Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel (: 0918.775.368
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
Lời nói đầu
Máy nâng đợc sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế quốc dân nh :
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 đợc giảm nhẹ, năng suất đợc 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 đợc 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 phơng tiện
vận tải khác nh toa xe, tàu, xà lan. Cổng trục đợc thiết kế và chế tạo trong n-
ớc, 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 dới tàu thuyền nhộn nhịp hấp
dẫn.
Đề tài đồ án tốt nghiệp là một thử thách to lớn, những kiến thức đã đợc học
trong 4 năm trên ghế nhà trờng. Với sự hớng 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 tr-
ờng ĐH Mỏ địa chất.
Nhân dịp này, cho phép em đợc bầy tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến
thầy PGS. TS Võ Quang Phiên đã hớng 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 trờng Đại học Mỏ địa chất đã trang bị đầy đủ kiến thức cho em vào đời
trong tơng lai.
Em xin chân thành cảm ơn !
Nguyễn Chân Phơng

- Phía Đông Nam giáp biển (vịnh Bái Tử Long)
- Phía Đông Nam giáp phờng Cửa Ông
- Phía Tây Nam giáp phờng Cẩm Thịnh
1.1.2 Dân c.
Cửa Ông là một thị trấn công nghiệp, do vậy dân c ở đây thờng ở nơi khác
đến, có khoảng 2 vạn dân sinh sống tập trung quanh địa bàn Công ty trong đó 90%
là dân tộc kinh, 10% là dân tộc Sán rìu và Hoa. Ngời dân ở đây phần lớn là cán bộ
công nhân viên làm việc trong Công ty hoặc đã nghỉ hu.
1.1.3 Khí hậu.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
2
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel (: 0918.775.368
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
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 đợc chia làm 2 mùa rõ rệt.
- Mùa ma : Từ tháng 4 đến tháng 10
- Mùa khô : Từ tháng 11 đến tháng 3
Với các thông số đặc trng 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 lợc 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

cố vừa phát triển sản xuất.
Thời kỳ 1966 - 1976 thực hiện khẩu hiệu vừa sản xuất vừa đánh giặc vì thế
gian đoạn này sản lợng than chỉ đạt :
- Than kéo mỏ bình quân : 1936100 tấn/năm.
- Than vào sàng bình quân : 1761600 tấn/năm.
- Than sạch bình quân : 1321200 tấn/năm
- Than tiêu thụ : 1404000 tấn/năm.
Ngày 12/8/1975 Xí nghiệp tuyển than Cửa Ông thuộc Công ty than Cẩm Phả
với tổng số cán bộ công nhân viên là 2600 ngời.
Năm 1976 - 1985 xí nghiệp đầu t nguồn lực và để xây dựng và sửa chữa cơ sở
sản xuất, Xí nghiệp tuyển than Cửa Ông đã chính thức đa hệ thống dây chuyền
công nghệ mới của Ba lan sau gần 10 năm xây dựng vào hoạt động, dây chuyển
này bao gồm :
+ Một nhà máy tuyển than do Ba lan xây dựng với công suất thiết kế 800 tấn/giờ
(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 đờng 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 lợng cao. năm 1991 lãnh đạo
Công ty đã nhập dây chuyền công nghệ úc vào sản xuất bao gồm : Hệ thống gầu
rót nớc, hệ thống máy thổi, máy bơm, máy sàng, máy đập, máy lọc ép và hệ thống
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
4
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel (: 0918.775.368

