Hoàn thiện thiết kế, công nghệ và chế tạo máy xúc đá MX 03,32 cho các mỏ than hầm lò việt nam

NHU CẦU SỬ DỤNG THIẾT BỊ KHAI THÁC HẦM LÒ TẠI VIỆT NAM 14I.2.2.Tình hình sử dụng máy xúc đá và các loại máy tương tự trong mỏ than hầm lò Việt Nam 15 I.3.. Trong những năm qua, Viện Cơ

I.2 NHU CẦU SỬ DỤNG THIẾT BỊ KHAI THÁC HẦM LÒ TẠI VIỆT NAM 14

I.2.2.Tình hình sử dụng máy xúc đá và các loại máy tương tự trong mỏ than hầm lò Việt Nam 15

I.3 GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI MÁY XÚC ĐÁ DÙNG TRONG CÔNG NGHỆ ĐÀO LÒ 17

I.4 XUẤT PHÁT ĐIỂM VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU 27

II.2 TÍNH TOÁN KIỂM TRA MỘT SỐ THÔNG SỐ CHÍNH VÀ KIỂM BỀN MỘT SỐ CHI

TIẾT QUAN TRỌNG CỦA THIẾT BỊ 32

II.4 TỔNG HỢP NHỮNG THAY ĐỔI TRONG THIẾT KẾ, CÔNG NGHỆ, VẬT LIỆU CỦA

DỰ ÁN CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM MÁY XÚC ĐÁ MX.0,32 VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 61

Chương III: CHẾ TẠO THỬ, THỬ NGHIỆM VÀ CHUYỂN GIAO MÁY

XÚC MX.0,32 CHO ĐƠN VỊ SỬ DỤNG 70

III.3 CÁC SẢN PHẨM CÓ LIÊN QUAN VỚI KẾT QUẢ DỰ ÁN 72

IV.1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG KINH PHÍ VÀ DOANH THU TIÊU THỤ SẢN PHẨM 74

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2:Kết quả khảo sát máy xúc đá và các loại máy tương tự dùng trong mỏ than

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 9: Sơ đồ biểu diễn chiều sâu xúc của gầu vào đống đất đá 35

Hình 23: Tủ điều khiển máy xúc MX.0,32 do nhóm dự án thiết kế, chế tạo

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển chung của đất nước, ngành công nghiệp mỏ nói chung, ngành công nghiệp khai thác than nói riêng đang ngày càng phát triển mạnh mẽ Sản lượng khai thác ngày càng tăng (trong đó tỉ trọng khai thác hầm

lò tăng nhanh) dẫn đến nhu cầu về các thiết bị phục vụ khai thác ngày càng cao

Theo dự thảo quy hoạch phát triển ngành than đến năm 2015 có xét triển vọng đến năm 2025, sản lượng than khai thác hầm lò hàng năm tăng khá nhanh (bình quân hơn 10%/năm).Để đáp ứng, khối lượng công tác đào lò xây dựng cơ bản và lò chuẩn bị sản xuất là rất lớn (Ví dụ: kế hoạch 2010 phải đào tổng số gần 359 Km đường lò) Trong công nghệ đào lò, đất đá sau khi nổ mìn được chuyển ra ngoài bằng xe goòng, máng cào, băng tải hoặc kết hợp Việc bốc xúc đất đá sau nổ mìn lên các thiết bị vận tải ở ngành Than Việt Nam hiện nay được thực hiện chủ yếu bằng máy xúc đá Máy xúc đá là một thiết bị nằm trong dây chuyền công nghệ đào lò bằng khoan nổ mìn Nó đóng vai trò khá quan trọng trong việc quyết định năng suất, tiến độ đào lò

Công tác bốc xúc chiếm thời gian tương đối lớn trong quá trình đào lò Do năng suất bốc xúc khá cao, sử dụng thuận tiện, an toàn, chi phí đầu tư không quá lớn, nên máy xúc đá ngày càng được sử dụng nhiều trong mỏ hầm lò Việc sử dụng máy xúc đá trong công tác bốc xúc là một bước tiến trong công nghệ đào

lò, làm tăng năng suất, giảm sức lao động của con người và có độ an toàn cao

Trên thế giới, việc sử dụng máy xúc đá có tính năng tương tự MX.0,32 cũng được áp dụng khá phổ biến với nhiều dạng di chuyển như: Di chuyển bằng bánh lốp, bánh xích, đường ray

Nhu cầu sử dụng máy xúc đá hầm lò (kiểu di chuyển trên đường ray) trong ngành than Việt Nam những năm tới ước tính 20÷30 chiếc/năm Hầu hết máy xúc đá đã phải nhập khẩu, giá tương đối cao

Trong những năm qua, Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ - Vinacomin là đơn vị đi đầu trong công tác nghiên cứu thiết kế các loại thiết bị, phụ tùng phục

vụ khai thác than, chủ trì thực hiện nhiều đề tài nghiên cứu, dự án và đã chế tạo thành công nhiều sản phẩm đảm bảo chất lượng phục vụ sản xuất Viện là một trong những đơn vị trong nước cung cấp khá nhiều thiết bị, các bộ phận, phụ tùng phục vụ công tác sửa chữa, thay thế cho các đơn vị trong và ngoài ngành

Trước đây, vào những năm 70÷80 của thế kỷ XX, trong số những máy xúc đá dùng trong mỏ than hầm lò Việt Nam thì loại 1ΠΠH-5 là loại chiếm đa

số Theo yêu cầu của Bộ Mỏ và Than, năm 1985 Viện Máy Mỏ (nay là Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ- Vinancomin) đã thực hiện nhiệm vụ lập thiết kế máy xúc đá MX.0,32 theo mẫu máy 1ΠΠH-5 của Liên Xô (cũ) với mục đích chính lúc đó là phục vụ cho công tác quản lý cơ điện, chế tạo phụ tùng thay thế và sửa chữa thiết bị

Năm 2002 Viện đã chuyển giao bản thiết kế máy xúc trên cho nhà máy

Cơ điện Uông Bí (nay là công ty CP cơ điện Uông Bí- Vinacomin) theo hợp đồng số 63HĐ/VCVM ngày 20/6/2002

Sau nhiều năm theo dõi hoạt động của loại thiết bị này tại các mỏ, Viện đã thấy rằng ở điều kiện mỏ Việt Nam, thiết bị có một số nhược điểm cần được khắc phục để nâng cao tính năng sử dụng và nâng cao tuổi thọ của nó

Để thực hiện mục đích trên, năm 2008 Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ đã đăng ký và được Bộ KHCN phê duyệt cho thực hiện dự án chế tạo thực nghiệm độc lập: “Hoàn thiện Thiết kế, công nghệ và chế tạo máy xúc đá MX.0,32 cho các mỏ hầm lò Việt Nam”, theo quyết định số 159/QĐ-BKHCN ngày 29/1/2008 Thời gian thực hiện dự án từ tháng 6 năm 2008 đến tháng 12 năm 2010

Dự án đã thực hiện được một số nội dung sau:

- Nghiên cứu hoàn thiện thiết kế thiết bị, hoàn thiện công nghệ chế tạo của một số bộ phận, cụm chi tiết chính để khắc phục một số nhược điểm nhằm nâng cao tính năng sử dụng và góp phần nâng cao chất lượng, tuổi thọ sản phẩm ( trong đó, đã sử dụng một số phần mềm hỗ trợ công tác tính toán, thiết kế nâng cao độ chính xác và tin cậy của kết quả)

