đồ án máy khai thác
LờI NóI ĐầU
Đồ án Máy Khai Thác do sinh viên Nguyễn Văn Hải lớp cơ
khí mỏ K44 thực hiện, với sự hớng dẫn của thầy giáo Vũ Thế Sự Bộ môn
Máy và Thiết Bị mỏ Trờng đại học mỏ địa chất Hà Nội. Đồ án bao gồm:
Chơng I: Giới thiệu chung về máy.
Chơng II: Tính toán sơ bộ về máy.
Chơng III:Tính toán phần chuyên đề bộ phận chuyển tải.
Đồ án thiết kế nhằm giúp cho sinh viên trong ngành có đợc kiến thức
cơ bản để tính toán một máy đào lò, cũng nh một số máy Khai thác khác.
Đồ án đợc thực hiện với giúp đỡ tận tình của thầy giáo Vũ Thế Sự. Vì một
số hạn chế nhất định , đặc biệt về vốn kiến thức còn hạn chế nên trong tính
toán không thể tránh đợc những sai sót và có những phần cha đợc chính xác
với yêu cầu đề bài đề ra. Bởi vậy em mong các thầy, cô giáo trong khoa, bộ
môn chỉ bảo và giúp đỡ em để em có thể dần hoàn thiện mình hơn. Em xin
chân thành cảm ơn, qua đây em xin cảm ơn thầy Vũ Thế Sự đã tận tình giúp
đỡ em để em hoàn thành đồ án môn học này.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà nội: 22/8/2003.
SV: Nguyễn Văn Hải.
Chơng i: giới thiệu chung về máy.
1.1 Khái niệm về máy.
Đây là loại máy thực hiện đào lò bằng lực cơ học và chất bốc đất đá đã
phá huỷ bằng phơng tiện vận tải. Đào lò bằng phơng pháp này là phơng
pháp tiên tiến, cho năng suất cao, an toàn, giữ vững ổn định đất đá xung
quanh chu vi lò, tiết diện đào lò chính xác, thành lò đẹp. Tuy nhiên mỗi loại
máy chỉ chỉ dùng với những tiết diện nhất định, đồng thời chỉ dùng khi độ
kiên cố của đất đá có f 5.
Máy liên hợp đào lò có bộ phận khấu kiểu khoan phá là loại máy thực
hiện đào cắt đất đá đồng thời trên toàn bộ trên toàn bộ tiết diện ngang lò và
máy liên tục tiến.

mặt tang có lắp các răng cắt. Các tang phụ này lắp phía sau các trạc theo
chiều tiến của máy nên không cản trở bộ phận cắt chính.
svth: nguyễn văn hải
2
đồ án máy khai thác
Kết cấu răng cắt
Bộ phận xúc bốc (Bộ phận chuyển tải).
_Làm nhiệm vụ thứ hai của máy: chất bốc đất đá đã đợc phá huỷ bởi
bộ phận cắt lên phơng tiện vận tải, bộ phận này thờng gồm hai phần là phần
xúc bốc trực tiếp và phần truyền tải trung gian.
Ta chọn phần xúc bốc trực tiếp là bộ phận xúc kiểu gầu xúc. Các gầu
xúc bố trí theo chu vi ngoài nhng về phía sau bộ phận cắt rô to. Khi rô to
quay, gầu xúc đất đá ở phía dới và đổ vào phễu nhận 3 ở phía trên từ đó đất
đá đi vào băng tải của máy. guồng xoắn gắn với tang cắt phụ có tác dụng
đẩy đất đất đá vào giữa.
2. Bộ phận cắt
3. Phễu nhận
1. Gầu xúc
Bộ phận xúc kiểu gầu
Ưu điểm của loại này là kết đơn giản, không cần dẫn động cho gầu.
Nhng có năng suất thấp, khi xúc đất đá dễ bị dính vào gầu làm giảm hiệu
quả xúc.
svth: nguyễn văn hải
3
đồ án máy khai thác
Ta chọn bộ phận chuyển tải trung gian là băng tải.
Bộ phận di chuyển: Ta chọn bộ phận di chuyển kiểu bớc.
Sơ đồ dẫn động của máy.
Sơ đồ dẫn động
Chơng ii: tính toán chung.