1.1.6 Nhiệm vụ hoạt động sản xuất và kinh doanh của Công ty tuyển than
Cửa Ông.
Công ty tuyển than Cửa Ông nằm ở công nghệ cuối cùng của quy trình sản
xuất chế biến và tiêu thụ than. Than nguyên khai đợc mua từ các mỏ qua hệ thống
sàng tuyển, phân loại và chế biến ra những sản phẩm theo yêu cầu các hộ tiêu thụ
trên thị trờng.
Sản phẩm than của Công ty gồm các chủng loại :
- Than cục các loại : cục 2, cục 3, cục 4 và cục 5
- Than cám các loại : cám 5, cám 6
- Than bùn.
Về chất lợng :
Than của Công ty đều đạt chất lợng cao, đối với than xuất khẩu, các chỉ tiêu
đều đạt theo yêu cầu của khách hàng. Năm 2000 than sản xuất tại Công ty đã đợc
nhà nớc công nhận đạt Iso 9002.
Về kinh doanh.
Công ty tuyển than cửa ông có cảng Cửa Ông tơng đối lớn, cảng có độ sâu từ
7,5 ữ 9,5 m, cho phép tàu từ 1 ữ 3 vạn tấn vào mua than, còn các tàu lớn hơn 3 vạn
tấn thì phải đậu cách xa cảng khoảng 30 km dùng các xa lan vận chuyển. Cảng
chính có chiều dài là 640 m, ngoài ra còn có cảng nội địa phục vụ cho khâu tiêu
thụ than nội địa. Với vị trí địa lý và hệ thống đờng sắt tơng đối dài Công ty tuyển
than cửa ông rất thuận lợi cho việc giao lu hàng hoá, vận chuyển, chuyên chở than
từ các mỏ về Công ty và vận chuyển than sạch xuất cho nội địa và xuất khẩu nớc
ngoài.
Trong những năm tới với nhu cầu khai thác than ngày càng tăng của Tổng
công ty và xuất khẩu than ngày càng nhiều. Từ nhu cầu tăng sản lợng và chất lợng,
khách quan đặt ra cho công ty là phải tăng cờng đầu t là phải đầu t đổi mới công
nghệ, mở rộng sản xuất và nâng cao năng suất lao động. Để đáp ứng đợc nhu cầu
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
7

ợng tơng đối lớn mỗi năm công ty thu hồi trên 300000 tấn và bán chủ yếu cho các
đại lý tiêu thụ. Do đặc thù than bùn là đợc tận thu bằng hố lắng nên khâu bốc xúc
vận chuyển thờng dùng cổng trục bốc lên toa xe vận chuyển bằng hệ thống đờng
sắt.
1.2.2 Thị trờng quốc tế.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
8
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel (: 0918.775.368
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
Đòi hỏi khắt khe về chủng loại than theo các yêu cầu về độ tro, nhiệt lợng, cỡ
hạt. vv do đó mặt hàng xuất khẩu của công ty là than cám và than cục chất l ợng
cao. Khâu vận chuyển, bốc rót bằng hệ thống thiết bị của hãng Hitachi và hệ thống
cổng trục.
1.3 Trình độ cơ giới hoá quá trình sản xuất sàng tuyển và suất khẩu than của
Công ty tuyển than Của Ông.
Công nghiệp than là ngành kinh tế quan trọng của nớc ta, cung cấp nguyên
nhiên liệu phục vụ cho ngành công nghiệp nội địa và xuất khẩu. Để đáp ứng chủ
chơng của Đảng và Nhà nớc về công nghiệp hoá, hiện đại hoá ngành than, Công ty
tuyển than cửa ông đã không ngừng đổi mới công nghệ sàng tuyển và bốc rót.
Công ty có mô hình hoạt động sản xuất với dây chuyền khép kín từ khâu vận tải
than từ các mỏ cho đến khi bốc rót xuống tàu các hộ tiêu thụ.
1.3.1 Trình độ cơ giới hoá quá trình sản xuất sàng tuyển.
Sàng tuyển là một khầu quan trọng giữa khai thác và tiêu thụ sản phẩm, với
mục đích sàng tuyển phân loại, chế biến và nâng cấp chất lợng cho các hộ tiêu thụ
có nhu cầu cao.
Quá trình sản xuất sàng tuyển theo một dây chuyền công nghệ khép kín gồm
ba khâu chính :
a. Khâu chuẩn bị khoáng sản.
Than nguyên khai từ các mỏ đợc đa về bằng toa xe 5, 10, 20 và 30 tấn đợc