Tiến hành chế tạo và đưa vào mỏ thử nghiệm, bàn giao cho sản xuất 03 máy Ngoài ra, trong thời gian thực hiện dự án, Viện đã tiến hành đại tu nâng cấp 05 máy xúc đá cùng loại có sử dụng các sản phẩm mới của dự án, chế tạo và cung cấp phụ tùng máy xúc MX.0,32 với khối lượng gần 28 tấn Tổng giá trị sản phẩm của dự án tiêu thụ là 8.141 triệu đồng (bằng 122% giá trị sản phẩm dự kiến của dự án) Sản phẩm do dự án tạo ra hoàn toàn là “Made in Việt Nam”, máy hoạt động tốt, ổn định, tin cậy, chất lượng được nâng lên; tháo lắp, sửa chữa, sử dụng dễ dàng hơn Được đơn vị sử dụng tín nhiệm Thông qua việc tổ chức thực hiện dự án, trình độ chuyên môn, nghiệp vụ của nhiều cán bộ trong Viện được nâng lên rõ rệt, tạo thêm việc làm và thu nhập cho người lao động

- Tài liệu của dự án được lập tành 04 tập:

Tập 1: Thuyết minh của DA

- Quy trình công nghệ chế tạo;

Tập 4: Phụ lục dự án (theo thông tư 12/2009/TT-BKHCN ngày 08 tháng 5

năm 2009 của Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ)

Sản phẩm của dự án đã được các đơn vị sử dụng đánh giá có chất lượng cao, khả năng làm việc của máy phù hợp với môi trường khai thác mỏ than hầm

lò ở Việt Nam Qua đó có thể thấy chúng ta hoàn toàn có thể chủ động chế tạo một số thiết bị trong nước, đáp ứng yêu cầu sản xuất than và tiến tới thực hiện các dự án lớn hơn, chế tạo các thiết bị có độ phức tạp cao hơn

LỜI CẢM ƠN

Để thực hiện tốt nội dung của dự án này, Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ- Vinacomin và nhóm dự án đã nhận được sự chỉ đạo, giúp đỡ, góp ý tận tình, hiệu quả của các Bộ KHCN, Bộ Công Thương, lãnh đạo và các ban của Tập đoàn Công nghiêp Than Khoáng sản Việt Nam( Vinacomin), các Công ty Xây dựng mỏ Hầm lò I- Vinacomin, Công ty Xây dựng mỏ Hầm lò II- Vinacomin, các đơn vị hợp tác cùng các chuyên gia, đồng nghiệp trong và ngoài Viện Viện

Cơ khí Năng lượng và Mỏ cùng nhóm dự án xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó và mong tiếp tục nhận được ý kiến chỉ đạo, sự giúp đỡ để Viện hoàn thành nhiệm vụ tốt hơn nữa

Phần 1: CÁC THÔNG TIN CHUNG VÀ MỤC TIÊU CỦA DỰ ÁN

1 Tên Dự án: Hoàn thiện thiết kế, công nghệ và chế tạo thử máy xúc đá

MX.0,32 cho các mỏ than hầm lò Việt Nam

2 Số đăng ký: DAĐL- 2008/04

3 Cơ quan quản lý: Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ Công Thương

4 Thời gian thực hiện: 30 tháng, từ tháng 06/2008 đến hết tháng 12/2010

5 Kinh phí thực hiện dự kiến: 6.668.000.000 đồng

- Trong đó, kinh phí ngân sách Nhà nước hỗ trợ để thực hiện dự án:

2.000.000.000đồng

- Kinh phí thu hồi: 1.400.000 đồng

- Thời gian thu hồi đề nghị: 6/2011

6 Tổ chức đăng ký chủ trì thực hiện Dự án:

Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ - Vinacomin;

Địa chỉ: 565 Nguyễn Trãi - Thanh Xuân - Hà Nội;

8 Cơ quan phối hợp chính:

- Công ty Xây dựng Mỏ Hầm Lò 1 - Vinacomin;

- Công ty Xây dựng Mỏ Hầm Lò 2 - Vinacomin

9 Danh sách cá nhân tham gia dự án:

TT Họ và tên Nội dung công việc tham gia

1 Trần Đức Thọ Thư ký dự án

5 Nguyễn Chân Phương Thành viên

10 Quyết định giao nhiệm vụ: Số 159/QĐ- KHCN ngày 29/01/2008 của

Bộ KH&CN

11 Hợp đồng triển khai thực hiện dự án: Số 04/2008/HĐ-DAĐL, ký ngày

25/06/2008 giữa Bộ KH&CN, Bộ Công Thương và Viện Cơ khí Năng lượng và

Mỏ - TKV Nội dung, tiến độ và kết quả thực hiện dự án theo phụ lục 1, 2, 3 kèm theo Hợp đồng

12 Hợp đồng bổ sung: Số 04 BS/2009/HĐ-DAĐL, ký ngày 02/07/2009

giữa Bộ KH&CN, Bộ Công Thương và Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ - TKV

- Mục tiêu lâu dài:

+ Làm chủ thiết kế và công nghệ chế tạo máy xúc đá hầm lò, nâng cao năng lực chế tạo cho ngành Cơ khí Vinacomin nói riêng và Cơ khí Việt Nam nói chung;

+ Đẩy mạnh tự nghiên cứu thiết kế, chế tạo trọn bộ các loại thiết bị phục

vụ cơ giới hóa khai thác chế biến Than- Khoáng sản, đáp ứng nhu cầu trong nước, tiến tới xuất khẩu;

+ Đáp ứng điều kiện khai thác ngày càng xuống sâu và gia tăng sản lượng của các mỏ than hầm lò Việt Nam;

14 Những vấn đề kỹ thuật cụ thể mà dự án cần giải quyết

14.1- Đối với cụm tang nâng hạ gầu:

- Nhược điểm: cổ trục chính hay bị chảy dầu, ảnh hưởng đến chất lượng các chi tiết làm việc bên trong tang, tốn dầu, tăng thời gian dừng máy, dầu vẩy

lên mặt tang nên phanh làm việc không chuẩn Gối trục Φ220 mòn nhanh, tháo lắp không thuận tiện, làm tăng thời gian, chi phí sửa chữa, giảm năng suất máy

- Nhiệm vụ phải làm: khảo sát thực tế, xác định nguyên nhân, đưa ra biện pháp khắc phục (thay đổi thiết kế, công nghệ, vật liệu nếu cần)

14.2- Đối với cụm tang di chuyển:

- Nhược điểm: cổ trục chính máy bị chảy dầu, tang mòn nhanh, không đều, hành trình xúc kém ổn định Ảnh hưởng xấu như nêu tại 14.1

- Nhiệm vụ phải làm: như nêu tại 14.1

14.3- Hộp giảm tốc trung gian:

- Nhược điểm: vỏ hộp hay bị sứt, vỡ gây ảnh hưởng đến chất lượng làm việc, độ bền của các bộ phận liên quan, làm tăng chi phí sửa chữa, vận hành, tăng thời gian dừng máy, giảm năng suất máy

- Nhiệm vụ phải làm: như đã nêu tại mục 14.1

14.4- Con lăn đỡ xích

- Nhược điểm: con lăn đỡ xích hay bị kẹt, chóng mòn hỏng, làm cho xích chóng mòn, đứt, tăng thời gian dừng máy sửa chữa…

- Nhiệm vụ phải làm: như nêu tại 14.1

14.5- Hệ thống thiết bị điện dẫn động và điều khiển:

- Tồn tại: Các động cơ điện và tủ điều khiển điện phòng nổ của máy xúc

đá trước đây phải nhập khẩu, thiếu chủ động trong sản xuất

- Nhiệm vụ phải làm: Cần hợp tác với một số đơn vị trong nước chủ động nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thay thế nhập khẩu

14.6- Các vấn đề khác:

- Trong quá trình khảo sát thực tế, hoàn thiện thiết kế, công nghệ và chế tạo thử nếu còn phát hiện những bất hợp lý khác, cần nghiên cứu hiệu chỉnh để thiết bị ngày càng hoàn thiện hơn

