Bộ Công thơng 7273
31/3/2009 Hà Nội - 2008

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m
3Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
2

Bộ Công Thơng
Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam
Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
*****

báo cáo tổng kết
Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ

Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
3

Những ngời thực hiện

TT Họ và tên
Chức danh,
nghề ngiệp
Cơ quan
1
Hoàng Văn Vĩ
Chủ nhiệm đề tài Viện CK NL & Mỏ - TKV
2
Trần Đức Thọ
ThS. Cơ khí Viện CK NL & Mỏ - TKV
3
Đàm Hải Nam
ThS. Chế tạo máy Viện CK NL & Mỏ - TKV
4
Nguyễn Quốc Tính
KS. Cơ khí Viện CK NL & Mỏ - TKV
5
Cao Hồng Phú
KS. Cơ khí Viện CK NL & Mỏ - TKV
6
Nguyễn Huy Tân
KS. Chế tạo máy Viện CK NL & Mỏ - TKV

công nghệ mới. Đề tài đã khảo sát tình hình sử dụng các loại goòng hiện nay, lựa
chọn phơng án sản phẩm. Đề tài đã tham khảo tài liệu thiết kế một số loại
goòng, xây dựng các bớc thực hiện:
- Lựa chọn công nghệ vận tải bằng goòng dỡ tải bằng phơng pháp lật
nghiêng.
- Lựa chọn các thông số đa ra thiết kế sơ bộ, tính toán các thông số kỹ
thuật, tính toán kiểm nghiệm, hiệu chỉnh thiết kế, lập bản vẽ chế tạo (goòng và
hệ thống trong thực tế).
- Thiết kế hệ thống thử nghiệm.
- Tiến hành chế tạo sản phẩm (goòng và hệ thống thử nghiệm).
- Thử nghiệm sản phẩm (xem xét các thông số công nghệ, quá trình làm
việc, đánh giá trực quan độ tin cậy của goòng).
- Đánh giá sản phẩm.
Sản phẩm đã đợc Viện chế tạo, thử nghiệm tại Xởng thực nghiệm Viện
Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV. Kết quả thử nghiệm hệ thống đạt các yêu cầu
về kỹ thuật cũng nh tính khả thi của đề tài.
Đề tài đã lập đợc bộ bản vẽ thiết kế hoàn chỉnh, chế tạo, thử nghiệm sản
phẩm tại Viện. Sản phẩm đề tài dự kiến đa vào sử dụng thay thế một số loại
goòng lật tay và lật nghiêng mở hông đang sử dụng hiện nay là hoàn toàn phù
hợp.
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m
3Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
5
Mục lục

