LỜI NÓI ĐẦU
Máy nâng được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế quốc dân
như : Cơ khí, xây dựng, giao thông, công nghiệp mỏ. vv … Máy nâng bao gồm
các loại cầu trục, cần trục quay, cổng trục, pa lăng, cần trục ô tô, cầu xếp dỡ.
vv…Nhờ có các thiết bị này mà sức lao động được giảm nhẹ, năng suất được
nâng cao. Chúng không thể thiếu trong một nền công nghiệp hiện đại.
Sau 4 năm học tập và tham gia nghiên cứu khoa học gắn kết quả học tập lý
thuyết và thực tế sản xuất, em may mắn được các thầy trong Bộ môn Máy
và Thiết bị mỏ giao cho đề tài tốt nghiệp “Tính toán và thiết kế cổng trục
gầu ngoạm trọng tải 7 tấn, khẩu độ 40 m”
Cổng trục là một thiết bị nâng chuyển đang hoạt động có hiệu quả và có vị
trí rất quan trọng trong hoạt động sản xuất, kinh doanh của Công ty tuyển
than Cửa Ông. Với vai trò nâng chuyển than từ các kho chứa lên các
phương tiện vận tải khác như toa xe, tàu, xà lan. Cổng trục được thiết kế và
chế tạo trong nước, đang lắp đặt và thử nghiệm trên cảng Cửa Ông năm
2002 và đang tạo ra bức trang cảnh quang sôi động, trên máy móc dưới tàu
thuyền nhộn nhịp hấp dẫn.
Đề tài đồ án tốt nghiệp là một thử thách to lớn, những kiến thức đã được
học trong 4 năm trên ghế nhà trường. Với sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình
của các thầy cô giáo, em sẽ cố gắng nỗ lực hoàn thành đồ án đúng thời hạn
để khỏi phụ lòng đào tạo của các thầy cô trong Bộ môn Máy- Thiết bị mỏ
và của trường ĐH Mỏ địa chất.
Nhân dịp này, cho phép em được bầy tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc
đến thầy PGS. TS Võ Quang Phiên đã hướng dẫn và giúp đỡ em tận tình
chu đáo, các thầy cô trong Bộ môn Máy và thiết bị mỏ, Bộ môn kỹ thuật cơ
khí, và nhà trường Đại học Mỏ địa chất đã trang bị đầy đủ kiến thức cho
em vào đời trong tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn !
1 1
CHƯƠNG 1
NHIỆM VỤ HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT, KINH DOANH CỦA CÔNG TY

đó 90% là dân tộc kinh, 10% là dân tộc Sán rìu và Hoa. Người dân ở đây phần
lớn là cán bộ công nhân viên làm việc trong Công ty hoặc đã nghỉ hưu.
1.1.3 Khí hậu.
2 2
Công ty tuyển than Cửa Ông nằm trong khu vực có địa hình ổn định về địa
chất, thuận lợi về giao thông. Khí hậu được chia làm 2 mùa rõ rệt.
- Mùa mưa : Từ tháng 4 đến tháng 10
- Mùa khô : Từ tháng 11 đến tháng 3
Với các thông số đặc trưng về khí hậu :
- Nhiệt độ không khí tối đa : 35,5
0
C
- Nhiệt độ không khí tối thiểu : 6,4
0
C
- Độ ẩm : 96%
1.1.4 Sơ lược về quá trình hình thành và phát triển của Công ty tuyển than
Cửa Ông.
Công ty tuyển than Cửa Ông tiền thân là một cơ sở sản xuất và tiêu thụ
than do Pháp xây dựng vào năm 1894 nhằm phục vụ cho việc vơ vét than của
Việt Nam để đưa về chính quốc. Với thiết kế do Công ty Bruxelle của Bỉ hoàn
thành và đi vào sản xuất năm 1924 với cơ sở ban đầu chỉ gồm :
- 01 nhà sàng công suất 250 tấn/giờ
- 01 bến cảng dài 320 m cho tầu 10000 tấn tối đa
- 04 thiết bị bốc rót than
- 32 km đường sắt vận chuyển
Ngày 22/4/1955 thực dân Pháp rút khỏi Cửa Ông, chính quyền cách mạng
vào tiếp quản một cơ sở đổ nát, dây chuyền vận tải, sàng tuyển, bốc rót bị đình
trệ. Thâm độc hơn chúng làm đảo lộn các mạng điện, mang đi toàn bộ sơ đồ hệ
thống điện cầu trục .vv…

