Tính toán và thiết kế cổng trục gầu ngoạm trọng tải 7 tấn, khẩu độ 40 m (2).DOC

Tính toán và thiết kế cổng trục gầu ngoạm trọng tải 7 tấn, khẩu độ 40 m (2).

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

Lời nói đầu

Máy nâng đợc sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế quốc dân nh : Cơ khí, xây dựng, giao thông, công nghiệp mỏ vv … Máy nâng bao gồm các Máy nâng bao gồm các loại cầu trục, cần trục quay, cổng trục, pa lăng, cần trục ô tô, cầu xếp dỡ vv… Máy nâng bao gồm các Nhờ có các thiết bị này mà sức lao động đợc giảm nhẹ, năng suất đợc nâng 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 lý thuyết và thực tế sản xuất, em may mắn đợc các thầy trong Bộ môn Máy và

Thiết bị mỏ giao cho đề tài tốt nghiệp “Tính toán và thiết kế cổng trục gầu

ngoạm trọng tải 7 tấn, khẩu độ 40 m”

Cổng trục là một thiết bị nâng chuyển đang hoạt động có hiệu quả và có vị trí rất quan trọng trong hoạt động sản xuất, kinh doanh của Công ty tuyển than Cửa Ông Với vai trò nâng chuyển than từ các kho chứa lên các phơng tiện vận tải khác nh toa xe, tàu, xà lan Cổng trục đợc thiết kế và chế tạo trong nớc, đang lắp đặt và thử nghiệm trên cảng Cửa Ông năm 2002 và đang tạo ra bức trang cảnh quang sôi động, trên máy móc dới tàu thuyền nhộn nhịp hấp dẫn.

Đề tài đồ án tốt nghiệp là một thử thách to lớn, những kiến thức đã đợc học trong 4 năm trên ghế nhà trờng Với sự hớng dẫn chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, em sẽ cố gắng nỗ lực hoàn thành đồ án đúng thời hạn để khỏi phụ lòng đào tạo của các thầy cô trong Bộ môn Máy- Thiết bị mỏ và của trờng ĐH Mỏ địa chất.

Nhân dịp này, cho phép em đợc bầy tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến thầy PGS TS Võ Quang Phiên đã hớng dẫn và giúp đỡ em tận tình chu đáo, các thầy cô trong Bộ môn Máy và thiết bị mỏ, Bộ môn kỹ thuật cơ khí, và nhà tr-ờng Đại học Mỏ địa chất đã trang bị đầy đủ kiến thức cho em vào đời trong tơng lai.

Em xin chân thành cảm ơn !

Chơng 1

Nhiệm vụ hoạt động sản xuất, kinh doanh của công tytuyển than cửa ông và vai trò quan trọng của ngànhthan cung cấp nguyên nhiên liệu thị trờng trong nớc

và quốc tế Trình độ cơ giới hoá quá trình sàng tuyểnvà xuất khẩu

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

Công ty tuyển than Cửa Ông là một doanh nghiệp quốc doanh trực thuộc tổng công ty than Việt Nam Nhiệm vụ chủ yếu của Công ty là sàng tuyển chế biến và tiêu thụ than Than sau khai thác còn ở dạng nguyên khai đợc sàng tuyển, phân loại sau đó thành những sản phẩm có chất lợng nhằm đáp ứng nhu cầu của khách hàng trên thị trờng trong và ngoài nớc.

- Phía Tây Bắc giáp quốc lộ 18 A

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

- Phía Tây Nam giáp phờng Cẩm Thịnh

1.1.2 Dân c.

Cửa Ông là một thị trấn công nghiệp, do vậy dân c ở đây thờng ở nơi khác đến, có khoảng 2 vạn dân sinh sống tập trung quanh địa bàn Công ty trong đó 90% là dân tộc kinh, 10% là dân tộc Sán rìu và Hoa Ngời dân ở đây phần lớn là cán bộ công nhân viên làm việc trong Công ty hoặc đã nghỉ hu.

1.1.3 Khí hậu.

Công ty tuyển than Cửa Ông nằm trong khu vực có địa hình ổn định về địa chất, thuận lợi về giao thông Khí hậu đợc chia làm 2 mùa rõ rệt.