Phần 2: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN DỰ ÁN

THIẾT BỊ KHAI THÁC HẦM LÒ TẠI VIỆT NAM I.1 TỔNG QUAN

I.1.1 Chiến lược phát triển ngành Than- Khoáng sản Việt Nam

Chiến lược phát triển ngành Than Việt Nam là phát triển ổn định, bền vững, bảo đảm hài hoà với môi trường; trên cơ sở áp dụng công nghệ thăm dò, khai thác và chế biến tiên tiến, phù hợp với điều kiện mỏ địa chất và kinh tế - xã hội ở từng vùng Phát triển ngành than phải lấy mục tiêu hiệu quả kinh tế, giảm tổn thất tài nguyên, an toàn lao động, bảo vệ môi trường sinh thái, đáp ứng tối đa nhu cầu than cho phát triển KTXH của đất nước Thị trường hoá ngành than để thu hút nguồn lực của mọi thành phần kinh tế vào đầu tư phát triển ngành; đặc biệt là thu hút đầu tư nước ngoài vào thăm dò, khai thác than ở vùng đồng bằng sông Hồng với quy mô lớn sau năm 2020

I.1.2 Mục tiêu phát triển sản lượng than của Vinacomin

Dự kiến sản lượng than khai thác đạt khoảng 48 ÷ 50 triệu tấn vào năm 2010; khoảng 60 ÷ 65 triệu tấn vào năm 2015; khoảng 70 ÷ 75 triệu tấn vào năm 2020 và > 80 triệu tấn vào năm 2025; Tốc độ tăng sản lượng khai thác đạt 5 ÷ 6%/năm trong giai đoạn 2010 ÷ 2015 và ∼3%/năm trong giai đoạn 2016 ÷ 2025 Sản lượng than theo quy hoạch được thể hiện trong bảng 1

Bảng 1: Sản lượng than theo quy hoạch 1

Sản lượng năm (Triệu tấn)

I.1.2.1 Tình hình cơ giới hóa khai thác than hầm lò thời gian qua

Trong một số năm gần đây, công nghệ khai thác than hầm lò ở nước ta đã

có những bước phát triển vượt bậc, từng bước áp dụng các biện pháp cơ giới hóa vào khai thác, vận tải, … Trong số đó có thể kể đến như: Áp dụng thử nghiệm thành công lò chợ khấu than bằng máy com bai, chống lò chợ bằng giàn thuỷ lực

tự hành cho năng suất đạt 2500tấn/ngày tại Công ty Than Khe Chàm - Vinacomin; hợp tác với Cộng hòa Séc chuyển giao công nghệ chế tạo thành công giàn chống VINALTA, kết hợp với máy khấu than và máng cào, tổ hợp thiết bị được áp dụng tại Công ty Than Vàng Danh - Vinacomin; tổ hợp thiết bị khai thác vỉa mỏng và dốc 2ANSHA gồm giàn chống thủy lực kết hợp với máy bào than cho năng suất khai thác 150 tấn/giờ đã áp dụng thành công ở Công ty Than Mạo Khê - Vinacomin và Công ty Than Nam Mẫu Qua đó có thể thấy việc áp dụng các thiết bị cơ giới hóa và khai thác lò chợ đã mở ra hướng đi mới có tính khả thi cho các công ty khai thác hầm lò Hầu hết các công ty khai thác hầm lò đã áp dụng thành công cột chống thuỷ lực đơn, giá thuỷ lực và giá khung di động để chống lò chợ cho các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khá và đặc biệt là an toàn lao động được nâng cao rõ rệt

Song song với công tác đổi mới công nghệ chống giữ lò chợ, công tác vận tải cũng được trang bị các hệ thống vận tải liên tục (máng cào + băng tải), các thiết bị có công suất lớn đã giúp các công ty than nâng cao sản lượng khai thác

Để đạt được sản lượng khai thác hầm lò như hiện nay công tác đào lò cũng đóng một vai trò hết sức quan trọng Công ty Than Vàng Danh đã đưa máy vào bốc xúc đá ở lò nghiêng, Công ty Than Mông Dương, Uông Bí đã đưa máy liên hợp AM-50 vào đào lò, với tiết diện đường lò trên 12m2, năng suất đạt tới 325m/tháng là một bước đột phá trong công nghệ đào lò Tính đến nay, đã có 16 máy AM-50 và AM-45 được đưa vào các mỏ hầm lò

Từ trước đến nay, việc chống giữ các đường lò chủ yếu bằng thép Nhưng với sự mạnh dạn của cán bộ kỹ thuật Việt Nam, công nghệ chống lò bằng vì neo các loại đã được áp dụng thành công ở hầu hết các công ty, đã góp phần giảm đáng kể chi phí chống lò

Ngoài những tiến bộ nêu trên, công nghệ khai thác hầm lò vẫn chưa tương xứng với tiềm năng và yêu cầu phát triển, trình độ cơ giới hoá và tự động hoá

các khâu trong khai thác hầm lò chưa cao và chưa rộng rãi, đó cũng là nguyên nhân năng suất lao động chưa cao

I.1.2.2 Định hướng khai thác than hầm lò

Tập đoàn Vinacomin đang tập trung đầu tư cải tạo, mở rộng các mỏ hầm

lò hiện có và đầu tư các mỏ mới theo hướng hiện đại để đưa sản lượng lên

51÷53 triệu tấn vào năm 2015 và đạt khoảng 69÷73 triệu tấn vào năm 2020 Việc đẩy mạnh quá trình hiện đại hoá công nghệ khai thác hầm lò đã được lãnh đạo Vinacomin quan tâm đúng mức, gắn với việc đầu tư đồng bộ hệ thống vận tải, sàng tuyển chế biến và phụ trợ; đảm bảo các mỏ than hầm lò khai thác than hợp lý, hiệu quả, an toàn và thân thiện với môi trường

Giai đoạn từ nay đến năm 2015, tăng cường hợp tác với nước ngoài nghiên cứu công nghệ và khả năng khai thác (công nghệ khai thác hầm lò hoặc công nghệ khí hoá than,…) để có thể đưa khoáng sàng Bình Minh – Khoái Châu (tỉnh Hưng Yên) vào khai thác với sản lượng bước đầu khoảng 7 triệu tấn/năm vào năm 2020 Giai đoạn sau năm 2020 hoàn thiện công nghệ khai thác và chế biến để có thể nâng cao sản lượng khai thác, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia

Phát triển khai thác than các mỏ vùng nội địa gắn liền với tiêu thụ trong vùng Do hạn chế về trữ lượng than, nâng công suất hợp lý để đáp ứng nhu cầu tại chỗ Dự kiến sản lượng khai thác than hầm lò cho đến năm 2025 được trình bày trong hình 1

Để đạt được sản lượng khai thác như trên thì một trong các biện pháp là phải đổi mới, hiện đại hoá công nghệ và thiết bị, thực hiện cơ giới hoá đồng bộ các khâu trong dây chuyền sản xuất

Sản lượng khai thác hầm lò phương án I- Phương án cơ sở

0

90.350 90.65

0

0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 90.000 100.000

2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025

Hình 1: Sản lượng than hầm lò dự kiến khai thác

I.2 NHU CẦU SỬ DỤNG THIẾT BỊ KHAI THÁC HẦM LÒ TẠI VIỆT NAM I.2.1 Nhu cầu về thiết bị phục vụ khai thác hầm lò

Các mỏ than hầm lò lớn ở Việt Nam trước đây đều do Liên Xô (cũ) thiết

kế hoặc thiết kế mở rộng và trang bị các thiết bị đồng bộ do Liên Xô, Ba Lan và các nước XHCN sản xuất Gần đây một số thiết bị được nhập từ Trung Quốc với kết cấu và các đặc tính kỹ thuật tương đương của Liên Xô (cũ)

