Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goàng lật nghiêng có dung tích đến 2m3

Bộ Công thơng Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV Báo cáo tổng kết Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m 3 Tập I Thuyết minh báo cáo ThS. Hoàng Văn Vĩ 7273 31/3/2009 Hà Nội - 2008 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m 3 Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 2 Bộ Công Thơng Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV ***** báo cáo tổng kết Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m 3 M số: BCTK.04NN/08 - GLN Cơ quan chủ quản: Bộ Công thơng Cơ quan chủ trì: Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV Chủ nhiệm đề tài duyệt viện Hoàng Văn Vĩ Hà Nội - 2008 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m 3 Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 3 Những ngời thực hiện TT Họ và tên Chức danh, nghề ngiệp Cơ quan 1 Hoàng Văn Vĩ Chủ nhiệm đề tài Viện CK NL & Mỏ - TKV 2 Trần Đức Thọ ThS. Cơ khí Viện CK NL & Mỏ - TKV 3 Đàm Hải Nam ThS. Chế tạo máy Viện CK NL & Mỏ - TKV 4 Nguyễn Quốc Tính KS. Cơ khí Viện CK NL & Mỏ - TKV 5 Cao Hồng Phú KS. Cơ khí Viện CK NL & Mỏ - TKV 6 Nguyễn Huy Tân KS. Chế tạo máy Viện CK NL & Mỏ - TKV Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m 3 Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 4 tóm tắt đề tài Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m 3 trên cơ sở cải tiến công nghệ dỡ tải, nhằm góp phần tăng năng suất vận tải than ở các mỏ than hầm lò hiện nay, đồng thời giảm sức lao động và chi phí đầu t và sử dụng. Đề tài đánh giá sơ lợc về tình hình khai thác, vân tải than hầm lò với công nghệ mới. Đề tài đã khảo sát tình hình sử dụng các loại goòng hiện nay, lựa chọn phơng án sản phẩm. Đề tài đã tham khảo tài liệu thiết kế một số loại goòng, xây dựng các bớc thực hiện: - Lựa chọn công nghệ vận tải bằng goòng dỡ tải bằng phơng pháp lật nghiêng. - Lựa chọn các thông số đa ra thiết kế sơ bộ, tính toán các thông số kỹ thuật, tính toán kiểm nghiệm, hiệu chỉnh thiết kế, lập bản vẽ chế tạo (goòng và hệ thống trong thực tế). - Thiết kế hệ thống thử nghiệm. - Tiến hành chế tạo sản phẩm (goòng và hệ thống thử nghiệm). - Thử nghiệm sản phẩm (xem xét các thông số công nghệ, quá trình làm việc, đánh giá trực quan độ tin cậy của goòng). - Đánh giá sản phẩm. Sản phẩm đã đợc Viện chế tạo, thử nghiệm tại Xởng thực nghiệm Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV. Kết quả thử nghiệm hệ thống đạt các yêu cầu về kỹ thuật cũng nh tính khả thi của đề tài. Đề tài đã lập đợc bộ bản vẽ thiết kế hoàn chỉnh, chế tạo, thử nghiệm sản phẩm tại Viện. Sản phẩm đề tài dự kiến đa vào sử dụng thay thế một số loại goòng lật tay và lật nghiêng mở hông đang sử dụng hiện nay là hoàn toàn phù hợp. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m 3 Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 5 Mục lục Tóm tắt đề tài 4 Mở đầu 7 Chơng I: Tổng quan chung và phơng án sản phẩm 9 I.1. Tổng quan chung 9 I.1.1. Sơ lợc về tình hình khai thác than trong Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam một số năm gần đây 9 I.1.2. Tình hình vận tải tại các mỏ than hầm lò hiện nay 11 I.2. Công nghệ vận tải bằng goòng và phơng án sản phẩm 13 I.2.1. Công nghệ vận tải bằng goòng 13 I.2.2. Giới thiệu một số loại goòng đang sử dụng hiện nay 13 I.2.3. Một số loại goòng lật nghiêng của nớc ngoài 15 I.2.4. Các hình thức dỡ tải. 17 I.2.5. Lựa chọn phơng án công nghệ và sản phẩm. 18 Chơng II: Lựa chọn các thông số, Lập tài liệu thiết kế sản phẩm 21 II.1. Lựa chọn các thông số. 21 II.1.1. Xác định các thông số chính. 21 II.1.2. Lựa chọn kết cấu. 22 II.1.3. Thông số kỹ thuật của goòng lật nghiêng 24 II.1.4. Mô tả kết cấu chính. 