Vận tải bằng băng tải trong mỏ than hầm lò

Trong thực tế khai thác mỏ hầm lò nớc ta, trên cùng một tuyến có thể sử dụng để vận chuyển khoáng sản, đất đá và vật liệu… Phơng tiện vận tải sử dụng trong sơ đồ vận tải tại mỏ than hầm

Chơng I Tình hình sử dụng băng tải trong mỏ than hầm lò và nghiên cứu sử dụng tại việt

nam

1.1 Vận tải trong mỏ than hầm lò

Quá trình khai thác than hầm lò là quá trình gồm nhiều khâu công nghệ: đào

lò, chống giữ, khai thác, vận chuyển khoáng sản khai thác Trong đó vận tải là…một khâu quan trọng trong quá trình này Nó là một khâu quyết định hiệu quả khai thác Chi phí cho vận tải chiếm 50 – 60% tổng chi phí khai thác khoáng sản, 40 -

45 % tỷ lệ vốn đầu t xây dựng cơ bản Chính vì lý do đó ngay trong quá trình thiết

kế của mỏ và trong quá trình khai thác vấn đề lựa chọn sơ đồ và phơng tiện vận tải

mỏ, trong đó có mỏ than hầm lò hết sức đợc chú trọng và luôn đợc hoàn thiện, cải tiến Lựa chọn sơ đồ và phơng tiện vận tải nh thế nào phụ thuộc rất nhiều vào các

điều kiện kỹ thuật địa chất và kỹ thuật mỏ Trong đó những yếu tố quan trọng là:

độ dày và góc dốc vỉa, độ chứa khí, công suất mỏ, số vỉa khai thác đồng thời, kích thớc ruộng mỏ, số gơng khai thác, sơ đồ mỏ vỉa và chuẩn bị khai thác, sơ đồ khai thác, trình tự mỏ, số lợng lò chuẩn bị và lò chợ, số lợng lò chợ

Trong mỏ hầm lò tuỳ thuộc hình thức vận tải có vận tải bên trong và vận tải ngoài Vận tải bên trong gồm có: vận tải trong gơng lò (lò chợ hoặc lò chuẩn bị) ; vận tải tại những đờng lò trung gian - vận chuyển khoáng sản trên những đờng lò trung gian; vận tải chính - vận chuyển khoáng sản khai thác đất đá ra bên ngoài hoặc về sàn giếng (khi có giếng trục tải); trục hàng từ giếng lên bề mặt mỏ

Theo loại hàng vận chuyển, tuyến vận tải phân thành: tuyến vận tải chính - dùng để vận chuyển khoáng sản, đất đá; tuyến vận tải hàng phụ: chở thiết bị, các loại vật liệu khai thác và ngời Trong thực tế khai thác mỏ hầm lò nớc ta, trên cùng một tuyến có thể sử dụng để vận chuyển khoáng sản, đất đá và vật liệu…

Phơng tiện vận tải sử dụng trong sơ đồ vận tải tại mỏ than hầm lò có thể là: vận tải liên tục - máng cào, băng tải; vận tải chu kỳ: tời, skip; vận tải đờng ray - dùng đầu tàu điện kéo goòng Để phục vụ các phơng tiện vận tải đó có các thiết bị phụ trợ đảm bảo hoạt động đồng bộ kết nối giữa hai loại phơng tiện loại này và loại khác có các thiết bị phụ trợ Các thiết bị phụ trợ gồm có : Các loại cấp liệu, lật goòng, máy cào, máy đẩy goòng, tời kéo toa …

Hiện nay tại các mỏ than hầm lò nớc ta sử dụng các phơng tiện vận tải sau:

Vận tải đờng gòong: Dùng để vận chuyển than, đất đá, vật liệu chống giữ lò vào trong lò, thiết bị Ngoài ra còn dùng để vận chuyển ng… ời Các loại đầu tầu sử dụng có hai loại: Tàu điện cầu vẹt và ắc quy do hai nớc sản xuất: CHLB Nga và Trung Quốc Các loại tầu điện cầu vẹt: KP10, KP14 (CHLB Nga) Các loại tầu điện

ắc quy APN 4,5 ; AM8 - 4,5 tấn và 8 tấn (CHLB Nga); tầu điện của Trung Quốc 5 tấn, 10 tấn

Goòng sử dụng là các loại goòng 0,6 ữ 3m3 Cho đến nay toàn bộ các goòng

đang sử dụng là goòng chế tạo trong nớc tại các đơn vị cơ khí Than- Khoáng sản: Cty CP cơ khí Mạo Khê, Cty CP cơ điện Uông Bí Chở ng… ời bằng các các toa chở ngời chuyên dụng

Máng cào: Tại các mỏ sử dụng các loại máng cào do Việt Nam, Trung Quốc

và CHLB Nga chế tạo Trong số đó loại máng cào C14 do Viện Cơ khí Năng lợng

và Mỏ, Công ty CP Cơ khí Mạo Khê và Công ty CP cơ điện Uông Bí chế tạo là loại máng cào có kết cấu và thông số tơng tự loại SKAT 80 của Ba Lan chiếm số lợng lớn Ngoài ra còn có máng cào CP70M của CHLB Nga Gần đây nhiều mỏ đã đa vào sử dụng các loại máng cào SGB 420, SGB620 do các nhà máy cơ khí mỏ Trung Quốc chế tạo

