Giáo trình Máy vận tải Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH TS Lê Quý Chiến ThS Đào Đức Hùng GIÁO TRÌNH MÁY VẬN TẢI DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC (Lưu hành nội bộ) QUẢNG NINH - 2017 LỜI NÓI ĐẦU Vận tải khâu trình sản xuất nói chung, phải giới hố nhằm đạt sản lượng suất cao, đảm bảo an toàn giảm nhẹ sức lao động cho người Giáo trình Máy vận tải TS Lê Quý Chiến ThS Đào Đức Hùng biên soạn, dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên bậc Đại học, chun ngành Cơng nghệ kỹ thuật khí, Cơng nghệ khí mỏ làm tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành kỹ thuật khác Giáo trình làm tài liệu tham khảo cho cán giảng dạy, cán kĩ thuật, kĩ thuật viên công tác lĩnh vực khí nói chung Cấu trúc giáo trình giới thiệu gồm chương, trình bày lý thuyết tính tốn thơng số thiết bị vận tải sử dụng mỏ Thơng qua nội dung giáo trình giúp sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật khí Cơ khí mỏ hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc loại thiết bị vận tải sử dụng Đổng thời sinh viên tính tốn thơng số thiết bị, qua giúp sinh viên có khả sử dụng điểu chỉnh thiết bị làm việc thực tế Tác giả chân thành cám ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, lãnh đạo khoa, phòng nghiệp vụ, cán Bộ môn Cơ máy cá nhân tạo điều kiện giúp đỡ động viên đóng góp ý kiến để hồn thành tốt nội dung giáo trình Trong trình biên soạn, tác giả cố gắng bám sát đề cương chương trình phê duyệt Bộ giáo dục Đào tạo, kết hợp với kinh nghiệm giảng dạy môn học nhiều năm, đồng thời có ý đến đặc thù đào tạo chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật khí Cơng nghệ khí mỏ khoa Nhà trường Quảng Ninh, tháng năm 2017 Tác giả CHƯƠNG I KIẾN THÚC CƠ BẢN VỀ MÁY ẬN TẢI 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG 1.1.1 Nhiệm vụ Mức độ đại xí nghiệp mỏ đánh giá trình độ giới tự động hóa q trình sản xuất, vận tải phận tách rời dây truyền công nghệ khai thác khống sản có ích Nét đặc trưng công tác vận tải mỏ khối lượng công việc chiếm tỉ lệ lớn, thiết bị vận tải đa dạng Số lượng công nhân phục vụ cho công tác vận tải chiếm khoảng từ 30 – 40%, giá thành vận tải chiếm từ 40 – 50% Do việc lựa chọn đắn quy trình cơng nghệ vận tải sử dụng có hiệu thiết bị hệ thống đóng vai trị quan trọng Tùy theo phạm vi hoạt động mà công tác vận tải chia ra: công tác vận tải mỏ để chun chở đất đá, khống sản có ích người, thiết bị phạm vi xí nghiệp mỏ Vận tải ngồi mỏ để chun chở khống sản có ích từ xí nghiệp mỏ đến nơi tiêu thụ hay đến nhà máy sàng tuyển để vận tải máy móc, thiết bị, vật liệu xây dựng đến xí nghiệp mỏ Tùy theo mục đích sản xuất cơng tác vận tải chia hệ thống vân tải phụ Hệ thống vận tải để chun chở khống sản có ích từ gương cơng tác đến phương tiện vận tải ngoài, hệ thống phụ để chở máy móc , thiết bị, , vật liệu xây dựng, người đến vị trí làm việc ngược lại Ở mỏ hầm lò, đào đường ò chuẩn bị đất đá chuyển nhờ thiết bị vận tải phụ Cịn mỏ lộ thiên đất đá bốc đổ bãi thải thiết bị vận tải Ngồi tùy theo đặc điểm lãnh thổ vị trí tiến hành cơng việc mà vận tải mỏ chia vận tải công trường, vận tải mặt Các dạng vận tải mỏ hầm lò với sơ đồ công nghẹ khai thác thông thường băng chuyền, tàu điện, tời trục, máng cào tự trượt Khi khai thác sức nước sử dụng vận tải đường ống số trường hợp dùng ô tô Các dạng chủ yếu vận tải mặt mỏ, công trường lộ thiên băng chuyền, tầu điện, trục tải, ô tô, sức nước trọng lực Vận tải mỏ thường dùng đường sắt, ô tô, băng tải, cáp treo, đường thủy, số trường