(tuyển bằng huyền phù và lắng)
+ Một hệ thống máy bốc rót, đánh đống, băng tải do Nhật Bản chế tạo gồm :
- 3 máy bốc xúc kiểu Rô to băng tải trên cần.
- 4 máy đánh đống băng tải.
- 2 máng rót có máng xoắn và đầu văng than ra xa.
+ Một hệ thống đầu máy Dizen TY-7E và toa xe 20 tấn, 30 tấn để thay thế một
phần đầu máy vào toa xe cũ.
+ Một hệ thống đường sắt dài 80 km
Trong thời kỳ đổi mới, từ năm 1986 công nghiệp phát triển nhu cầu tiêu thụ
than đòi hỏi sản phẩm của Công ty phải có chất lượng cao. năm 1991 lãnh đạo
Công ty đã nhập dây chuyền công nghệ úc vào sản xuất bao gồm : Hệ thống gầu
rót nước, hệ thống máy thổi, máy bơm, máy sàng, máy đập, máy lọc ép và hệ
4 4
thống máng xoắn có nhiều ưu điểm hơn các thiết bị của Ba Lan do đó sản phẩm
của Công ty có chất lượng cao đáp ứng được nhu cầu thị trường.
1.1.5 Năng lực thiết bị hiện có của Công ty.
+ Thiết bị vận tải có 07 đầu máy TY-7E, 500 toa xe các loại phục vụ cho việc
mua than nguyên khai từ các mỏ, hàng năm có thể kéo được 23,5 triệu tấn than
từ các mỏ về Công ty.
+ Thiết bị sàng tuyển có hai nhà máy tuyển than, năng suất sàng tuyển theo thiết
kế mỗi năm sàng tuyển 3350000 tấn than.
+ Năng lực bốc rót :
- Hệ thống bốc rót của hãng Hitachi gồm : 4 máy xúc Hitachi, 3 máy đánh
đống Hitachi và 2 máy rót Hitachi ở cảng.
- Hệ thống cổng trục (cầu poóctích) gồm : 5 cổng trục đống và 2 cổng trục
ở bến cảng.
+ Diện tích nhà xưởng 2 nhà máy tuyển là 7652 m
2
+ Diện tích kho chứa thành phẩm và nguyên khai là 87560 m
2

lượng, khách quan đặt ra cho công ty là phải tăng cường đầu tư là phải đầu tư
đổi mới công nghệ, mở rộng sản xuất và nâng cao năng suất lao động. Để đáp
ứng được nhu cầu đó, Công ty tuyển than cửa ông đã trang bị các dây chuyển
công nghệ tương đối hiện đại và đang từng bước hoàn thiện. Những thiết bị quan
trọng trong dây chuyền bốc xúc, vận chuyển than là hệ thống thiết bị sàng tuyển
của úc và vận tải của hãng Hitachi Nhật Bản.
Hệ thống cổng trục (poóc tích) có từ thời Pháp thuộc (vào khoảng năm
1924) sau năm 1954 miền Bắc được giải phóng chúng ta đã tự chế tạo và bổ
xung thêm. Tất cả các cổng trục khẩu độ lớn và khẩu độ ngắn đều hoạt động ở
sân kho và ngoài trời, chất than thành đống khi vắng khách tiêu thụ. Khi có các
khách hàng tiêu thụ các máy xúc Roto có thể xúc than từ đống ở kho qua hệ
thống Hitachi xuất ra tàu biển. Ngoài ra cổng trục còn có nhiêm vụ là bốc xúc
than bùn dưới hố lắng rải phơi trên bãi làm than sinh hoạt hoặc bốc xúc than trên
sân bãi đổ xuống các phương tiện vận tải như toa xe, tàu thuỷ, xa lan.vv…
1.2 Vai trò trong kinh tế thị trường, ngành than cung cấp nguyên nhiên liệu
trong nước và quốc tế.
Thị trường là một nội dung còn rất mới, phong phú, đa dạng trong hoạt
động sản xuất kinh doanh, có thị trường đầu vào và đầu ra thì có rất nhiều thuận
lợi. Thị trường không những đòi hỏi về chủng loại, chất lượng, giá thành than
mà còn đòi hỏi khâu vận chuyển và bốc rót phải thuận tiện và nhanh chóng. Đó
là vấn đề rất bức xúc bởi vậy công ty đã không ngừng đầu tư để khẳng định vị
trí tin cậy đối với khách hàng tạo điều kiện cho sản xuất ổn định và phát triển.
1.2.1 Thị trường trong nước.
+ Than cục :
Chủ yếu bán cho các hộ tiêu thụ than lớn như các nhà máy nhiệt điện, xi
măng.vv…, theo phương thức bán trực tiếp. Khâu vận chuyển nội bộ để xuất
cho tàu biển do hệ thống bốc rót của hãng Hitachi và hệ thống cổng trục bốc xúc
than từ kho bãi lên các toa xe hoặc bốc xuống xà lan và tàu thủy.
+ Than Bùn.
8 8