Băng tải: Cho đến thời điểm hiện nay có thể đánh giá các băng tải hầm lò

đang sử dụng là do Việt Nam và Trung Quốc chế tạo Có một số ít băng tải là của Liên Xô cũ, nhng thực chất là đợc cải tiến sửa chữa nhiều lần, đợc bổ xung các bộ phận chính sản xuất tại Việt Nam

1.2 Vận tải bằng băng tải trong mỏ than hầm lò

Băng tải là thiết bị vận tải liên tục đợc sử dụng trong dây chuyền công nghệ khai thác than hầm lò Có thể thấy băng tải đợc sử dụng trong nhiều sơ đồ vận tải

Để minh họa xem xét một số sơ đồ vận tải từ các tài liệu trong và ngoài nớc

Trên hình 1.2-1 trình bày sơ đồ vận tải khi khai thác với than dốc thoải Tại các lò chợ đều sử dụng băng tải để vận chuyển than Để phù hợp với tiến độ khai thác, tại lò chợ sử dụng giải pháp kết hợp máng cào với băng tải Than từ các băng tải đợc chuyền sang các băng lò nghiêng và đổ và toa xe goòng do đầu tầu điện kéo chuyển ra ngoài

Hình 1.2-1 Sơ đồ vận tải khai thác vỉa dốc thoải.

1, 4 - Băng tải ; 2- Lò thông gió; 3- Thợng băng tải; 5- Thợng vận tải phụ; 6- Lò hạ vận tải; 7- Thợng chở ngời; 8- Lò hạ chở ngời; 9- Băng tải chở ngời; 10- Thợng thông gió; 11- Đờng vận tải chính; 12- Lò vận tải chính xuyên vỉa; 13- Sân giếng; 14- Trục tải

skip; 15- Trục tải thúng cũi.Sơ đồ trên kết hợp cả vận tải bằng tầu điện máng cào, băng tải Có thể thấy băng tải có thể sử dụng rộng rãi trong sơ đồ vận tải mỏ than hầm lò khi xem xét sơ

đồ vận tải của mỏ than hầm lò Raspadsky thuộc liên hiệp sản xuất than Kuzbasugol (hình 1.2-2)

Trong sơ đồ có cặp giếng nghiêng lắp hai băng tải để vận chuyển than đá từ

mỏ Ngoài ra còn có 03 giếng đứng đợc trang bị máng xoắn tháo than, trục cũi Máng xoắn tháo than xuống mức vận chuyển, trục cũi chuyển ngời, vật liệu và thiết

bị Than từ các cánh lò khai thác vận chuyển bằng băng tải tới máng tháo xoắn 5 Tơng tự nh vậy ở cánh phải và tầng trên, than vận chuyển bằng băng tải gom vào băng tải chuyển đến máng xoắn 3 Than từ lò thợ 5, 6 theo băng tải vận chuyển tới băng tải gom vào mắng xoắn 4 và có thể vận chuyển lên bề mặt bằng băng tải trong cặp giếng nghiêng khác

Hình 1.2- 2 Sơ đồ vận tải mỏ than hầm lò Raspadsky.

Từ các sơ đồ vận tải trên và nhiều sơ đồ vận tải mỏ than hầm lò khác có thể thấy băng tải là phơng tiện không thể thiếu trong dây chuyền vận tải Với những u

điểm của mình và những tiến bộ trong thiết kế, chế tạo, băng tải ngày càng đợc sử dụng rộng rãi

Tại Việt Nam, trong giai đoạn trớc đây, vận tải trong mỏ than hầm lò chủ yếu

là bằng phơng tiện vận tải đờng ray và máng cào Cùng với sự phát triển của sản xuất than, tăng sản lợng than khai thác bằng hầm lò, nhu cầu áp dụng băng tải trong dây chuyền mỏ than hầm lò rất cấp bách Nhất là khi sản lợng các mỏ than hầm lò tăng lên đạt 1ữ triệu tấn/ năm và đa các thiết bị cơ giới hoá khai thác com bain đào lò, khâu than, và chống thuỷ lực, giá thuỷ lực di động, com bai vào áp dụng Các công ty than đã sớm áp dụng băng tải trong hầm lò là: Cty than Mạo Khê, Hà Lầm, Vàng Danh , Khe Chàm Trên bảng 1.2- 1 trình bày số liệu sử…dụng băng tải trong các công ty than, hầm lò

B¶ng 1.2- 1 Sè liÖu b¨ng t¶i sö dông trong hÇm lß cña c¸c c«ng ty than

Từ số liệu khảo sát có thể thấy:

Số lợng băng tải sử dụng trong hầm lò ngày càng nhiều Xu thế và nhu cầu về băng tải hầm lò sẽ tăng, nhất là khi sản lợng khai thác hầm lò sẽ ngày càng chiếm

tỷ trọng lớn trong sản lợng than khai thác của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam

Ngoài các băng tải thông thờng, một số công ty than đã áp dụng băng tải khung cáp một loại băng tải các nớc sử dụng đã lâu, nhng ở Việt Nam mới đa vào

sử dụng Tổng số băng tải khung cáp đang sử dụng là: 21 chiếc

1.3 Một số vấn đề về băng tải khung cáp

Nh đã trình bày, việc áp dụng rộng rãi phơng tiện vận tải liên tục trong công nghiệp mỏ làm tăng năng suất, giảm giá thành vận tải và cuối cùng tăng hiệu quả sản xuất Mặc dù băng tải là phơng tiện vận tải đã đợc thiết kế, chế tạo từ lâu nhng vẫn tiếp tục đợc nghiên cứu hoàn thiện Một trong những loại đó là băng tải khung cáp với giàn con lăn khớp treo, giàn con lăn mềm hoặc giàn con lăn cứng Loại băng tải này đợc sử dụng rộng rãi ở các nớc cả ở mỏ lộ thiên và mỏ hầm lò Dới