2/
===
t
D
z
ta chọn 21 răng cắt.
Để cho trên bề mặt tiết diện số răng cắt vào một cách có hiệu quả, do
đó ta có sơ đồ lắp răng của ba trạc nh sau.
1
2
3
K
2
133 1
22
133 1
22
133 1
2
- Xác định mô men cản cắt răng.
_ Gọi mô men cản lên mũi khoan của bộ phận khấu là M
0.
_ Gọi mô men cản lên các trạc của bộ phận khấu lần lợt là M
1
, M
2
,
M
3.
_ Gọi M

t
.
M
0
= P
x
.t + P
x
4t + P
x
2t + P
x
5t + P
x
3t + P
x
6t.
= P
x
( t + 4t + 2t + 5t + 3t + 6t ) = P
x
.21t.
= 0,4.21.0,0975 = 0,819 KN.m.
M
1
= P
x
.7t + P
x
.10t + P

= 0,4.70.0,0975 = 2,73 KNm.
M
3
= P
x
.9t + P
x
.12t + P
x
.15t + P
x
.18t + P
x
.21t.
= P
x
( 9t + 12t + 15t + 18t +21t ) = P
x
.75t.
= 0,4.75.0,0975 = 2,925 KNm.
Vậy tổng mô men cản cắt lên bộ phận khấu chính là
M
kh
= M
1
+ M
2
+ M
3
M

30
. n


=
n = 100 ữ 300 v/p.
Chọn n = 100 v/p.

./46,10
30
100.14,3
srad==

Vậy N = 8,727.10,46 = 91,28 KW.
Ta chọn động cơ có công suất 92 KW.

Chơng iii: tính toán thiết bị bốc xúc
3.1. Khái niệm chung.
_ Thiết bị bốc dỡ là thiết bị bốc dỡ tải của máy liên hợp đào lò, đợc
dùng để chất các cục đất mỏ đợc đập vỡ ra bằng bộ phận khấu, lên các toa
xe goòng hoặc lên các máng cào. Nó thờng gồm có phần xúc, thực hiên
mang các cục đất đá ( hoặc than ) và chất nó lên ( bốc dỡ nó ) băng tải
( hoặc máng cào ) chuyển động, phần thứ hai của thiết bị bốc xúc.
_ Băng tải truyền động vận chuyển đất đá ( hoặc than ) từ các thiết bị
gầu xúc đến các toa goòng hoặc máng cào dọc vỉa. Trong trờng hợp việc
xúc các cục và vận chuyển nó đợc thực hiện bằng một cơ cấu.
_ Thiết bị bốc dỡ của máy liên hợp đào lò cần phải :
Chất đất đá hoặc than trên toàn bộ vùng làm việc của bộ phận
khấu, không để lại than cám trên nền lò.
Chất tốt đất đá mỏ ẩm ớt, không gây dính bám lên thiết bị bốc

_ Công suất tiêu hao để dẫn động thiết bị bốc xúc kiểu gầu đợc tính
nh sau.
Lực vòng trên gầu khi đào xúc vật liệu:
P
1
= k.b.c, KG.
k. Sức cản riêng khi đào xúc, KG.k = 1ữ 2.
b. Chiều rộng gầu,cm.
svth: nguyễn văn hải
7
đồ án máy khai thác
c. Chiều lớp cắt do gầu đào xúc, cm.
Nếu coi quãng đờng xúc bằng l, chúng ta có:
c.b.l = q..
Từ biểu thức này chúng ta có.

KG
l
qk
P ,

1

với
lb
q
c
.
.


3.3. Tính toán bộ phận chuyển tải ( Băng tải ).
3.3.1. Giới thiệu kết cấu băng tải.
Băng tải gồm có trạm dẫn động, trạm kéo căng và hệ thống con lăn đỡ
băng, tấm băng và hệ thống dỡ tải. Băng tải có thể đặt và làm việc trên mặt
phẳng nằm ngang hay nghiêng. Vật liệu trên băng tải đợc dỡ ra đầu cuối của
hành trình băng hoặc giữa băng. Lực kéo băng đợc truyền từ tang dẫn động
bằng ma sát và lực kéo đó phụ thuộc nhiều vào hệ số ma sát, góc ôm của băng
với tang dẫn động và sức cằng ban đầu của băng. Những thông số cơ bản của
băng tải là năng suất , chiều rộng băng , tốc độ chuyển động băng và công suất
động cơ. Băng tải có các loại cố định nửa cố định và di động .
Băng tải sẽ thiết kế là băng tải cố định , Có năng suất yêu cầu Q=
6m
3
/phút = 378T/h, chiều dài băng tải L = 6 m, =9
o
, = 1,05 t/m
3
, kích thớc
cục vật liệu vận tải a
max
=200mm. Gồm có các chi tiết chính :
Hình 1- Con lăn lòng máng
svth: nguyễn văn hải
8
đồ án máy khai thác
1. Con lăn nhánh có tải
2. Con lăn nhánh không tải
Hình 2- Trạm dẫn động
Trạm dẫn động của băng tải gồm tang dẫn động, hộp giảm tốc, khớp nối và cơ
cấu làm sạch băng. Tất cả các bộ phận trên đây phục vụ cho mục đích dẫn