- Mùa ma : Từ tháng 4 đến tháng 10 - Mùa khô : Từ tháng 11 đến tháng 3 Với các thông số đặc trng về khí hậu :

- Nhiệt độ không khí tối đa : 35,50C - Nhiệt độ không khí tối thiểu : 6,40C

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

- Độ ẩm : 96%

1.1.4 Sơ lợc về quá trình hình thành và phát triển của Công ty tuyển thanCửa Ông.

Công ty tuyển than Cửa Ông tiền thân là một cơ sở sản xuất và tiêu thụ than do Pháp xây dựng vào năm 1894 nhằm phục vụ cho việc vơ vét than của Việt Nam để đa về chính quốc Với thiết kế do Công ty Bruxelle của Bỉ hoàn thành và đi vào sản xuất năm 1924 với cơ sở ban đầu chỉ gồm :

- 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 đờng sắt vận chuyển

Ngày 22/4/1955 thực dân Pháp rút khỏi Cửa Ông, chính quyền cách mạng vào tiếp quản một cơ sở đổ nát, dây chuyền vận tải, sàng tuyển, bốc rót bị đình trệ Thâm độc hơn chúng làm đảo lộn các mạng điện, mang đi toàn bộ sơ đồ hệ thống điện cầu trục vv… Máy nâng bao gồm các

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

Thời kỳ đầu 1955 - 1960 sản lợng 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 ngời hầu hết là những lao động thủ công.

Ngày 28/8/1960 Bộ chủ quản chính thức ra quyết định thành lập xí nghiệp lấy tên gọi là “Xí nghiệp bến cửa ông” và Xí nghiệp bớc vào thực hiện kế hoạch 5 năm lần thứ nhất.

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

Thời kỳ 1966 - 1976 thực hiện khẩu hiệu vừa sản xuất vừa đánh giặc vì thế gian đoạn này sản lợng 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 Cẩm Phả với tổng số cán bộ công nhân viên là 2600 ngời.

Năm 1976 - 1985 xí nghiệp đầu t nguồn lực và để xây dựng và sửa chữa cơ sở sản xuất, Xí nghiệp tuyển than Cửa Ông đã chính thức đa hệ thống dây chuyền công nghệ mới của Ba lan sau gần 10 năm xây dựng vào hoạt động, dây chuyển 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 một phần đầu máy vào toa xe cũ.

+ Một hệ thống đờng sắt dài 80 km

Trong thời kỳ đổi mới, từ năm 1986 công nghiệp phát triển nhu cầu tiêu thụ than đòi hỏi sản phẩm của Công ty phải có chất lợng cao năm 1991 lãnh đạo Công ty đã nhập dây chuyền công nghệ úc vào sản xuất bao gồm : Hệ thống gầu rót nớc, hệ thống máy thổi, máy bơm, máy sàng, máy đập, máy lọc ép và hệ thống máng xoắn có nhiều u điểm hơn các thiết bị của Ba Lan do đó sản phẩm của Công ty có chất lợng cao đáp ứng đợc nhu cầu thị trờng.

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 việc mua than nguyên khai từ các mỏ, hàng năm có thể kéo đợc 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.

+ Năng lực bốc rót :

- Hệ thống bốc rót của hãng Hitachi gồm : 4 máy xúc Hitachi, 3 máy đánh đống Hitachi và 2 máy rót Hitachi ở cảng.

- Hệ thống cổng trục (cầu poóctích) gồm : 5 cổng trục đống và 2 cổng trục ở bến cảng.

+ Diện tích nhà xởng 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

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

1.1.6 Nhiệm vụ hoạt động sản xuất và kinh doanh của Công ty tuyển thanCửa Ông.

Công ty tuyển than Cửa Ông nằm ở công nghệ cuối cùng của quy trình sản xuất chế biến và tiêu thụ than Than nguyên khai đợc mua từ các mỏ qua hệ thống sàng tuyển, phân loại và chế biến ra những sản phẩm theo yêu cầu các hộ tiêu thụ trên thị trờng

Sản phẩm than của Công ty gồm các chủng loại : - Than cục các loại : cục 2, cục 3, cục 4 và cục 5 - Than cám các loại : cám 5, cám 6

- Than bùn.

Về chất lợng :

Than của Công ty đều đạt chất lợng cao, đối với than xuất khẩu, các chỉ tiêu đều đạt theo yêu cầu của khách hàng Năm 2000 than sản xuất tại Công ty đã đ-ợc nhà nớc công nhận đạt Iso 9002.