24 II.2. Lập tài liệu thiết kế. 24 II.2.1. Các yêu cầu về thiết kế. 24 II.2.2. Các bản vẽ thiết kế. 25 II.2.3. Các yêu cầu về vật liệu chế tạo 25 Chơng III: Tính toán chung và tính toán kiểm nghiệm 27 III.1. Tính toán chung. 27 III.1.1. Xác định góc nghiêng của thùng goòng để vật liệu có thể trợt ra hết 27 III.1.2. Xác định khối lợng vật liệu chảy qua cửa tháo và xác định chiều dài hệ thống dỡ tải 27 III.1.3. Xác định sức cản chuyển động 32 III.2. Tính kiểm nghiệm độ ổn định của xe goòng. 38 III.3. Đánh giá năng suất vận tải của goòng lật nghiêng 47 Chơng IV: Chế tạo, thử nghiệm đánh giá kết quả 49 IV.1. Chế tạo sản phẩm. 49 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m 3 Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 6 IV.1.1. Chế tạo xe goòng. 49 IV.1.2. Chế tạo hệ thống thử nghiệm. 50 IV.2. Thử nghiệm. 52 - Khu vực và thời gian thử nghiệm: 52 - Kiểm tra sơ bộ: 52 - Sơ đồ lắp đặt và nguyên lý hoạt động của hệ thống thử mở, đóng đáy xe goòng. 53 - Các yêu cầu thử nghiệm. 55 - Các bớc thử nghiệm: 55 - Kết quả thử nghiệm: 56 IV.3. Đánh giá sơ bộ chất lợng sản phẩm. 58 IV.4. thiết kế hệ thống dỡ tải của goòng lật nghiêng trong thực tế 59 Chơng V: Kết luận và kiến nghị 60 V.1. Kết luận. 60 V.2. Kiến nghị. 60 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m 3 Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 7 Mở đầu Vận tải là một khâu quan trọng trong dây chuyền sản xuất đối với ngành khai thác mỏ, trong đó có khai thác than. Vận tải là cầu nối giữa sản xuất và chế biến, tiêu thụ. Việc lựa chọn đúng đắn sơ đồ công nghệ vận tải, đảm bảo nâng cao hiệu quả khai thác khoáng sản. Trong công nghệ khai thác than hầm lò, đối tợng vận tải là than, đất đá và thiết bị chống giữ, vật liệu, Hiện nay, vận tải ở các mỏ than hầm lò bằng đờng goòng mỏ vẫn chiếm một số lợng lớn, sử dụng dới hai dạng đầu tầu điện mỏ hoặc tời kéo (trong các giếng nghiêng). Trong Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam có hàng chục các mỏ than hầm lò lớn nhỏ. Sản lợng khai thác hầm lò ngày càng tăng dẫn đến nhu cầu vận tải tăng, trong đó có vận tải bằng goòng mỏ. Để tăng năng suất vận tải đờng goòng mỏ, cần có các biện pháp tăng tốc độ chạy tầu, sức kéo đầu tầu, cải tiến tổ chức vận tải, giảm thời gian bốc dỡ, đồng thời giảm sức lao động cho công nhân Trong bối cảnh đó việc nghiên cứu áp dụng các loại goòng mới đảm bảo tăng năng suất bốc dỡ, đơn giản các thao tác dỡ tải là rất cần thiết. Goòng lật nghiêng là loại goòng mỏ có khả năng tự dỡ tải không cần máy lật goòng, có u điểm thời gian dỡ tải nhanh, liên tục, sử dụng goòng lật nghiêng giảm chi phí điện năng, chi phí nhân công, giảm sức lao động. Tuy nhiên chế tạo goòng phức tạp hơn, diện tích khu vực dỡ tải lớn, vị trí dỡ tải cố định không linh động nh các loại goòng lật tay và lật nghiêng mở hông. Goòng lật nghiêng đợc sử dụng nhiều ở một số nớc nh: Nga, Ucraina, Nhật Bản, ở nớc ta hiện nay, cha có mỏ hầm lò nào sử dụng loại goòng này và cha có đơn vị nào nghiên cứu, thiết kế, chế tạo. Để đáp ứng nhu cầu sản xuất, Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV nghiên cứu thiết kế, chế tạo để đa vào sử dụng trong sản xuất goòng lật nghiêng, theo Quyết định số 1999/QĐ-BCT ngày 03 tháng 12 năm 2007 của Bộ trởng Bộ Công Thơng về việc giao cho Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV thực hiện đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m 3 . Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m 3 Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 8 Trong quá trình thực hiện, chúng tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và cán bộ Vụ Khoa học Công nghệ - Bộ Công Thơng, lãnh đạo Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV, cùng tất cả các chuyên gia và các đồng nghiệp trong và ngoài Viện đã nhiệt tình giúp đỡ hoàn thành đề tài. Nhóm thực hiện đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m 3 Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 9 Chơng I: Tổng quan chung và phơng án sản phẩm I.1. Tổng quan chung I.1.1. Sơ lợc về tình hình khai thác than trong Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam một số năm gần đây Trong vòng gần 10 năm trở lại đây, sản lợng khai thác than ở nớc ta tăng mạnh, đặc biệt là sản lợng khai thác than hầm lò, do việc đồng loạt các mỏ đều áp dụng những thiết bị hiện đại tiên tiến, có công suất lớn, áp dụng dây chuyền cơ giới hoá đồng bộ trong khai thác, Trong Tập đoàn Than - Khoáng sản Việt Nam có 20 mỏ khai thác hầm lò, trong đó có 8 mỏ hầm lò có công suất từ 1 triệu tấn than trở lên gồm các mỏ Mạo Khê, Vàng Danh, Nam Mẫu, Hà Lầm, Mông Dơng, Khe Chàm, Thống Nhất, Dơng Huy. Hầu hết các mỏ còn lại đã đợc cải tạo nâng công suất để đạt mức 300.000 tấn - 800.000 tấn/năm. Tỷ trọng than hầm lò trong kế hoạch 2006- 2010 sẽ tăng dần từ 45% năm 2006 lên 55% năm 2010 trong tổng sản lợng than của Tập đoàn. Để thực hiện đợc sản lợng khai thác than theo quy hoạch đã lập, đòi hỏi các mỏ phải mở rộng diện khai thác và tối u hóa các công đọan thực hiện, đặc biệt là trong lò chợ, trong đó khâu đào, chống giữ đờng lò là một khâu có tầm quan trọng quyết định. Trong những năm tới, cùng với việc khai thác than hầm lò, nhu cầu mở mới các đờng lò cũng tăng nhanh, kéo theo nhu cầu sử dụng các thiết bị vận tải than nh goòng các loại, băng tải, máng cào, Theo dự thảo Quy hoạch phát triển ngành than 2006-2015 có tầm nhìn đến năm 2025, sản lợng khai thác than bằng phơng pháp khai thác hầm lò trong những năm tới sản lợng thể hiện qua hình 1 (phơng án I - PA cơ sở): Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m 3 Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 10 Sn lng than khai thỏc theo phng ỏn I - PA thp 18,400 19,850 22,100 24,850 27,105 28,900 31,950 33,850 35,550 36,715 36,925 37,135 37,345 37,555 37,765 37,975 - 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Nm 1000 tn Hình 1: Sản lợng khai thác than Hầm lò theo PA I Nh vậy, sau 10 năm sản lợng tăng gấp 2 lần so với hiện nay, tốc độ tăng trởng sản lợng hằng năm xấp xỉ từ 5% đến 12%/năm. Đến năm 2025 sản lợng khai thác sẽ tăng xấp xỉ 2,5 lần so với năm 2007. Sn lng than khai thỏc theo phng ỏn II - PA Cao 2 1 , 5 5 0 2 4 , 1 0 0 2 8 , 1 5 0 3 0 , 8 0 5 3 3 , 4 0 0 3 6 , 4 5 0 3 8 , 8 5 0 4 0 , 6 5 0 4 2 , 1 1 5 4 2 , 3 2 5 4 3 , 6 8 0 4 6 , 1 5 0 4 8 , 6 5 0 5 0 , 9 5 0 5 2 , 3 5 0 - 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Nm 1000 tn Hình 2: Sản lợng khai thác than Hầm lò theo PA-II Trong phơng án II (phơng án cao) năm 2010 sản lợng khai thác là 28400 nghìn tấn; năm 2015là 40.650 nghìn tấn năm 2020 là 48.650 nghìn tấn (1) . 1 - Số liệu cụ thể theo Qui hoạch phát triển ngành than VN GĐ 2006-2015 [...]... hiện tợng vớng, kẹt cửa Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 22 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m3 a) b) c) Hình 7: Các dạng cơ cấu mở đóng cánh cửa goòng lật nghiêng Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 23 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m3 II.1.3 Thông số kỹ thuật của goòng lật nghiêng Trên cơ sở xác định các thông số chính và lựa chọn kết... loại goòng lật nghiêng của nớc ngoài Một số nớc trên thế giới nh Nga, Ucraina, Nhật Bản, đang sử dụng một số loại goòng lật nghiêng có dung tích của goòng 1,7m3 đến 5m3 Dới đây là hình ảnh một số goòng lật nghiêng đang sử dụng tại một số nớc trên thế giới Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 15 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m3 Hình 4: Một số hình ảnh goòng lật nghiêng. .. TKV 21 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m3 