.1,1

vK
Q
B
yc
(m) (1).
Trong đó:
yc
Q
: Năng suất yêu cầu của bămg tảI (t/h).
yc
Q
= 378 (t/h).
K: Hệ số năng suất.
Chọn theo bảng 4 [1]: k = 470.
v: Tốc độ chuyển động của băng ( m/s ).
Ta chọn v sơ bộ theo tiêu chuẩn là 1,6 ( m/s ).

: Khối lợng vật liệu vận tải.
( )
3
m/t05,1=
.
Thay vào (1) ta đợc:






= 200 mm: là kích thớc lớn nhất của vật liệu.
Vậy chiều rộng băng là hợp lý.
2. Xác định khối lợng phân bố trên 1 mét chiều dài của băng .
Khối lợng phân bố trên 1 mét chiều dài của vật liệu vận tải là:
)/(81,32
6,1.6,3
189
.6,3
mkg
v
Q
q ===
.
Khối lợng 1 mét băng có lõi vải là:
Theo [2]:
( )
21
1,1

++=
iBq
b
(kg/m) (2).
B: chiều rộng băng tiêu chuẩn B = 1000 (mm) = 1 (m).
I: Số lớp vảI trong băng.
1

: Chiều lớp cao su mặt trên tiếp xúc vật liệu (mm).
2


m
q =
(kg/m) (3).
svth: nguyễn văn hải
11
đồ án máy khai thác
''
cl
''
cl
''
cl
l
m
q =
(kg/m) (4).
''
cl
'
cl
m,m
: Khối lợng phần quay của con lăn tơng ứng nhánh có tải và không có
tải (kg).
''
cl
'
cl
l,l
: Khoảng cách giữa hai hàng con lăn nhánh có tải và lhông có tải (m).
Mà

=
.
Thay vào (3) và (4) ta đợc:
)/(53,6
3,1
5,8
'
mkgq
cl
==
.
)/(96,2
6,2
7,7
''
mkgq
cl
==
.
4. Tính toán sức cản chuyển động không tải, có tải, tổng cản.
Sức cản chuyển động trên nhánh không tải là:
'''
clbkt
.).qq[(W +=
g.L].sin.qcos
b

(N) (5).
Sức cản chuyển động trên nhánh có tải là:
.).qqq[(W

''
cl
q
: Khối lợng phần quay con lăn nhánh không tải trên 1(m) chiều dài.
96,2
''
=
cl
q
(kg/m).

: Độ dốc
0
9=
svth: nguyễn văn hải
12
đồ án máy khai thác
L: Chiều dài băng tải L = 10 (m).
)s/m(80,9g
2
=
.
'

: Hệ số sức cản chuyển động.
Thực tế trên nhánh có tải và không tải có giá trị khác nhau. Nhng sai khác
không nhiều nên coi gần bằng nhau.
Theo [4]:
05,0025,0
'

WWW +=
(N).
)17,25(11,445
0
+=W
(N).
420
0
=
W
(N).
5. Tính toán và vẽ biểu đồ sức căng băng.
Để xác định đợc lực căng tại 1 vị trí bất kỳ trên đờng viền khép kín của
dây băng, ta phải xác định đợc lực căng ban đầu thoả mãn 2 điều kiện:
r0
SS
và
min0
SS
0
S
: Lực căng ban đầu do trạm kéo căng tạo ra, đảm bảo tăng dẫn có thể
truyền lực kéo cho băng.
min
S
: Lực căng tối thiểu trên nhánh có tải.
r
S
: Lực căng tại điểm ra khỏi tang đẫn động.
1r

.
Ta lấy
025,1K =
343t4
WSSS +==
.
4
S
: Lực căng tại điểm 4.
34
W
: Lực cản trên nhánh có tải
ct34
WW =
.
t
S
: Lực căng tại điểm tới tang dẫn động.
34121t4
WW.KS.KSS ++==
(8)
Theo phơng trình ở trên ta có:

=
f
rt
e.SS
(9).
f
e

=

f
e
Thay số liệu vào phơng trình (10) ta có:
025,13
11,445)17,25(025,1
1

+
= S
(N).
3,212
1
==
SS
r
(N).