Trang thiết bị trong ngành công nghiệp mỏ nhất là các trang bị cho mỏ than hầm lò phải làm việc trong điều kiện hết sức khắc nghiệt mà điển hình là: Nhiệt độ môi trường dao động khá lớn, trung bình từ 5÷200C; có độ ẩm không khí cao; có môi trường nước nhỏ giọt ngày đêm; có các chất khí, bụi nguy hiểm cháy nổ; có các hóa chất (axit, kiềm) gây ăn mòn cao; có không gian làm việc chật hẹp, tải trọng thay đổi, chịu nhiều va đập và điều kiện bôi trơn khó khăn

Ngoài việc phải thực hiện các giải pháp nâng cao tuổi thọ các thiết bị làm việc trong môi trường kể trên, các thiết bị còn được chế tạo theo các quy trình công nghệ hết sức nghiêm ngặt để đảm bảo được chất lượng, để đảm bảo thời gian sửa chữa là ít nhất

Cùng với sự phát triển của ngành Than thì nhu cầu các thiết bị ngày càng tăng Vấn đề đặt ra là chất lượng sản phẩm chế tạo phải đảm bảo được yêu cầu của nhà sử dụng, phải tương đương với chất lượng nhập khẩu hoặc tốt hơn Để

SL 10 3 T

cải tiến kết cấu, vật liệu, công nghệ để không ngừng nâng cao chất lượng sản

phẩm, đảm bảo sản phẩm sau phải tốt hơn sản phẩm trước

Qua nghiên cứu tổng quan về tình hình khai thác than hầm lò trong các

năm gần đây cũng như định hướng quy hoạch cho các năm tiếp theo, chúng ta

nhận thấy rằng sản lượng than hầm lò sẽ ngày một gia tăng, đồng thời các vị trí

khai thác ngày càng xuống sâu; chính vì vậy nhu cầu về thiết bị phục vụ cho

khai thác hầm lò cũng ngày càng tăng nhanh, lại đa dạng về chủng loại Việc tổ

chức thực hiện các đề tài, dự án nghiên cứu tự thiết kế, chế tạo thiết bị trong

nước phục vụ sản xuất than, thay thế nhập khẩu là việc làm cần thiết và cấp

bách

I.2.2 Tình hình sử dụng máy xúc đá và các loại máy tương tự trong mỏ

than hầm lò Việt Nam

Theo dự thảo kế hoạch sản xuất kinh doanh của tập đoàn Than Khoáng

sản Việt Nam năm 2011, hệ số mét đào lò chung trong toàn tập đoàn là 17,9m lò

trên 1000 tấn than nguyên khai Như vậy, muốn có sản lượng 1 triệu tấn than

hầm lò thì bình quân phải đào thêm 17,9 Km đường lò Năm 2011, để khai thác

được 21,6 triệu tấn than hầm lò thì ngành than phải đào gần 386 Km đường lò

các loại Để vận chuyển hơn chục triệu tấn đất đá từ các đường lò nói trên ra

ngoài, cần một lượng thiết bị bốc xúc khá lớn

Để có hình ảnh tổng thể về số lượng, chủng loại thiết bị bốc xúc dùng

trong công nghệ đào lò ngành than Việt Nam, dưới đây xin giới thiệu kết quả

khảo sát năm 2010 tại 15 công ty than hầm lò và xây dựng mỏ thuộc Tập đoàn

Than Kháng sản Việt Nam (bảng 2)

Bảng 2: Kết quả khảo sát máy xúc đá và các loại máy tương tự dùng trong mỏ

than hầm lò

TT Mã ký hiệu – Tên gọi Đơn vị sử dụng/ (Cái) Số lg Nhu cầu bổ sung Nước sản xuất

TT Đơn vị sử dụng/

Mã ký hiệu – Tên gọi

Số lg (Cái)

Nhu cầu

bổ sung Nước sản xuất

7 Công ty Xây dựng mỏ Hầm lò 1 - TKV

8 Tổng công ty Đông Bắc

11 Công ty Xây dựng mỏ Hầm lò 2 - TKV

TT Đơn vị sử dụng/

Mã ký hiệu – Tên gọi

Số lg (Cái)

Nhu cầu

bổ sung Nước sản xuất

Qua bảng trên, ta thấy nhu cầu sử dụng máy xúc đá và các loại máy bốc

xúc tương tự là khá lớn Tuy nhiên số lượng máy nhập ngoại chiếm tỷ lệ chủ yếu

(84,87%) Để đáp ứng nhu cầu hàng năm của ngành Than về máy xúc đá để thay

thế thiết bị cũ hết khấu hao và bổ sung thiết bị mới do tăng khối lượng đào lò

phục vụ mở mỏ để tăng sản lượng khai thác (dự kiến mỗi năm tăng 4 ÷5 triệu

tấn), sau khi kết thúc dự án, Viện sẽ phối hợp với các đơn vị cơ khí của

Vinacomin mở rộng quy mô sản xuất, cung cấp máy xúc cho các công ty than

hầm lò, xây dựng mỏ và các đơn vị khác ngoài ngành Than - Khoáng sản Đồng

thời nghiên cứu mở rộng chủng loại sản phẩm và quy mô sản xuất bằng việc

chuyển giao thiết kế, công nghệ cho các đơn vị cơ khí của ngành Than - Khoáng

sản

I.3 GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI MÁY XÚC ĐÁ DÙNG TRONG CÔNG NGHỆ ĐÀO LÒ

I.3.1 Giới thiệu chung

Máy xúc đá đóng vai trò quan trọng trong công tác mở đường lò mới

trong khai thác mỏ Hầm lò Máy xúc đá đảm nhận một khâu trung gian trong

quá trình công nghệ Nó hoạt động theo chu kỳ với bộ công tác là gầu xúc, dùng

cơ giới hóa khâu bốc xúc than, đất đá, quặng và vật liệu rời khác

Sơ đồ mô tả quá trình tham gia của máy xúc đá trong dây chuyền công

nghệ đào lò được nêu tại hình 2

- Việc bốc xúc đất đá tại các đường lò sau khi nổ mìn được thực hiện bằng

các phương pháp sau:

+ Xúc bằng thủ công: đất đá được xúc lên các goòng, máng cào chở đá

bằng các phương tiện thủ công (bằng tay)

+ Dùng máy cào đá: cào vật liệu vào máng, rồi chuyển lên máng cào,

băng tải ra phía sau Thiết bị cồng kềnh, độ linh hoạt thấp, năng suất không cao

Hình 2: Sơ đồ công nghệ xây dựng các đường lò

+ Dùng máy xúc đá, có độ linh hoạt và năng suất cao hơn hẳn máy cào

đá Theo dạng năng lượng sử dụng chính trong thiết bị có thể phân ra: máy xúc

đá dùng điện, thủy lực và khí nén Theo hướng đổ đất đá có thể phân ra: máy xúc lật đổ ra phía sau hoặc đổ sang bên (còn gọi là máy xúc lật hông)

Máy xúc đá chạy bằng khí nén, phải sử dụng đi kèm máy nén khí di động hoặc cố định Thường được sử dụng trong các đường lò có nồng độ khí mê tan cao Nhược điểm của máy là tiếng ồn lớn, tiêu hao năng lượng khí rất lớn, nên máy xúc loại này chưa được sử dụng ở ngành than Việt Nam

I.3.2 Máy cào đá

Máy cào đá là loại thiết bị phục vụ khâu bốc xúc vật liệu rời với mức độ

cơ giới hóa thấp, năng suất không cao Máy di chuyển trên đường ray (chung với đường goòng) Thông qua hoạt động của hệ thống tời- cáp - gầu cào, đá và than được cào vào máng rồi đưa lên goòng, băng tải phía sau Máy hoạt động tương đối hiệu quả ở các đường lò có diện tích nhỏ Chi phí đầu tư thiết bị tương đối thấp, cấu tạo tương đối đơn giản, dễ sử dụng và sửa chữa Thiết bị loại này được

sử dụng ở mỏ hầm lò vùng than Quảng Ninh tương đối phổ biến (theo số liệu thống kê tại bảng 2 là 43/152 máy, chiếm hơn 28% tổng số)