vòng lớn và ngợc lại Cơng cự goòng lật nghiêng 2m3 chọn tơng tự nh goòng lật nghiêng mở hông là 900mm - Một số kích thớc khác: Để đảm bảo áp dụng vào điều kiện và quy phạm an toàn tại các mỏ than hầm lò Việt Nam, cũng nh điều kiện về công nghệ chế tạo goòng một số kích thớc thiết kế của goòng dựa trên cơ sở goòng lật nghiêng. .. cơ sở các điều kiện sẵn có tại các mỏ than hầm lò nh đờng goòng vận tải, các loại đầu tầu, móc kéo, Nhóm đề tài đã tham khảo tài liệu về một số loại goòng lật nghiêng đã và đang sử dụng trên thế giới, nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m3 áp dụng phù hợp với điều kiện tại các mỏ than hầm lò Việt Nam Một số yêu cầu về thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng phải đảm bảo một... Năng lợng và Mỏ - TKV 19 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m3 2.400 ỉ300 900 1.010 600 2.716 Hình 6: Goòng lật nghiêng mở hông 1,5m3 Nguyên lý hoạt động của goòng lật nghiêng: Goòng lật nghiêng có đặc điểm khác so với các loại goòng khác là tự dỡ tải nhờ các cơ cấu nâng thùng goòng thay cho sức của con ngời ở trạng thái bình thờng cánh cửa luôn đóng tạo thành thùng goòng... vận tải - Xác định dung tích thùng goòng: Theo dung tích chứa của thùng goòng đợc chia ra làm 3 loại: - Dung tích nhỏ: từ 0,65m3 đến 2 m3 - Dung tích trung bình: từ 2m3 đến 3,3 m3 - Dung tích lớn: từ 3,3,m3 đến 5 m3 Dung tích của goòng là yếu tố quyết định đến năng suất vận tải, hiện nay tại các mỏ than hầm lò Việt Nam đang sử dụng các loại goòng có dung tích từ 1m3 ữ 3,3m3, chế tạo tại các đơn vị... khí Năng lợng và Mỏ - TKV 26 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m3 Chơng III: Tính toán chung và tính toán kiểm nghiệm III.1 Tính toán chung III.1.1 Xác định góc nghiêng của thùng goòng để vật liệu có thể trợt ra hết F ms P P 1 P=mg 2 Hình 8: Phân tích lực của 1 hạt vật liệu trợt trên tấm phẳng Khảo sát vật trợt trên mặt phẳng nghiêng với góc nghiêng , các thành phần tác... goòng lật nghiêng mở hông có dung tích 1,5m3 (hình 6), nghiên cứu thiết kế chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m3 Sơ lợc về kết cấu, nguyên lý hoạt động goòng lật nghiêng mở hông: Sơ lợc về kết cấu: Goòng lật nghiêng có kết cấu khung cứng (gồm đầu đấm, dầm và gối đỡ) thùng goòng đợc lắp với khung goòng bằng các chốt bản lề Trên thùng goòng có lắp 01 cánh cửa và cụm bánh xe nâng thùng goòng Cánh... thùng goòng) Công nghệ vận tải sử dụng goòng lật nghiêng sử dụng cơ cấu lật thùng goòng có thời gian dỡ tải nhanh hơn, do goòng tự lật thùng dỡ tải và có thể thực hiện liên tục cả đoàn goòng Quá trình dỡ tải đợc thực hiện khi goòng vừa di chuyển vừa dỡ tải Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 18 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m3 Nhằm mục đích tăng năng suất vận tải, đáp... Nam: a) Goòng 1 tấn - dỡ tải bằng quang lật b) Goòng 3 tấn dỡ tải bằng quang lật c) Goòng mở hông 1 tấn d) Goòng mở hông 3 tấn Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 14 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m3 g) Goòng lật tay 1m3 e) Goòng lật nghiêng mở hông Hình 3: Một số loại goòng đang sử dụng tại Việt Nam Ngoài ra còn một số loại goòng lật tay khác, goòng đổ vơn chiếm số lợng . Mỏ - TKV thực hiện đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m 3 . Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m 3 Viện Cơ khí Năng lợng. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m 3 Viện Cơ khí Năng lợng và Mỏ - TKV 4 tóm tắt đề tài Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật. vận tải của goòng lật nghiêng 47 Chơng IV: Chế tạo, thử nghiệm đánh giá kết quả 49 IV.1. Chế tạo sản phẩm. 49 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo goòng lật nghiêng có dung tích đến 2m 3 Viện