Cấp hạt trên sàng được đưa về hai máy đập, được giảm kích thước xuống
- 100 mm.
9 9
Sản phẩm dưới sàng kết hợp với sản phẩm sau đập cấp lên xưởng tuyển,
một phần cấp vào cho máy lắng, một phần cấp cho sàng khô lỗ lưới φ15 mm
(sản phẩm dưới sàng φ15 mm được vận chuyển đến hố cám 6)
b. Khâu tuyển.
Là khâu công nghệ chính đóng vai trò quan trọng nó quyết định đến sản
lượng và chất lượng sản phẩm của Công ty.
Kết hợp với tuyển lắng và tuyển huyền phù.
Than qua máy lắng cho ta 3 sản phẩm :
- Đá thải qua gầu nâng đá xuống bun ke ra bãi thải.
- Sản phẩm trung gian qua gầu trung gian khử nước qua sàng φ6 mm lấy cám
trung gian vận chuyển trực tiếp đến hố cám 6 và sản phẩm đá thải.
- Sản phẩm than sạch theo nước vượt qua ngưỡng tràn qua sàng khe lỗ lưới 1mm
khử cám và nước đưa đi xử lý bùn nước (bơm về bể tổng). Than trên sàng φ1mm
tiếp tục qua sàng hai lưới 1,6 mm cho ta 3 sản phẩm :
- Sản phẩm - 1mm được bơm về bể tổng
- Sản phẩm từ 1 - 6 mm được bơm lên máy ly tâm
- Sản phẩm +6 mm tiếp tục qua sàng
Sản phẩm dưới sàng φ15 mm và sản phẩm sau đập đưa quay trở lại máy lăng.
Cấp 6 - 35 mm được tuyển bằng huyền phù trong lốc xoáy, sản phẩm sau
tuyển huyền phù cho AK thấp cung cấp cho suất khẩu là chính.
Hai sản phẩm đó là than sạch sau xoáy lốc huyền phù đều phải qua sàng
cung khử nước than (đá) qua sàng rửa huyền phù than đá. Đá thải sẽ được loại
bỏ, than sạch qua sàng phân loại 6; 15mm lấy ra hai loại sản phẩm than sạch
6 - 15 mm và 15 - 35 mm.
c. Khâu xử lý nước bùn.
Nước bùn từ khâu tuyển được tập trung vào bể tổng, từ bể tổng bơm đến
xoáy lốc 1, bùn tràn được bơm ra bể cô đặc, căn được đưa qua xoáy lốc nước 2,

xuất khẩu.
Nhờ cơ giới hóa toàn bộ với năng suất cao từ 800 ÷ 1000 T/h để đáp ứng
yêu cầu của các hộ tiêu thụ giải phóng tàu nhanh. Năm 2003 Công ty tuyển than
Cửa Ông đã trang bị thêm một hệ thống gồm 3 chiếc cổng trục (poóc tích) sức
nâng 7 tấn, khẩu độ ray 40m công sôn về 2 phía. Một cánh công sôn 9m, cánh
còn lại 11m, cho phép rót than xuống tàu hoặc các xà lan để vận chuyển than ra
các tàu có trọng tải lớn phải nằm cách xa cảng 30km.
So với hệ thống bốc rót của hãng Hitachi là hệ thống liên hoàn từ khâu bốc
xúc than, vận chuyển và rót xuống tàu thì cổng trục ngoài chức năng bốc rót
than từ sân bãi xuống tàu và xà lan còn có thêm chức năng xúc than từ dưới hồ
lắng rải phơi trên sân bãi để tận dụng hoặc xúc than từ sân bãi đổ lên các
phương tiện vận tải, lên toa xe. Vì vậy cổng trục có một vị trí rất quan trọng
trong hoạt động sản xuất và kinh doanh của Công ty tuyển than Cửa Ông. Thiếu
cổng trục ở các vị trí kể trên sẽ gây đình trệ dây chuyền công nghệ sản xuất, tiêu
thụ than. Những cổng trục mới này, từ gầu ngoạm 7 tấn đến hệ thống dầm dàn,
cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xe lăn, cầu lăn đều do Việt Nam thiết kế và chế
tạo tại Cẩm Phả. Hai chiếc chế tạo thử đầu tiên đã được lắp ráp, hoàn thành và
chuẩn bị chạy thử công nghiệp.
Kết luận
Trong thời gian thực tập tại Công ty tuyển than Cửa Ông tôi đã được tìm
hiểu về hoạt động sản xuất kinh doanh và quá trình cơ giới hóa sàng tuyển, xuất
khẩu. Cổng trục có một vị trí rất quan trọng trong dây chuyền vận chuyển và bốc
xúc rót. Hệ thống đó đã góp phần giải phóng sức lao động nặng nhọc, tăng năng
suất bốc rót, tăng sản lượng, góp phần hạ giá thành sản phẩm. Cùng với sự đổi
mới công nghệ sàng tuyển, sản phẩm than của Công ty tuyển than cửa ông phong
phú hơn, đa dạng về chủng loại than, chất lượng sản phẩm được nâng cao phù
hợp với thị hiếu của khách hàng. Công ty đã làm ăn có lãi, đời sống của cán bộ
công nhân viên từng bước được cải thiện, có đầu tư phát triển ngắn hạn và dài
hạn.
13 13

2.1.4 Kết cấu gầu ngoạm và tính toán.
a. Kết cấu gầu ngoạm.
Gầu ngoạm được treo trên 4 dây cáp, 4 dây cáp được cuốn vào hai tang
(mỗi tang cuốn 2 dây) hai tang được đặt trong xe lăn bởi vậy gầu ngoạm sẽ được
di chuyển cùng xe hàng. Cấu tạo gầu ngoạm gồm thân gầu trái và phải, thanh
dằng trái và phải, palăng dẫn động, trong palăng gồm hệ thống ròng rọc di động
và ròng rọc cố định, ròng rọc đi động sẽ chuyển động lên (xuống) theo cáp.
b. Tính toán gầu ngoạm.
Lực kéo xà ngang bên dưới lên (2) là :
N
K
= S. i
p
. η
P
(1)
Trong đó :
i
P
- bội suất palăng
i
P
= = 2
16 16
η
P
- là hiệu suất palăng
Hình 2-3. Sơ đồ tính gầu ngoạm
η
P

= 0,99. 0,96. 0,92 = 0,87
Tỷ số giữa khối lượng bì trên khối lượng vật liệu tải
2,19,0
Q
Q
K
vl
g
÷==
Q
g
= (0,9 ÷ 1,2) Q
vl

17 17
Q
g1
= 0,9 Q
vl
= 0,9. 7 = 6,3 tấn
Q
g2
= 1. Q
vl
= 1. 7 = 7 tấn
Q
g3
= 1,1. Q
vl
= 1,1. 7 = 7,7 tấn

g4
+ Q
vl
= 8,4 + 7 = 15,4 tấn
Lực căng S trên 01 nhánh cáp.
2,38)t(82,3
87,0.2.2
3,13
i2
Q
S
P
1
1
===
η
=
KN
2,40)t(02,4
87,0.2.2
14
i2
Q
S
P
2
2
===
η
=

, η
p
vào (1) ta có :
N
k1
= S
1
. i
p
. η
p
= 38,2. 2. 0,92 = 70,29 KN = 70290 N
N
k2
= S
2
. i
p
. η
p
= 40,2. 2. 0,92 = 73,97 KN = 73970 N
N
k3
= S
3
. i
p
. η
p
= 42,2. 2. 0,92 = 77,65 KN = 77650 N