P60Y là một trong những loại máy cáo đá do Trung Quốc sản xuất được giới thiệu dưới đây

Hình 3: Máy cào đá P60Y của Trung quốc

Với đặc tính kỹ thuật như sau:

Kích thước máy (dài x rộng x cao),mm 7856 x 1850 x 2326

Lực kéo của tời

Khi không tải, kN

Khi có tải, kN

19,5 ÷ 19,8 23,3 ÷ 32,7 Tốc độ quấn cáp

Tang tời có tải, m/s

Tang tời không tải, m/s

0,97 ÷ 1,36 1,34 ÷ 1,86

I.3.3 Máy xúc lật hông

Máy xúc 612C là đại diện cho nhóm máy xúc lật hông, nó di chuyển bằng xích, tầm hoạt động rộng, độ linh hoạt cao, đặc biệt trên mặt bằng Máy xúc đất

đá từ gương lò rồi đổ lên băng tải nằm song song với nó So với máy xúc MX.0,32 thì dung tích gầu xúc và năng suất lớn hơn trên 1,5 lần Một số công ty than hầm lò của Vinacomin đã đưa máy xúc lật hông vào sử dụng trong công nghệ đào lò Do di chuyển bằng xích nên khả năng leo dốc tốt hơn (±150) Tuy

nhiên, máy dùng có hiệu quả chỉ với các đường lò có diện tích lớn trên 13 m2 (số lượng lò này chiếm khoảng 10÷15% tổng số) Sau một thời gian sử dụng trong

mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, thiết bị bộc lộ một số nhược điểm: chi phí đầu tư ban đầu tương đối cao (gấp khoảng 02 lần máy xúc MX.0,32); nếu đất đá nền lò yếu, do phải lùi- tiến rất nhiều lần, cộng với nước mỏ, máy rất dễ bị lún sâu vào nền lò, hoạt động khó khăn Do phụ tùng thay thế hiếm, sau 06 tháng đến 01 năm làm việc nhiều máy phải ngừng hoạt động, chờ sửa chữa

Hình 4: Máy xúc lật hông 612C của Ba Lan

Đặc tính kỹ thuật máy xúc lật hông 612C:

I.3.4 Máy xúc đá MX.0,32

Máy xúc đá MX.0,32 và loại có đặc tính kỹ thuật tương đương (1ППH -5;XĐ.0,32) phù hợp với công nghệ đào lò hiện nay và điều kiện địa chất mỏ của vùng Quảng Ninh Nó đảm nhận việc xúc, bốc và vận chuyển đất đá lên các phương tiện vận chuyển phía sau Trong ngành than Việt Nam, đây là loại thiết

bị đã được sử dụng từ lâu, các mỏ ưa dùng Máy có độ cứng vững, độ bền tương đối cao, dễ sử dụng, sẵn phụ tùng thay thế, thời gian sửa chữa nhanh, có năng suất phù hợp, chi phí đầu tư vừa phải; sử dụng phù hợp với hầu hết các đường lò chống thép CB có nóc hình vòm Cũng vì vậy, số lượng máy xúc loại này đang

sử dụng trong công nghệ đào lò tại các mỏ hầm lò vùng than Quảng Ninh chiếm hơn 50% tổng số máy xúc các loại (xem bảng 2)

I.3.4.1 Đặc tính kỹ thuật của máy xúc đá

Đặc tính kỹ thuật của máy xúc đá MX.0,32 được thể hiện qua bảng 3:

Bảng 3: Đặc tính kỹ thuật của máy xúc đá MX.0,32

- Bộ di chuyển: + Loại:

+ Chiều rộng bánh xe; mm + Cương cự; mm

+ Tốc độ chuyển động; m/s Tiến

- Bộ công tác + Dung tích gầu; m3

+ Tuyến xúc bốc; mm + Chiều cao di chuyển mép gầu khi làm việc; mm

Đến đỉnh ray Dưới mặt ray

650 1,3

±12030’

Động cơ truyền động chính:

Công suất; kW Tần số; vg/ph Động cơ băng tải:

Công suất; kW Tần số; vg/ph + Điện áp; V

3PN250-6

14

990 3PN160S4 7,5

1450 380/660

I.3.4.2 Cấu tạo chung của máy xúc đá MX.0,32

Cấu tạo chung của máy xúc đá MX.0,32 được thể hiện trên hình 5

Các bộ phận chính của máy bao gồm:

* Cơ cấu di chuyển và nâng hạ gầu

- Cơ cấu di chuyển và nâng hạ gầu là bộ phận động lực chính của máy và

- Phần di chuyển và nâng hạ bao gồm các bộ phận sau:

+ Động cơ điện phòng nổ 3PN250-6

+ Hộp giảm tốc bánh răng trụ - trụ, tỷ số truyền i = 9,765

+ Cụm tang di chuyển (số 17): cấu tạo chính gồm hai bộ truyền động hành tinh (nằm trong tang) và bộ đĩa xích truyền động Nhiệm vụ của cụm tang di

chuyển là truyền chuyển động cho hai bánh xích trên hai trục bánh xe, thực hiện nhiệm vụ tiến và lùi máy

+ Cụm tang nâng hạ gầu (số 16): cấu tạo chính gồm hai bộ truyền động hành tinh (nằm trong tang), hai bộ tang quấn xích Nhiệm vụ của nó là truyền chuyển động để tang quấn xích thực hiện nhiệm vụ nâng hạ gầu, kéo gầu sang trái và sang phải một góc ± 500 để thực hiện các thao tác xúc bốc của gầu

+ Hệ thống phanh hãm: là hệ thống phanh đai có nhiệm vụ điều khiển hệ bánh răng hành tinh của cụm nâng hạ gầu và di chuyển, thực hiện các chuyển động nâng hạ gầu và di chuyển thiết bị

+ Hệ bánh ray (số 2) dùng để di chuyển máy khi bánh xích gắn trên trục của nó tiếp nhận được truyền động từ cụm tang di chuyển (số 17)

- Chiều rộng băng 650 mm, băng dày 14 mm

- Các con lăn đỡ trên và dưới, ở phần chất tải có con lăn bọc cao su để giảm chấn

- Khung: có kết cấu hàn để đỡ tang dẫn động, tang căng băng và các bộ phận phụ trợ khác của băng tải

- Giá đỡ băng: gồm có giá đỡ trước và giá đỡ sau, có nhiệm vụ đỡ và cố định băng ở vị trí làm việc phù hợp Phần đuôi băng có thể nâng, hạ và có thể quay ngang về hai phía một góc 12030’

* Thân máy và các cơ cấu phụ trợ khác

- Thân máy (số 1) kết cấu hàn, đỡ tất cả các bộ phận và thiết bị điều khiển máy

- Các bộ phận phụ trợ khác bao gồm những bộ phận còn lại:

+ Bộ công tác (số 8) gồm gầu xúc và hệ tay gầu:

Gầu xúc có thành sau, thành bên là kết cấu hàn từ thép tấm CT38 Đáy gầu được chế tạo từ thép đúc 35Si Răng gầu đúc riêng từ thép mangan cao( tương đương thép Γ13Λ của Nga) và tán vào lợi gầu

HÌNH 5

Hệ tay gầu có cấu tạo thích hợp để gầu có thể quay trong mặt phẳng nằm ngang một góc ±500 về hai phía; cho phép xúc bốc trong tuyến rộng 4m; và có thể nâng gầu lên đổ vật liệu vào băng tải và hạ gầu xuống để làm việc dưới mặt ray 175 mm

Trụ trước: bao gồm hệ con lăn đứng và ngang đỡ xích nâng hạ gầu gắn với các cơ cấu giảm chấn (số 9) có tác dụng giảm va đập của gầu vào trụ