đây trình bày một số thông tin về chế tạo và sử dụng băng tải khung cáp Tại CHLB Nga băng tải khung cáp đợc chế tạo tại các nhà máy : Cracholuchsky, Artemov, Aleksandrov Những nghiên cứu, thiết kế đầu tiên về băng tải khung cáp với con lăn khớp treo đợc thực hiện tại Viện УкрНИИИпроект Những băng tải khung cáp

đầu tiên có các thông số tơng đối lớn : Tại mỏ lộ thiên Kadjarasky lắp đặt băng tải khung cáp với băng cao su có bề rộng 1400mm, còn mỏ lộ thiên tại Mejdurechensky khai thác băng tải khung cáp với bề rộng băng 1200mm Cả hai băng sử dụng con lăn khớp treo Có hai loại băng tải khung cáp của nhà máy Aleksandrov đợc tiêu chuẩn hoá và thơng mại hoá rộng rãi: loại 2ЛК1000А và 2ЛК1000А-01

Tại các mỏ than hầm lò Mỹ cũng sử dụng rộng rãi băng tải khung cáp với con lăn treo, chủ yếu là loại con lăn mềm Tại Anh vận tải than trong mỏ hầm lò trớc

đây hầu nh bằng băng tải khung cáp Tại Pháp ở giai đoạn phát triển của công nghiệp than, một nửa số băng tải trong hầm lò là loại khung cáp Loại băng tải này cũng đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp mỏ Ba Lan, CHLB Đức

Băng tải khung cáp cũng đợc sử dụng và đánh giá cao tại Nhật Bản Trung Quốc là nớc có nền công nghiệp khai thác than phát triển, có sản lợng lớn nhất thế giới cũng nghiên cứu chế tạo, sử dụng băng tải khung cáp trong khai thác than lộ thiên và hầm lò Băng tải khung cáp đợc chế tạo tại nhiều nhà máy Trung Quốc: Nhà máy cơ khí mỏ Hồ Nam, Nhà máy cơ khí mỏ An Huy, Thạch Long Do sự…phát triển tăng nhanh sản lợng khai thác than, một số các công ty than thuộc Tập

đoàn Công nghiệp Than- Khoáng sản Việt Nam đã nhập và sử dụng băng tải khung cáp từ Trung Quốc (số liệu băng tải khung cáp đã nhập và sử dụng trình bày trong bảng(1.2-1)

Băng tải khung cáp có kết cấu phần đầu dẫn động và phần đuôi giống nh băng tải thông thờng Riêng phần giữa khung băng, băng tải khung cáp là một hệ thống gồm hai dây cáp thép kéo căng song song dọc tuyến băng Trên cáp treo có treo giàn con lăn kiểu khớp, kiểu mềm Cách một khoảng nhất định ( một nhịp ), cáp…

đợc đỡ bằng giá đỡ, hoặc treo bằng cáp treo lên kết cấu nhà xởng hoặc đờng lò

Trên hình 1.3-1 trình bày một nhịp khung cáp loại đỡ cáp bằng giá, trên mỗi nhịp

có treo 04 giàn con lăn treo kiểu khớp

Hình 1.3-1 Nhịp khung cáp của băng tải khung cáp

1-Dây cáp treo; 2-Giá đỡ; 3-Giàn con lăn treo trên; 4-Con lăn dới.

Các loại con lăn treo sử dụng cho băng tải khung cáp cũng có nhiều loại Giàn con lăn treo loại khớp ( Hình 1.3-2 )

Hình 1.3-2 Giàn con lăn treo loại khớp

a-Nhà máy Alexsandrov; b-Nhà máy Artemov; c-Nhà máy Kracholuchsky. Trên hình 2.2-3 trình bày kết cấu giàn con lăn : loại cho cỡ hạt nhỏ ( hình 2.2-3a ),

cỡ hạt lớn ( hình 2.2-3b ), trên hình 2.3-4 là giàn con lăn trục mềm

1.4 Đánh giá tính sử dụng băng tải khung cáp trong mỏ than hầm lò.

Một số vấn đề về tính sử dụng của băng tải khung cáp có thể đánh giá nh sau :

- Giảm tác động động học vật liệu lên băng và con lăn: Trong băng tải, bộ phận mang tải là băng cao su Băng cao su có độ cứng không lớn Băng cao su và vật liệu trên băng giữa hai con lăn bị võng Độ võng này đặc biệt khác bình thờng khi trên băng có cục vật liệu kích thớc lớn nằm trên Khi băng chuyển động qua con lăn, xảy ra quá trình “va đập” cục vật liệu đó vào con lăn, gián tiếp qua băng cao su Kết quả của quá trình đó dẫn đến các hậu quả sau :

+ Giảm tuổi thọ của băng cao su, một bộ phận chiếm tỉ lệ giá thành lớn của băng tải

Hình 1.4-1 Kết cấu nối con lăn của giàn con lăn

a- Loại cho cỡ hạt nhỏ ; b- Loại cho cỡ hạt lớn+ Giảm thời gian làm việc của con lăn và giàn con lăn (lực tác động lớn lên vòng bi, trục con lăn) Trong một số trờng hợp khi giá đỡ con lăn không có kết cấu

