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
Lớp CKM - K43
- 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
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
để đa 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
- 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
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
máng xoắn có nhiều u điểm hơn các thiết bị của Ba Lan do đó sản phẩm của Công
ty có chất lợng cao đáp ứng đợc nhu cầu thị trờng.
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 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
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
đó, Công ty tuyển than cửa ông đã trang bị các dây chuyển công nghệ tơng đối
hiện đại và đang từng bớc 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 đợc giải phóng chúng ta đã tự chế tạo và bổ xung thêm.
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
đầu kéo TY-7E đổ xuống bun ke chứa. Hai máng cấp liệu đĩa quay gạt than xuống
hai tuyến băng tải đa lên sàng sơ bộ có kích thớc mắt sàng 100 phân loại làm hai
cấp hạt : cấp + 100 mm ở trên sàn và cấp hạt - 100 mm lọt xuống băng tải.
Cấp hạt trên sàng đợc đa về hai máy đập, đợc giảm kích thớc xuống
- 100 mm.
Sản phẩm dới sàng kết hợp với sản phẩm sau đập cấp lên xởng tuyển, một
phần cấp vào cho máy lắng, một phần cấp cho sàng khô lỗ lới 15 mm (sản phẩm
dới sàng 15 mm đợc vận chuyển đến hố cám 6)
b. Khâu tuyển.
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
§¹i häc má ®Þa chÊt §å ¸n tèt nghiÖp
NguyÔn Ch©n Ph¬ng
Líp CKM - K43
11
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
nhu cầu sử dụng loại than này. Mặt khác xuất khẩu là một lợi thế của ngành than
mang lại lợi nhuận, ngoại tệ, vị trí uy tín của than Việt Nam trên thị trờng quốc tế.
Để đảm bảo cho việc xuất khẩu than thuận lợi Công ty tuyển than Cửa Ông
đã cải tạo một bến cảng tơng đối lớn cho phép các tàu có trọng tải từ 3 vạn đến 5
vạn tấn vào ăn than dễ dàng góp phần giảm chi phí vận chuyển than và tăng năng
lực xuất khẩu than của công ty.
Than sau khi đợc sàng tuyển, phân loại và chế biến đợc đa ra kho bằng hệ
thống băng tải và tùy theo nhu cầu của khách hàng than sẽ đợc vận chuyển từ các
kho chứa bằng thiết bị xúc bốc vận tải liên tục của hãng Hitachi . Từ gầu xúc Roto
than sẽ đợc đa theo hệ thống băng tải tới máy qua cầu rót than sẽ đợc rót và phun
than xuống tàu biển. Hoặc từ các kho chứa than sạch sẽ đợc hệ thống cổng trục
đống xúc lên các toa xe sau đó đợc vận chuyển đến sân phơi ở cảng và hệ thống
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
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
1. Thân gầu.
2. Thanh dằng.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
14
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
3. Ròng rọc di động.
4. Ròng rọc cố định.
5. Cam.
6. Dây cáp.
2.1.2 Nguyên lý làm việc của gầu ngoạm.
Đóng điện cho động cơ, phanh điện thủy lực mở ra, động cơ quay truyền
chuyển động sang hộp giảm tốc, chuyển động từ hộp giảm tốc truyền sang tang
cuốn cáp nhờ khớp nối, tang cuốn cáp quay kéo theo dây cáp chuyển động.
- bội suất palăng
i
P
= = 2
P
- là hiệu suất palăng
Hình 2-3. Sơ đồ tính gầu ngoạm
P
=
1
.
2
= 0,96. 0,96 = 0,92
S là lực căng của dây trên một nhánh cáp.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
16
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
PP
i2
Q
S
=
Trong đó :
Q - trọng lợng toàn bộ Q = Q
vl
= 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
Q
g4
= 1,2. Q
vl
= 1,2. 7 = 8,4 tấn
Trọng lợng toàn bộ.
