Tính toán và thiết kế cổng trục gầu ngoạm trọng tải 7 tấn, khẩu độ 40 m

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Tính toán và thiết kế cổng trục gầu ngoạm trọng tải 7 tấn, khẩu độ 40 m

LỜI NÓI ĐẦU

Máy nâng được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế quốc dânnhư : Cơ khí, xây dựng, giao thông, công nghiệp mỏ vv … Máy nâng bao gồmcác 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 được giảm nhẹ, năng suất đượcnâng 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 lýthuyết và thực tế sản xuất, em may mắn được các thầy trong Bộ môn Máy vàThiết bị mỏ giao cho đề tài tốt nghiệp “Tính toán và thiết kế cổng trục gầungoạm trọng tải 7 tấn, khẩu độ 40 m”

Cổng trục là một thiết bị nâng chuyển đang hoạt động có hiệu quả và có vịtrí rất quan trọng trong hoạt động sản xuất, kinh doanh của Công ty tuyển thanCửa Ông Với vai trò nâng chuyển than từ các kho chứa lên các phương tiện vậntải khác như toa xe, tàu, xà lan Cổng trục được thiết kế và chế tạo trong nước,đang lắp đặt và thử nghiệm trên cảng Cửa Ông năm 2002 và đang tạo ra bứctrang cảnh quang sôi động, trên máy móc dưới tàu thuyền nhộn nhịp hấp dẫn

Đề tài đồ án tốt nghiệp là một thử thách to lớn, những kiến thức đã đượchọc trong 4 năm trên ghế nhà trường Với sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của cácthầy cô giáo, em sẽ cố gắng nỗ lực hoàn thành đồ án đúng thời hạn để khỏi phụlòng đào tạo của các thầy cô trong Bộ môn Máy- Thiết bị mỏ và của trường ĐH

Mỏ địa chất

Nhân dịp này, cho phép em được bầy tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắcđến thầy PGS TS Võ Quang Phiên đã hướng dẫn và giúp đỡ em tận tình chuđáo, các thầy cô trong Bộ môn Máy và thiết bị mỏ, Bộ môn kỹ thuật cơ khí, vànhà trường Đại học Mỏ địa chất đã trang bị đầy đủ kiến thức cho em vào đờitrong tương lai

Em xin chân thành cảm ơn !

NHIỆM VỤ HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT, KINH DOANH CỦA CÔNG TY TUYỂN THAN CỬA ÔNG VÀ VAI TRÒ QUAN TRỌNG CỦA NGÀNH THAN CUNG CẤP NGUYÊN NHIÊN LIỆU THỊ TRƯỜNG TRONG NƯỚC VÀ QUỐC TẾ TRÌNH ĐỘ CƠ GIỚI HOÁ QUÁ TRÌNH SÀNG

TUYỂN VÀ XUẤT KHẨU

1.1 Nhiệm vụ hoạt động sản xuất và kinh doanh của Công ty tuyển than Cửa Ông.

Công ty tuyển than Cửa Ông là một doanh nghiệp quốc doanh trực thuộctổng công ty than Việt Nam Nhiệm vụ chủ yếu của Công ty là sàng tuyển chếbiến và tiêu thụ than Than sau khai thác còn ở dạng nguyên khai được sàngtuyển, phân loại sau đó thành những sản phẩm có chất lượng nhằm đáp ứng nhucầu của khách hàng trên thị trường trong và ngoài nước

- Phía Tây Bắc giáp quốc lộ 18 A

- Phía Đông Nam giáp biển (vịnh Bái Tử Long)

- Phía Đông Nam giáp phường Cửa Ông

- Phía Tây Nam giáp phường Cẩm Thịnh

- Mùa khô : Từ tháng 11 đến tháng 3Với các thông số đặc trưng về khí hậu :

- Nhiệt độ không khí tối đa : 35,50C

- Nhiệt độ không khí tối thiểu : 6,40C

- 01 nhà sàng công suất 250 tấn/giờ

- 01 bến cảng dài 320 m cho tầu 10000 tấn tối đa

- 04 thiết bị bốc rót than

- 32 km đường sắt vận chuyển Ngày 22/4/1955 thực dân Pháp rút khỏi Cửa Ông, chính quyền cách mạngvào tiếp quản một cơ sở đổ nát, dây chuyền vận tải, sàng tuyển, bốc rót bị đìnhtrệ Thâm độc hơn chúng làm đảo lộn các mạng điện, mang đi toàn bộ sơ đồ hệthống điện cầu trục vv…

