Lời nói đầu

Ngày nay, khoa học ngày càng phát triển.nhu cầu về các thiết bị máy
móc phục vụ cho ngành công nghiệp nặng đòi hỏi có tính chuyên dụng ngày
càng cao. Đối với ngành khai thác mỏ, nhu cầu về thiết bị khoan để thăm dò
khai thác ngày càng cao. Đối với ngành khai thác mỏ ở nớc ta, các thiết bị
khai thác gồm máy móc, mũi khoan đều phảI nhập từ nớc ngoàI. Sau thời gian
tìm hiểu nghiên cứu của em cùng với sự giúp đỡ,hớng dẫn tận tình của thầy
giáo Trần Sỹ Tuý và cô chú tại viện năng lợng mỏ. Em đẵ hoàn thành nhiệm
vụ đợc giao của mình:
tính toán thiết kế chế tạo mũi khoan đập xoay
Ưu điểm của mũi khoan này là sự kết hợp u điểm của 3 loại mũi khoan
đập xoay của Nga, Trung Quốc, Thuỵ Điển hiển đang đợc sử dụng ở Việt
Nam. Mũi khoan này phù hợp với điều kiện khai thác thực tế ở các mỏ Việt
Nam.
Do thời gian nghiên cứu có hạn chế và còn nhiều hạn chế về mặt kinh
nghiệm nên không thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong các thầy, cô
đóng góp ý kiến để bản đồ án này hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!
1
Chơng I
Tổng quan về tình hình sản xuất
trong nơc và nớc ngoài
I - TìNH HìNH NGHIÊN CứU CHế TạO Và Sử DụNG CáC Loại
MũI KHOAN, THIếT Bị KHOAN, PHƯƠNG PHáP KHOAN Và CÔNG
NGHệ KHAI THáC THAN ở CáC Mỏ Lộ THIÊN TạI QUảNG NINH.

Qua quá trình khảo sát, tham khảo dới cơ sở sản xuất va nghiên cứu một
số tài liệu về lĩnh vực khoan địa chất Tôi nhận thấy rằng hiện nay các thiết bị

mìn thì sử dụng dây chuyền công nghệ nh vậy là antoàn hợp lý.
- Vấn đề đặt ra ở đây là dùng loại dụng cụ và thiết bị khoan nào, đờng
kính bao nhiêu để đồng bộ với dung tích máy xúc kể trên nhằm giảm chi phí
khai thác cho các mỏ.
2
1.2. Các mỏ nhỏ và khai thác lộ vỉa.
Công nghệ khai thác sử dụng tơng đối đơn giản: Khai thác bằng thủ
công kết hợp với cơ giới thô. Máy khoan chủ yếu dùng máy khoan đập xoay d
thừa ở các xí nghiệp lớn chính vì vậy với sản lợng nhỏ thì thờng sử dụng các
thiết bị bốc xúc phù hợp thờng sử dụng máy xúc thủy lực gầu ngợc dung tích
gầu dới 2,5 m
3
là phù hợp.
Chính vì vậy sử dụng máy khoan loại nhỏ đờng kính < 200 mm.
1.3. Tình hình sản xuất của các mỏ trong thời gian tới.
Trong những năm tới sản lợng đất bóc ở các mỏ Cao sơn, Cọc sáu sẽ
tăng từ 5 ữ 6 tr.m
3
/năm các mỏ Hà Tu, Đèo Nai đều giữ ở mức 5 ữ 5,5 tr.m
3
/
năm riêng mỏ Núi Béo tăng từ 1,6 triệu lên 5,8 trm
3
/năm vào năm 2005. Với
các mỏ này cần chọn các loại máy khoan có năng suất cao độ bền tốt nhất là
đầu t vào việc sản xuất các loại mũi khoan phù hợp.
2. Ph ơng pháp khoan và quá trình hoạt động của mũi khoan
2.1. Các ph ơng pháp khoan .
Có hai phơng pháp khoan chủ yếu
a,ph ơng pháp khoan xoay cầu : chiếm 7%

cứng trung bình có f < 12. Máy khoan đờng kính 250 mm có thể khoan đá rất
cứng tới f > 14, tuy nhiên năng súât khoan giảm đi 2 lần chính vì vậy mũi
khoan rất hay bị hỏng hiện nay chủ yếu dùng máy khoan xoay cầu của Nga đ-
ờng kính 190 ữ 250 mm.
3. Các điều kiện và phạm vi áp dụng thiết bị công nghệ khoan hợp lý cho các
mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh
3.1. Phân tích điều kiện khi áp dụng thiết bị khoan vào các mỏ
Trên các mỏ lộ thiên lớn phơng pháp khoan xoay thờng chiếm u thế nhng ở
các mỏ vừa khoan đập đáy thờng đợc sử dụng nhiều.
Một xu hớng khác trên thế giới là xu hớng đấu thầu khoan
Muốn chọn đợc loại máy khoan phù hợp lý , trớc tiên phải có đờng kính mũi
khoan hợp lý và chọn phơng pháp khoan hợp lý .
3.2 Xác định đờng kính mũi khoan hợp lý ( d
lk
)
d
lk
phụ thuộc vào nhiều sản lợng mỏ yêu cầu hệ số f và dung tích của gầu
máy xúc sử dụng. d
lk
càng lớn tơng ứng với sản lợng càng cao khi khoan với
cùng loại thiết bị .
3.2.1. Theo chiều cao (H
t
)
Nói chung H
t
có quan hệ lệ thuận với d
lk
. Đối với điều kiện khai thác các mỏ