Ngoài ra còn các cơ cấu hãm cần di chuyển, vỏ che; lưới che bảo vệ tránh

va đập đất đá với các bộ phận của thiết bị

I.3.4.3 Nguyên lý làm việc của máy xúc đá

Nguyên lý làm việc của máy xúc đá MX.0,32 theo sơ đồ động của máy, được thể hiện qua hình 6 và sơ bộ được mô tả như sau:

Khi máy bắt đầu làm việc, động cơ chính 3PN250-6 (số 1) được khởi động Chuyển động được truyền qua hộp giảm tốc hai cấp trụ - trụ (i = 9,765) đến trục V của cụm tang di chuyển, đồng thời qua bộ xích ống con lăn t = 50,8 đến trục XI của cụm tang nâng hạ gầu

Để di chuyển lên phía trước, điều khiển phanh hãm tang phanh của bộ hành tinh tang B, bánh răng trung tâm 20 truyền chuyển động cho ba bánh hành tinh (số 21) đến vành răng (số 22) Do giá hành tinh gắn với tang phanh bị hãm nên bánh răng hành tinh (số 21) quay xung quanh trục của nó, vành răng (số 22) quay theo và dẫn động đĩa xích (số 23) quay cùng chiều tiến thông qua bộ truyền động xích (số 23+24)

Khi máy xúc tiến đến gần gương lò, chốt hãm gầu khi di chuyển được tháo ra, điều khiển nhả từ từ phanh hãm tang phanh của cụm tang nâng hạ gầu, gầu xúc được hạ xuống vị trí thấp nhất nhờ tự trọng, tang quấn xích quay nhả xích ra Máy xúc tiếp tục tiến lên phía trước, gầu xúc ăn sâu vào đất đá

Khi đất đá trong gầu đã đầy, điều khiển phanh hãm hai tang phanh của cụm tang nâng, hạ gầu (A và A1) Chuyển động từ bánh răng trung tâm (số16) truyền qua cặp bánh răng hành tinh (số 15) Vì vành răng định tinh (số 14) bị hãm cùng với tang phanh nên cặp bánh răng hành tinh và giá hành tinh quay, kéo theo hai tang quấn xích quay cùng chiều động cơ (thông qua khớp răng), xích gầu được quấn lại, gầu được nâng lên Gầu chứa đầy đất đá nâng lên vị trí

dỡ tải, đất đá được đổ ập vào khoang chất tải của băng chuyền đã hoạt động

Hình 6

Băng tải được truyền động từ động cơ 3PN160S4 qua hộp giảm tốc côn - trụ (i = 13,9) đến quay trục tang dẫn động XIII, kéo băng quay theo Đất đá theo băng đổ vào xe goòng chuyển ra ngoài

Sự quay gầu về phía trái hoặc phải ở phương nằm ngang được thực hiện bằng việc kéo căng xích gầu trái hoặc phải (điều khiển phanh, hãm tang phanh trái hoặc phải của cụm tang nâng hạ) Nhờ sự quay gầu về hai phía ±500 mà máy xúc có thể xúc trong tuyến rộng đến 4 m

Nhờ có cơ cấu giảm chấn mà ở vị trí dỡ tải (đổ), gầu được bảo vệ, tránh

va đập mạnh

Hệ thống lưới bảo vệ, bảo vệ không cho đất đá rơi vào người vận hành thiết bị

Khi muốn lùi máy lại, điều khiển phanh hãm tang phanh của bộ hành tinh

B1 trong cụm tang di chuyển, bánh răng trung tâm (số 19) truyền chuyển động cho cặp bánh răng hành tinh (số 18) Do vành răng định tinh (số 17) đứng yên, bánh răng hành tinh (số 18) kéo theo giá hành tinh (số VI) cùng bánh xích (số 23) quay ngược chiều động cơ Chuyển động được truyền đến 02 cặp bánh xe (số XV) thông qua bộ truyền xích ống con lăn, làm cho bánh xe quay đưa máy xúc lụi lại

I.4 XUẤT PHÁT ĐIỂM VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU

I.4.1 Tình hình thiết kế, chế tạo máy xúc đá hầm lò 0,32m 3 (dung tích gầu)

Theo yêu cầu của Bộ Mỏ và Than, năm 1985 Viện Máy Mỏ (nay là Viện

Cơ khí Năng lượng và Mỏ) đã tiến hành lập bộ tài liệu thiết kế máy xúc MX.0,32 theo mẫu máy 1ППH -5 của Liên Xô (cũ)

Năm 2002, theo quyết định của Bộ Công Nghiệp, Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ đã tổ chức thực hiện thành công đề tài nghiên cứu chế tạo bộ tang

di chuyển và bộ tang nâng hạ gầu của máy xúc đá MX.0,32 Đây là hai bộ phận quan trọng nhất, quyết định khả năng làm việc của máy xúc Từ đó, mỗi năm Viện đã chế tạo và cung cấp hàng chục bộ tang di chuyển và nâng hạ này cho các đơn vị trong ngành thay thế, sửa chữa máy xúc (trước đó, các đơn vị vẫn phải nhập khẩu) Ngoài ra Viện còn nhận sửa chữa nhiều máy xúc 1ППH -5 cho các công ty khai thác mỏ Sản phẩm của Viện được các đơn vị sử dụng tín nhiệm

Năm 2002 Viện đã chuyển giao bản thiết kế máy xúc đá nói trên cho công

ty Cơ điện Uông Bí; và năm 2006 Tập đoàn Công nghiệp Than- Khoáng sản Việt Nam đã giao cho Công ty chế tạo máy xúc đá này (với mã hiệu XĐ 0,32), phục vụ các đơn vị trong Tập đoàn Tuy nhiên, cho đến nay, số lượng sử dụng trong mỏ còn khá khiêm tốn (xem bảng 2)

I.4.2 Các nội dung kỹ thuật mà dự án đặt ra để giải quyết

Như trên đã nêu, sau một thời gian dài theo dõi hoạt động của thiết bị này trong điều kiện của mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh, chúng tôi thấy ở một số

bộ phận, sau một thời gian sử dụng đã xuất hiện những sự cố làm tăng thời gian dừng máy, giảm tuổi bền máy; một số bộ phận do kết cấu, vật liệu chưa phù hợp gây chóng mòn, khó tháo lắp… làm tăng thời gian, chi phí sửa chữa vận hành, cần được nghiên cứu cải tiến, khắc phục, nhằm nâng cao chất lượng, tính năng

sử dụng, tuổi thọ của thiết bị, giảm thời gian dừng máy, giảm thời gian và chi phí sửa chữa, vận hành, tăng năng suất… cụ thể như sau:

I.4.2.1 Đối với cụm tang nâng hạ:

- Nhược điểm: Do kết cấu trục và phần gối trục chưa hợp lý nên hay bị chảy dầu ra ngoài, gối trục Φ220 mòn nhanh

- Hướng khắc phục: nghiên cứu, thay đổi kết cấu trục tang, kết cấu gối trục chính (cả về thiết kế và công nghệ chế tạo) để khắc phục các nhược điểm trên

I.4.2.2 Hộp giảm tốc trung gian:

- Nhược điểm: Do lựa chọn vật liệu và kết cấu chưa hợp lý, thiết bị làm việc chịu va đập mạnh, hộp giảm tốc thường hay bị vỡ, sứt

- Hướng khắc phục: nghiên cứu thay đổi vật liệu hoặc bố trí kết cấu vỏ hộp hợp lý hơn để khắc phục nhược điểm thường gặp

I.4.2.3 Con lăn đỡ xích:

- Nhược điểm: Do kết cấu, vật liệu chọn chưa hợp lý, làm cho con lăn chóng mòn, nhanh hỏng trong quá trình vận hành, dẫn đến xích làm việc kém hiệu quả, hay có sự cố