Bằng trí nhớ tuyệt vời và tinh thần lao động quên mình, một số thợ có kinhnghiệm trong xí nghiệp đã phục hồi được một số thiết bị chủ yếu góp phần quantrọng vào việc hàn gắn các hậu quả do Pháp để lại Sau một thời gian khôi phụcnhà máy đã đi vào hoạt động, sản lượng hàng năm dần dần đã nâng cao

Thời kỳ đầu 1955 - 1960 sản lượng bình quân hàng năm là :

- Than kéo mỏ từ 1  1,2 triệu tấn/năm

- Than vào sàng từ 1  1,2 triệu tấn/năm

- Than sạch từ 750  900 nghìn tấn/năm

- Than tiêu thụ từ 500  600 nghìn tấn/năm

Và tổng số cán bộ công nhân viên từ 1050  1929 người hầu hết là nhữnglao động thủ công

Ngày 28/8/1960 Bộ chủ quản chính thức ra quyết định thành lập xí nghiệplấy tên gọi là “Xí nghiệp bến cửa ông” và Xí nghiệp bước vào thực hiện kế

1961 - 1965 đây là thời kỳ đầy gian nan và thử thách của xí nghiệp vừacủng cố vừa phát triển sản xuất.

Thời kỳ 1966 - 1976 thực hiện khẩu hiệu vừa sản xuất vừa đánh giặc vì thếgian đoạn này sản lượng 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 CẩmPhả với tổng số cán bộ công nhân viên là 2600 người

Năm 1976 - 1985 xí nghiệp đầu tư nguồn lực và để xây dựng và sửa chữa

cơ sở sản xuất, Xí nghiệp tuyển than Cửa Ông đã chính thức đưa hệ thống dâychuyền công nghệ mới của Ba lan sau gần 10 năm xây dựng vào hoạt động, dâychuyển 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 mộtphần đầu máy vào toa xe cũ

+ Một hệ thống đường sắt dài 80 km

Trong thời kỳ đổi mới, từ năm 1986 công nghiệp phát triển nhu cầu tiêu thụthan đòi hỏi sản phẩm của Công ty phải có chất lượng cao năm 1991 lãnh đạoCông ty đã nhập dây chuyền công nghệ úc vào sản xuất bao gồm : Hệ thống gầurót nước, hệ thống máy thổi, máy bơm, máy sàng, máy đập, máy lọc ép và hệthống máng xoắn có nhiều ưu điểm hơn các thiết bị của Ba Lan do đó sản phẩmcủa Công ty có chất lượng cao đáp ứng được nhu cầu thị trường

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 việcmua than nguyên khai từ các mỏ, hàng năm có thể kéo được 23,5 triệu tấn than

từ các mỏ về Công ty

+ Thiết bị sàng tuyển có hai nhà máy tuyển than, năng suất sàng tuyển theo thiết

kế mỗi năm sàng tuyển 3350000 tấn than

+ Diện tích nhà xưởng 2 nhà máy tuyển là 7652 m2

+ Diện tích kho chứa thành phẩm và nguyên khai là 87560 m2

+ Tổng diện tích đất do Công ty quản lý là 744336 m2

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 sảnxuất chế biến và tiêu thụ than Than nguyên khai được mua từ các mỏ qua hệthống sàng tuyển, phân loại và chế biến ra những sản phẩm theo yêu cầu các hộtiêu thụ trên thị trường

Sản phẩm than của Công ty gồm các chủng loại :

Trong những năm tới với nhu cầu khai thác than ngày càng tăng của Tổngcông ty và xuất khẩu than ngày càng nhiều Từ nhu cầu tăng sản lượng và chấtlượng, khách quan đặt ra cho công ty là phải tăng cường đầu tư là phải đầu tưđổi mới công nghệ, mở rộng sản xuất và nâng cao năng suất lao động Để đápứng được nhu cầu đó, Công ty tuyển than cửa ông đã trang bị các dây chuyểncông nghệ tương đối hiện đại và đang từng bước hoàn thiện Những thiết bị quantrọng trong dây chuyền bốc xúc, vận chuyển than là hệ thống thiết bị sàng tuyểncủa úc và vận tải của hãng Hitachi Nhật Bản