3
/năm thì d
lk
hợp lý nằm
trong khoảng từ 67 ữ 110 mm. Đối với các mỏ lớn, tùy thuộc vào dung tích
gầu máy xúc sử dụng nên chọn d
lk
115 mm khoảng từ 115 ữ 225 mm
Đất đá trong khu vực Quảng Ninh có độ cứng khác nhau, cấu trúc không
đồng đều và có mài mòn cao, do đó cần sử dụng loại máy khoan thủy lực đập
đáy và đập đỉnh dễ tăng sản lợng khoan và hỗ trợ cho máy khoan xoay cầu.
3.2.5 Tính giá thành khoan
Khoan xoay có lợi thế về chi phí trong khoan đá mềm và cứng trung bình khi
khoan đá cứng và rất cứng thì khoan đập đáy có chi phí thấp hơn với cùng đ-
ờng kính lỗ khoan. Khi d
lk
228 mm thì khoan xoay trở nên tăng sức cạnh
tranh do chi phí 1 mét khoan thấp hơn của đầu đập đáy với d
lk
< 228 mm thì u
thế thuộc về khoan đập đáy
3. 3 Các loại mũi khoan thờng dùng hiện nay
Các loại mũi khoan thờng dùng hiện nay chủ yếu là các loại mũi khoan của
Nga mũi khoan của Trung Quốc, mũi khoan Nhật Bản, Thụy Điển
Với sản lợng bóc đất đá ngày càng tăng cao. Vì vậy các thiết bị khoan rất
chóng bị hỏng nhất là mũi khoan. Các mũi khoan này thờng bị hỏng do mòn
các hạt hợp kim thờng bị vỡ do làm việc cờng độ liên tục. Mũi khoan mỏ ở n-
ớc ta thờng phải nhập khẩu giá thành đắt. Do đó chi phí khoan nổ mìn tăng
dẫn đến giá thành sản phẩm tăng không thể cạnh tranh trên thị trờng vì sản
phẩm đắt không bán đợc.

Do điều kiện làm việc với môi trờng phức tạp độ cứng đất đá thay đổi. Làm
việc với tải trọng nặng và thay đổi nên yêu cầu kỹ thuật của mũi khoan có độ
cứng sau nhiệt luyện :(58 ữ 60) HRC, kiểm tra trên 100% sản phẩm. Bề mặt
làm việc của chi tiết là mặt đầu có gắn mảnh hợp kim cứng BK8.
II. Chọn vật liệu gia công
- Mác thép : 20XH3A
- Tính chất cơ học vật liệu .... thành phần hóa học
C Cr Cn P S
0,2% 1% 3% <0,025% <0,025%
III. Thiết kế mũi khoan
Dựa vào các mũi khoan đập xoay hiện đang sử dụng tại các mỏ ở Việt Nam
nh :
1- Mũi khoan đập xoay kiểu Trung Quốc
2- Mũi khoan đập xoay kiểu Nga
3- Mũi khoan đập xoay Sanwith Thụy Điển
Ta thiết kế đợc mũi khoan với những u điểm phù hợp với điều kiện chất tại
các vùng mỏ ở Viẹt Nam.
4- Mũi khoan đập xoay thiết kế
6
Xem c¸c h×nh vÏ:
Ch¬ng III
ThiÕt kÕ quy tr×nh c«ng nghÖ
7
I. Quy trình công nghệ
Nguyên tắc chung khi thiết kế nguyên công là đảm bảo đợc năng suất và độ
chính xác yêu cầu. Năng suất và độ chính xác phụ thuộc vào chế độ cắt, lợng
d, số bớc công nghệ vv... Vì vậy, khi thiết kế nguyên công phải dựa vào dạng
sản xuất, phơng pháp phân tán nguyên công để chọn sơ đồ nguyên công hợp
lý.
Quy trình công nghệ gồm 15 nguyên công


Nguyên công II : rèn có khuôn
9
R20
ỉ52
24
170
Thiết bị:Máy búa 400
Dụng cụ cắt : Chày,cối
Dụng cụ đo : Thớc lá, thớc cặp 1/10
Bậc thợ :4/7
Yêu cầu kỹ thuật
- PhôI không bị chảy ớt.
- độ lõm trên bề mặt phôI 1mm
- Độ không đồng tâm ỉ52 và ỉ100 1mm
Nguyên công III : ủ phôi
10
Mục đích : khử ứng suất d và giảm độ cứng bề mặt đo nguyen công rèn sinh ra
Yêu cầu kỹ thuật
PhôI sau khi ủ đạt độ cứng 180 220 HB
+ Làm sạch bề mặt.
T ủ = 780-800
C
o
o
Nung
N
u
n
g