hợp đặc biệt dụng máy bay Ở nước ta, mỏ hầm lò sử dụng rộng rãi máng cào, băng chuyền, tời trục, tầu điện Còn mỏ lộ thiên chủ yếu dùng vận tải ô tô ô tô kết hợp với đường sắt, số nơi sử dụng đến băng chuyền, đường sắt, trục tải, tời dây Những công việc mỏ công việc nặng nhọc sản phẩm mỏ đa dạng, trọng lượng lớn Cho nên thiết bị vận tải mỏ đa dạng chúng thực nhiệm vụ sau: - Chun chở khống sản có ích từ vị trí sản xuất đến kho chứa, nhà sàng nơi tiêu thụ - Chuyên chở đất đá khai thác từ công trường khai thác lộ thiên, đất đá thải từ hầm lò bãi thải - Chuyên chở vật liệu, thiết bị phục vụ cho trình khai thác - Chuyên chở người khu vực khai thác Để giải tốt nhiệm vụ vận tải, cần phải có sơ đồ cơng nghệ hợp lý Vừa phải đáp ứng yêu cầu khai thác, vừa mang tính đại tạo điều kiện tốt cho công tác quản lý điều khiển Để chọn công nghệ tối ưu, cần hiểu biết đầy đủ công nghệ khai thác mà phải am hiểu thiết bị vận tải riêng lẻ hệ thống đồng nó, biết đặc điểm riêng lĩnh vực ứng dụng hợp lý chúng 1.1.2 Đặc điểm Ở xí nghiệp mỏ, thiết bị vận tải làm việc điều kiện nặng nhọc: vị trí cơng tác trật hẹp, lại phải thay đổi thường xuyên theo tiến độ khai thác, tuyến đường có nhiều nhánh, bình đồ trắc đồ đường phúc tạp (lên dốc, xuống dơc, quanh có ẩm ướt), có nhiều điểm chất dỡ tải trung gian, vật liệu có tính mài mịn cao, nhiệt độ mơi trường lớn, có khí độc bụi nổ, khối lượng vận chuyển khơng đều, dễ sảy tải cố kỹ thuật ngồi dự kiến, khoảng cách vận tải khơng cố định… - Loại hàng: Rất đa dạng, kích thước khác ví dụ: (than cám, than cục, đất đá ) - Sơ đồ vận tải: Rất phức tạp lại biến đổi thường xuyên theo tiến độ khai thác, mức độ kiên cố đường không cho phép đầu tư lớn, hiệu sử dụng mức độ an toàn thấp - Thiết bị vận tải: Rất đa dạng sản lượng khai thác cơng trường khác nhau, địa hình chuyên chở khác Cho nên có thiết bị vận tải làm việc theo chiều đứng thẳng, có thiết bị vận tải đường bằng, đường nghiêng, chí đường dây Có loại kích thước nhỏ, có loại kích thước lớn - Tổ chức sản xuất: Đối với công việc vận chuyển nói chung nặng nhọc tất cơng việc sản xuất Vì khối lượng cơng việc cho qui trình sản xuất, số cơng nhân đầu tư cho cơng việc lớn, chí có xí nghiệp chiếm tới 2/3 số cơng nhân xí nghiệp Để đảm bảo an tồn cho q trình vận tải, cơng việc tổ chức mạng lưới an tồn, tín hiệu an tồn phải đảm bảo tốt Nói chung máy vận tải phải có kích thước nhỏ gọn, có độ bền cao, chịu mài mịn lớn, tin cậy an tồn làm vệc, có khả phòng nổ, dễ tháo lắp thay dể thay đổi chiều dài công tác thông số khác làm việc Việc lựa chọn đắn sơ đồ cơng nghệ vân tải, tính tốn xác thông số kỹ thuật hệ thống, việc sử dụng máy móc có chất lượng độ tin cậy cao, thường xuyên bảo dưỡng sửa chữa kịp thời nhân tố đảm bảo cho sản xuất ổn định an toàn nâng cao suất khai thác hạ giá thành sản phẩm 1.1.3 Phân loại thiết bị vận tải Hiện cá xí nghiệp mỏ có số lượng lớn máy vận tải khác làm vệc Chúng khác nguyn lý hoạt động, phương pháp vận chuyển vật liệu, cấu trúc đặc trưng khác Theo nguyên lý hoạt động, phương tiện vận tải chia loại làm việc liên tục loại làm việc theo chu kỳ Thiết bị hoạt động liên tục vận chuyển vật liệu thành dòng liên tục từ điểm chất tải đến điểm dỡ tải Thiết bị làm việc theo chu kỳ chuyển vật liệu theo chu kỳ, sau chu kỳ nguyên công chất tải, dỡ tải, ma nơ lại lặp lại Theo phương pháp vận tải có thết bị vận tải theo nguyên lý lăn trượt, vật liệu nằm ộ phận mang tải, vật liệu chuyển mơi trường nước khí Theo dạng phận kéo máy vận tải chia loại có xích kéo, loại băng, loại