- Hướng khắc phục: nghiên cứu cải tiến kết cấu, thay đổi vật liệu, công nghệ chế tạo, nhằm nâng cao chất lượng con lăn, đảm bảo cho xích làm việc tốt, giảm sự cố, nâng cao năng suất thiết bị

I.4.2.4 Hệ thống thiết bị điện dẫn động và điều khiển:

- Động cơ, hộp điều khiển phòng nổ cần được thiết kế chế tạo trong nước,

bảo đảm chất lượng, thay thế nhập khẩu, tăng tính chủ động trong sản xuất

- Các thiết bị điện phòng nổ đều được kiểm định trước khi đưa vào sử dụng

I.4.2.5 Hệ truyền động bánh răng hành tinh trong cụm tang di chuyển:

- Nhược điểm: Hệ thống truyền động với 02 bánh răng hành tinh trong

cụm di chuyển làm việc hai chiều, chế độ tải nặng, va đập không đều (đặc biệt

khi gầu lao vào đống đất đá để xúc), làm cho tang mòn không đều, cổ trục mòn

không đều, gây chảy dầu

- Hướng khắc phục: nghiên cứu thay đổi kết cấu trục chính, hệ bánh răng

hành tinh; xây dựng công nghệ gia công, lắp ráp chính xác hơn, đảm bảo độ

đồng tâm, giảm rung lắc…để khắc phục nhược điểm

I.4.2.6 Các vấn đề khác:

Trong quá trình chế tạo, thử nghiêm thiết bị, nếu còn phát hiện những bất

hợp lý khác, trong phạm vi dự án, có thể mở rộng nghiên cứu khắc phục

I.4.3 Một số hình ảnh máy xúc đá trước khi cải tiến

a) b) c)

d) e) f)

Hình 7: Các lỗi thường gặp của máy xúc đá

a Tang nâng hạ và tang di chuyển chảy dầu sau 1 -2 tháng làm việc;

b Gầu bị mòn sau thời gian ngắn làm việc;

c Con lăn đỡ xích hỏng nhanh;

d Kết cấu gối trục không hợp lý mòn nhanh, khó tháo lắp;

e Vỡ vỏ HGT trung gian;

f Tủ điện điều khiển chưa hợp lý.

Để máy xúc đá có chất lượng ổn định, đáp ứng các yêu cầu sử dụng và phù hợp với điều kiện địa chất mỏ Việt Nam, cần phải hoàn thiện lại thiết kế, qui trình công nghệ chế tạo, khắc phục một số nhược điểm cơ bản xuất hiện trong quá trình sử dụng, để nâng cao chất lượng sản phẩm, cần thiết phải triển khai một dự án chế tạo thử nghiệm máy xúc đá MX.0,32 Dự án thành công sẽ phát huy năng lực thiết kế, công nghệ, chế tạo trong nước, đẩy mạnh áp dụng các kết quả nghiên cứu vào phục vụ sản xuất, đồng thời làm chủ sản phẩm, tạo chủ động cho sản xuất, góp phần thay thế nhập khẩu, giảm nhập siêu

I.4.4 Nội dung, các bước thực hiện đáp ứng yêu cầu của dự án

+ Nghiên cứu, tìm hiểu khả năng ứng dụng sản phẩm tại các mỏ than hầm

lò Việt Nam, phân tích đánh giá tình hình sử dụng;

+ Nghiên cứu hoàn thiện thiết kế sản phẩm (đã lập trước đây);

+ Nghiên cứu lập quy trình công nghệ chế tạo;

+ Đào tạo công nhân công nghệ chế tạo;

+ Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đồ gá;

+ Nghiên cứu lập qui trình lắp ráp và kiểm tra sản phẩm;

+ Chế tạo thử nghiệm;

+ Đánh giá, kiểm tra chất lượng các chi tiết bộ phận chế tạo thử;

+ Nghiên cứu lập đề cương và thử nghiệm cho các bộ phận phòng nổ; + Nghiên cứu lập đề cương thử nghiệm trong công nghiệp;

+ Nghiên cứu hiệu chỉnh thiết kế và công nghệ chế tạo (sau chế thử); + Lập thuyết minh hướng dẫn sử dụng;

+ Đào tạo cán bộ, công nhân vận hành;

+ Đưa sản phẩm vào thử nghiệm tại hiện trường trong lò;

+ Thử nghiệm, theo dõi thử nghiệm, thu thập số liệu;

+ Hoàn thiện thiết kế, hoàn thiện công nghệ lần cuối;

+ Đưa sản phẩm vào áp dụng trong mỏ, theo dõi chất lượng;

+ Tổng kết, đánh giá dự án

Chương II: HOÀN THIỆN THIẾT KẾ VÀ CÔNG

NGHỆ CHẾ TẠO SẢN PHẨM II.1 NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN THIẾT KẾ

Bằng phần mềm Inventor, nhóm dự án đã hoàn thiện bộ bản vẽ thiết kế

của máy xúc đá MX.0,32 dưới dạng 3D có tính toán kiểm nghiệm, tiêu chuẩn

hóa Sau đó chuyển sang bản vẽ thiết kế dạng 2D để phục vụ công tác chế tạo

Hình 8: Mô hình thiết kế 3D bằng phần mềm Inventor

Trong quá trình hoàn thiện thiết kế, dự án đã tiến hành cải tiến, thay đổi

những phần kết cấu, lắp ghép, vật liệu cần được nghiên cứu cải tiến đã nêu trong

đề cương dự án nhằm khắc phục các nhược điểm thường gặp (được nêu cụ thể

tại mục II.4), hoặc những chi tiết dạng kết cấu mà thiết kế dưới dạng 2D trên

AutoCAD chưa thực hiện chính xác được

Tài liệu thiết kế máy xúc đá MX0,32 bao gồm bản vẽ các cụm chính như sau:

Bảng 4: Bản vẽ các cụm chính trong máy xúc đá MX.0,32

2 MX.0,32-02.00.000L Bộ bánh xe

5 MX.0,32-05.00.000L Bộ điều khiển gầu

6 MX.0,32-06.00.000L Bộ điều khiển di chuyển

7 MX.0,32-07.00.000L Vỏ che

TT Ký hiệu Tên gọi Ghi chú

10 MX.0,32-10.00.000L Lưới bảo hiểm

11 MX.0,32-11.00.000L Bộ phận điện Thiết kế mới

Ghi chú: Bộ bản vẽ thiết kế được đóng thành tập riêng (tập II)

II.2 TÍNH TOÁN KIỂM TRA MỘT SỐ THÔNG SỐ CHÍNH VÀ KIỂM BỀN

MỘT SỐ CHI TIẾT QUAN TRỌNG CỦA THIẾT BỊ

II.2.1 Tính toán kiểm tra một số thông số của máy

II.2.1.1 Năng suất của máy

Theo tài liệu [1], dung tích gầu xúc:

3 d

,

Qh - năng suất giờ yêu cầu của máy xúc, t/h

nck - số chu kỳ làm việc trong một giờ của máy xúc

γ - Khối lượng riêng của vật liệu vận tải, lấy γ = 1,8 t/m3

kcđ - hệ số chứa đầy gàu; đối với quặng cục to kcđ = 0,5 ÷ 0,7;

quặng cục vừa kcd = 0,7 ÷ 0,8 và quặng cục nhỏ kcđ = 0,8 ÷ 1,0 Theo tài liệu [1], số chu kỳ làm việc trong một giờ :

3600 3600

ck ck

ct kt

n

l l T

v v θ

= =

+ +

(2-2) Trong đó :

Tck - thời gian một chu kỳ làm việc, s;

l - chiều dài đoạn đường xúc, m;

vct, vkt - vận tốc chuyển động của gầu khi có tải và không tải, m/s;

Năng suất phút yêu cầu của máy xúc Qp , theo tài liệu [1]:

60

k n.V

= 1,3 (m3/phút) Như vậy năng suất tính toán của máy xúc lớn hơn năng suất đã đưa ra

II.2.1.2 Tính lực đẩy gầu

Trong quá trình xúc, gầu được đẩy sâu dần vào đất đá nhờ sức đẩy của bộ

phận di chuyển Lực đẩy gầu phải thắng được các lực sau:

- Lực cản xúc do đất đá tác dụng lên cạnh trước của gầu

- Lực ma sát giữa gầu với nền xúc và thành bên gầu với đất đá tơi

- Lực ma sát giữa thành trong của gầu với đất đá được đẩy vào trong gầu

Lực cản lớn nhất nằm ở cuối quá trình xúc

- Ngoài ra khi chuyển động, máy xúc chịu sức cản động Sức cản động phụ thuộc vào đặc tính cấu trúc của máy, mức độ chất tải, độ dốc và độ cong của đường, vào vận tốc chuyển động và các yếu tố khác

Do vậy muốn xác định được công suất của bộ di chuyển ta phải xác định toàn bộ sức cản tác dụng lên máy xúc

Sức cản chuyển động của máy xúc W được xác định theo tài liệu [ ]9 :

WW: lực cản xúc, kG (xuất hiện khi gầu xúc tiến sâu vào đất đá)

- Lực cản di chuyển máy xúc được xác định theo công thức 45[ ]9 :

2 0

Gm - trọng lượng của máy xúc, Gm = 9 tấn

w0- lực cản lăn trên ray, gồm ma sát lăn của bánh xe với ray và ma sát của hệ thống đầu trục bánh xe với ổ lăn; thực tế lấy w0 = 10-16 kG/T đối với ổ bi, chọn w0 = 16 kG/T

i- độ dốc của đường ray, i = 5 %0 (chọn trường hợp máy xúc lên dốc)

wk- lực cản thực tế tại đoạn đường cong ray, wk = (0,25 - 0,3)w0, chọn wk = 0,3w0 = 0,3.16 = 4,8 kG/T

vp- tốc độ di chuyển, khi máy xúc tiến vp = v = 0,78 m/s s- chiều sâu xúc của gầu (hình 9), được xác định theo tài liệu [10]:

Với V là thể tích của gầu, V = 0,32 m3 , thay vào công thức (2-7), ta được:

s = 0,7.1,143 0,32= 0,55 m Thay các số liệu tìm được vào công thức (2-6) được:

64,132)55,0

78,0.108,4516.(

9W

2

p = + + − = kG

Hình 9: Sơ đồ biểu diễn chiều sâu xúc của gầu vào đống đất đá

- Lực cản xúc được xác định theo công thức 46[9]:

.,

w w

- b: chiều rộng của miệng gầu, phụ thuộc vào kích thước cơ bản của gầu (hình 10) có b = B = 1 m

Hình 10: Kích thước cơ bản của gầu

s: chiều sâu xúc của gầu, theo công thức (2-7) có s = 0,55 m

ε : hệ số phụ thuộc vào hình dạng gầu, theo bảng 16[9] có ε = 1

ζ : hệ số phụ thuộc vào độ lớn của hạt vật liệu, tra theo bảng dưới

đây và sử dụng phương pháp nội suy tìm được ζ = 0,9

Bảng 5: Hệ số phụ thuộc vào độ lớn của hạt vật liệu

Khi lượng cục vật liệu lớn hơn

Thay các số liệu tìm được vào công thức (2-8) có:

9,0.1

55,0.1.1800

Vậy sức cản chuyển động của máy xúc là: W= WP+ WW = 1100+132,64

=1232,64 kG = 12092 N

II.2.1.3 Tốc độ di chuyển máy

Xét hộp giảm tốc Máy xúc đá: Công suất động cơ: N=14kW, số vòng

quay động cơ: nđc= 990vg/ph

Sơ đồ khai triển hộp giảm tốc trung gian nêu tại hình 11:

Hình 11: Khai triển hộp giảm tốc Bảng 6: Thông số các bánh răng của hộp giảm tốc

50.50Z.Z

Z.ZZ

Z.Z

Z.Z

Zi

1 3

2 5 1

2 3

4 4 5

Hình 12: Sơ đồ động cụm di chuyển của máy xúc đá

V Trục tang di chuyển 5 Đĩa xích

1 Giá hành tinh tang B 1 6 Đĩa quay

2 Bánh răng trung tâm tang B 1 7 Bánh răng trung tâm tang B

3 Bánh răng hành tinh tang B 1 8 Bánh răng hành tinh tang B

4 Vành răng tang B 1 9 Vành răng tang B

Bảng 7:Thông số các bánh răng trong cụm hành tinh của bộ di chuyển

Cụm hành tinh tang B 1 Cụm hành tinh tang B Tên gọi Bánh

răng trung tâm

Bánh răng hành tinh

Vành răng

Bánh răng trung tâm

Bánh răng hành tinh

Vành răng

Khi phanh tang B1 (không phanh tang B), đĩa xích được dẫn động nhờ cụm bánh răng hành tinh trong tang B1, tỷ số truyền của cụm bánh răng hành tinh này được xác định theo tài liệu [ ]2 , có:

126

761Z

Zi

1

3 1

Khi phanh tang B (không phanh tang B1), đĩa xích được dẫn động nhờ cụm bánh răng hành tinh trong tang B, tỷ số truyền của cụm bánh răng hành tinh này được xác định theo tài liệu [ ]2 , có:

26

76Z

Zi

4

6

Đĩa xích trên trục bánh xe có số răng Z1= 17, mô đun m = 50,8

Đĩa xích trên bộ di chuyển có số răng Z2 =18, mô đun m = 50,8

Tỷ số truyền của bộ truyền xích được xác định theo công thức:

94,018

17Z

Zi

2

1

x = = ≈ (2-12) Vậy tốc độ di chuyển của máy xúc được xác định theo 2 trường hợp sau:

- Khi máy xúc đá tiến thì số vòng quay trên trục bánh xe là:

94,0.92,2.76,9

990i

i

i

nn

x 1 B 0

D n

- Khi máy xúc đá lùi thì số vòng quay trên trục bánh xe là:

94,0.9,3.76,9

990i

i

i

nn

x B 0

D n

Qua kết quả tính toán kiểm nghiệm vận tốc di chuyển máy xúc đá MX.0,32 ở trên là tương đương với đặc tính kỹ thuật của máy đã nêu ra

II.2.1.4 Tính công suất di chuyển máy

Công suất di chuyển máy lớn nhất khi máy di chuyển lên dốc và tiến hành xúc đất đá Lúc này, động cơ phải sinh ra lực thắng lực đẩy tay gầu và khắc phục sức cản chuyển động Công suất động cơ di chuyển được xác định theo công thức 42[ ]9 :

p

v.W

= 12,63 kW Nhận thấy công suất tính toán N = 12,6 kW nhỏ hơn công suất động cơ đã

chọn của máy của máy: Nđc = 14 kW, là đảm bảo cho máy làm việc

II.2.1.5 Tính công suất nâng gầu

Lực nâng gầu được xác định ở ba giai đoạn đặc trưng: bắt đầu nâng gầu,

gầu sắp ra khỏi đống đá xúc và từ khi ra khỏi đống đá xúc đến lúc đổ tải

Trong các giai đoạn đó, lực nâng luôn thay đổi, nhất là giai đoạn thứ ba

với quãng đường chuyển động của gầu dài hơn Để có thể thấy giá trị lực nâng

thay đổi rõ ràng hơn ở giai đoạn thứ ba có thể xét gầu ở một số vị trí với các góc

quay khác nhau

Công suất nâng gầu được xác định theo công thức

2 kn ht x 0

ni ni ni

1000

v.PN

ηηηη

.n

tx ni

+π