o

Bớc 2 : Tiện ngoàI ỉ100 góc nghiêng 5
o
Dao T15K6
Bớc 3 : Khoan lỗ tâm
Bậc thợ : 4/7
Dụng cụ đo : Thớc lá, thớc cặp 1/10
Chế độ cắt
Khoan lỗ
tâm
1K62 P18 224 0,3 0,15
Tiện ngoài 1K62 T15K6 750 0,7 3
xén mặt 1K62 T15K6 250 1 3
Bớc Máy Dao N(v/p) S(mm/v) T(mm)
Nguyên công VI : phay 8 rãnh thao lắp mũi khoan
13
s
Gá trên đồ gá phân độ đợc kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu tự định vị tâm một
đầu chống tâm .
Dao phay đĩa thép gió D = 75mm ; d = 22 ; P18 ; B = 16
Phay rãnh 6H82 P18 0,68 120 4,5
Bớc Máy Dao S(mm/vg) n(vg/p) t(mm)
14
Nguyên công VII : phay 4 rãnh 16mm tháo lắp mũi khoan24
30
16


7
,
5

Máy phay đứng 6h82
Dao phay ngón ỉ 10 P18 chế độ cắt
Gá trên đồ gá chuyên dùng đồ gá đợc đặt lên mâm quay phân độ
Chi tiết đợc kẹp chặt nhờ 3 bulông M12
Phay 6h82 P18 105 5
Bớc Máy Dao n(v/p) t(mm)
17
Nguyên công X : khoan 3 lỗ thoát khí

11
2
0
1
5
1
2

A
S
A
n
5

3
0

Không khí
T
C
0
T T
T
C
0
Tôi
Ram
Yêu cầu trớc khi nhiệt luyện chi tiết dợc thấm than với độ dầy lớp thấm đạt 1,5
2mm. thấm than để tăng cơ tính bề mặt
Yêu cầu nhiệt luyện : đật độ cứng 58 60 HRC
Sau nhiệt luyện, các bề mặt chi tiết không bị rạn nứt biến dạng
- làm sạch bề mặt
20
Nguyên công XIII : khoét doa lỗ ỉ11,68
8
S
n
ỉ
1
1
,
6
8
Sử dụng doa toạ độ có bộ điều khiển PLC
Gá trên đồ gá chuyên dùng, đồ gá đợc lắp đặt trên bàn quay, phân độ
Doa khoét thép gá P18 có ỉ11,68
Doa doa gắn mảnh hợp kim cứng T15K6 ỉ11,68

III.Tính toán chế độ công nghệ cho một số nguyên công
1. Tính lợng d gia công
Tính toán luợng d khi gia công lỗ 11,68
Quy trình công nghệ chia làm hai nguyên công
Nguyên công 1: khoan
Nguyên công 2 : khoét doa
Bớc 1: Khoét
Bớc 2: doa
Chi tiết đợc định vị bằng mặt phẳng đáy và mặt trụ ngoài
Tra bảng 10 ta có giá trị R
z
và T
i
R
z
= 150(àm), T
i
= 200(àm)
Theo công thức sai lệch không gian tổng cộng

ph
=
22
cmc

+
(1)
Giá trị cong vênh
c
đợc tính theo cả hai phơng hớng kính va hớng trục

cm
=
22
)
2
()
2
(
cb

+
=
22
)
2
100
()
2
100
(
+
= 70,7(àm)
ở đây
b
là dung sai kích thớc b,c của phôi
Nh vậy sai lệch không gian tổng cộng là
Thay vào công thức (1)

phôi
=

22
7020
+
=72
Sai số gá đặt ở nguyen công khoét là

gđ
= 0,06.
gđ
= 4,5
Xác định lợng d gia công nhỏ nhất theo công thức :
24
2Z
min
= 2( R
zi-1
+T
i-1
+
)(
22
1 ii

+

Lợng d nhỏ nhất khi khoan là
2Z
min
=2( 150 + 200 +
22

= 11,4395 2 . 0,906 = 9,63 (mm)
Sau khi doa :
d
min
= 11,6815 0,0015 = 11,68 (mm); d
max
= 11,6815 (mm)
Sau khi khoét :
d
max
= 11,4395 (mm) ; d
min
= 11,435- 0,04= 11,3795( mm)
Sau khi khoan :
d
max
= 9,63 (mm)
cột d giới hạn Z
min
đợc giới hạn bằng hiệu giữa hai kích thớc lớn nhất của
hai bớc công nghệ kề sau. Z
mã
hiệu giữa hai kich thớc nhỏ nhất của hai bớc
công nghệ kề nhau .
sau khi doa :
2Z
min
=11,6815 11,5395 = 0,140 (mm)
2Z
min

mã
(mm)
2Z
àm
2Z
àm
Phôi 150 200 350
Khoan 60 60 120 9,63 9,75
Khoét 20 25 45 11,3 11,4 242 300
Doa 5 10 15 11,6
8
11,6
815
140 158

II . tíng chế độ cắt.
nguyên công I : ca phôi .
tra bảng 5.43, sổ tay công nghệ chế tạo máy ta có :
25