tải 27

III.1.3. Xác định sức cản chuyển động 32
III.2. Tính kiểm nghiệm độ ổn định của xe goòng. 38
III.3. Đánh giá năng suất vận tải của goòng lật nghiêng 47
Chơng IV: Chế tạo, thử nghiệm đánh giá kết quả 49
IV.1. Chế tạo sản phẩm. 49
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m
3Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
6
IV.1.1. Chế tạo xe goòng. 49
IV.1.2. Chế tạo hệ thống thử nghiệm. 50
IV.2. Thử nghiệm. 52
- Khu vực và thời gian thử nghiệm: 52
- Kiểm tra sơ bộ: 52
- Sơ đồ lắp đặt và nguyên lý hoạt động của hệ thống thử mở, đóng đáy xe goòng. 53
- Các yêu cầu thử nghiệm. 55
- Các bớc thử nghiệm: 55
- Kết quả thử nghiệm: 56
IV.3. Đánh giá sơ bộ chất lợng sản phẩm. 58
IV.4. thiết kế hệ thống dỡ tải của goòng lật nghiêng trong
thực tế 59
Chơng V: Kết luận và kiến nghị 60
V.1. Kết luận. 60
V.2. Kiến nghị. 60
các mỏ than hầm lò lớn nhỏ. Sản lợng khai thác hầm lò ngày càng tăng dẫn đến
nhu cầu vận tải tăng, trong đó có vận tải bằng goòng mỏ. Để tăng năng suất vận
tải đờng goòng mỏ, cần có các biện pháp tăng tốc độ chạy tầu, sức kéo đầu tầu,
cải tiến tổ chức vận tải, giảm thời gian bốc dỡ, đồng thời giảm sức lao động cho
công nhân Trong bối cảnh đó việc nghiên cứu áp dụng các loại goòng mới
đảm bảo tăng năng suất bốc dỡ, đơn giản các thao tác dỡ tải là rất cần thiết.
Goòng lật nghiêng là loại goòng mỏ có khả năng tự dỡ tải không cần máy
lật goòng, có u điểm thời gian dỡ tải nhanh, liên tục, sử dụng goòng lật nghiêng
giảm chi phí điện năng, chi phí nhân công, giảm sức lao động. Tuy nhiên chế tạo
goòng phức tạp hơn, diện tích khu vực dỡ tải lớn, vị trí dỡ tải cố định không linh
động nh các loại goòng lật tay và lật nghiêng mở hông. Goòng lật nghiêng đợc
sử dụng nhiều ở một số nớc nh: Nga, Ucraina, Nhật Bản, ở nớc ta hiện
nay, cha có mỏ hầm lò nào sử dụng loại goòng này và cha có đơn vị nào
nghiên cứu, thiết kế, chế tạo. Để đáp ứng nhu cầu sản xuất, Viện Cơ khí Năng
lợng và Mỏ - TKV nghiên cứu thiết kế, chế tạo để đa vào sử dụng trong sản
xuất goòng lật nghiêng, theo Quyết định số 1999/QĐ-BCT ngày 03 tháng 12
năm 2007 của Bộ trởng Bộ Công Thơng về việc giao cho Viện Cơ khí Năng
lợng và Mỏ - TKV thực hiện đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật
nghiêng có dung tích đến 2m
3
.
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m
3Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
8
Trong quá trình thực hiện, chúng tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và
cán bộ Vụ Khoa học Công nghệ - Bộ Công Thơng, lãnh đạo Viện Cơ khí Năng
lợng và Mỏ - TKV, cùng tất cả các chuyên gia và các đồng nghiệp trong và

I.1. Tổng quan chung
I.1.1. Sơ lợc về tình hình khai thác than trong Tập đoàn Công nghiệp
Than - Khoáng sản Việt Nam một số năm gần đây
Trong vòng gần 10 năm trở lại đây, sản lợng khai thác than ở nớc ta
tăng mạnh, đặc biệt là sản lợng khai thác than hầm lò, do việc đồng loạt các mỏ
đều áp dụng những thiết bị hiện đại tiên tiến, có công suất lớn, áp dụng dây
chuyền cơ giới hoá đồng bộ trong khai thác,
Trong Tập đoàn Than - Khoáng sản Việt Nam có 20 mỏ khai thác hầm lò,
trong đó có 8 mỏ hầm lò có công suất từ 1 triệu tấn than trở lên gồm các mỏ
Mạo Khê, Vàng Danh, Nam Mẫu, Hà Lầm, Mông Dơng, Khe Chàm, Thống
Nhất, Dơng Huy. Hầu hết các mỏ còn lại đã đợc cải tạo nâng công 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 lợng than
của Tập đoàn. Để thực hiện đợc sản lợng khai thác than theo quy hoạch đã lập,
đòi hỏi các mỏ phải mở rộng diện khai thác và tối u hóa các công đọan thực
hiện, đặc biệt là trong lò chợ, trong đó khâu đào, chống giữ đờng lò là một khâu
có tầm quan trọng quyết định. Trong những năm tới, cùng với việc khai thác than
hầm lò, nhu cầu mở mới các đờng lò cũng tăng nhanh, kéo theo nhu cầu sử
dụng các thiết bị vận tải than nh goòng các loại, băng tải, máng cào,
Theo dự thảo Quy hoạch phát triển ngành than 2006-2015 có tầm nhìn đến
năm 2025, sản lợng khai thác than bằng phơng pháp khai thác hầm lò trong những
năm tới sản lợng thể hiện qua hình 1 (phơng án I - PA cơ sở):
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m
3Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
10
Sn lng than khai thỏc theo phng ỏn I - PA thp
18,400

trởng sản lợng hằng năm xấp xỉ từ 5% đến 12%/năm. Đến năm 2025 sản
lợng khai thác sẽ tăng xấp xỉ 2,5 lần so với năm 2007.
Sn lng than khai thỏc theo phng ỏn II - PA Cao