Hệ thống cổng trục (poóc tích) có từ thời Pháp thuộc (vào khoảng năm1924) sau năm 1954 miền Bắc được giải phóng chúng ta đã tự chế tạo và bổxung thêm Tất cả các cổng trục khẩu độ lớn và khẩu độ ngắn đều hoạt động ởsân kho và ngoài trời, chất than thành đống khi vắng khách tiêu thụ Khi có cáckhách hàng tiêu thụ các máy xúc Roto có thể xúc than từ đống ở kho qua hệthống Hitachi xuất ra tàu biển Ngoài ra cổng trục còn có nhiêm vụ là bốc xúcthan bùn dưới hố lắng rải phơi trên bãi làm than sinh hoạt hoặc bốc xúc than trênsân bãi đổ xuống các phương tiện vận tải như toa xe, tàu thuỷ, xa lan.vv…

1.2 Vai trò trong kinh tế thị trường, ngành than cung cấp nguyên nhiên liệu trong nước và quốc tế.

Thị trường là một nội dung còn rất mới, phong phú, đa dạng trong hoạtđộng sản xuất kinh doanh, có thị trường đầu vào và đầu ra thì có rất nhiều thuậnlợi Thị trường không những đòi hỏi về chủng loại, chất lượng, giá thành than

mà còn đòi hỏi khâu vận chuyển và bốc rót phải thuận tiện và nhanh chóng Đó

là vấn đề rất bức xúc bởi vậy công ty đã không ngừng đầu tư để khẳng định vịtrí tin cậy đối với khách hàng tạo điều kiện cho sản xuất ổn định và phát triển

1.2.1 Thị trường trong nước.

+ Than cục :

Chủ yếu bán cho các hộ tiêu thụ than lớn như các nhà máy nhiệt điện, ximăng.vv…, theo phương thức bán trực tiếp Khâu vận chuyển nội bộ để xuấtcho tàu biển do hệ thống bốc rót của hãng Hitachi và hệ thống cổng trục bốc xúcthan từ kho bãi lên các toa xe hoặc bốc xuống xà lan và tàu thủy

+ Than Bùn.

Than bùn là sản phẩm tận dụng sau công nghệ tuyển than mới có với sảnlượng tương đối lớn mỗi năm công ty thu hồi trên 300000 tấn và bán chủ yếucho các đại lý tiêu thụ Do đặc thù than bùn là được tận thu bằng hố lắng nênkhâu bốc xúc vận chuyển thường dùng cổng trục bốc lên toa xe vận chuyển bằng

hệ thống đường sắt

1.2.2 Thị trường quốc tế.

Đòi hỏi khắt khe về chủng loại than theo các yêu cầu về độ tro, nhiệt lượng,

cỡ hạt vv… do đó mặt hàng xuất khẩu của công ty là than cám và than cục chấtlượng 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 nước ta, cung cấpnguyên nhiên liệu phục vụ cho ngành công nghiệp nội địa và xuất khẩu Để đápứng chủ chương của Đảng và Nhà nước về công nghiệp hoá, hiện đại hoá ngànhthan, 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 từkhâu 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, vớimục đích sàng tuyển phân loại, chế biến và nâng cấp chất lượng cho các hộ tiêuthụ có nhu cầu cao

Quá trình sản xuất sàng tuyển theo một dây chuyền công nghệ khép kíngồm ba khâu chính :

a Khâu chuẩn bị khoáng sản.

Than nguyên khai từ các mỏ được đưa về bằng toa xe 5, 10, 20 và 30 tấnđược đầu kéo TY-7E đổ xuống bun ke chứa Hai máng cấp liệu đĩa quay gạtthan xuống hai tuyến băng tải đưa lên sàng sơ bộ có kích thước mắt sàng  100phân loại làm hai cấp hạt : cấp + 100 mm ở trên sàn và cấp hạt - 100 mm lọtxuống băng tải

Cấp hạt trên sàng được đưa về hai máy đập, được giảm kích thước xuống

- 100 mm

Sản phẩm dưới sàng kết hợp với sản phẩm sau đập cấp lên xưởng tuyển,một phần cấp vào cho máy lắng, một phần cấp cho sàng khô lỗ lưới 15 mm(sản phẩm dưới sàng 15 mm được vận chuyển đến hố cám 6)

b Khâu tuyển

Là khâu công nghệ chính đóng vai trò quan trọng nó quyết định đến sảnlượng và chất lượng sản phẩm của Công ty