cáp kéo Loại có bánh xe dẫn động thết bị khơng có phận kéo (băng tải lắc, băng tải rung, vận tải sức nước, sức khí, trọng lực) Theo dạng phận mang tải người ta phân máy có phận mang tải chuyển động, máy có phận mang tải dao động khơng chuyển động (máng, ống, bàn trượt) Máy chất tải, máy cấp liệu, cửa tháo, quang ật, máy đẩy goòng liệt vào thiết bị vận tải phụ (hay gọi thiết bị phối hợp) Việc phân loại theo nguyên lý hoạt động sử dụng tính tốn suất vận tải cảu thiết bị, phân loại theo dạng phận kéo mang tải sử dụng ngiên cứu lý thuyết hoạt động chúng Còn phân loại theo kết cấu sủ dụng nghiên cứu cấu trúc máy Hiện nước ta thiết bị nhập từ nhiều nước khác nhau, nên máy vận tải đa dạng, nhiều kiểu chủng loại Tuy nhiên việc tính tốn thiết bị sơ đồ công nghệ dựa nguyên lý thống chung 1.1.4 Vật liệu vận tải Trong xí nghiệp mỏ vật liệu vận tải chia làm hai dạng: thể tơi vụ (khoáng sản có ích, đất đá, vật liệu chèn lị) thể nghuên khối (máy móc, thiết bị, vật liệu chống lò, vật liệu phụ) Vật liệu thể rời đặc trưng độ hạt (thành phần cỡ hạt), khối lượng riêng, góc nghỉ tự nhiên, độ mài mịn, độ ẩm, độ dính kết tính chất khác Vật liệu thể nguyên đặc trưng hình dáng, kích thước bao khối lượng Khi lựa chọn thiết bị vân tải cần phải ý đến đặc tính hình dáng, kích thước, tính chất lý chúng thông số quan trọng định cấu trúc máy đặc biệt kết cấu phận công tác Cỡ hạt cục vật liệu kích thước lớn theo ba phương vng góc với Kích thước gọi qui ước chiều dài cục vật liệu d (mm) Tùy theo mức động đồng hạt mà vật liệu vận tải thể rời chia loại chưa phấn cấp loại phân cấp Loại chưa phân cấp có tỷ số kích thước cục vật liệu lớn nhỏ lớn 2,5; loại phân cấp tỷ số nhỏ 2,5 Đối với vật liệu chưa phân cấp khối lượng cục vật liệu có kích thước từ (0,8 – 1,0) dmax (kích thước cục vật liệu lớn nhất) chiếm tỷ lệ nhỏ 10% khối lượng mẫu đo, kích thước đại diện dùng để tính tốn lấy d = 0,8dmax Cịn khối lượng lớn chiếm tỷ lệ lớn 10% khối lượng mẫu kích thước đại diện lấy d = dmax Đối với vật liệu phân cấp, sử dụng kích thước trung bình để tính tốn DTB = (dmax + dmin)/2 (mm) Trong dmax, dmin kích thước lớn bé cục vật liệu thường lấy theo kích thước giới hạn giới hạn cấp sàng Tùy theo độ lớn hạt vật liệu mà chia dạng bụi (có kích thước nhỏ 0,05 mm); dạng mùn (có kích thước từ 0,05 đến 0,5 mm); dạng hạt (có kích thước từ 0,5 đến 10 mm); dạng cục bé (từ 10 đến 60 mm); cục trung bình (từ 60 đến 160 mm); cục lớn (kích thước lớn 160 mm) - Khối lượng riêng vật liệu vận tải  (t/m3) Là khối lượng đơn vị thể tích vật liệu vận tải thể rời Nó phụ thuộc vào tính chất vật lý, mức độ nghiền nhỏ, độ lèn chặt vật liệu (khối lượng riêng dạng nguyên khối) Tỷ số mật độ vật liệu vận tải khối lượng riêng gọi hệ số tơi vụn (hệ số nở rời) Phụ thuộc vào phương pháp phá vỡ khối vật liệu, tính chất lý đất đá mỏ mà hệ số nở rời thay đổi phạp vi từ (1,1 – 1,4) (với đất đá mềm than); đến (1,6 – 1,8) (đối với đất đá cứng) Theo khối lượng riêng, vận tải phân loại nhẹ ( đến 0,6 t/m3); loại trung bình ( = 0,6 – 1,1 t/m3); loại nặng ( = 1,1 - t/m3); nặng ( > t/m3) Dưới khối lượng riêng số vật liệu vận tải thường gặp Tên vật liệu vận tải , t/m3 Bụi than 0,4 – 0,7 Than nâu 0,65 – 0,75 Than đá 0,80 – 0,95 Than an-tra-xít cục nhỏ, khơ 0,80 – 0,95 Than an-tra-xít cục to 0,95 – 1,0 Quặng man-gan 1,40 – 2,0 Quặng sắt: - Sắt nâu 1,2 – 2,0 - Sắt đỏ 2,0 – 2,8 - Sắt từ 2,5 – 3,0 Đá vôi, đá, cát, sét 1,5 – 2,0 Khối lượng riêng vật liệu vận tải thông số định suất thiết bị - Góc nghỉ tự nhiên vật liệu (, độ) Là