đủ cứng vững đã xảy ra h hỏng giá đỡ con lăn

+ Băng tải làm việc không ổn định : lệch băng, văng vật liệu ra bên ngoài dọc theo tuyến băng

Với khung cáp, các tác động xấu nêu trên đợc giảm đáng kể do độ đàn hồi của khung cáp và độ linh hoạt của giàn con lăn (treo, khớp, hoặc mềm ) đi theo Ưu

điểm này có tác động lớn đặc biệt khi dùng để vận chuyển vật liệu có lẫn các hạt kích thớc lớn

Ngoài ra do tính đàn hồi của cáp treo, khi chất tải lên băng sẽ giảm lực va đập Trong trờng hợp này băng làm việc nh một bộ phận giảm chấn

- Giảm khối lợng vật liệu chế tạo khung băng : thay vì các khung băng tải kết cấu hàn từ thép hình Khung băng tải trong trờng hợp này chỉ chủ yếu là hai sợi cáp kéo song song

- Đối với điều kiện trong hầm lò băng tải khung cáp còn có các u điểm :

+ Dễ dàng tháo lắp, di chuyển, dễ dàng điều chỉnh

+ Do điều kiện nền không ổn định có thể treo khung cáp vào các kết cấu trong hầm lò Nhờ các tăng đơ dễ dàng có thể điều chỉnh băng khi lắp đăt và trong quá trình sử dụng

H×nh 1.4-2 Giµn con l¨n treo mÒm

+ DÔ dµng thu dän vËt liÖu r¬i v·i däc tuyÕn b¨ng

So víi b¨ng t¶i khung kÕt cÊu th«ng thêng, b¨ng t¶i khung c¸p cã nh÷ng ®iÓm

Chơng II : Tính Toán thông số băng tải khung cáp 2.1 Đặc điểm tính toán băng tải khung cáp

Nh đã trình bày trong mục 1.3 nguyên lý làm việc của băng tải khung cáp cũng nh băng tải khung kết cấu kim loại Điều khác biệt so với băng tải khung cứng

cố định là ở băng tải khung cáp giàn con lăn đợc treo trên hai sợi cáp thép kéo căng song song dọc tuyến băng Trên những khoảng cách nhất định (nhịp) của cáp treo giàn con lăn đợc đỡ bởi các giá đỡ cáp hoặc treo trên cáp nâng Từ đặc điểm này việc tính toán băng tải khung cáp có những điểm sau:

Tính toán, lựa chọn các thông số của băng tải tính toán nh tính toán băng tải thông thờng: xác định năng suất, chọn bề rộng băng, vận tốc băng, chọn loại băng cao su, tính toán chọn động cơ…

Tính toán lựa chọn cáp đáp ứng yêu cầu làm việc của băng tải: Chịu đợc lực tĩnh của giàn con lăn treo, trọng lợng băng, trọng lợng vật tải Ngoài ra phải đảm bảo sự làm việc ổn định của băng tải Yêu cầu thứ hai rất quan trọng đảm bảo cho những đặc tính u việt của băng tải khung cáp so với băng tải thông thờng Các thông số phải xác định là lực căng băng và đờng kính của cáp treo

Việc tính toán các thông số của băng tải đợc đề cập trong các tài liệu trong và ngoài nớc ở các nớc có nhiều hãng chế tạo và cung cấp cho thị trờng băng tải các loại Những hãng này đã đa ra những phơng pháp tính toán băng tải riêng của mình

nh Brigestone- Nhật, Phoeniex- CHLB Đức, Viện Nghiên cứu máy nâng chuyển (ВНИИПТМАШ)- CHLB Nga Việc nghiên cứu tính toán băng tải đ… ợc các các nhà khoa học Liên Xô trớc đây, CHLB Nga ngày nay chú ý nhiều Nhìn chung các bớc chính tính toán của các nớc, các hãng gần tơng tự nhau Riêng về thông số cụ thể có những khác biệt Thí dụ lực lăn của con lăn các nớc đều đa ra hệ số lực cản chỉ phụ thuộc vào điều kiện sử dụng Riêng theo Sakhmeister L.G (CHLB Nga) đa

ra hệ số lực cản ngoài điều kiện nh trên còn tính đến các yếu tố nh độ căng băng, biến dạng của vật liệu tải trên băng … ở nớc ta các tài liệu tính toán băng tải đều dùng phơng pháp tính toán của các nhà khoa học CHLB Nga Vì vậy để tính toán băng tải khung cáp cũng dùng phơng pháp đó và để đơn giản hệ số lực cản con lăn chỉ dùng hệ số lực cản chỉ phụ thuộc vào yếu tố sử dụng, có tính đến trình độ công nghệ chế tạo con lăn trong nớc hệ số chung cho cả con lăn trên và dới

2.2 Xác định các thông số kỹ thuật

2.2.1 Lựa chọn các thông số chủ yếu

Nh đã trình bày trong mục 1.2 kết quả khảo sát cho thấy xu thế băng tải hoá vận tải trong mỏ than hầm lò là nhu cầu cấp thiết và là xu thế tất yếu Cho đến hiện nay theo khảo sát, nghiên cứu của Viện KHCN mỏ đã đã đa vào sử dụng băng tải khung cáp SPJ- 800 của Trung Quốc loại ở mỏ than Nam Mẫu và Đồng Vông Phân tích các thông số kỹ thuật của loại băng tải này cho thấy phù hợp với điều kiện mỏ hầm lò:

Vận tốc băng tải sử dụng Vb = 1,63m/s Theo số liệu về vận tốc băng và theo dãy thông số vận tốc băng tải u tiên của CHLB Nga thì vận tốc này thuộc mức trung bình, nhng so với xu thế tăng vận tốc băng hiện nay thì thấp Sử dụng vận tốc này để tính toán thiết kế băng tải nghiên cứu thì khi cần thiết tăng năng suất băng

có thể tăng vận tốc băng mà không phải thay loại băng rộng hơn, tránh cải tạo kết cấu băng tải

Bề rộng băng B = 800mm, phù hợp với điều kiện đờng lò chật hẹp

Với những phân tích trên lấy các thông số băng tải SPJ- 800 để nghiên cứu, thiết kế băng tải khung cáp cho mỏ than hầm lò Than- Khoáng sản Việt Nam Trong quá trình đó nghiên cứu, phân tích thấy rõ những nguyên lý thiết kế, chọn kết cấu, tính toán kiểm nghiệm Kết quả các nghiên cứu này dùng để thiết kế băng tải khung cáp với những thông số khác, lớn hơn khi có yêu cầu của sản xuất

1- Lựa chọn đờng kính con lăn treo:

Đờng kính con lăn đợc tiêu chuẩn hoá ở các nớc Một phần vì rất phụ thuộc vào đờng kính ống thép chế tạo hàng loạt có thể dùng để chế tạo con lăn Dãy thông số đờng kính con lăn: Theo ГОCT 22646-77 là : 63, 89, (102), 108,(127), 133,(152), 159, 194 (các thông số trong ngoặc ít đợc u tiên sử dụng)

Xu thế trong thiết kế băng tải là giảm trọng lợng con lăn, tăng đờng kính để giảm lực cản Trong điều kiện hầm lò và giàn con lăn treo trên khung cáp chọn đ-ờng kính con lăn Φ 89 mm

2-Lựa chọn khoảng cách nhịp treo cáp và khoảng cách con lăn.

Khoảng cách con lăn trên (con lăn mang tải) chọn phụ thuộc vào khối lợng đổ

đống và bề rộng băng Khoảng cách con lăn dới (con lăn không tải) lớn hơn khoảng cách con lăn trên Thông thờng lớn gấp (2ữ3) lần khoảng cách con lăn trên Theo

số liệu thiết kế của nớc ngoài với bề rộng băng B=800 mm, khối lợng đổ đống ( 0,8ữ1 ) t/m3 khoảng cách con lăn trên l’p = (1,3ữ1,4) m; khoảng cách con lăn dới l”p = 3m; góc nghiêng con lăn β= 20o

Khoảng cách nhịp con lăn phụ thuộc vào số lợng giàn con lăn trong một nhịp,

đồng nghĩa với phụ thuộc vào khoảng cách con lăn trên và con lăn dới Vị trí bố trí giá đỡ hoặc treo cáp hợp lý nhất là về mặt kết cấu và dao động là đặt giữa khoảng cách của hai con lăn trên cạnh nhau Ngoài ra cũng từ lý do kết cấu hợp lý nhất là

bố trí giá đỡ con lăn dới ở vị trí này Bố trí nh vậy, lực tác động từ con lăn dới sẽ chỉ truyền tới giá đỡ hoặc cáp nâng mà không tác động gì tới cáp treo

Phân tích về số lợng giàn con lăn trên một nhịp có thể thấy nh sau:

- Bố trí nhiều giàn con lăn trên trong một nhịp sẽ làm giảm số lợng giá đỡ cáp hoặc cáp nâng Tuy nhiên sẽ có những điều sau:

+ Phải tăng độ căng của cáp treo nhằm đảm bảo độ võng của băng và điều kiện làm việc của băng tải Hệ quả là phải chọn cáp có đờng kính lớn hơn để đảm bảo độ bền cần thiết

+ Khó phối hợp tối u về kết cấu và động học giữa việc bố trí giàn con lăn trên

và con lăn dới Thông thờng con lăn dới nên bố trí tại vị trí bắt đầu và kết thúc của nhịp Nh vậy con lăn dới sẽ bố trí ngay tại giá đỡ cáp hoặc dới cáp nâng, khi đó lực của trọng lợng con lăn dới không tác động tới cáp treo, không tham gia vào quá trình dao động của hệ cáp treo băng tải – băng - vật tải Nh vậy bố trí nhiều giá con lăn trên trong một nhịp trong khi vẫn duy trì khoảng cách giữa chúng thì khoảng cách giữa các con lăn dới sẽ lớn

Xem xét so sánh bố trí 02 giàn con lăn trên trong một nhịp (hình 2.2.1-1a) và nhiều giàn con lăn trên một nhịp (thí dụ 03 giàn con lăn trong một nhịp ( hình 2.2.1-1b)) Có thể thấy, khi băng làm việc, tại vị trí bất kỳ của băng giữa hai nhịp băng có độ võng Độ võng này bao gồm: Độ võng do trọng lợng băng, vật liệu tải

và con lăn trên tác dụng lên cáp Độ võng do trọng lợng của băng, vật liệu tải tác dụng tại khoảng giữa các con lăn

Trên hình 2.2.1-1a có thể thấy rõ, khi có 02 giàn con lăn trên một nhịp do tính

đối xứng hình học của hệ cho nên độ võng của cáp khi sử dụng giá đỡ cáp, hoặc khi