Kết hợp với tuyển lắng và tuyển huyền phù

Than qua máy lắng cho ta 3 sản phẩm :

- Đá thải qua gầu nâng đá xuống bun ke ra bãi thải

- Sản phẩm trung gian qua gầu trung gian khử nước qua sàng 6 mm lấy cám

- Sản phẩm than sạch theo nước vượt qua ngưỡng tràn qua sàng khe lỗ lưới 1mmkhử cám và nước đưa đi xử lý bùn nước (bơm về bể tổng) Than trên sàng

1mm tiếp tục qua sàng hai lưới 1,6 mm cho ta 3 sản phẩm :

Hai sản phẩm đó là than sạch sau xoáy lốc huyền phù đều phải qua sàngcung khử nước than (đá) qua sàng rửa huyền phù than đá Đá thải sẽ được 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 nước bùn.

Nước bùn từ khâu tuyển được tập trung vào bể tổng, từ bể tổng bơm đếnxoáy lốc 1, bùn tràn được bơm ra bể cô đặc, căn được đưa qua xoáy lốc nước 2,cặn của xoáy lốc 2 được đưa qua sàng  0,5 mm Trên sàng gộp với sản phẩm

1 - 6 của sàng 2 lưới 1 ; 6 mm, sản phẩm dưới sàng 6;15 mm được đưa vào máy

ly tâm lấy ra cám ướt, sản phẩm dưới sàng 0,5 mm quay trở lại lốc xoáy nước 2(nước tràn) đưa trở lại xoáy lốc nước 1 Bùn tràn của xoáy lốc nước 1 được bơm

ra bể cô đặc cộng với chất keo tụ

Sản phẩm bùn được bơm ra bể lắng ngoài trời nước được xử lý quay lạituần hoàn Đến đây kết thúc dây chuyền công nghệ khép kín của xưởng tuyển

1.3.2 Trình độ cơ giới hóa quá trình xuất khẩu.

Trong khi giá thành than trong nước còn thấp và nguồn ngoại tệ còn hiếmhoi thì đẩy mạnh xuất khẩu là vấn đề quan trọng của Công ty Trong tương laivẫn phải duy trì xuất khẩu than bởi vì Công ty có một lượng than cục và thancám chất lượng cao thích hợp với nhu cầu của bạn hàng nước ngoài, trong khi

đó ở trong nước ít có nhu cầu sử dụng loại than này Mặt khác xuất khẩu là mộtlợi thế của ngành than mang lại lợi nhuận, ngoại tệ, vị trí uy tín của than ViệtNam trên thị trường quốc tế

Để đảm bảo cho việc xuất khẩu than thuận lợi Công ty tuyển than CửaÔng đã cải tạo một bến cảng tương đối lớn cho phép các tàu có trọng tải từ 3 vạnđến 5 vạn tấn vào ăn than dễ dàng góp phần giảm chi phí vận chuyển than vàtăng năng lực xuất khẩu than của công ty

Than sau khi được sàng tuyển, phân loại và chế biến được đưa ra kho bằng

hệ thống băng tải và tùy theo nhu cầu của khách hàng than sẽ được vận chuyển

từ các kho chứa bằng thiết bị xúc bốc vận tải liên tục của hãng Hitachi Từ gầuxúc Roto than sẽ được đưa theo hệ thống băng tải tới máy qua cầu rót than sẽđược rót và phun than xuống tàu biển Hoặc từ các kho chứa than sạch sẽ được

hệ thống cổng trục đống xúc lên các toa xe sau đó được vận chuyển đến sânphơi ở cảng và hệ thống cổng trục bến sẽ bốc xúc than lên tàu hay xà lan phục

vụ cho xuất khẩu

Nhờ cơ giới hóa toàn bộ với năng suất cao từ 800  1000 T/h để đáp ứngyêu cầu của các hộ tiêu thụ giải phóng tàu nhanh Năm 2003 Công ty tuyển thanCửa Ông đã trang bị thêm một hệ thống gồm 3 chiếc cổng trục (poóc tích) sứcnâng 7 tấn, khẩu độ ray 40m công sôn về 2 phía Một cánh công sôn 9m, cánhcòn lại 11m, cho phép rót than xuống tàu hoặc các xà lan để vận chuyển than racác tàu có trọng tải lớn phải nằm cách xa cảng 30km