Về kinh doanh

Công ty tuyển than cửa ông có cảng Cửa Ông tơng đối lớn, cảng có độ sâu từ 7,5  9,5 m, cho phép tàu từ 1  3 vạn tấn vào mua than, còn các tàu lớn hơn 3 vạn tấn thì phải đậu cách xa cảng khoảng 30 km dùng các xa lan vận chuyển Cảng chính có chiều dài là 640 m, ngoài ra còn có cảng nội địa phục vụ cho khâu tiêu thụ than nội địa Với vị trí địa lý và hệ thống đờng sắt tơng đối dài Công ty tuyển than cửa ông rất thuận lợi cho việc giao lu hàng hoá, vận chuyển, chuyên chở than từ các mỏ về Công ty và vận chuyển than sạch xuất cho nội địa và xuất khẩu nớc ngoài.

Trong những năm tới với nhu cầu khai thác than ngày càng tăng của Tổng công ty và xuất khẩu than ngày càng nhiều Từ nhu cầu tăng sản lợng và chất l-ợng, khách quan đặt ra cho công ty là phải tăng cờng đầu t là phải đầu t đổi mới công nghệ, mở rộng sản xuất và nâng cao năng suất lao động Để đáp ứng đợc nhu cầu đó, Công ty tuyển than cửa ông đã trang bị các dây chuyển công nghệ t-ơng đối hiện đại và đang từng bớc hoàn thiện Những thiết bị quan trọng trong

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

dây chuyền bốc xúc, vận chuyển than là hệ thống thiết bị sàng tuyển của úc và vận tải của hãng Hitachi Nhật Bản.

Hệ thống cổng trục (poóc tích) có từ thời Pháp thuộc (vào khoảng năm 1924) sau năm 1954 miền Bắc đợc giải phóng chúng ta đã tự chế tạo và bổ xung thêm Tất cả các cổng trục khẩu độ lớn và khẩu độ ngắn đều hoạt động ở sân kho và ngoài trời, chất than thành đống khi vắng khách tiêu thụ Khi có các khách hàng tiêu thụ các máy xúc Roto có thể xúc than từ đống ở kho qua hệ thống Hitachi xuất ra tàu biển Ngoài ra cổng trục còn có nhiêm vụ là bốc xúc than bùn dới hố lắng rải phơi trên bãi làm than sinh hoạt hoặc bốc xúc than trên sân bãi đổ xuống các phơng tiện vận tải nh toa xe, tàu thuỷ, xa lan.vv… Máy nâng bao gồm các

1.2 Vai trò trong kinh tế thị trờng, ngành than cung cấp nguyên nhiên liệutrong nớc và quốc tế.

Thị trờng là một nội dung còn rất mới, phong phú, đa dạng trong hoạt động sản xuất kinh doanh, có thị trờng đầu vào và đầu ra thì có rất nhiều thuận lợi Thị trờng không những đòi hỏi về chủng loại, chất lợng, 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 t để khẳng định vị trí tin cậy đối với khách hàng tạo điều kiện cho sản xuất ổn định và phát triển.

1.2.1 Thị trờng trong nớc.

+ Than cục :

Chủ yếu bán cho các hộ tiêu thụ than lớn nh các nhà máy nhiệt điện, xi măng.vv… Máy nâng bao gồm các, theo phơng thức bán trực tiếp Khâu vận chuyển nội bộ để xuất cho tàu biển do hệ thống bốc rót của hãng Hitachi và hệ thống cổng trục bốc xúc than 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 sản l -ợng tơng đối lớn mỗi năm công ty thu hồi trên 300000 tấn và bán chủ yếu cho các đại lý tiêu thụ Do đặc thù than bùn là đợc tận thu bằng hố lắng nên khâu bốc xúc vận chuyển thờng dùng cổng trục bốc lên toa xe vận chuyển bằng hệ thống đờng sắt.

1.2.2 Thị trờng quốc tế.

Đòi hỏi khắt khe về chủng loại than theo các yêu cầu về độ tro, nhiệt lợng, cỡ hạt vv… Máy nâng bao gồm các do đó mặt hàng xuất khẩu của công ty là than cám và than cục chất lợng 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 thancủa Công ty tuyển than Của Ông.