2
1
,
5
5
02
4
,
1
0
02
8
,
1
5
03
0

4
0
,
6
5
04
2
,
1
1
54
2
,
3
2
54
3
,
6
8
0

5
0

-
10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
60,000
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022
Nm
1000 tn

Hình 2: Sản lợng khai thác than Hầm lò theo PA-II
Trong phơng án II (phơng án cao) năm 2010 sản lợng khai thác là
28400 nghìn tấn; năm 2015là 40.650 nghìn tấn năm 2020 là 48.650 nghìn tấn
(1)
. 1
- Số liệu cụ thể theo Qui hoạch phát triển ngành than VN GĐ 2006-2015
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m
3Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
11
Nh vậy, so với phơng án I, phơng án II có sản lợng cao hơn bình quân từ 8%
Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
12
+ Dùng các loại băng tải.
+ Dùng các loại goòng.
* Hình thức vận tải bằng thùng skíp: Trong Tập đoàn Công nghiệp Than -
Khoáng sản Việt Nam duy nhất chỉ có Công ty Than Mông Dơng - TKV là sử
dụng một cặp giếng đứng để vận tải. Phơng pháp vận tải của Công ty Than
Mông Dơng - TKV là sử dụng thùng skíp kết hợp goòng để chở vật liệu.
Đặc điểm của vận tải bằng thùng skíp: Do đặc điểm của phơng pháp vận
tải là cáp đợc nối cố định với thùng skíp (không phải tháo móc cáp khỏi thùng).
Nên, đảm bảo an toàn hơn, giảm thời gian chu kỳ vận tải và cũng vì vậy cho
năng suất cao hơn. Nhợc điểm của hình thức vận tải này chỉ thích hợp với vận
tải lò giếng đứng, ngoài ra chi phí đầu t lớn, quản lý vận hành phức tạp, giá
thành vận tải cao. Cho nên hình thức này cha đợc sử dụng phổ biến ở Việt
Nam.
* Hình thức vận tải bằng các loại băng tải: Vận tải bằng băng tải là một hình
thức vận tải liên tục. Hầu hết các mỏ than hầm lò Việt Nam đều sử dụng băng tải
để vận tải than nguyên khai. Do đặc thù của các mỏ than hầm lò hiện nay là đều
xuống sâu, đờng lò không thẳng nên các mỏ thờng sử dụng phơng pháp vận
tải kết hợp. Băng tải thờng chia thành từng đoạn vận tải cục bộ, vận tải từ máng
ga (trong lò) ra ngoài mặt bằng hoặc nối tiếp các đoạn băng tải với nhau, Hiện
nay, các mỏ than hầm lò chủ yếu sử dụng 03 loại băng tải, băng tải thờng, băng
tải dốc, băng tải khung cáp.
Ưu điểm của hình thức vận tải bằng băng tải: Cho năng suất cao, chiều dài
vận tải tơng đối lớn, thao tác vận hành đơn giản. Nhng phơng pháp này chỉ
cho năng suất vận tải cao khi đảm bảo thời gian vận tải là liên tục.
* Hình thức vận tải bằng goòng các loại: Vận tải bằng goòng là hình thức vận
tải theo chu kỳ, goòng đợc sử dụng để vận tải than, đất đá thải, nguyên vật liệu,

o
/oo. Tại vị trí dỡ tải sử dụng hai
phơng pháp dỡ tải: Dỡ tải bằng quang lật goòng đối với các goòng 1 tấn, 3 tấn;
dỡ tải bằng tay đối với các goòng lật tay, goòng mở hông, goòng lật nghiêng mở
hông.
- Goòng vận tải đất đá thải từ khu vực đào lò, đờng lò chính (lò cái), lò
chuẩn bị (lò xuyên vỉa). Phơng pháp chất tải bằng máy xúc đá, từ máy combai
đào lò, chất tải bằng tay,
I.2.2. Giới thiệu một số loại goòng đang sử dụng hiện nay
Hiện nay, trong Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam đang
sử dụng một lợng xe goòng tơng đối lớn, đa dạng về chủng loại, đợc phân theo
các thông số sau:
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m
3Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
14
- Theo tải trọng, cỡ đờng ray.
- Theo công dụng nh, goòng chở than, đất đá thải, vật liệu chèn lò, chở
thiết bị, gỗ chống lò, ngời,
Theo kết cấu thùng, hình thức dỡ tải, goòng dỡ tải nhờ hệ thống quang lật
goòng, goòng dỡ tải nhờ công nhân (goòng lật tay, goòng lật nghiêng mở hông,
goòng mở hông, ).
Trên hình 3 giới thiệu một số loại goòng thông dụng đang sử dụng trong
Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam: a) Goòng 1 tấn - dỡ tải bằng quang lật


nớc trên thế giới.
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m
3Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
16
Hình 4: Một số hình ảnh goòng lật nghiêng trên thế giới