So với hệ thống bốc rót của hãng Hitachi là hệ thống liên hoàn từ khâu bốcxúc than, vận chuyển và rót xuống tàu thì cổng trục ngoài chức năng bốc rótthan từ sân bãi xuống tàu và xà lan còn có thêm chức năng xúc than từ dưới hồlắng rải phơi trên sân bãi để tận dụng hoặc xúc than từ sân bãi đổ lên cácphương tiện vận tải, lên toa xe Vì vậy cổng trục có một vị trí rất quan trọngtrong hoạt động sản xuất và kinh doanh của Công ty tuyển than Cửa Ông Thiếu

cổng trục ở các vị trí kể trên sẽ gây đình trệ dây chuyền công nghệ sản xuất, tiêuthụ 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 chếtạo tại Cẩm Phả Hai chiếc chế tạo thử đầu tiên đã được lắp ráp, hoàn thành vàchuẩn bị chạy thử công nghiệp

Kết luận

Trong thời gian thực tập tại Công ty tuyển than Cửa Ông tôi đã được 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 lượng, 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 lượng sản phẩm được 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 bước được cải thiện, có đầu tư phát triển ngắn hạn và dài hạn.

Đó là bước đi vững chắc trong những năm qua, tạo tiền đề cho sự tồn tại

và phát triển trong tương 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 được tiếp cận thực tế, học tập, quan sát và phần nào có thể đưa vào đồ án để tính toán tường minh.

CHƯƠNG 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

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 truyềnchuyển động sang hộp giảm tốc, chuyển động từ hộp giảm tốc truyền sang tangcuốn cáp nhờ khớp nối, tang cuốn cáp quay kéo theo dây cáp chuyển động.Khi dây cáp trùng xuống ròng rọc di động sẽ chuyển động đi xuống do tựtrọng, khi đó cam nối giữa hai thân gầu trái và phải đẩy hai thân gầu ra và gầu sẽđược mở rộng Khi kéo căng cáp thì ròng rọc di động sẽ chuyển động đi lên kéotheo hai thân gầu đóng và gầu được 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.

a Kết cấu gầu ngoạm.

Gầu ngoạm được treo trên 4 dây cáp, 4 dây cáp được cuốn vào hai tang(mỗi tang cuốn 2 dây) hai tang được đặt trong xe lăn bởi vậy gầu ngoạm sẽ được

di chuyển cùng xe hàng Cấu tạo gầu ngoạm gồm thân gầu trái và phải, thanhdằng 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 dưới lên (2) là :

NK = S ip P (1)Trong đó :

iP - bội suất palăng

iP = = 2

P - là hiệu suất palăng

Hình 2-3 Sơ đồ tính gầu ngoạm

ip - là bội suất palăng iP = 2

 - hiệu suất bộ truyền

- Lực P tác dụng lên thanh dằng nối giữa xà ngang trên (1) với mồm ngoạm.

V - lực cản xúc mồm gầu vào đống vật liệu.

N dc 2= S2v

1000 η=

40200 0 ,58 1000.0 ,87 =26,8 KW

Công suất động cơ N = 25,5  29,5 KW

Căn cứ vào công suất tính toán và cường độ làm việc CĐ = 40% chọn động cơ.Động cơ kiểu MTKF – 412 – 6

Công suất động cơ 30 KW

Công suât động cơ phù hợp với công suất hai động cơ đã lắp đặt trên xe lăncổng trục đang lắp đặt tại cảng Cửa ông Vấn đề tính toán công suất cơ cấu nângbước đầu đã được tường minh.

2.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc và tính toán cơ cấu nâng cổng trục 7 tấn.

Cơ cấu nâng được lắp trên xe hàng, xe hàng được di chuyển dọc trên 2dầm chủ của cổng trục

Hình 2-5 Sơ đồ cơ cấu nâng tải

+ Cấu tạo của cơ cấu nâng

- 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 được truyền từ động cơ vào hộp giảm tốc thông qua bộkhớp 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 đượcnâng (hạ) tùy người điều khiển.

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

Cổng trục 7 tấn được thiết kế làm việc ở bến cảng, có khẩu độ L = 40(m),tốc độ nâng vn = 35 (m/ph), sức nâng 7 tấn, chiều cao nâng 12,5 (m), CĐ = 40%.Điều kiện môi trường 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 tương đối : 100%.