Hai sản phẩm đó là than sạch sau xoáy lốc huyền phù đều phải qua sàng
cung khử nớc than (đá) qua sàng rửa huyền phù than đá. Đá thải sẽ đợc 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 nớc bùn.
Nớc bùn từ khâu tuyển đợc tập trung vào bể tổng, từ bể tổng bơm đến xoáy
lốc 1, bùn tràn đợc bơm ra bể cô đặc, căn đợc đa qua xoáy lốc nớc 2, cặn của xoáy
lốc 2 đợc đa qua sàng 0,5 mm. Trên sàng gộp với sản phẩm
1 - 6 của sàng 2 lới 1 ; 6 mm, sản phẩm dới sàng 6;15 mm đợc đa vào máy ly tâm
lấy ra cám ớt, sản phẩm dới sàng 0,5 mm quay trở lại lốc xoáy nớc 2 (nớc tràn) đa
trở lại xoáy lốc nớc 1. Bùn tràn của xoáy lốc nớc 1 đợc bơm ra bể cô đặc cộng với
chất keo tụ.
Sản phẩm bùn đợc bơm ra bể lắng ngoài trời nớc đợc xử lý quay lại tuần
hoàn. Đến đây kết thúc dây chuyền công nghệ khép kín của xởng tuyển.

Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
10
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel (: 0918.775.368
§¹i häc má ®Þa chÊt §å ¸n tèt nghiÖp
NguyÔn Ch©n Ph¬ng
Líp CKM - K43
11
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel (: 0918.775.368
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
1.3.2 Trình độ cơ giới hóa quá trình xuất khẩu.
Trong khi giá thành than trong nớc còn thấp và nguồn ngoại tệ còn hiếm hoi
thì đẩy mạnh xuất khẩu là vấn đề quan trọng của Công ty. Trong tơng lai vẫn phải
duy trì xuất khẩu than bởi vì Công ty có một lợng than cục và than cám chất lợng
cao thích hợp với nhu cầu của bạn hàng nớc ngoài, trong khi đó ở trong nớc ít có

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 đợc 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 đợc 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 lợng, 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 lợng sản phẩm đợc 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 bớc đợc cải thiện, có đầu t phát triển ngắn hạn và dài
hạn.
Đó là bớc đi vững chắc trong những năm qua, tạo tiền đề cho sự tồn tại và
phát triển trong tơng lai gần của Công ty tuyển than của ông.
Trong khuôn khổ một đồ án tốt nghiệp đại học ngành Máy và thiết bị mỏ,
tôi may mắn đợc tiếp cận thực tế, học tập, quan sát và phần nào có thể đa vào
đồ án để tính toán tờng minh.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
13
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel (: 0918.775.368
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
Chơng 2
Tính toán thiết kế cơ cấu nâng cổng trục
2.1 Mô tả cấu tạo, nguyên lý làm việc và tính toán gầu ngoạm.
2.1.1 Cấu tạo của gầu ngoạm.
Hình 2-1. Sơ đồ nguyên lý và kết cấu gầu ngoạm 7 tấn

tang cuốn 2 dây) hai tang đợc đặt trong xe lăn bởi vậy gầu ngoạm sẽ đợc 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 dới lên (2) là :
N
K
= S. i
p
.
P
(1)
Trong đó :
i
P
- bội suất palăng
i
P
= = 2

P
- là hiệu suất palăng
Hình 2-3. Sơ đồ tính gầu ngoạm

P
=
1
.
2

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

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
===

=
KN
2,40)t(02,4
87,0.2.2
14
i2
Q
S
P
2
2
===

=


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

- 1)
N
B
= 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

= = = 28
0
20

Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
18
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel (: 0918.775.368
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
cos = 0,88
Thay vào (2) ta có lực tác dụng lên thanh dằng nối giữa xà ngang với mồm
ngoạm.