Công nghiệp than là ngành kinh tế quan trọng của nớc ta, cung cấp nguyên nhiên liệu phục vụ cho ngành công nghiệp nội địa và xuất khẩu Để đáp ứng chủ

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 từ khâu 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, với mục đích sàng tuyển phân loại, chế biến và nâng cấp chất lợng cho các hộ tiêu thụ có nhu cầu cao.

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

a Khâu chuẩn bị khoáng sản.

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

Cấp hạt trên sàng đợc đa về hai máy đập, đợc giảm kích thớc xuống - 100 mm.

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

b Khâu tuyển

Là khâu công nghệ chính đóng vai trò quan trọng nó quyết định đến sản l-ợng và chất ll-ợng 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 nớc qua sàng 6 mm lấy cám trung gian vận chuyển trực tiếp đến hố cám 6 và sản phẩm đá thải.

- Sản phẩm than sạch theo nớc vợt qua ngỡng tràn qua sàng khe lỗ lới 1mm khử cám và nớc đa đi xử lý bùn nớc (bơm về bể tổng) Than trên sàng 1mm tiếp tục qua sàng hai lới 1,6 mm cho ta 3 sản phẩm :

- Sản phẩm - 1mm đợc bơm về bể tổng

- Sản phẩm từ 1 - 6 mm đợc bơm lên máy ly tâm - Sản phẩm +6 mm tiếp tục qua sàng

Sản phẩm dới sàng 15 mm và sản phẩm sau đập đa quay trở lại máy lăng.

Cấp 6 - 35 mm đợc tuyển bằng huyền phù trong lốc xoáy, sản phẩm sau tuyển huyền phù cho AK thấp cung cấp cho suất khẩu là chính.

Hai sản phẩm đó là than sạch sau xoáy lốc huyền phù đều phải qua sàng cung khử nớc than (đá) qua sàng rửa huyền phù than đá Đá thải sẽ đợc loại bỏ, than sạch qua sàng phân loại 6; 15mm lấy ra hai loại sản phẩm than sạch

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

6 - 15 mm và 15 - 35 mm

c Khâu xử lý nớc bùn.

Nớc bùn từ khâu tuyển đợc tập trung vào bể tổng, từ bể tổng bơm đến xoáy lốc 1, bùn tràn đợc bơm ra bể cô đặc, căn đợc đa qua xoáy lốc nớc 2, cặn của xoáy lốc 2 đợc đa qua sàng  0,5 mm Trên sàng gộp với sản phẩm

1 - 6 của sàng 2 lới 1 ; 6 mm, sản phẩm dới sàng 6;15 mm đợc đa vào máy ly tâm lấy ra cám ớt, sản phẩm dới sàng 0,5 mm quay trở lại lốc xoáy nớc 2 (nớc tràn) đa trở lại xoáy lốc nớc 1 Bùn tràn của xoáy lốc nớc 1 đợc bơm ra bể cô đặc cộng với chất keo tụ

Sản phẩm bùn đợc bơm ra bể lắng ngoài trời nớc đợc xử lý quay lại tuần hoàn Đến đây kết thúc dây chuyền công nghệ khép kín của xởng tuyển.

1.3.2 Trình độ cơ giới hóa quá trình xuất khẩu.

Trong khi giá thành than trong nớc còn thấp và nguồn ngoại tệ còn hiếm hoi thì đẩy mạnh xuất khẩu là vấn đề quan trọng của Công ty Trong tơng lai vẫn phải duy trì xuất khẩu than bởi vì Công ty có một lợng than cục và than cám chất lợng cao thích hợp với nhu cầu của bạn hàng nớc ngoài, trong khi đó ở trong nớc ít có nhu cầu sử dụng loại than này Mặt khác xuất khẩu là một lợi thế của ngành than mang lại lợi nhuận, ngoại tệ, vị trí uy tín của than Việt Nam trên thị trờng quốc tế.