- nhiệt độ ngoài trời 00  450C

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 trưng của palăng Bội suất palăng bằng tỷ

số nhánh treo vật nâng trên số nhánh cáp cuốn vào tang

ip = = 2

b chế độ làm việc cơ cấu nâng.

Chế độ làm việc là đặc tính quan trọng của cổng trục nó được phản ánhtrong từng bước tính toán thiết kế các cơ cấu cũng như kết cấu kim loại, cổngtrục được 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 thường chọn chế độ làm việc của cơ cấu nâng đặc trưngcho chế độ làm việc của máy nâng Chế độ làm việc của các cơ cấu khác đượclựa chọn theo chế độ làm việc của cơ cấu nâng

Chế độ làm việc của cơ cấu nâng được đặc trưng bằng các chỉ tiêu sau :

+ Cường 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 giankhởi động và chạy máy, thời gian chất tải, thời gian dỡ tải ph

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 nhiềuloại khác nhau để dùng trong nhiều hoàn cảnh khác nhau và tương ứng với nhiềuchế độ tải trọng khác nhau

Chọn cáp thép được bện từ các sợi kim loại đã được chuốt sẵn Các sợi kimloại này sau khi chuốt đã được lăn ép bề mặt để đạt giới hạn bền từ 1400 

2000 N/mm2, tăng gấp 2  3 lần độ bền của các sợi thép bình thường cùng loạivật liệu

a Chọn cáp.

Với sức nâng 7 tấn, chế độ làm việc chọn loại cáp bên kép theo hướng bệnthuận với các đặc điểm :

- Về cấu tạo cáp bên kép

Đầu tiên các sợi cáp bện thành các dảnh xung quanh sợi trung tâm, sau đócác dảnh bện thành cáp xung quanh lõi giữa Lõi giữa của các dùng lõi đay vì lõiđay mềm và giữ được dầu bôi trơn tốt

- Về hướng bện cáp

Cáp bện thuận hướng các sợi thép bện thành dảnh cùng hướng với các dảnhbện thành cáp Cáp bện thuận có ưu điểm hơn so với cáp bện chéo là mềm hơnbởi vậy khi uốn qua các ròng rọc và tang có đường kính nhỏ dễ dàng hơn, ít bịmòn hơn tuy nhiên nó có nhược điểm không thể treo vật nâng trên một đầu cáp

vì khi vật nâng nhấc lên khỏi mặt đất có thể bị quay, do đó cáp bung ra theohướng bện, điều đó không an toàn Trường hợp vật nâng được treo trên một đầucáp dùng cáp bện chéo sẽ hiệu quả và an toàn hơn

Vì gầu ngoạm được treo trên 4 đầu sợi cáp nên chọn loại cáp bện thuận sẽthuận tiện và hiệu quả hơn cáp bện chéo và không có khả năng tự quay khi nhấcgầu khỏi mặt đất.

Hình 2-7 Cáp bện theo hướng thuận ЛKO-6x19(1+6)

c Tính toán cáp.

Trong quá trình làm việc từng phần của các sợi thép của cáp có những loạiứng suất khác nhau :

kéo, nén, uốn, xoắn, nghĩa là chúng chịu một trạng thái căng rất phức tạp

Tính toán lựa chọn dây cáp có thể dùng công thức về hệ số dự trữ độ bềntheo quan hệ lực kéo đứt cáp trên lực căng tối đa

- Khối lượng 1000 m cáp đã bôi trơn qcáp = 1635 (kg)

- Diện tích tính toán của mặt cắt tất cả các sợi F = 167,03

- Đường kính cáp dc = 21 mm

- Độ bền giới hạn của thép b = 1800 N/mm2

2.2.2.3 Tính toán tang cuốn cáp

Tang trong cơ cấu nâng dùng để biến đổi chuyển động quay của động cơthành chuyển động tịnh tiến để nâng hay hạ vật nâng

Chiều cao nâng hàng 12,5 m tương đối lớn chọn tang trụ kép có cắt rãnh đểcuốn một lớp cáp Nhờ có cắt rãnh mà tăng được mặt tiếp xúc giữa cáp và tang,

do đó giảm được áp suất giữa cáp và tang Tang có rãnh đảm bảo cho dây cáptuần tự lần lượt cuốn theo rãnh, không bị chồng chéo lên nhau, không bị kẹt cáptrong quá trình làm việc và nhờ có khoảng hở giữa các vòng cáp nên không có

sự chà xát giữa các vòng khi cuốn và khi nhả Cáp dùng được lâu hơn và bềnhơn

Rãnh cáp được chọn theo quy chuẩn thường R = 0,6 dc

( dc là đường kính cáp)