độ đàn hồi của tất cả cáp nâng bằng nhau thì có trị số nh nhau Khi đó băng bị võng nhng toàn chiều dài băng sẽ có hình dạng độ võng nh khi sử dụng khung băng tải cứng kết cấu kim loại Trên hình 2.2.1-1b thì không nh vậy, độ võng cáp

Hình 2.2.1-1 Sơ đồ độ võng băng.

a- Nhịp với 02 giàn con lăn; b - Nhịp với 03 giàn con lăn trênkhác nhau tại các vị trí treo con lắc dẫn đến độ võng chung của băng thay đổi trong một nhịp Khi đó băng chuyển động tơng tự nh trên con lăn lắp với các độ cao khác nhau thay đổi theo chu kỳ Điều này không lợi cho tính ổn định của băng

Từ những phân tích trên cho thấy : Số lợng giàn con lăn trong một nhịp là 02

là hợp lý nhất Từ đó khoảng cách con lăn trên là 1,5m, bớc con lăn dới là 3m Các thông số này thoả mãn mọi yêu cầu đặt ra

3- Lựa chọn sơ đồ đầu dẫn động

Để dẫn động băng tải có thể dùng sơ đồ dẫn động 1 tang (hình 2.2.1-2a), dẫn

động hai tang- tang đầu và tang đuôi (hình2.2.1-2b); dẫn động hai tang đầu sát nhau (hình 2.2.1-2c) Ngoài ra còn có các sơ đồ dẫn động khác Phân tích các sơ đồ dẫn động, chọn sơ đồ trên hình 2.2.1-2c Từ sơ đồ dẫn động này có thể tạo ra 03 băng tải sử dụng cùng kết cấu:

- Dẫn động 2 tang từ hai động cơ độc lập

- Dẫn động 2 tang từ một động cơ công suất nhỏ

- Dẫn động 2 tang từ một động cơ công suất lớn

- Khoảng cách con lăn nhánh có tải; m 1,5

- Khoảng cách con lăn nhánh không tải; m 3

Hình 2.2.1-3 Sơ đồ băng tải

2.2.2 Xác định công suất dẫn động

Năng suất băng tải nằm ngang xác định theo công thức sau:

Q= 3600 Fvb.ρ (2.2.2-1)Trong đó: Q - Năng suất băng tải; t/h

F- Diện tích tiết diện vật liệu trên băng; m2

vb- Vận tốc băng; m/s

ρ- khối lợng riêng đổ đống vật liệu; t/m3

Đối với than nguyên khai ρ có trị số: ρ = (0,85ữ 0,9) t/m3

Diện tích tiết diện vật liệu trên băng đặt trên dàn 03 con lăn xác định theo công thức

eàα

(2.2.2-5)

Trong đó: Sv, Sr - Lực căng băng vào và ra của tang của bộ dẫn động; N

Hệ số à phụ thuộc vào điều kiện làm việc và chất lợng bề mặt tang dẫn động

Trong đó: qvl, qb - Trọng lợng phân bố của vật liệu, băng; N/m

qb - Xác định theo catalog của các nhà sản xuất băng

Trong đó: Wt, Wd - Lực cản trên nhánh có tải và không tải; N

qvl, qb, q’cl, q’’cl - Trọng lợng phân bố vật liệu, băng cao su, con lăn

có tải, con lăn không tải; N/m

L- Chiều dài vận chuyển; m

β- Góc nghiêng băng tải

cl

cl cl

L

G q

'

' = ;

cl

cl cl

L

G q

'' '' =

Trong đó: G’cl, G’’cl - Trọng lợng con lăn tải không tải; N

Lực cản khi băng uốn qua tang:

Sn = ξSn-1 (2.2.2.8a)Trong đó: ξ- Hệ số cản

Lực cản tại vị trí máng nhận tải:

)8.2.2.2(100

.36

)

1

2 2

b g

L h f v

v v Q

b

o b

. l

o dd

v W

N = (2.2.2-9a)Trong đó:

Ndt - Công suất dẫn động kW

η- Hiệu suất bộ truyền động;

Để dẫn động băng tải chọn hai chuyển động cơ dẫn động độc lập Tổng công suất hai động cơ phải bằng công suất dẫn động

1000

.

ηl

v W

2

2 2 2

1000

η

v W

N = (2.2.2-10)

Trong đó: W1,W2 - lực kéo phát huy trên tang 1 và tang 2

v1, v2 - vận tốc băng vào tang 1 và tang 2; m/s

η1, η2 – Hiệu suất bộ dẫn động tang 1 và tang 2

Để đơn giản hoá và thống nhất hoá các bộ phận băng tải, để thuận tiện cho việc bảo dỡng sửa chữa, dùng một loại dẫn động cho hai tang nh sau Khi đó

Bảng 2.2.2-1 Kết qủa tính toán thông số băng tải

NNNNNNNNNNNkW

kWkW

mlớpN/cm

-35030018.1003.580

12.61012.61012.99012.99013.88016.97017.48035.93037.01037.01037.01042,37

26,815,32

0,851000

Có thể dùng loại tơng đơng

Từ kết quả tính toán chọn động cơ Do băng tải làm việc trong điều kiện hầm

-YBD 225 M - 4

30 1475 380/660

YBD 180 M - 4

17 1475 380/660

*Có thể dùng động cơ phòng nổ của Công ty chế tạo động cơ điện Việt - Hung

Hình 2.2.2 - 1 Biểu đồ thông số băng tải khung cáp phụ thuộc vào chiều dài

và góc nghiêng sử dụng.