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

Than sau khi đợc sàng tuyển, phân loại và chế biến đợc đa ra kho bằng hệ thống băng tải và tùy theo nhu cầu của khách hàng than sẽ đợc vận chuyển từ các kho chứa bằng thiết bị xúc bốc vận tải liên tục của hãng Hitachi Từ gầu xúc Roto than sẽ đợc đa theo hệ thống băng tải tới máy qua cầu rót than sẽ đợc rót và phun than xuống tàu biển Hoặc từ các kho chứa than sạch sẽ đợc hệ thống cổng trục đống xúc lên các toa xe sau đó đợc vận chuyển đến sân phơi 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 ứng yêu cầu của các hộ tiêu thụ giải phóng tàu nhanh Năm 2003 Công ty tuyển than Cửa Ông đã trang bị thêm một hệ thống gồm 3 chiếc cổng trục (poóc tích) sức nâng 7 tấn, khẩu độ ray 40m công sôn về 2 phía Một cánh công sôn 9m, cánh còn lại 11m, cho phép rót than xuống tàu hoặc các xà lan để vận chuyển than ra các tàu có trọng tải lớn phải nằm cách xa cảng 30km.

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

So với hệ thống bốc rót của hãng Hitachi là hệ thống liên hoàn từ khâu bốc xúc than, vận chuyển và rót xuống tàu thì cổng trục ngoài chức năng bốc rót than từ sân bãi xuống tàu và xà lan còn có thêm chức năng xúc than từ dới hồ lắng rải phơi trên sân bãi để tận dụng hoặc xúc than từ sân bãi đổ lên các phơng tiện vận tải, lên toa xe Vì vậy cổng trục có một vị trí rất quan trọng trong 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, tiêu thụ 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 chế tạo tại Cẩm Phả Hai chiếc chế tạo thử đầu tiên đã đợc lắp ráp, hoàn thành và chuẩn bị chạy thử công nghiệp.

Kết luận

Trong thời gian thực tập tại Công ty tuyển than Cửa Ông tôi đã đợc tìmhiểu về hoạt động sản xuất kinh doanh và quá trình cơ giới hóa sàng tuyển, xuấtkhẩu Cổng trục có một vị trí rất quan trọng trong dây chuyền vận chuyển vàbốc xúc rót Hệ thống đó đã góp phần giải phóng sức lao động nặng nhọc, tăngnăng suất bốc rót, tăng sản lợng, góp phần hạ giá thành sản phẩm Cùng với sựđổi mới công nghệ sàng tuyển, sản phẩm than của Công ty tuyển than cửa ôngphong phú hơn, đa dạng về chủng loại than, chất lợng sản phẩm đợc nâng caophù hợp với thị hiếu của khách hàng Công ty đã làm ăn có lãi, đời sống của cánbộ công nhân viên từng bớc đợc cải thiện, có đầu t phát triển ngắn hạn và dàihạn.

Đó là bớc đi vững chắc trong những năm qua, tạo tiền đề cho sự tồn tại vàphát triển trong tơng 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 đợc tiếp cận thực tế, học tập, quan sát và phần nào có thể đa vàođồ án để tính toán tờng minh.

Chơng 2

Tính toán thiết kế cơ cấu nâng cổng trục2.1 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

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

Đóng điện cho động cơ, phanh điện thủy lực mở ra, động cơ quay truyền chuyển động sang hộp giảm tốc, chuyển động từ hộp giảm tốc truyền sang tang cuốn 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 tự trọng, khi đó cam nối giữa hai thân gầu trái và phải đẩy hai thân gầu ra và gầu sẽ đợc mở rộng Khi kéo căng cáp thì ròng rọc di động sẽ chuyển động đi lên kéo theo hai thân gầu đóng và gầu đợc 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 đợc treo trên 4 dây cáp, 4 dây cáp đợc cuốn vào hai tang (mỗi tang cuốn 2 dây) hai tang đợc đặt trong xe lăn bởi vậy gầu ngoạm sẽ đợc di chuyển cùng xe hàng Cấu tạo gầu ngoạm gồm thân gầu trái và phải, thanh dằng 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 dới lên (2) là :

Trong đó :

iP - bội suất palăng i = = 2

P - lµ hiÖu suÊt pal¨ng

ip - lµ béi suÊt pal¨ng iP = 2  - hiÖu suÊt bé truyÒn

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

Lập Phơng trình mô men cân bằng tất cả các lực tác dụng lên mồm gầu với gối tựa quay tơng đối o.

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

Công suât động cơ phù hợp với công suất hai động cơ đã lắp đặt trên xe lăn cổng trục đang lắp đặt tại cảng Cửa ông Vấn đề tính toán công suất cơ cấu nâng bớc đầu đã đợc tờng minh.