R = 0,6 21 = 12,6 mm

Hình 2-8 Mặt cắt thành tang rãnh xoắn

Đường kính tang phải đảm bảo tỷ lệ thích ứng với đướng kính cáp cuốn trên nó,

để tránh khỏi bị uốn nhiều tăng độ bền lâu cho cáp

Đướng kính tang tối thiểu phải tính như sau :

Dt= dc (16  30 ) mm

dc - Đường kính cáp

Dt = 21 22 = 462 mm

Chọn đường kính tang Dt = 465 mm

b Kích thước hình học của tang.

Chiều dài toàn bộ tang

L = 2 L0 + 2 L1+ 2 L2 + L3 mm

Trong đó :

L0 – Chiều dài phần tang để cuốn cáp làm việc mm

L1 – Chiều dài phần tang để cặp đầu cáp mm

L2- Chiều rộng của thành tang mm

L3- Chiều dài đoạn giữa không cắt rãnh của tang trụ kép mm

Chiều dài một nhánh cáp cuốn lên phần tang

l = ip H

Trong đó :

ip – bội suất palăng ip = 2

H – Chiều cao nâng H = 12,5 m

l = 2 12,5 = 25 m

Số vòng cáp cuốn vào tang ở một nhánh cáp

L4 – Khoảng cách giữa hai ròng rọc của ổ treo L4 = 300 mm

hmin – Khoảng cách an toàn ngắn nhất giữa trục tang và vị trí đi lên cao nhấtcủa ổ treo hmin = 800 mm

 - Góc nghiêng cho phép dây cáp từ ròng rọc ở vị trí cao nhất khi cuốn lêntang có rãnh tg  = 0,07

Thay vào :

L3 = L4- 2 hmin tg = 300 – 2 800 0,07 = 118 mm

Thay L0, L1, L2, L3 vào ta được chiều dài toàn bộ tang

L = 2 L0+ 2 L1 + 2 L2 + L3

L = 2 437 + 2 69 + 2 20 + 188 = 1240 mm

Chiều dầy thành tang

Chiều dầy thành tang được xác định xuất phát từ điều kiện bền Khi làmviệc thành tang chịu các ứng suất nén, uốn và xoắn trong đó chủ yếu là ứng suất nén

Thông thường người ta chọn bề dầy thành tang theo công thức kinh nghiệmsau đó kiểm tra lại theo nén

 = 0,02 Dt + (6  10) mm

 = 0,02 465 + 6 = 15,3 mm

 = 0,02 465 + 10 = 19,3 mm

kiểm tra nghiệm bền thành tang theo ứng suất nén

Tang được chế tạo bằng thép CT3 có [n] = 180 N/mm2, hệ số dự trữ độ bền

n =6

σ n=k ϕ S

δ t ≤[σ n]Trong đó :

k - Hệ số phụ thuộc vào số lớp cáp trên, tang cuốn 1 lớp k = 1

 - Hệ số giảm ứng suất phụ thuộc vào loại vật liệu

2.2.2.4 Tính toán và lựa chọn động cơ điện cho cơ cấu nâng.

Mô men trên tang

M t=S D

2Trong đó :

S - Lực căng của dây N

M dc 4=M T 4

i0 =

10277

39 =263 , 5 NmCông suất của động cơ

N= M dc n dc

9550 KWTrong đó :

Mđc - Mô men trên động cơ Nm

nđc – Số vòng quay của động cơ v/ph

Căn cứ vào bảng chọn động cơ kiểu MTKF 412 – 6, CĐ = 40%

Công suất động cơ N = 30 KW

2.2.2.5 Kiểm tra mô men phanh cơ cấu nâng.

Mô men phanh cơ cấu nâng dùng để treo vật nâng khi dừng và điều chỉnhtốc độ rơi vật nâng khi hạ tải Phanh trang bị trên cơ cấu nâng gồm : Phanh dừng

(phanh an toàn), phanh thả (phanh điều chỉnh tốc độ) Phanh được trang bị trêntrục động cơ nên có mô men phanh nhỏ, kết cấu cụm phanh nhỏ gọn

Tính toán mô men phanh cơ cấu nâng

t – Mô men tĩnh do trọng lượng vật nâng gây ra (mô men tĩnh xẩy ra suốt

cả thời gian hạ vật nâng với tốc độ không đổi)

Mđ - Mô men động lực học do động năng của vật nâng và các chi tiết quaysinh ra (mô men động lực học Mđ chỉ xẩy ra trong thời gian phanh)

Quãng đường phanh.

