấn/ giờ là lớn chủ yếu phục vụ cho cơ giới hóa khai thác than. Dự kiếnsảnphẩmcủa đề tài như sau: †-Têngọivàkýhiệu: MC630/2-110. (Mángcào mỏ) †-Côngsuất, kW: 110 †-Chiều dài vậnchyển,m 150. †-Vậntốc xích, m/phút: 1,07. †-Gócdốc, 0: 20 †-Năng suất, T/h 250-450. Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 15
  87. Các ưu điểmkhiđề xuấtphương án: -Cácvấn đề về kỹ thuật: + Tìm hiểu đượccáckếtcấu, kỹ thuật máng cào đikèmmáykhấu trong lò chợ cơ giới hóa. + Tạobộ tài liệuthiếtkế nhằm đáp ứng cho công tác sảnxuấtthử nghiệmsảnphẩm trong tương lai. -Về tính cấpthiết: + Ngành than đang có những bướctiến nhanh trong cơ giới hóa đồng bộ các thiế bị khai thác than. + Trong nướcchưacóđơnvị nào nghiên cứu, thiếtkế và chế tạo. -Nhược điểm: -Số lượng theo nhu cầuthấp. -Công nghệ chế tạophứctạptrongđiềukiệnhiện nay, khả năng gây nhiềuphế phẩm trong việcthử nghiệm -Ý nghĩa khoa họccủa đề tài: TạoraTK mộtsảnphẩmmới, xây dựng phương án tính toán, nêu ra nhưng vấn đề NC cụ thể cho hệ thống khi thiếtkếđồng bộ. Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 16
  88. CHƯƠNG II: ĐẶC TÍNH VÀ PHÂN TÍCH YÊU CẦU KỸ THUẬT 2.1. Mô hình trong gương KT Trong công nghệ cơ giới hóa khai thác than, máng cào đóng một vị trí rất quan trọng. Ngoài tính năng vận chuyển đất đá, máng cào còn làm hệ thống trượtchomáykhấu than di chuyểntrênnó, đồng thờigiữ mối liên kếtvớigiàntự hành (nếuápdụng công nghệ mới) tạo thành mộthệ thống vững chắc. - Gi¸ ®ì thuû lùc 2- M¸ng cµo 3- M¸y khÊu Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 17
  89. 2.2. Các yếutốảnh hưởng † Năng suấtkhấu than tùy vào độ cứng củavĩa than, chiều dày vĩavàhệ số sử dụng máy. Máng cào được tính toán thiếtkế sao cho phù hợpvớimáykhấu than và chiều dài lò chợ. Hiện nay, đốivớimộtsố vĩa than ở nướctachiều dài bình quân củalòchợ là 120m – 160m, chiềucaovĩatừ 2.2m -3,7m, vì vậy đề tài chọn mô hình thiếtkế làmángcàocócôngsuấtkhoảng 250-450 tấn/h, chiều dài thiếtkế 150m. † Điềukiệntự nhiên cầnthiết trong việc khai thác dùng cơ giớihóa (1) Phảilàvỉa than có độ dốcdưới 20. (2) Vỉa than phải dày, từ 2m trở lên. (3) Vỉa than ổn định (không có phay, đứt gãy, phình, co ) (4) Kẹpmỏng, không có nham thạch và đá thông. (5) Nóc và trụ tốt (nóc và trụ là lớp đá). (6) Vỉa than không ngậmnước. (7) Không có nguy hiểmnhư: bục khí, lở mỏ. (8) Đảmbảovỉa để có thể khai thác liên tục, lâu dài (ít nhấtlànửa năm). Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 18
  90. 2.3. Đặc tính chung Đặctínhkỹ thuật chung Trong hệ thống cơ giới hóa, máng cào là thiếtbịđượclàmviệccường độ cao nhất, -Vừavậntải than vừalàmnềncho máy khấu di chuyển. -Thiếtbị chịu ảnh hưởng củamôi trường lớn, bị va đậpmàimònlớn. -Cókhả năng uốn cong theo gương lò, để di chuyểntiến theo gương. -Tốc độ tải than phải phù hợpvớimáykhấu. -Lực đẩycủa xi lanh tiếngương (giàn chống) phù hợpvới máng cào. -Chiều dài củalòchợ từ 100m đến 150m. Có thờigianlàmviệc ổn định từ 1 – 3 năm. Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 19
  91. 2.4. Chếđộcông tác Chếđộlàm việc: Trên cơ sở tính toán bền, ta dùng giả tuyếtvề sự phá hủytổng hợpdo sự phụ thuộcvàotảitrọng phá hủy: N S x (II-1) mEK = ∑ mi ti NO Ởđây: + mEK- tỷ số phụ tảitương đương (vềđộnóng, vềđộmỏikhiuốn, độ bềnkhitiếp xúc). + x- chỉ số mức độ mỏi cong. + NS, NO số tổng (làm việcvàcơ sở) củacácchukỳ tác động củaphụ tải(tải trọng). + mi- phụ tảitương đối, nghĩalàđưavàomột trong những tảitrọng tác động (thường chọntối đa). + ti- số lượng tương đương các chu kỳ tác động củatảitrọng.Đốivới máng cào đi kèm máy khấu than, chu kỳ làm việc chia thành 3 giai đoạn(theomộtsố tài liệu nước ngoài): Khởi động To, giai đoạnlàmviệc T1 và giai đoạn không tải T2. Giai đoạnlàmviệcsử dụng công suất trung bình. Giai đoạnkhởi động không quá 0,5% và giai đoạn không tải 10- 15% so vớitoànbộ chu kỳ làm việc. Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 20