góc nghiêng mặt dốc hình nón tạo thành đổ tự vật liệu rời mặt phẳng nằm ngang Góc nghỉ tự nhiên phụ thuộc vào kích thước, hình dáng cục vật liệu, vào độ ẩm độ dính kết, khơng phải số loại vật liệu vận tải Hình góc nghỉ tự nhiên Khi vận tải vạt liệu rời rung động góc nghỉ tự nhiên giảm giá trị ’ = (0,35 – 0,7)  Bảng giá trị trung bình góc nghỉ tự nhiên số vật liệu trạng thái tĩnh  động ’ Vật liệu vận tải  (độ) ’ (độ) Đất sét ẩm 10 –15 – 10 Cát 25 – 30 16 – 21 Đất mịn 20 – 35 13 – 24 Than chưa phân cấp 30 – 40 18 – 28 Than an-tra-xít 35 – 40 24 – 28 Sét 28 – 40 17 – 28 Muối khoáng 35 – 45 22 – 31 Đất đá ẩm, đá vôi 40 – 45 25 – 31 Quặng kim loại đen mầu 45 – 50 30 -35 50 40 Tro khơ Giá trị góc nghỉ tự nhiên ảnh hưởng đến diện tích tiết diện ngang vật liệu nằm phận mang tải, ảnh hưởng đến suất thết bị vận tải Ngồi đặc trưng nêu yếu tố phụ độ ẩm vật liệu vận tải, độ mài mịn, dộ dính bết chúng tính chất khác đóng vai trị không nhỏ việc lựa chọn phương án vận tải, việc tính tốn kiểm tra thiết bị cần phải khảo sát tỉ mỉ trường hợp cụ thể Để chở người đến nơi làm việc ngược lại, cần phải áp dụng phương tiện vận tải đặc biệt, vừa phải đẩm bảo thời gian vận tải, vừa phải đảm bảo an toàn tuyệt đối 1.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CHO CÁC THIẾT BỊ VẬN TẢI MỎ 1.2.1 Mục đích - Để tính tốn thơng số thiết kế, tính kích thước, thơng số kỹ thuật thiết bị dành cho nhà chế tạo - Dành cho cán lựa chọn thiết bị để phù hợp với yêu cầu Hoặc tính tốn kiểm tra lại xem thiết bị có cịn phù hợp với yêu cầu sản xuất hay không 1.2.2 Tính tốn suất Năng suất máy hay thiết bị vận tải lượng vật liệu chuyên chở đơn vị thời gian biểu thị theo đơn vị khối lượng Q(t/h) hay theo đơn vị tể tích V(m3/h) Giữa đại lượng có mối liên hệ: Q = V. Trong vài trường hợp suất xác định số lượng vật liệu Q(t) chuyên chở khoảng cách định L(km) biểu thị theo công qui ước QL(t-km) Có ba loại suất: suất tính tốn Qt(t/h), tương ứng với khối lượng vật liệu vận tải lớn cần phải chuyên chở Năng suất kỹ thuật Q(t/h), tương ứng với việc sử dụng toàn khả làm việc cảu máy hay thiết bị Năng suất làm việc (hay suất thực tế) Qtt (t/h) tương ứng với lượng vật liệu chuyên chở đơn vị thời gian theo điều kiên sản xuất cho trước Năng suất thường tính tốn theo suất hàng ca, hàng ngày, hàng Dựa vảo sản lượng chung mỏ suất ca tính: Aca = (An/nng nca) (T/ca) An: Sản lượng hàng năm mỏ hay công trường (tấn/năm) nng: Số ngày làm việc năm( thường 300-350 ngày) nca: Số ca làm việc ngày Ap: Vật liệu phụ phải vận chuyển (đất, đá, chèn, cát ) Trong tính tốn thơng số kỹ thuật thường sử dụng suất trung bình giờ: QTB = Aca/T (T/h) Trong T thời gian làm việc thiết bị ca: T = Ktg T0 T0: Thời gian làm việc ca Ktg: Hệ số sử dụng thời gian có tính đến côgn việc tra dầu ca, kiểm tra đột suất, tính đến q trình sản xuất khơng ổn định v.v Thường Ktg = 0,75-0,9 chí có nơi cịn 0,5 Năng suất trung bình chưa thể thực tế sản xuất, suất thực tế có lúc tăng, lúc giảm Cho nên thiết bị vận tải phải đảm bảo khả tăng giảm này, suất tính Q = kdt QTB kdt: hệ số dự trữ công suất lấy = 1,1-1,2 tuyến vận tải có suất ổn định tuyến vận tải từ nhà sàng đến bến cảng nơi tiêu thụ kdt lấy = 1.2.3 Quan hệ suất thiết kế với thơng số thiết bị Năng suất tính theo cơng thưc: Q = 3600F0v (T/h) F0: Tiết diện ngang phận mang hàng (m2) v: vận tốc di chuyển vật liệu (m/s) : Hệ số chất đầy thiết bị tiết diện : Trọng khối rời hàng Nếu ta biết trọng lượng hàng 1m chiều dài thiết bị q (kg/m) ta tính suất Q: Q = 3,6qv (T/h) Q = qv (kg/m) Vì vậy: q = Q/3,6v (kg/m) = Q/0,36v (N/m) 10 6.5.2.2 Lực cản phụ Phát sinh goòng toa xe chuyển động trường hợp (điều kiện) đặc biệt lên dốc, vào đường vịng, khởi động bao gồm - Lực cản lên dốc: phát sinh xe chạy lên dốc i: độ dốc đường tính theo ‰ dấu (+) lên dốc, dấu (-) xuống dốc - Lực cản quán tính: sinh chuyển động gng có gia tốc kn: hệ số tính đến quán tính quay bánh xe kn = 1,08 a: gia tốc (m/s) Dấu (+) tăng tốc, dấu (-) giảm tốc - Lực cản vào đường vòng: Phát sinh goòng toa xe vào đường vịng có độ siêu cao h R: bán kính đường vịng (m) 0,035: hệ số thực nghiệm - Lực cản tổng cộng vận hành: Nếu xe chạy đường Wtổng = W0 Nếu xe chạy đường dốc Wtổng = W0 + Wi Nếu xe chạy đường vịng mà có độ dốc Wtổng = W0 + Wi + Wv Nếu xe khởi động có độ dốc Wtổng = W0 + Wi + Wa 6.5.3.Tính lực cản vận hành gng toa xe: Hệ số lực cản vận hành goòng toa xe xác định nhờ đường có độ dốc xác định trước với góc dốc õ Hoặc người ta đắp đoạn đường mẫu sau gng tự chạy độ cao h, chạy qua đoạn đường dốc L1 đoạn thẳng L2 dừng lại 49 h L1 L2 phương trình chuyển động: hay W: hệ số lực cản vận hành gng toa xe Với thí nghiệm sử dụng để kiểm tra hệ số ma sát goòng toa xe trước đưa vào vận hành Người ta lấy toa xe có chuẩn làm mẫu, sau thả từ độ cao xuống xe dừng lại điểm đường lấy điểm làm cữ Như đoạn đường đoạn đường để thử loại xe trước cho xe vận hành Xe dừng lại trước cữ chứng tỏ lực cản cần bảo dưỡng, xe chạy đến cữ cho vào vận hành 6.6 ĐẦU TẦU 6.6.1 Khái niệm phân loại Đầu tầu sử dụng mỏ điều kiện địa hình kết cấu thường khơng ổn định, chắn, đường sắt lại bị thay đổi thường xuyên theo tiến độ khai thác Mạng lưới đường Mỏ phức tạp, đan chéo, điều kiện có chấn động va đập, ẩm ướt chí có khí nổ Vì đầu tầu sử dụng mỏ phải: Chắc chắn chịu chấn động va đập, dễ điều khiển, trọng lượng nhẹ, cấu truyền động chắn dễ tháo lắp Hiện có loại đầu tầu: tầu điện, tầu cần vẹt, tầu ắc quy, tầu diêzen, tầu dùng lượng khí nén Với tầu dùng nượng khí nén sử dụng động khí nén suất hiệu suất thấp, giá thành vận tải cao so với đầu tầu điện Tuy loại sử dụng mỏ có nồng độ khí cháy nổ cấp cao 50 Tầu diêzen kinh tế ngang với sử dụng tầu điện, trình làm việc đơn giản không cần trạm đổi điện dây dẫn điện tầu điện Tuy nhược điểm tầu cấu tạo phức tạp, đòi hỏi người tài xế phải có trình độ kỹ thuật cao, q trình làm việc gây nhiễm khơng khí Tầu sử dụng lượng điện gồm loại: Tầu ắc quy nguồn điện bình ắc quy xếp hịm mắc nối tiếp Mỗi bình có mức điện áp từ 12 ữ 14V Loại thường sử dụng mỏ có suất thấp, quãng đường vận chuyển ngắn sử dụng công tác điều phối goòng hay điểm dỡ, chất tải Tầu cần vẹt nguồn điện lấy từ trạm đổi điện qua hệ thống dây trần qua cần lấy điện đầu tầu để cung cấp cho động kéo, với loại thường sử dụng điện áp chiều có mức điện áp 250V Hiện sử dụng tầu điện với điện áp xoay chiều tần số cao, loại cho vận tốc chuyển động tầu lớn Tuy nhiên nhược điểm đốt nóng sợi dây cáp dẫn điện 6.6.2 Cấu tạo đầu tầu - Khung: Yêu cầu có trọng lượng lớn, cấu tạo nhỏ gọn, vững khung tầu lắp hệ thống di chuyển, hệ thống điều khiển cabin - Trục: Để lắp bánh goòng nhận truyền động từ động truyền tới Vì trục người ta lắp bánh để ăn khớp với bánh hộp giảm tốc 51 Hình dáng chung tầu điện ắc quy khung phần di chuyển giảm xóc thiết bị móc, tăm bơng thiết bị hãm hệ thống rắc cát truyền động nắp ổ trục ổ trục - Hệ thống giảm xóc: Để đỡ tồn trọng lượng đầu tầu đè lên trục thông qua hệ thống giảm xóc Giảm xóc thường lị xo đứng có loại trọng lượng nhỏ hệ thống giảm xóc nhíp - Móc, Tam pơng, Thùng