2.3 Tính toán khung cáp

2.3.1 Các yêu cầu đối với khung cáp

Nh đã trình bày trên, sự khác biệt của băng tải khung cáp so với băng tải thông thờng là kết cấu đỗ dàn con lăn Dàn con lăn trên băng tải thông thờng là dàn con lăn cứng đợc lắp trên khung kết cấu kim loại, còn giàn con lăn băng tải khung cáp

là giàn con lăn treo đợc trên hai sợi cáp thép mắc song song Với chức năng nh vậy khung cáp phải đáp ứng các yêu cầu sau:

- Đảm bảo chuyển động bình thờng của băng cao su trên các con lăn Điều này đồng nghĩa với việc đảm bảo điều kiện làm việc ổn định của băng tải.

- Có độ bền kéo và độ cứng cần thiết để đảm bảo độ làm việc tin cậy, an toàn của kết cấu khung cáp nói riêng và toàn băng tải nói chung

2 3.2 Tính toán khung cáp

Trên hình 2.3.2-1 trình bày sơ đồ một đoạn khung cáp, còn trên hình 2.3.2-2

là sơ đồ làm việc của một sợi cáp Do hai sợi cáp của khung cáp làm việc với sơ đồ

đối xứng, trong tính toán chỉ cần xem xét một sợi

Các lực tác động lên cáp gồm có:

- Lực do trọng lợng của con lăn, vật liệu tải, băng

- Lực do trọng lợng bản thân cáp

- Lực lực ma sát và do độ chuyển vị của con lăn do lực ma sát gây ra

Hình 2.3.2-1 Sơ đồ một đoạn khung cáp băng tải

1- Cáp nâng; 2- Cáp treo; 3- Nhánh băng trên; 4- Con lăn dới;

5- Dàn con lăn trên; 6- NHánh băng dới

Hình 2.3.2-2 Sơ đồ làm việc của khung cáp

- Tải trọng động (cần phải tính đến khi các con lăn tại vị trí chất tải cũng đợc treo trên cáp)

Trong điều kiện hầm lò, để đơn giản trong việc sử dụng, lắp đặt, đuôi băng tải

đợc thiết kế cùng với máng nhận tải Các dàn con lăn tại vị trí nhận tải đợc lắp trên khung cứng Vì vậy chỉ xem xét ba yếu tố lực trên cùng

Xét một nhịp khung cáp trờng hợp băng tải nằm ngang ( β=00 ) ở trạng thái tĩnh Trong trờng hợp này lực do trọng lợng con lăn dới, băng nhánh dới truyền toàn bộ lên dây treo, sơ đồ tác dụng lực lên cáp có dạng nh trên hình 2.3.3-1

Phơng trình độ võng cáp tại điểm xét có dạng:

Trong đó: y - độ võng tại điểm xét; m

∑M - Tổng momen tại điểm xét; Nm

Theo nghiên cứu của nớc ngoài, điều kiện để cáp làm việc bình thờng là:

+

Trong đó: qve, qc,qb - khối lợng phân bố vật liệu tải, cáp, băng cao su; kg/m G'p - khối lợng con lăn treo nhánh trên;kg

g - gia tốc rơi tự do; m/s2 (g=9,8m/s2)

Xem xét tác động của trọng lợng con lăn dới lên lực căng của cáp khi băng làm việc và lắp đặt với độ dốc β Khi làm việc dới tác động của lực ma sát giữa băng cao su và con lăn, con lăn chuyển dời khỏi vị trí ban đầu góc α Lực tác dụng lên con lăn gồm: áp lực Nd do trọng lợng băng, lực ma sát Fmsvà trọng lợng bản thân (bao gồm cả khung)

áp lực Nd xác định theo công thức:

N2= qb l'p g cos β

Trong đó: qb: Khối lợng phân bố băng cao su; kg/m

l''p – Bớc con lăn nhánh dới;m

Sơ đồ lực tác dụng lên con lăn khi băng chuyển động lên dốc: nhánh không tải

nh trên hình 3.3.2-3a nhánh có tải -3.3.2-3 b Xem xét khi băng chuyển động lên trên

Phơng trình cân bằng lực tác dụng lên con lăn có dạng

)42.3.2(0

)cos(

cos)

sin(

0)cos(

)sin(

αβ

αβα

βα

d p

ms

ms d

p

N G

F R

F N

G

Trong đó: Fms- Lực ma sát tác dụng lên con lăn

Fms = N2ω (2.3.2-5a)Sau khi biến đổi có:

)sin(cos

''

)sincos

(

βωβ

ββ

ωα

−+

+

=

N p G

N arctg d

(2.3.2-5b)Mức tăng độ căng của một sợi cáp do 01 con lăn dới là:

)sin.(

và trọng lợng bản thân áp lực Nt xác định theo công thức:

Nt = (qb + qvl).l'p.g cosβ (2.3.2-7)Trong đó: qb, qvl - khối lợng phân bố của băng, vật liệu; kg/m

'

a G

g l q q arctg

p

p vl

=β

* Đối với nhánh không tải:

)92.3.2(]

''

b G

g l q arctg

p

p

=β

- Khi băng chuyển động xuống: góc α nằm trong góc β

Góc α = 0 khi:

)102.3.2(

1]

ω

Khi điều kiện 3.3.2-9, 3.3.2-10 thoả mãn:

- Đối với băng tải vận chuyển vật liệu lên trên:

)132.3.2(0

)cos(

cos)

sin(

0)cos(

)sin(

−

−

−

βαα

βα

βαβ

αα

t p

ms

ms t

p

N G

F

R

F N

G

Góc α xác định:

)142.3.2()

cossin

(

)sincos

ω

ββ

ωα

t p

t N G

N arctg

Mức tăng độ căng của cáp do 01 con lăn trên gây ra:

)152.3.2(2

cos)sin2

)162.3.2(0

)cos(

cos)

sin(

0)cos(

)sin(

−

−+

−

=+

−+

+

βαα

βα

βαβ

αα

t p

ms

ms t

p

N G

F

R

F N

G

Góc α xác định:

cossin

(

)sincos

(

++

−

=

ββ

ω

ββ

ωα

t p

t N G

N arctg

Mức tăng độ căng của cáp do 01 con lăn trên gây ra:

)182.3.2(cos

)sin(cos

Trong đó: k1 - hệ số tính đến độ dịch chuyển lại gần nhau của hai cáp treo

k1 ≥ 2 - giàn con lăn trên - 03 con lăn góc nghiêng con lăn bên

β=20o ; k1 = 1,5 khí β=30o

Trong thực tế làm việc, băng tải khung cáp là một hệ đàn hồi, vì vậy với một tốc độ băng cao su nào đó, có thể xảy ra hiện tợng cộng hởng kèm theo dao động với biên độ lớn của con lăn, cáp và dao động dọc - thẳng đứng của băng Sử dụng băng trong các trờng hợp đó dẫn đến tăng công suất động cơ, hỏng các kết cấu treo con lăn và phá hỏng cáp: Theo tác giả Sakhmeister L.G phơng trình dao động dọc

và thẳng đứng của băng trong hệ tọa độ hình 2.3.2-1 có dạng:

Hình 2.3.2-4 Sơ đồ lực tác động lên cáp khi băng chuyển động xuống

a- Nhánh không tải; b- Nhánh có tải

)212.3.2()

,(

2

2 2

2 2

4

2

2 2

x d y

x y

x F

I E

q dt

u d y

u E

qd b

b b

qd b

ρσ

ωρ

Trong đó: Eb ,Ib ,Fb - Modun đàn hồi; diện tích tiết diện băng cao su; N/m2;

m2.

Ib - Momen quán tính tiết diẹn băng cao su và vật liệu; m4

u - Biến dạng tuyệt đối của băng cao su; m

ω - Hệ số lực cản con lăn

q- Trọng lợng phân bố của băng cao su, vật liệu, con lăn; N/m

q=qb+qvl+qcl

ρqđ - khối lợng riêng quy đổi; kg/m3

b

cl b vl

F g

q q

q

.

qd

+ +

=

ρ

Từ (3.3.2-11) có phơng trình gần đúng mô tả dao động dọc và thẳng đứng của băng cao su:

Trong đó: T0- Lực căng cáp ban đầu; N

Khi điều kiện 3.3.2-23 thoả mãn, chon cáp theo điều kiện độ bền:

3 Góc tới hạn nhánh không tải:

- Chuyển động lên độ 16,85 16,85 16,85 16,85 -Chuyển động xuống độ 86,42 86,42 86,42 86,42

4 Lực tác dụng từ con lăn dới ∆ S’’ N 22,9 29,4 35,7 41,6

5 Lực tác dụng từ con lăn trên ∆ S’ N 64,3 56,8 48,8 40,5

Chơng III : Tính Toán, thiết kế băng tải khung cáp

3.1 Tính toán hộp giảm tốc bộ dẫn động cho băng tải:

3.1.1 Chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền

Theo tính toán trong chơng II, băng tải đợc dẫn động bằng hai động cơ 30KW và 17KW Để thống nhất hoá và thuận tiện cho bảo dỡng, sửa chữa, thiết kế hộp giảm tốc cho động cơ 30 KW và dùng chung cho đông cơ 17KW

π = 3 , 14 450

63 1 1000 60

% 100 ).

24 , 21 31 , 21

= Với sai số này có thể chấp nhận đợc Kết quả tính toán một số thông số động học bộ truyền đợc trình bày trong bảng 3.1.1-1

Căn cứ vào tỷ số truyền và mặt bằng bố trí đầu dẫn động hẹp ngang, nên ta chọn sơ đồ truyền động nh trên hình 3.1.1-1:

X Y

Z V

4 5

Tham khảo các tài liệu hộp giảm tốc thiết bị mỏ hầm lò nh hộp giảm tốc SKAT

80 và các hộp giảm tốc băng tải khác để chọn vật liệu, một số thông số cơ bản của các cặp bánh răng nh trong bảng 3.1.2-1, 3.1.2-2

k N

.

5 ,

Trong đó: [σ]tx- ứng suất tiếp xúc cho phép; N/mm2

[σ]N0tx- ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép; N/mm2;[σ]Notx=17.HRC

5 0 1 ( 2 1000 60

.

2 1 1

n d

v π tb π ψL

( 3.1.2.2-1)

§èi víi bé truyÒn b¸nh r¨ng trô:

) 1 ( 1000 60

2 1000 60

dtb1 - §êng kÝnh vßng chia trung b×nh cña b¸nh r¨ng nãn; mm;

n - Sè vßng quay trong mét phót cña b¸nh r¨ng ®ang xÐt; v/ph;