Q
1
= Q
g1
+ Q
vl
= 6,3 + 7 = 13,3 tấn
Q
2
= Q
g2
KN
2,40)t(02,4
87,0.2.2
14
i2
Q
S
P
2
2
===
=
KN
2,42)t(22,4
87,0.2.2
7,14
i2
Q
S
P
3
3
===
=
KN
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
17
k2
= S
2
. i
p
.
p
= 40,2. 2. 0,92 = 73,97 KN = 73970 N
N
k3
= S
3
. i
p
.
p
= 42,2. 2. 0,92 = 77,65 KN = 77650 N
N
k4
= S
4
. i
p
.
p
= 44,2. 2. 0,92 = 81,33 KN = 81330 N
- Lực P tác dụng lên thanh dằng nối giữa xà ngang trên (1) với mồm ngoạm.
+
=
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
G
B
= G
ngang trên
= 0,3 Q
g
G
B1
= 0,3 Q
g1
= 0,3. 63 = 18,9 KN = 18900 N
G
B2
= 0,3 Q
28971
88,0.2
1890032090
cos2
GN
P
1B1B
1
=
+
=
+
=
N
31119
88,0.2
2100033770
cos2
GN
P
2B2B
2
=
+
=
+
=
=
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
SGG
V
vlg
+
=
Trong đó :
V - lực cản xúc mồm gầu vào đống vật liệu.
G
g
- Trọng lợng gầu KN
G
vl
- Trọng lợng vật liệu KN
S - Lực căng dây KN
Lực cản xúc mồm gầu vào đống vật liệu
4,47
2
2,387063
V
3vl3g
3
=
+
=
+
=
KN
9,54
2
2,447084
2
SGG
V
4vl4g
4
=
+
=
+
=
KN
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
19
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
- Xác định lực cản đóng miệng gầu R.
V = R sin
=
KN
6,80
619,0
9,49
sin
V
R
2
2
==
=
KN
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
20
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
6,84
619,0
4,52
sin
V
R
3
3
==
=
KN
H
4
= R
4
cos = 88,69. 0,78 = 69,2 KN
Tính chọn sơ bộ động cơ.
=
.1000
v.S
N
c/d
(KN)
S - lực căng dây N
v - vận tốc nâng v = 35m/ph = 0,58 m/s
- hiệu suất bộ truyền động
=
p
.
t
.
o
= 0,99. 0,96. 0,92 = 0,87
5,25
87,0.1000
58,0.38200
.1000
vS
N
1
87,0.1000
58,0.44200
.1000
vS
N
4
4dc
==
=
KW
Công suất động cơ N = 25,5 ữ 29,5 KW
Căn cứ vào công suất tính toán và cờng độ làm việc CĐ = 40% chọn động cơ.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
21
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
Động cơ kiểu MTKF 412 6
Công suất động cơ 30 KW
Tốc độ quay n = 935 v/ph
cos = 0,78
T
max
= 1000 Nm
T
k
= 950 Nm
m = 315 kg
Công suât động cơ phù hợp với công suất hai động cơ đã lắp đặt trên xe lăn
cổng trục đang lắp đặt tại cảng Cửa ông. Vấn đề tính toán công suất cơ cấu nâng
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
23
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
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, nh vậy sẽ có 4 sợi dây cáp hoạt động độc lập từng đôi một.
Cổng trục 7 tấn đợc 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 trờng 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.
- Độ ẩm tơng đối : 100%.
- nhiệt độ ngoài trời 0
0
ữ 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 trng 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.
+ Số lần mở máy trong một giờ chế độ làm việc 240 lần/giờ
Theo bảng Các định mức chế độ làm việc. Chế độ làm việc của máy nâng ở
chế độ nặng.
2.2.2.2 Tính toán chọn cáp.
Dây cáp là một loại dây dẻo thông dụng trong công nghiệp nặng, có nhiều
loại khác nhau để dùng trong nhiều hoàn cảnh khác nhau và tơng ứng với nhiều
chế độ tải trọng khác nhau.
Chọn cáp thép đợc bện từ các sợi kim loại đã đợc chuốt sẵn. Các sợi kim loại
này sau khi chuốt đã đợc lăn ép bề mặt để đạt giới hạn bền từ 1400 ữ 2000
N/mm
2
, tăng gấp 2 ữ 3 lần độ bền của các sợi thép bình thờng cùng loại vật liệu.
a. Chọn cáp.
Với sức nâng 7 tấn, chế độ làm việc chọn loại cáp bên kép theo hớng bện
thuận với các đặc điểm :
- Về cấu tạo cáp bên kép.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
25
Copyright: Tài liệu đại học ©