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m
3Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
17
I.2.4. Các hình thức dỡ tải.
Hiện nay, ở các mỏ than hầm lò thuộc Tập đoàn TKV có số lợng goòng 1
tấn, 3 tấn tơng đối lớn (đến hàng nghìn chiếc) đợc dỡ tải bằng quang lật đang
đợc các công ty than hầm lò sử dụng phổ biến 02 loại quang lật:
- Quang lật dạng lồng quay 180
o
(hình 5a), loại này thờng đợc áp dụng
dỡ tải từ goòng vào các bunke chứa và thờng đợc lắp đặt trong lò.
- Quang lật nghiêng (hình 5b), có kế cấu tơng đối cồng kềnh, mất nhiều

Các loại goòng này thờng chủ yếu sử dụng ở các mỏ có sản lợng khai thác
trung bình trong Tập đoàn.
Đặc điểm dỡ tải của các loại goòng lật tay và lật nghiêng mở hông là hoàn
toàn sử dụng sức của công nhân đẩy thùng goòng lật nghiêng để đổ tải. Phơng
pháp này gây mất nhiều sức của ngời lao động, mất nhiều thời gian phụ (tháo
các móc hay các chốt chống lật, tháo rời từng goòng,). Tuy nhiên sử dụng các
loại goòng này cũng có u điểm nhất định nh dỡ tải ở các vị trí bất kỳ (bên
cạnh đờng xe goòng).
I.2.5. Lựa chọn phơng án công nghệ và sản phẩm.
Từ kết quả khảo sát công nghệ vận tải bằng goòng tại các mỏ than hầm lò
cho thấy, một số mỏ than có sản lợng trung bình trong Tập đoàn sử dụng tơng
đối nhiều các loại goòng lật tay và goòng lật nghiêng mở hông. Hai loại goòng
nêu trên khi đổ tải tốn nhiều sức của công nhân, mất nhiều thời gian phụ nh
phải tháo rời từng goòng, tháo các chốt chống lật xong mới thực hiện lật thùng
đổ tải. Ngoài ra trong quá trình thực hiện đổ tải ít nhất mỗi goòng cũng phải cần
02 ngời công nhân (một ngời tháo móc và một ngời giữ ổn định cho thùng
goòng).
Công nghệ vận tải sử dụng goòng lật nghiêng sử dụng cơ cấu lật thùng
goòng có thời gian dỡ tải nhanh hơn, do goòng tự lật thùng dỡ tải và có thể thực
hiện liên tục cả đoàn goòng. Quá trình dỡ tải đợc thực hiện khi goòng vừa di
chuyển vừa dỡ tải.
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m
3Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
19
Nhằm mục đích tăng năng suất vận tải, đáp ứng nhu cầu khai thác than tại
các mỏ than hầm lò. Trên cơ sở các điều kiện sẵn có tại các mỏ than hầm lò nh
đờng goòng vận tải, các loại đầu tầu, móc kéo, Nhóm đề tài đã tham khảo tài


Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
20
2.716
900
2.400
1.010
600
ỉ300

Hình 6: Goòng lật nghiêng mở hông 1,5m
3
Nguyên lý hoạt động của goòng lật nghiêng: Goòng lật nghiêng có đặc
điểm khác so với các loại goòng khác là tự dỡ tải nhờ các cơ cấu nâng thùng
goòng thay cho sức của con ngời. ở trạng thái bình thờng cánh cửa luôn đóng
tạo thành thùng goòng kín. Khi cần dỡ tải (tại khu vực dỡ tải) do có bánh xe
nâng thùng (gắn trên thùng goòng) tác động vào cơ cấu nâng khi goòng di
chuyển, nâng thùng goòng lên, cánh cửa mở ra nhờ cụm tay khóa lắp liên động
giữa thùng goòng và khung goòng. Khi thùng goòng nâng lên đến một góc nhất
định đảm bảo đổ hết vật liệu thì thùng goòng lại hạ về vị trí ban đầu.