+
=
cos2
GN
P
BB

28971
88,0.2
1890032090
cos2
GN
P
1B1B
1
=
+

=

+
=
N

35414
88,0.2
2520037130
cos2
GN
P
4B4B
4
=
+
=

+
=
N
Lập Phơng trình mô men cân bằng tất cả các lực tác dụng lên mồm gầu với gối tựa
quay tơng đối o.
VB + H m - P c - 1/2 G
g
d - 1/2 G
vl
l = 0
Chiếu tất cả các ngoại lực tác dụng lên gầu ngoạm.
2

Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
19
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel (: 0918.775.368
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
9,49
2
2,407070
2
SGG
V
2vl2g
2
=
+
=
+
=
KN
4,52
2
2,427077
2
SGG
V
3vl3g
3
=
+
=

1
= = = 0,79
Hình 2-4. Sơ đồ kích thớc gầu ngoạm khi đóng
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
20
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel (: 0918.775.368
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
= 38,3
0

1
= 38,3
0
- Lực đóng miệng gầu R.
57,76
619,0
4,47
sin
V
R
1
1
==

=
KN
6,80
619,0
9,49


=
KN
- Lực cản kéo mồm gầu khi đóng lại.
H = R cos
cos = 0,78
H
1
= R
1
cos = 76,57. 0,78 = 59,7 KN
H
2
= R
2
cos = 80,6. 0,78 = 62,8 KN
H
3
= R
3
cos = 84,6. 0,78 = 65,9 KN
H
4
= R
4
cos = 88,69. 0,78 = 69,2 KN
Tính chọn sơ bộ động cơ.

=
.1000

KW
8,26
87,0.1000
58,0.40200
.1000
vS
N
2
2dc
==

=
KW
28
87,0.1000
58,0.42200
.1000
vS
N
3
3dc
==

=
KW
5,29
87,0.1000
58,0.44200
.1000
vS

chủ của cổng trục.
Hình 2-5. Sơ đồ cơ cấu nâng tải
+ Cấu tạo của cơ cấu nâng.
- Hộp giảm tốc
- Tang cuốn cáp
- Cáp thép
- Phanh điện thủy lực.
- Phanh điện từ.
- Gầu ngoạm ( kiểu 4 dây tự hành)
+ Nguyên lý làm việc của cơ cấu nâng
Đóng điện cho cơ cấu nâng hạ hoạt động, phanh điện thủy lực mở ra động cơ
quay, chuyển động đợc truyền từ động cơ vào hộp giảm tốc thông qua bộ khớp
nối, chuyển động từ hộp giảm tốc sang tang cuốn cáp nhờ bộ khớp nối trục đàn
hồi, tang cuốn cáp quay kéo theo cáp chuyển động lên (xuống) gầu sẽ đợc nâng
(hạ) tùy ngời điều khiển.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
23
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel (: 0918.775.368
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
2.2.1 Sơ đồ động học cơ cấu nâng cổng trục 7 tấn.
Hình 2-6. Sơ đồ động học hai tang nâng của cơ cấu nâng tải
1. Động cơ.
2. Khớp nối trục.
3. Phanh điện thủy lực.
4. Hộp giảm tốc.
5. Phanh điện từ.
6. Khớp nối.
7. Tang cuốn cáp.
2.2.2 Kết cấu cơ cấu nâng cổng trục 7 tấn và tính toán các thông số kỹ thuật.

từng bớc tính toán thiết kế các cơ cấu cũng nh kết cấu kim loại, cổng trục đợc thiết
kế chế tạo và sử dụng đúng chế độ làm việc sẽ đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh
tế.
Trong máy nâng thờng chọn chế độ làm việc của cơ cấu nâng đặc trng cho
chế độ làm việc của máy nâng. Chế độ làm việc của các cơ cấu khác đợc lựa chọn
theo chế độ làm việc của cơ cấu nâng.
Chế độ làm việc của cơ cấu nâng đợc đặc trng bằng các chỉ tiêu sau :
+ Cờng độ làm việc.
CĐ % = . 100
t Thời gian khởi động và chạy máy trong một chu kỳ. ph
T Tổng thời gian trong một chu kỳ làm việc của máy, bao gồm : Thời gian
khởi động và chạy máy, thời gian chất tải, thời gian dỡ tải. ph
CĐ = 40 %
+ Hệ số sử dụng máy trong một ngày.
K
ng
= = = 0,67
+ Hệ số sử dụng trong một năm.
K
n
= = = 0,75
+ Hệ số sử dụng theo tải trọng.
K
0
= = 0,85
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
25