Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
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 !
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
1

- 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.
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
3
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
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 :

- 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
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
5
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
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 nguyên khai từ các mỏ, hàng năm có thể kéo đợc 23,5 triệu tấn than từ các

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.
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
8
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
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
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.
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 dới hố

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.
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
10
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
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.
Là khâu công nghệ chính đóng vai trò quan trọng nó quyết định đến sản lợng
và chất lợng sản phẩm của Công ty.

hoàn. Đến đây kết thúc dây chuyền công nghệ khép kín của xởng tuyển.

Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
12
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
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
cổng trục bến sẽ bốc xúc than lên tàu hay xà lan phục vụ cho xuất khẩu.
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
13
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
Nhờ cơ giới hóa toàn bộ với năng suất cao từ 800 ữ 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

Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
Ch¬ng 2
TÝnh to¸n thiÕt kÕ c¬ cÊu n©ng cæng trôc
2.1 M« t¶ cÊu t¹o, nguyªn lý lµm viÖc vµ tÝnh to¸n gÇu ngo¹m.
2.1.1 CÊu t¹o cña gÇu ngo¹m.
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
15
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
Hình 2-1. Sơ đồ nguyên lý và kết cấu gầu ngoạm 7 tấn
1. Thân gầu.
2. Thanh dằng.
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.
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
16
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
Khi dây cáp trùng xuống ròng rọc di động sẽ chuyển động đi xuống do tự
trọng, khi đó cam nối giữa hai thân gầu trái và phải đẩy hai thân gầu ra và gầu sẽ
đợc mở rộng. Khi kéo căng cáp thì ròng rọc di động sẽ chuyển động đi lên kéo
theo hai thân gầu đóng và gầu đợc đóng vào.
2.1.3 Sơ đồ động học gầu ngoạm.
Hình 2-2. Sơ đồ động học gầu ngoạm
a. Khi đóng b. Khi mở tối đa
2.1.4 Kết cấu gầu ngoạm và tính toán.

P
=
1
.
2
= 0,96. 0,96 = 0,92
S là lực căng của dây trên một nhánh cáp.
PP
i2
Q
S

=

Trong đó :
Q - trọng lợng toàn bộ Q = Q
vl
+ Q
g
i
p
- là bội suất palăng i
P
= 2
- hiệu suất bộ truyền
=
p
+
t
+

= 1,1. Q
vl
= 1,1. 7 = 7,7 tÊn
Q
g4
= 1,2. Q
vl
= 1,2. 7 = 8,4 tÊn
Träng lîng toµn bé.
Q
1
= Q
g1
+ Q
vl
= 6,3 + 7 = 13,3 tÊn
Q
2
= Q
g2
+ Q
vl
= 7 + 7 = 14 tÊn
Q
3
= Q
g3
+ Q
vl
= 7,7 + 7 = 14,7 tÊn

===
η
=
KN
2,42)t(22,4
87,0.2.2
7,14
i2
Q
S
P
3
3
===
η
=
KN

2,44)t(42,4
87,0.2.2
4,15
i2
Q
S
P
4
4
===
η
=

. η
p
= 42,2. 2. 0,92 = 77,65 KN = 77650 N
N
k4
= S
4
. i
p
. η
p
= 44,2. 2. 0,92 = 81,33 KN = 81330 N
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
19
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
- Lùc P t¸c dông lªn thanh d»ng nèi gi÷a xµ ngang trªn (1) víi måm ngo¹m.
γ
+
=
cos2
GN
P
BB
(2)
Trong ®ã :
N
B
= S (i
p
. η

= N
K4
- S
4
= 81330 - 44200 = 37130 N
G
B
= G
ngang trªn
= 0,3 Q
g
G
B1
= 0,3 Q
g1
= 0,3. 63 = 18,9 KN = 18900 N
G
B2
= 0,3 Q
g2
= 0,3. 70 = 21 KN = 21000 N
G
B3
= 0,3 Q
g3
= 0,3. 77 = 23,1 KN = 23100 N
G
B4
= 0,3 Q
g4

N
31119
88,0.2
2100033770
cos2
GN
P
2B2B
2
=
+
=
γ
+
=
N
33267
88,0.2
2310035450
cos2
GN
P
3B3B
3
=
+
=
γ
+
=

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
2
SGG
V
1vl1g
1
=
+
=
+
=
KN
9,49

2
SGG
V
4vl4g
4
=
+
=
+
=
KN
- Xác định lực cản đóng miệng gầu R.
V = R sin

=
sin
V
R
Tính :
Với
1
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
21
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
Vì bán kính xúc rất lớn ta chọn dây cung FI = đoạn thẳng FI
Xét EFI ta có :
tg
1
= = = 0,79
Hình 2-4. Sơ đồ kích thớc gầu ngoạm khi đóng

KN
6,84
619,0
4,52
sin
V
R
3
3
==

=
KN
69,88
619,0
9,54
sin
V
R
4
4
==

=
KN
- Lực cản kéo mồm gầu khi đóng lại.
H = R cos
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
22
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368

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
1dc
==

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

Công suất động cơ 30 KW
Tốc độ quay n = 935 v/ph
cos = 0,78
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
23
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
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
bớc đầu đã đợc tờng minh.
2.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc và tính toán cơ cấu nâng cổng trục 7 tấn.
Cơ cấu nâng đợc lắp trên xe hàng, xe hàng đợc di chuyển dọc trên 2 dầm
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.
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
24
Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
- Gầu ngoạm ( kiểu 4 dây tự hành)