rắc cát: Tam pơng chi tiết để nối, móc với đầu tầu khác gng toa xe Vì Tam pơng phải có cấu tạo vững đủ lớn Ngồi cịn có hệ thống giảm xóc để giảm lực va đập Có hai loại vận hành Tam pơng cứng (khơng có giảm xóc) loại sử dụng cho tầu có cơng suất nhỏ Loại Tam pông đàn hồi, loại sử dụng tầu có cơng suất lớn Hệ số ma sát bánh xe đường ray nhỏ khởi động cần phải tăng hệ sơ ma sát xe không bị trượt Cho nên người ta sử dụng thùng rắc cát, thùng rắc cát lắp hai hướng chuyển động để dù tầu có chuyển động phía rắc cát phía trước - Hệ thống truyền động: gồm động điện hệ thống dẫn động Động điện loại động chiều kích thích nối tiếp, so với động điện chiều động phi đồng có đăc điểm: Với điều kiện cơng tác cường độ dịng điện có mơ men quay lớn hơn, tải thay đổi cơng suất động ổn định Có mô men khởi động lớn, khả vượt tải lớn Khi điện áp đường dây thay đổi ảnh hưởng tới chế độ làm việc động cơ, tốc độ động thay đổi sức tải khơng thay đổi Bộ truyền có nhiệm vụ truyền chuyển động, truyền mô men xoắn từ động tới trục chủ động Thông qua hộp giảm tốc để giảm tốc tăng mơ men xoắn Hộp giảm tốc cấp tỉ số truyền, trục đầu tầu động hộp giảm tốc truyền động Hai truyền hoàn toàn cân đối nhau, tuỳ theo cấu treo hệ thống mà động bố trí vng góc với trục song song với trục 52 Bộ truyền động đầu tầu 6.6.3 Lý luận chuyển động đầu tầu 6.6.3.1 Phương trình chuyển động Khi đồn tầu bắt đầu chuyển động từ vị trí có vận tốc v = tới vđịnh mức Như có thay đổi vận tốc lực kéo tác động lên đồn tầu gây ra, có hai lực tác động: Lực tác động có xu hướng chiều với chiều chuyển động lực có ích, lực động sinh ta gọi lực kéo Lực tác động không đồng hướng với chiều chuyển động gọi lực cản, lực trọng lượng đoàn tầu, độ dốc, tình trạng ray sinh Người ta dựa vào định lý động lập phương trình chuyển động tầu điện Giả sử đồn tầu có khối lượng m, chuyển động với gia tốc j, lực kéo F, tổng lực cản W ta lập phương trình chuyển động sau: : hệ số tính đến chất điểm quay chất điểm chuyển động tương đối, hệ số cho với loại đầu máy 6.6.3.2 Ba trạng thái chuyển động Khi tầu chuyển động sảy trạng thái chuyển đọng sau: - Lực kéo chuyển động động biến điện thành để khắc phục lực cản làm cho đoang tầu chuyển động - Lực quán tính: động ngắt điện khỏi mạch đoàn tầu vãn chuyển động nhờ có qn tính 53 - Lực hãm: Làm tăng lực cản để đoàn tầu dừng lại, lực hãm lớn quãng đường hãm ngắn a Lực kéo D2 P0 D1 F M1 M2 T F Fk Bánh D1 nằm hộp giảm tốc, bánh D2 cố định với trục bánh xe Giả sử bánh D1 nhận mơ men M1 động thì: T: lực tiếp tuyến làm bánh D2 quay với mô men tỉ số truyền Vậy công suất động khơng đổi mơ men trục bị dẫn i lần mô men trục dẫn Mô men M2 làm bánh D2 quay, ta biểu diễn chúng lực F -F dặt vào vành bánh xe Ta thấy F - F nội lực đầu tầu, lực làm cho bánh xe chuyển động tịnh tiến Để cho xe chuyển động tịnh tiến cần phải có điểm tựa bên ngồi đường ray Nếu xe đứng ray đầu tầu đặt nên áp lực tạo nên bám dính bánh xe ray Khi bánh xe quay tác dụng ngắn lực F - F sinh phản lực nằm ngang Fk lực F, hai lực triệt tiêu Lúc tác dụng lực F đặt tâm bánh xe đầu tầu chuyển động Vì lực F trở thành động lực có phản lực Fk, người ta gọi Fk lực kéo tiếp tuyến hay lực kéo vành bánh xe 54 Khi tăng lực kéo đến giới hạn xác định bánh xe lăn đường ray, lúc điểm A tâm quay tức thời bánh xe chuyển động bình thường bị phá huỷ điểm A bắt đầu chuyển động trượt tương ray nghĩa là: P0: Trọng lượng bám dính đầu tầu dặt lên trục chủ động (KN) ử: hệ số bám dính Vì để đầu máy chuyển động bình thường ta phải có quan hệ: Z: Lực bám dính phụ thuộc vào trọng lượng đè lên trục chủ tình trạng tiếp xúc bánh xe đường ray Khi bánh xe vành trạo tâm quay tức thời bánh xe lăn khơng trượt b.Lực qn tính Theo cơng thức lực qn tính ta có: mhv: trọng khối đoàn tầu J: gia tốc tăng tốc (+), giảm tốc (-) P: trọng lượng đầu máy (tấn) Q: trọng lượng toa (tấn) (1+) thường lấy phạm vi 1,075 ÷ 1,085 c Lực hãm Trong q trình đồn tầu chuyển động có lúc phải hạn chế tốc độ dừng tầu theo quy định tín hiệu, cố bất thường xảy Lực tác dụng để đoàn tầu chậm lại hay dừng hẳn ta gọi lực hãm Khi dừng động đoàn tầu chuyển động theo lực qn tính, thực tế ta thấy đồn tầu chuyển động thêm đoạn dừng hẳn, điều có nghĩa lực qn tính khơng cịn Nhưng ta phải dừng tầu điểm quy định, ngắt điện động khơng thực điều đó, ta phải dùng phanh hãm 55 Sơ đồ tác dụng lực phanh Thông qua cấu phanh tác dụng lên má phanh lực hãm pháp tuyến Nh Vì phanh má phanh có hệ số ma sát tương đối lớn sinh lực ma sát ngược chiều với chiều quay bánh xe, lực lực hãm Bh, lực để triệt tiêu lực qn tính đồn tầu Nhưng Bh lớn bánh xe dừng lại đột ngột bị ảnh hưởng học Vì lực Bh có độ lớn cho đoàn tầu dừng lại cách nhanh chóng khơng bị kẹt cứng Người ta quy định Bh Bh < Z vậy: Bh = Nhϕ ϕ: Hệ số ma sát má phanh bánh xe Từ công thức ta quy định lực pháp tuyến tác dụng vào phanh là: : gọi áp lực phanh đơn vị Để đoàn tầu dừng lại từ từ, chở người quãng đường hãm Lh = 20m, chở hàng Lh = 40m 6.7 TỔ CHỨC QUẢN LÝ CÔNG TÁC VẬN TẢI ĐƯỜNG SẮT Để thành lập biểu đồ vận hành chạy tầu ta cần phải xác định yếu tố sau: - Thời gian chất dỡ tải cho đoàn tầu - Chuyển động tầu đường riêng biệt có tính đến thay đổi vị trí chất tải theo tiến độ khai thác 56 - Thời gian trao đổi tầu trạm chất tải - Khả tiếp nhận bãi thải Khi vẽ biểu đồ vận hành trục hoành đặt đoạn thời gian thường từ đến 10 phút Còn trục tung khoảng cách điểm đầu điểm cuối hành trình đơn vị (m) (km) Những đường nghiêng biểu đồ biểu thị chuyển động tầu, đường nằm ngang biểu thị tầu dừng, nối, manơ (dồn toa) Nguyên tắc chung lập biểu đồ ưu tiên cho tầu có tải, tầu trọng lượng lớn chạy trước tầu khơng tải phải đỗ để tránh nhường đồn tầu có tải qua Trên hình thể loại biểu đồ vận hành tầu áp dụng, biểu đồ cắt nhau, biểu đồ song song biểu đồ đuổi ví dụ: bểu đồ cắt có hai đồn tầu N-1 N-2 chạy từ điểm chất tải đến điểm dỡ tải Như sơ đồ thời gian chất tải, dỡ tải thời gian xe nhẹ đỗ ga chờ xe nặng 10 phút Từ điểm chất tải đến điểm dỡ tải bố trí ga tránh, thời gian chạy từ điểm chất tải xuống đến điểm dỡ tải 30 phút ngược lại từ điểm dỡ tải đến điểm chất tải 30phút 57 Bắt đầu biểu đồ xuất phát từ điểm dỡ tải tầu N-2 chạy từ điểm dỡ tải ga tránh trước tầu N-1 phút tầu N-2 dừng lại khoảng phút tầu N1 chạy qua Tầu N-1 chạy đến điểm dỡ tải 30 phút lại chạy ga tránh nằm chờ sau phút để tầu N-2 chạy qua điểm dỡ tải * Tính tốn số thống số kỹ thuật - Năng suất vận tải đầu tầu G: Trọng lượng chuyên chở goòng Z: Số goòng V: Thể tích quặng/1 gng Tck: Thời gian thực chu kỳ - Số đầu tầu cần thiết phục vụ cho điểm chất tải QTB: Năng suất trung bình cần phải chuyên chở điểm chất tải QC: Năng suất vận tải đầu tầu ca Z: Số goong, toa xe đoàn tầu G: Trọng lượng goòng, toa xe Tm: Thời gian làm việc thực đầu tầu ca 58 CHƯƠNG VII VẬN TẢI BẰNG TỜI TRỤC 7.1 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ ỨNG DỤNG Với phương pháp vận tải tời trục gng toa xe chở vật liệu chuyển động theo đường ray nhờ cáp kéo, cáp kéo quấn quanh tang tời theo nguyên tắc hoạt động trục tời chia Tời tang; Cáp đầu; gng có