Khối lượng phanh 92 kg

Hình 2-9: a, Phanh điện thủy lực kiểu TKG

Khối lượng phanh 92 kg

Hình 2-9 b, Phanh điện từ kiểu TKT

2.2.2.6 Bộ truyền động.

Theo tốc độ nâng vn = 35 m/ph, tốc độ vòng quay n =935 v/ph Chọn hộp giảm tốc 2 cấp PM – 350 với các đặc tính kỹ thuật.Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp

Tỷ số truyền i0 = 40,17

Kiểu lắp : Trục ra và trục vào quay về một phía

Phương án thực hiện hộp giảm tốc

Hình 2-10 Sơ đồ hộp giảm tốc

T – Trục có số vòng quay thấp (trục ra của hộp giảm tốc)

C – Trục có số vòng quay cao (trục vào của hộp giảm tốc)

Hộp giảm tốc này có tỷ số truyền 39 so với tỷ số truyền dự kiến i0 = 40,17 sẽ cósai số.

δ=(40, 17−39)

Sai số này nằm trong giới hạn sai số cho phép điều kiện kỹ thuật

2.2.2.7 Kiểm tra mô men khởi động của cơ cấu nâng.

Động cơ điện cơ cấu nâng được chọn theo công suất khi chuyển động ổnđịnh với tốc độ nâng không đổi vn = 35 m/ph Trong thời kỳ khởi động máyngoài việc nâng vật, động cơ còn phải tiêu hao năng lượng để tạo gia tốc cho vậtnâng và các chi tiết trong cơ cấu vì trước đó chúng ở trạng thái tĩnh Như vậytrong thời kỳ mở máy động cơ điện phải tạo ra mô men

Mm = Mt + Mđ = Mt + M’

đ + M’’

đ

Mt - Mô men tĩnh dùng để khắc phục trọng lượng vật nâng

Mđ’ - Mô men động để tạo gia tốc cho vật nâng trong thời gian khởi động

M’’

đ - Mô men động để tạo gia tốc cho các chi tiết quay của cơ cấu nâng tải

Mô men tĩnh do hoán vị mô men tang về trục động cơ Mt

0 – Hiệu suất bộ truyền động

 - Hiệu suất chung của cơ cấu nâng

M T 2= Q2 D

2 i p i0.η=

140000 0 , 465 2.2.40 ,17 0 ,85=476 ,6 Nm

M T 3= Q3 D

2 i p i0.η=

147000 0, 465 2.2 40,17 0 ,85=500 Nm

i)1 – Mô men đà trên trục động cơ

[] – Hệ số quá tải cho phép của động cơ [] = 3,27

Mô men danh nghĩa của động cơ

Ca bin được kết cấu bằng thép định hình, tại nơi cần thiết làm bằng inốc,mặt trong có tường bằng gỗ phủ pocmica, sàn trải thảm đệm toàn bộ ca bin đượcbảo ôn cách nhiệt, bên trong có quạt trống nóng, hệ thống đèn báo, bảng hiển thịchỉ dẫn và các cơ cấu điều khiển.

a Trang thiết bị điện cung cấp và điều khiển

Trang thiết bị điện cung cấp và điều khiển sử dụng đóng cắt không tiếp điểm(Thyristor) – PLC đây là hệ thống điều khiển tiên tiến có nhiều ưu điểm nổi bật :

- Không xẩy ra hiện tượng đánh lửa khi chuyển đổi trạng thái nên độ ổnđịnh cao

- Tần số đóng cắt lớn, điều này rất phù hợp với đặc tính truyền động trongthiết bị nâng

- Hoạt động tin cậy trong điều kiện điện áp không ổn định

- Hệ thống điều khiển tập trung tâm PLC được cài đặt chương trình cókhống chế giúp cho chuyển đổi các thông số rất êm, tránh hư hỏng về cơ khí

b Cấp điện

- Cấp điện cho cầu trục :