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

- 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 đợc truyền từ động cơ vào hộp giảm tốc thông qua bộ khớp 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 đợc nâng (hạ) tùy ngời 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

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

2.2.2 Kết cấu cơ cấu nâng cổng trục 7 tấn và tính toán các thông số kỹthuật.

Cơ cấu nâng cổng trục 7 tấn là cơ cấu nâng dẫn động bằng động cơ điện, bao gồm 2 cụm truyền động Mỗi cụm truyền động cho một tang cáp, tang cuốn hai sợi cáp, nh vậy sẽ có 4 sợi dây cáp hoạt động độc lập từng đôi một.

Cổng trục 7 tấn đợc 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 trờng 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 tơng đối : 100%.

- nhiệt độ ngoài trời 00  450C

2.2.2.1Bội 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 trng 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 đợc phản ánh trong từng bớc tính toán thiết kế các cơ cấu cũng nh kết cấu kim loại, cổng trục đợc 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 thờng chọn chế độ làm việc của cơ cấu nâng đặc trng cho chế độ làm việc của máy nâng Chế độ làm việc của các cơ cấu khác đợc lựa chọn theo chế độ làm việc của cơ cấu nâng.

Chế độ làm việc của cơ cấu nâng đợc đặc trng bằng các chỉ tiêu sau : + Cờng 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 gian khởi động và chạy máy, thời gian chất tải, thời gian dỡ tải ph

+ Hệ số sử dụng máy trong một ngày.

+ Số lần mở máy trong một giờ chế độ làm việc 240 lần/giờ

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 nhiều loại khác nhau để dùng trong nhiều hoàn cảnh khác nhau và tơng ứng với nhiều chế độ tải trọng khác nhau.

Chọn cáp thép đợc bện từ các sợi kim loại đã đợc chuốt sẵn Các sợi kim loại này sau khi chuốt đã đợc 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 thờng cùng loại vật liệu.

a Chọn cáp.

Với sức nâng 7 tấn, chế độ làm việc chọn loại cáp bên kép theo hớng bện thuận 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 đó các dảnh bện thành cáp xung quanh lõi giữa Lõi giữa của các dùng lõi đay vì lõi đay mềm và giữ đợc dầu bôi trơn tốt.

- Về hớng bện cáp.

Cáp bện thuận hớng các sợi thép bện thành dảnh cùng hớng với các dảnh bện thành cáp Cáp bện thuận có u điểm hơn so với cáp bện chéo là mềm hơn bởi vậy khi uốn qua các ròng rọc và tang có đờng kính nhỏ dễ dàng hơn, ít bị mòn hơn tuy nhiên nó có nhợc 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 theo hớng bện, điều đó không an toàn Trờng hợp vật nâng đợc treo trên một đầu cáp dùng cáp bện chéo sẽ hiệu quả và an toàn hơn.

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

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

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

c Tính toán cáp.

Trong quá trình làm việc từng phần của các sợi thép của cáp có những loại ứng 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 bền theo quan hệ lực kéo đứt cáp trên lực căng tối đa.

Sđ4 = S4[n] = 44200.5,5 = 243100 N

Theo bảng lựa chọn loại cáp [Atlát máy nâng chuyển] chọn Cáp có lực kéo đứt gần đúng với lực kéo đứt tính toán

Lựa chọn loại cáp bện đôi kiểu ЛKO – 6 x19 ( 1 + 6 ) = 114 Với các

2.2.2.3 Tính toán tang cuốn cáp

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

Chiều cao nâng hàng 12,5 m tơng đối lớn chọn tang trụ kép có cắt rãnh để cuốn một lớp cáp Nhờ có cắt rãnh mà tăng đợc mặt tiếp xúc giữa cáp và tang, do đó giảm đợc áp suất giữa cáp và tang Tang có rãnh đảm bảo cho dây cáp tuần tự lần lợt cuốn theo rãnh, không bị chồng chéo lên nhau, không bị kẹt cáp trong 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 đợc lâu hơn và bền hơn.

Rãnh cáp đợc chọn theo quy chuẩn thờng R = 0,6 dc

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

t1 = 21 + 2 = 23 mm t2 = 21 + 3 = 24 mm Đờng kính tang.

Đờng kính tang phải đảm bảo tỷ lệ thích ứng với đớng kính cáp cuốn trên nó, để tránh khỏi bị uốn nhiều tăng độ bền lâu cho cáp.

Đớng kính tang tối thiểu phải tính nh sau :

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.

Đây là tang kép có phay rãnh không cần tạo thành tang, nhng cần có phần chiều dài ở hai đầu tang trớc khi phay rãnh, thông thờng :

L2= 20 mm

Chiều dài đoạn tang ở giữa không cắt rãnh khi dùng tang kép L3= L4 – 2 hmin tg 

Trong đó :

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 nhất của ổ treo hmin = 800 mm

 - Góc nghiêng cho phép dây cáp từ ròng rọc ở vị trí cao nhất khi cuốn lên Chiều dầy thành tang.

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

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

suất nén.

Thông thờng ngời ta chọn bề dầy thành tang theo công thức kinh nghiệm sau đó kiểm tra lại theo nén.

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

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp trục mới đang lắp đặt tại cửa ông.

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 chỉnh tốc 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 đợc trang bị trên trục 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 lợng 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 quay sinh ra (mô men động lực học Mđ chỉ xẩy ra trong thời gian phanh)

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

Hình 2-9: a, Phanh điện thủy lực kiểu TKG 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 Phơng án thực hiện hộp giảm tốc.

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

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 có

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 đợc chọn theo công suất khi chuyển động ổn định với tốc độ nâng không đổi vn = 35 m/ph Trong thời kỳ khởi động máy ngoài việc nâng vật, động cơ còn phải tiêu hao năng lợng để tạo gia tốc cho vật nâng và các chi tiết trong cơ cấu vì trớc đó chúng ở trạng thái tĩnh Nh vậy trong thời kỳ mở máy động cơ điện phải tạo ra mô men.

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

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

[] – Hệ số quá tải cho phép của động cơ [] = 3,27 Mô men danh nghĩa của động cơ.

Mọi hoạt động của cổng trục đợc điều khiển từ cabin, trong đó ngời điều khiển có thể quan sát toàn bộ phạm vi hoạt động của cổng trục và nắm rõ trạng thái hiện tại của cổng trục thông qua các hiển thị số và đèn Để giúp ngời điều khiển cổng trục quan sát tốt mọi vị trí lấy hàng cũng nh nhả hàng Ca bin đợc treo dới một khung xe và di chuyển cùng với xe lăn mang ngoạm trên dầm cổng trục.

Ca bin đợc kết cấu bằng thép định hình, tại nơi cần thiết làm bằng inốc, mặt trong có tờng bằng gỗ phủ pocmica, sàn trải thảm đệm toàn bộ ca bin đợc bảo ôn cách nhiệt, bên trong có quạt trống nóng, hệ thống đèn báo, bảng hiển thị chỉ 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 u điểm nổi bật :

- Không xẩy ra hiện tợng đánh lửa khi chuyển đổi trạng thái nên độ ổn định cao.

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

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

- Hệ thống điều khiển tập trung tâm PLC đợc cài đặt chơng trình có khống chế giúp cho chuyển đổi các thông số rất êm, tránh h hỏng về cơ khí.

b Cấp điện

- Cấp điện cho cầu trục :

Nguồn điện cấp AC 380, 50 Hz, 3 pha - Cấp điện cho xe hàng :

Cáp mắc theo kiểu tràng hoa và pu ly con lăn treo cáp đợc mắc trên thanh ray.

- Cấp điện chiếu sáng : AC – 220 – 50 Hz

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

+ Hệ thống mạch điện động lực.

Đờng cấp điện động lực đờng ray (đã có sẵn) Để lấy điện vào cổng trục sử dụng bộ con lăn bằng đồng  100, con lăn này đợc tỳ mềm vào phía dới đờng linh đảm bảo độ tiếp xúc tối thiểu 200 mm2, lực ép tối thiểu 4,5 kg/cm2.

Nguồn điện động lực trớc khi vào tủ động lực chính đợc đi qua cầu dao cách ly để phục vụ cho sửa chữa Đóng cắt mạch điện chính của cổng trục bằng nút ấn tay có đèn báo hiệu công tắc tơ 300 A.