Lực căng tại điểm tới tang dẫn động là:
9,6363.3,212.
4
====

f
rt
eSSS
(N).
Căn cứ vào
f,S,S


Có một tang dẫn động. Vậy điều ta giả định hoàn toàn đúng.
Ta tính lực căng tại các điểm:
3,212
1
==
SS
r
(N).
9,636
4
== SS
t
(N).
1212
WSS +=
(N).
13,187)17,25(3,212
2
=+=
S
(N).
19213,187.025,1.
23
===
SKS
(N).
Với các số liệu tính toán , ta dựng đợc biểu đồ lực căng băng tải
Theo [1]
3ctmin

= S
1
.3 = 2175.3 = 6525, N.
6. Tính toán nghiệm băng bền theo số lớp i.
Độ bền của băng đợc quy định bởi độ bền các lớp vải có trong băng:
Theo [2] độ bền đợc xác định theo công thức

chon
max
tt
i
].[B
S
i

=
(11)
max
S
: Lực căng lớn nhất trong băng
6525
max
=S
, N.
B
: Chiều rộng băng
)(65)(650 cmmmB
==
.
][

2'
b
S.8
cos.l.g).qq(
y
+
=
(m).
2204.8
9cos.2,1.81,9).64,481,32(
02
+
=
y
(m).
029,0
=
y
(m).
][03,0029,0 yy
==

.
8. Tính toán công suất và lựa chọn động cơ:
Lựa chọn khớp nối cấp nhanh và cấp chậm.
_ Tính toán công suất và lựa chọn động cơ:
Tổng công suất tính toán động cơ có trạm đẫn động.

=
.1000

92,087,0 ữ=
.
Ta lấy tang có
85,0
=

.
svth: nguyễn văn hải
16
đồ án máy khai thác
Thay vào phơng trình (12):
9
85,0.1000
6,1.4350
.1,1 ==
tt
N
(KW).
Với công suất
9
=
tt
N
(KW) ta có thể bố trí một trạm dẫn động cơ lựa
chọn có công suất
tt
NN
.
_ Lựa chọn khớp nối:
Để truyền mô men từ động cơ tới hộp giảm tốc ta chọn khớp nối đàn hồi

'
nl
M
: Mo men cấp nhanh.
0
i
: Tỉ số truyền của hộp giảm tốc.
Chọn hộp giảm tóc có tỉ số truyền
5,31i
0
=
.
18673,59.5,31 ==
c
M
(Nm).
Còn phanh ta chọn phanh hai má điện từ, thủy lực:
` 9. Tính toán cơ cấu làm sạch băng tải.
Cơ cấu làm sạch băng tải đợc lắp trên trạm dẫn động và là thanh có tiết
diện nhỏ đặt chéo dới bề rộng của băng.
Tính theo công thức :
F
ms
= P.f

S
r
.
svth: nguyễn văn hải
17

đồ án máy khai thác
lời kết.
Trong qúa trình tính toán đồ án này đã giúp em hiểu đợc phần nào kết
cấu và nguyên lý làm việc của một máy liên hợp đào lò. Tuy nhiên trong quá
trình tính toán còn nhiều phần cha đợc chính xác và hợp lý, mong các thầy bỏ
qua cho em và giúp cho em sự nhìn nhận bổ ích về lĩnh vực ứng dụng và thiết
kế các loại máy khai thác sử dụng trong mỏ cũng nh ở nhiều nghành kinh tế
qiốc dân. Góp phần bồi dỡng kiến thức cho em sau khi ra trờng, áp dụng vào
thực tế có hiệu qủa kinh tế và hiệu quả lao động cao.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Vũ Thế Sự đã giúp đỡ tạo điều
kiện cho em hoàn thành đồ án môn học này.
svth: nguyễn văn hải
19