K
- S
N
B1
= N
K1
- S
1
= 70290 - 38200 = 32090 N
N
B2
= N
K2
- S
2
= 73970 - 40200 = 33770 N
N
B3
= N
K3
- S
3
= 77650 - 42200 = 35450 N
N
B4
= N
K4
- S
4
= 81330 - 44200 = 37130 N

cos γ = 0,88
Thay vào (2) ta có lực tác dụng lên thanh dằng nối giữa xà ngang với mồm
ngoạm.
γ
+
=
cos2
GN
P
BB

28971
88,0.2
1890032090
cos2
GN
P
1B1B
1
=
+
=
γ
+
=
N
31119
88,0.2
2100033770
cos2

cos2
GN
P
4B4B
4
=
+
=
γ
+
=
N
Lập Phương trình mô men cân bằng tất cả các lực tác dụng lên mồm gầu với gối
tựa quay tương đối o.
VB + H m - P c - 1/2 G
g
d - 1/2 G
vl
l = 0
19 19
Chiếu tất cả các ngoại lực tác dụng lên gầu ngoạm.
2
SGG
V
vlg
−+
=

Trong đó :
V - lực cản xúc mồm gầu vào đống vật liệu.

=
−+
=
−+
=
KN
4,52
2
2,427077
2
SGG
V
3vl3g
3
=
−+
=
−+
=
KN
9,54
2
2,447084
2
SGG
V
4vl4g
4
=
−+

4,47
sin
V
R
1
1
==
α
=
KN
6,80
619,0
9,49
sin
V
R
2
2
==
α
=
KN
6,84
619,0
4,52
sin
V
R
3
3

H
3
= R
3
cosα = 84,6. 0,78 = 65,9 KN
H
4
= R
4
cosα = 88,69. 0,78 = 69,2 KN
Tính chọn sơ bộ động cơ.
η
=
.1000
v.S
N
c/d
(KN)
S - lực căng dây N
v - vận tốc nâng v = 35m/ph = 0,58 m/s
η - hiệu suất bộ truyền động
η = η
p
. η
t
. η
o
= 0,99. 0,96. 0,92 = 0,87
5,25
87,0.1000

==
η
=
KW
5,29
87,0.1000
58,0.44200
.1000
vS
N
4
4dc
==
η
=
KW
Công suất động cơ N = 25,5 ÷ 29,5 KW
Căn cứ vào công suất tính toán và cường độ làm việc CĐ = 40% chọn động cơ.
Động cơ kiểu MTKF – 412 – 6
Công suất động cơ 30 KW
Tốc độ quay n = 935 v/ph
cos ϕ = 0,78
T
max
= 1000 Nm
T
k
= 950 Nm
m = 315 kg
22 22

7. Tang cuốn cáp.
2.2.2 Kết cấu cơ cấu nâng cổng trục 7 tấn và tính toán các thông số kỹ
thuật.
Cơ cấu nâng cổng trục 7 tấn là cơ cấu nâng dẫn động bằng động cơ điện,
bao gồm 2 cụm truyền động. Mỗi cụm truyền động cho một tang cáp, tang cuốn
hai sợi cáp, như vậy sẽ có 4 sợi dây cáp hoạt động độc lập từng đôi một.
Cổng trục 7 tấn được thiết kế làm việc ở bến cảng, có khẩu độ L = 40(m),
tốc độ nâng v
n
= 35 (m/ph), sức nâng 7 tấn, chiều cao nâng 12,5 (m), CĐ = 40%.
Điều kiện môi trường làm việc :
- Gió : - Tốc độ gió tối đa khi làm việc 16 m/s
- Tốc độ gió tính toán khi có gió bão 40 m/s.
24 24
- Độ ẩm tương đối : 100%.
- nhiệt độ ngoài trời 0
0
÷ 45
0
C
2.2.2.1 Bội suất palăng cơ cấu nâng. Chế độ làm việc cơ cấu nâng.
a. Bội suất palăng cơ cấu nâng.
Bội suất palăng là thông số đặc trưng của palăng. Bội suất palăng bằng tỷ
số nhánh treo vật nâng trên số nhánh cáp cuốn vào tang.
i
p
= = 2
b. chế độ làm việc cơ cấu nâng.
Chế độ làm việc là đặc tính quan trọng của cổng trục nó được phản ánh
trong từng bước tính toán thiết kế các cơ cấu cũng như kết cấu kim loại, cổng