Tất cả các mạch nhánh gồm : Mạch đóng mở gầu, nâng (hạ), di chuyển xe lăn, di chuyển cổng trục cũng đợc đóng cắt độc lập bằng cách khởi động từ và các nút ấn tơng ứng Riêng mạch nhánh đợc đặt rơ le dòng điện để bảo vệ cho các động cơ tơng ứng.

c Mạch điều khiển

Do thiết bị để đóng cắt mạch động lực là Thyristor nên mạch điều khiển là mạch tạo điện áp đóng mở tơng ứng với tính năng của Thyristo, cụ thể là : Tín hiệu điều khiển thông qua trang điều khiển đợc đa vào đầu vào PLC PLC nhận lệnh này và đa tín hiệu ra tơng ứng với chơng trình đã cài đặt sẵn Tín hiệu ra đ-ợc đa vào rơle trung gian để tác động vào mạch tạo điện áp đồng bộ để mở

- Báo hiệu đóng cắt mạch của các mạch chính, mạch nhánh bằng đèn báo tại nút ấn tơng ứng (đèn xanh : đã sẵn sàng, đèn đỏ : cắt)

- Báo hiệu chuẩn bị hoạt động bằng chuông + Mạch bảo vệ.

- Bảo vệ mất pha, lệc pha bằng rơ le bảo vệ pha - Bảo vệ quá dòng bằng rơ le đóng điện.

- Bảo vệ các sự cố bất bình thờng khi thao tác sai bằng các cài đặt chế độ trên PLC.

- Bảo vệ quá hành trình bằng công tắc hành trình tơng ứng.

- Chiếu sáng làm việc bằng 02 đèn pha 500 V

- Chiếu sáng sửa chữa bằng các bóng đèn lu động 20  500 W - Chiếu sáng ca bin bằng đèn trần.

e Điều khiển

- Muốn nâng hạ hay đóng mở gầu ngoạm thì dùng tay gạt TKT1 và TKT2 - Muốn di chuyển xe lăn và di chuyển cầu lăn thì dùng tay gạt KTK3, KTK4.

- Muốn dừng chuyển động thì đa tay gạt về vị trí 0 Muốn dừng hẳn làm việc thì ấn nút stop (mầu đỏ)

2.2.2.9 Các thông số kỹ thuật của cơ cấu nâng.

Cờng độ làm việc CĐ = 40%, công suất động cơ đã tính toán và lựa chọnthỏa mản yêu cầu chất (dỡ), nâng (hạ) tải và phù hợp với công suất hai động cơlắp đặt trên xe lăn cổng trục 7 tấn tại Cảng Cửa Ông Vấn đề tính toán cơ cấunâng cổng trục đã tờng minh.

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

Chơng 3

Cơ cấu di chuyển xe lăn và cầu lăn3.1 Cơ cấu di chuyển xe lăn.

Xe lăn di chuyển trên hai dầm, cơ cấu di chuyển xe lăn lắp trực tiếp trên xe lăn Kết cấu cơ cấu di chuyển xe lăn gồm 01 bộ truyền động tạo chuyển động cho bánh xe.

Xe lăn có kích thớc là 3m x 4m, do các dầm thép liên kết thành khung hộp cứng, mặt trên phủ tôn chống trơn dày 5 mm làm bề mặt lắp đặt các cơ cấu, bụng xe có gia cờng để bắt gối và bánh xe di chuyển.

Hình 3-1 Sơ đồ cơ cấu xe lăn

3.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu di chuyển xe lăn.

a Cấu tạo của cơ cấu di chuyển xe lăn.

b Nguyên lý hoạt động của cơ cấu di chuyển xe lăn.

Đóng điện cho động cơ di chuyển hoạt động, phanh điện thủy lực mở ra, động cơ quay truyền chuyển động sang hộp giảm tốc thông qua bộ khớp nối và bánh xe lắp cố định trên trục quay kéo theo xe lăn chuyển động.

3.1.2 Sơ đồ động học của cơ cấu di chuyển xe lăn.

Động cơ đợc lắp trên xe lăn, 4 bánh xe lắp dới khung xe, trong đó có 2 bánh chủ động và 2 bánh bị động, do đó hộp giảm tốc phải đặt nghiêng

0 = 750

3.1.3.1 Bánh xe và ray xe lăn.

a Bánh xe.