tải; Cáp đuôi; Tời tang puli dẫn hướng; gng khơng tải; Cáp đi; Trạm dẫn động tời vô cực Tời hữu cực tời làm việc theo chu kỳ, tời vô cực tời làm việc khơng theo chu kỳ nghĩa tất gng cố định cáp chuyển động thành vòng tròn qua nhánh chất tải, nhánh nhánh dỡ tải Tời hữu cực có loại đầu hình (a,b,c) , loại đầu hình (d,e) Theo số lượng tang có tời tang (a,b) tời tang (c,d,e), có dùng cáp nối khơng dây cáp nối Trong đường lị có góc nghiêng > 60 ta ứng dụng tời đầu, khí gng chuyển động ngược lại trọng lượng thân Khi góc nghiêng < 60 người ta dùng thêm tang tời phía hình (b,c) 59 ưu điểm vận tải tời trục có khả làm việc độ dốc lớn 250 Nền đường khơng phẳng, bình đồ cong, kết cấu đơn giản, dùng chở người thiết bị khai thác Tuy với tời trục sử dụng có nhược điểm suất nhỏ, khối lượng lao động trình làm việc lớn cần có cơng việc tay (tháo, móc, dỡ gng ), khơng có khả tự động hóa, kích thước lớn Nguời ta quy định đường khính tang < 2m ta gọi tời, đường kính tang > 2m ta gọi tời trục hay máy nâng 7.2 TÍNH TỐN TỜI TRỤC (TỜI HỮU CỰC) Là loại thiết bị vận tải không liên tục nên suất tính: G: Tải trọng hữu ích gng (kg) Z: Số goòng lần trục Tck: Thời gian chu kỳ làm việc (s) Nếu cho trước suất ca Aca, thời gian làm việc ca Tca(h), hệ số làm việc không đồng k0, hệ số sử dụng thời gian ktg Sau chọn sơ loại gng phụ thuộc vào loại gng có xí nghiệp mà ta chọn gng có tải trọng G (tấn) ta xác định số goòng cần thiết Z để đảm bảo trục hết suất Ta thấy: k0/ktg=kvt hệ số vận tải tời thường kvt = 1,6 ÷ 1,8 Sau khí tính số gng ta phải nghiệm lại xem cáp có độ bền khơng, cách so sánh với sức căng cho phép cáp [S]móc = 60.000 (N): sức căng cho phép móc cáp : hệ số sức cản chuyển động Nếu ta tính mà Z>Zmóc cần chọn lại gng Sau chọn gng ta chọn lại cáp theo sức căng lớn tác dụng lên cáp Sức căng lớn xuất điểm vào tang St goòng vị trí 60 Gng Đường ray Cáp kéo Con lăn đỡ cáp Tời Tà vẹt q0: khối lượng 1m cáp (kg/m) : hệ số lực cản chuyển động cáp, cáp trượt trực tiếp lò = 0,5 ữ 0,6 Khi cáp trượt lăn đỡ = 0,35 L: chiều dài cáp goòng vị trí Để đảm bảo điều kiện bền ta phải nghiệm theo công thức: Sd: Lực kéo đứt cáp (N) F: Tiết diện ngang tất sời cáp : giới hạn bền sợi cáp m: Hệ số bền cáp, người ta quy đinh chở người m = 9, chở hàng + chở người m= 7,5, chở hàng m= 6,5 Đương kính tang Dt tời chọn theo đuờng kính cáp dc Chiều rộng tang Bt Ldtr = 200 ữ 300 m chiều dài cáp dự trữ 61 nms : Số vòng cáp ma sát để giảm lực kẹp vào tang, tang phủ gỗ = 3, tang thép =5 = ữ mm : khe hở vòng cáp nc: Số sợi cáp quấn tang   300 nc = 3,  = 30 ÷ 600 nc = 62 TÀI LIỆU HỌC TẬP VÀ THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Kháng, Máy tổ hợp thiết bị vận tải mỏ NXB KH&KT - 2005 [2] Lê Quý Chiến, Đào Đức Hùng, Vận tải - kho chứa, Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh – 2016; [3] Đào Đức Hùng, Lê Quý Chiến, Vận tải mỏ, Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh – 2016; 63 ... đá bốc đổ bãi thải thiết bị vận tải Ngồi tùy theo đặc điểm lãnh thổ vị trí tiến hành cơng việc mà vận tải mỏ cịn chia vận tải công trường, vận tải mặt Các dạng vận tải mỏ hầm lị với sơ đồ cơng... thụ hay đến nhà máy sàng tuyển để vận tải máy móc, thiết bị, vật liệu xây dựng đến xí nghiệp mỏ Tùy theo mục đích sản xuất công tác vận tải chia hệ thống vân tải phụ Hệ thống vận tải để chun chở... động mà công tác vận tải chia ra: công tác vận tải mỏ để chuyên chở đất đá, khoáng sản có ích người, thiết bị phạm vi xí nghiệp mỏ Vận tải ngồi mỏ để chun chở khống sản có ích từ xí nghiệp mỏ