- Dung tích lớn: từ 3,3,m
3
đến 5 m
3
.
Dung tích của goòng là yếu tố quyết định đến năng suất vận tải, hiện nay
tại các mỏ than hầm lò Việt Nam đang sử dụng các loại goòng có dung tích từ
1m
3
ữ 3,3m
3
, chế tạo tại các đơn vị Cơ khí than.
Nh đã nói ở trên, sản phẩm của đề tài lựa chọn là dựa trên loại goòng lật
nghiêng mở hông có dung tích 1,5m
3
đang đợc sử dụng rộng rãi tại một số mỏ
than hầm lò Việt Nam.
- Xác định cỡ đờng ray:
Tại các mỏ than hầm lò Việt Nam hiện có 02 cỡ đờng ray: 600mm,
900mm. Nhóm đề tài chọn cỡ đờng để thiết kế goòng lật nghiêng là 600mm
(phù hợp với loại goòng lật nghiêng mở hông đang sử dụng).
- Xác định cơng cự:
Cơng cự (khoảng cách giữa hai trục bánh xe) của goòng ảnh hởng đến
khả năng đi qua đờng vòng của goòng. Cơng cự càng lớn, bán kính đờng
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m
3Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
22

3Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
23
a)
b)
c)

Hình 7: Các dạng cơ cấu mở đóng cánh cửa goòng lật nghiêng

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m
3Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV
24
II.1.3. Thông số kỹ thuật của goòng lật nghiêng
Trên cơ sở xác định các thông số chính và lựa chọn kết cấu, tham khảo tài liệu,
xác định các thông số ban đầu để xây dựng phơng án thiết kế goòng lật nghiêng có
đặc tính kỹ thuật sau:
1. Ký hiệu: GLN.2
2. Dung tích thùng goòng 2,3x1,1x0,79; m
3
2,0
3. Cỡ đờng ray; mm 600
4. Cơng cự; mm 900

+ Thiết kế phải đảm tính kinh tế, ít bớc công nghệ gia công, tiết kiệm vật
liệu, sử dụng tối đa các cụm, chi tiết của các goòng đã có để tăng tính tiêu chuẩn
hoá, thống nhất hoá.
b) Các yêu cầu thiết kế hệ thống thử nghiệm goòng:
Hệ thống thử nghiệm goòng phải đảm bảo các yêu cầu thử nghiệm:
+ Đảm bảo chắc chắn, cứng vững khi thử nghiệm goòng không tải và có tải.
+ Chiều dài giá thử phải đảm bảo điều kiện làm việc của goòng, chất tải,
thực hiện dỡ tải và về vị trí không tải, hệ thống phải khống chế không cho goòng
vợt ra ngoài giá thử.
+ Giá thử nghiệm phải đảm bảo nâng thùng goòng đến góc đổ vật liệu của
goòng (45
o
).
II.2.2. Các bản vẽ thiết kế.
Bản vẽ thiết kế thiết kế goòng đợc lập theo bộ GLN.2-00.00.000L, gồm
06 cụm chi tiết và chi tiết:
+ GLN.2-01.00.000L: Khung xe
+ GLN.2-02.00.000L: Cặp bánh xe
+ GLN.2-03.00.000L: Thùng goòng
+ GLN.2-04.00.000L: Cánh cửa
+ GLN.2-05.00.000L: Cụm khoá
+ GLN.2-06.00.000L: Bánh đỡ
Bản vẽ thiết kế hệ thống thử đợc lập theo bộ bản vẽ HT.2-00.00.000L.
Các bản vẽ thiết kế phải đảm bảo chính xác, có yêu cầu kỹ thuật thiết kế,
đảm bảo cho chế tạo, cách trình bày bản vẽ đều phải theo TCV 01-2002.
II.2.3. Các yêu cầu về vật liệu chế tạo
Các vật liệu chế tạo, đợc tính toán trên cơ sở các yêu cầu kỹ thuật của
goòng, vật liệu đợc thể hiện trong các bản vẽ. Một số vật liệu chính đợc sử
dụng trong goòng nh sau: