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

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

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 cácloại cầu trục, cần trục quay, cổng trục, pa lăng, cần trục ô tô, cầu xếp dỡ vv… Máy nâng bao gồm cácNhờ 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 lýthuyết 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 vịtrí rất quan trọng trong hoạt động sản xuất, kinh doanh của Công ty tuyển thanCửa Ông Với vai trò nâng chuyển than từ các kho chứa lên các phơng tiện vậntải khác nh toa xe, tàu, xà lan Cổng trục đợc thiết kế và chế tạo trong nớc, đanglắp đặt và thử nghiệm trên cảng Cửa Ông năm 2002 và đang tạo ra bức trangcảnh 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 họctrong 4 năm trên ghế nhà trờng Với sự hớng dẫn chỉ bảo tận tình của các thầy côgiáo, em sẽ cố gắng nỗ lực hoàn thành đồ án đúng thời hạn để khỏi phụ lòng đàotạo của các thầy cô trong Bộ môn Máy- Thiết bị mỏ và của trờng ĐH Mỏ địachất

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 tơnglai

Em xin chân thành cảm ơn !

Chơng 1

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

và quốc tế Trình độ cơ giới hoá quá trình sàng tuyển

- 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 đó90% là dân tộc kinh, 10% là dân tộc Sán rìu và Hoa Ngời dân ở đây phần lớn làcán bộ công nhân viên làm việc trong Công ty hoặc đã nghỉ hu

- Nhiệt độ không khí tối đa : 35,50C

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

- Độ ẩm : 96%

1.1.4 Sơ lợc về quá trình hình thành và phát triển của Công ty tuyển than Cửa 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 ViệtNam 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 mạngvào tiếp quản một cơ sở đổ nát, dây chuyền vận tải, sàng tuyển, bốc rót bị đìnhtrệ Thâm độc hơn chúng làm đảo lộn các mạng điện, mang đi toàn bộ sơ đồ hệthống điện cầu trục vv… Máy nâng bao gồm các

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

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

- Than kéo mỏ bình quân : 1936100 tấn/năm

- Than vào sàng bình quân : 1761600 tấn/năm

- Than sạch bình quân : 1321200 tấn/năm

- Than tiêu thụ : 1404000 tấn/năm

Ngày 12/8/1975 Xí nghiệp tuyển than Cửa Ông thuộc Công ty than CẩmPhả với tổng số cán bộ công nhân viên là 2600 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 dâychuyền công nghệ mới của Ba lan sau gần 10 năm xây dựng vào hoạt động, dâychuyển này bao gồm :

+ Một nhà máy tuyển than do Ba lan xây dựng với công suất thiết kế 800 tấn/giờ(tuyển bằng huyền phù và lắng)

+ Một hệ thống máy bốc rót, đánh đống, băng tải do Nhật Bản chế tạo gồm :

- 3 máy bốc xúc kiểu Rô to băng tải trên cần

- 4 máy đánh đống băng tải

- 2 máng rót có máng xoắn và đầu văng than ra xa

+ Một hệ thống đầu máy Dizen TY-7E và toa xe 20 tấn, 30 tấn để thay thế mộtphần đầu máy vào toa xe cũ

+ Một hệ thống đờng sắt dài 80 km

Trong thời kỳ đổi mới, từ năm 1986 công nghiệp phát triển nhu cầu tiêu thụthan đòi hỏi sản phẩm của Công ty phải có chất lợng cao năm 1991 lãnh đạoCông ty đã nhập dây chuyền công nghệ úc vào sản xuất bao gồm : Hệ thống gầurót nớc, hệ thống máy thổi, máy bơm, máy sàng, máy đập, máy lọc ép và hệthống máng xoắn có nhiều u điểm hơn các thiết bị của Ba Lan do đó sản phẩmcủa 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 việcmua than nguyên khai từ các mỏ, hàng năm có thể kéo đợc 23,5 triệu tấn than từcác 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

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

Công ty tuyển than Cửa Ông nằm ở công nghệ cuối cùng của quy trình sảnxuất chế biến và tiêu thụ than Than nguyên khai đợc mua từ các mỏ qua hệthống sàng tuyển, phân loại và chế biến ra những sản phẩm theo yêu cầu các hộtiêu thụ trên thị 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 chokhâu tiêu thụ than nội địa Với vị trí địa lý và hệ thống đờng sắt tơng đối dàiCông 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 Tổngcông 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 mớicông nghệ, mở rộng sản xuất và nâng cao năng suất lao động Để đáp ứng đợcnhu 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

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

Hệ thống cổng trục (poóc tích) có từ thời Pháp thuộc (vào khoảng năm1924) sau năm 1954 miền Bắc đợc giải phóng chúng ta đã tự chế tạo và bổ xungthêm 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 kháchhàng tiêu thụ các máy xúc Roto có thể xúc than từ đống ở kho qua hệ thốngHitachi xuất ra tàu biển Ngoài ra cổng trục còn có nhiêm vụ là bốc xúc than bùndới hố lắng rải phơi trên bãi làm than sinh hoạt hoặc bốc xúc than trên sân bãi đổxuống 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 liệu trong nớc và quốc tế.

Thị trờng là một nội dung còn rất mới, phong phú, đa dạng trong hoạt độngsản xuất kinh doanh, có thị trờng đầu vào và đầu ra thì có rất nhiều thuận lợi Thịtrờng không những đòi hỏi về chủng loại, chất lợng, giá thành than mà còn đòihỏi khâu vận chuyển và bốc rót phải thuận tiện và nhanh chóng Đó là vấn đề rấtbức xúc bởi vậy công ty đã không ngừng đầu t để khẳng định vị trí tin cậy đốivới 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, ximăng.vv… Máy nâng bao gồm các, theo phơng thức bán trực tiếp Khâu vận chuyển nội bộ để xuất chotàu biển do hệ thống bốc rót của hãng Hitachi và hệ thống cổng trục bốc xúcthan từ kho bãi lên các toa xe hoặc bốc xuống xà lan và tàu thủy

+ Than Bùn.

Than bùn là sản phẩm tận dụng sau công nghệ tuyển than mới có với sản l ợng tơng đối lớn mỗi năm công ty thu hồi trên 300000 tấn và bán chủ yếu chocác đại lý tiêu thụ Do đặc thù than bùn là đợc tận thu bằng hố lắng nên khâu bốcxúc 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 chấtlợng cao Khâu vận chuyển, bốc rót bằng hệ thống thiết bị của hãng Hitachi và

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 tảithan từ các mỏ cho đến khi bốc rót xuống tàu các hộ tiêu thụ.

1.3.1 Trình độ cơ giới hoá quá trình sản xuất sàng tuyển

Sàng tuyển là một khầu quan trọng giữa khai thác và tiêu thụ sản phẩm, vớimục đích sàng tuyển phân loại, chế biến và nâng cấp chất lợng cho các hộ tiêuthụ có nhu cầu cao

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

a Khâu chuẩn bị khoáng sản.

Than nguyên khai từ các mỏ 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 thanxuống hai tuyến băng tải đa lên sàng sơ bộ có kích thớc mắt sàng  100 phânloại làm hai cấp hạt : cấp + 100 mm ở trên sàn và cấp hạt - 100 mm lọt xuốngbăng 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, mộtphần cấp vào cho máy lắng, một phần cấp cho sàng khô lỗ lới 15 mm (sảnphẩm 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 ợng và chất lợng sản phẩm của Công ty

l-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 cámtrung 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 khửcám và nớc đa đi xử lý bùn nớc (bơm về bể tổng) Than trên sàng 1mm tiếp tụcqua 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 sautuyển 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 sàngcung 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

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 xoáylốc 1, bùn tràn đợc bơm ra bể cô đặc, căn đợc đa qua xoáy lốc nớc 2, cặn củaxoáy 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 lytâm lấy ra cám ớt, sản phẩm dới sàng 0,5 mm quay trở lại lốc xoáy nớc 2 (nớctràn) đa trở lại xoáy lốc nớc 1 Bùn tràn của xoáy lốc nớc 1 đợc bơm ra bể cô đặccộng với chất keo tụ

Sản phẩm bùn đợc bơm ra bể lắng ngoài trời nớc đợc xử lý quay lại tuầnhoàn 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 hoithì đẩy mạnh xuất khẩu là vấn đề quan trọng của Công ty Trong tơng lai vẫnphải duy trì xuất khẩu than bởi vì Công ty có một lợng than cục và than cám chấtlợng 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 ngànhthan mang lại lợi nhuận, ngoại tệ, vị trí uy tín của than Việt Nam trên thị trờngquốc 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 5vạn tấn vào ăn than dễ dàng góp phần giảm chi phí vận chuyển than và tăng nănglực xuất khẩu than của công ty

Than sau khi đợc sàng tuyển, phân loại và chế biến đợc đa ra kho bằng hệthống băng tải và tùy theo nhu cầu của khách hàng than sẽ đợc vận chuyển từcác kho chứa bằng thiết bị xúc bốc vận tải liên tục của hãng Hitachi Từ gầu xúcRoto than sẽ đợc đa theo hệ thống băng tải tới máy qua cầu rót than sẽ đợc rót vàphun than xuống tàu biển Hoặc từ các kho chứa than sạch sẽ đợc hệ thống cổngtrục đống xúc lên các toa xe sau đó đợc vận chuyển đến sân phơi ở cảng và hệthống cổng trục bến sẽ bốc xúc than lên tàu hay xà lan phục vụ cho xuất khẩu.Nhờ cơ giới hóa toàn bộ với năng suất cao từ 800  1000 T/h để đáp ứngyêu cầu của các hộ tiêu thụ giải phóng tàu nhanh Năm 2003 Công ty tuyển thanCửa Ông đã trang bị thêm một hệ thống gồm 3 chiếc cổng trục (poóc tích) sứcnâng 7 tấn, khẩu độ ray 40m công sôn về 2 phía Một cánh công sôn 9m, cánhcòn lại 11m, cho phép rót than xuống tàu hoặc các xà lan để vận chuyển than racác tàu có trọng tải lớn phải nằm cách xa cảng 30km

So với hệ thống bốc rót của hãng Hitachi là hệ thống liên hoàn từ khâu bốcxúc than, vận chuyển và rót xuống tàu thì cổng trục ngoài chức năng bốc rót than

từ sân bãi xuống tàu và xà lan còn có thêm chức năng xúc than từ dới hồ lắng rảiphơi trên sân bãi để tận dụng hoặc xúc than từ sân bãi đổ lên các phơng tiện vậntải, lên toa xe Vì vậy cổng trục có một vị trí rất quan trọng trong hoạt động sảnxuất 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 Nhữngcổng trục mới này, từ gầu ngoạm 7 tấn đến hệ thống dầm dàn, cơ cấu nâng, cơcấu 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 thửcông nghiệp

Kết luận

Trong thời gian thực tập tại Công ty tuyển than Cửa Ông tôi đã đợc tìm hiểu về hoạt động sản xuất kinh doanh và quá trình cơ giới hóa sàng tuyển, xuất khẩu Cổng trục có một vị trí rất quan trọng trong dây chuyền vận chuyển và bốc xúc rót Hệ thống đó đã góp phần giải phóng sức lao động nặng nhọc, tăng năng suất bốc rót, tăng sản lợng, góp phần hạ giá thành sản phẩm Cùng với sự

đổi mới công nghệ sàng tuyển, sản phẩm than của Công ty tuyển than cửa ông phong phú hơn, đa dạng về chủng loại than, chất lợng sản phẩm đợc nâng cao phù hợp với thị hiếu của khách hàng Công ty đã làm ăn có lãi, đời sống của cán

bộ công nhân viên từng bớc đợc cải thiện, có đầu t phát triển ngắn hạn và dài hạn.

Đó là bớc đi vững chắc trong những năm qua, tạo tiền đề cho sự tồn tại và phát 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 vào

đồ án để tính toán tờng minh.

Chơng 2

Tính toán thiết kế cơ cấu nâng cổng trục

2.1 Mô tả cấu tạo, nguyên lý làm việc và tính toán gầu ngoạm

2.1.1 Cấu tạo của gầu ngoạm.

Hình 2-1 Sơ đồ nguyên lý và kết cấu gầu ngoạm 7 tấn

Đóng điện cho động cơ, phanh điện thủy lực mở ra, động cơ quay truyềnchuyển động sang hộp giảm tốc, chuyển động từ hộp giảm tốc truyền sang tangcuốn cáp nhờ khớp nối, tang cuốn cáp quay kéo theo dây cáp chuyển động.

Khi dây cáp trùng xuống ròng rọc di động sẽ chuyển động đi xuống do tựtrọng, khi đó cam nối giữa hai thân gầu trái và phải đẩy hai thân gầu ra và gầu sẽ

đợc mở rộng Khi kéo căng cáp thì ròng rọc di động sẽ chuyển động đi lên kéotheo 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 (mỗitang cuốn 2 dây) hai tang đợc đặt trong xe lăn bởi vậy gầu ngoạm sẽ đợc dichuyển cùng xe hàng Cấu tạo gầu ngoạm gồm thân gầu trái và phải, thanh dằngtrái và phải, palăng dẫn động, trong palăng gồm hệ thống ròng rọc di động vàròng 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 - là hiệu suất palăng

Hình 2-3 Sơ đồ tính gầu ngoạm

P = 1 2 = 0,96 0,96 = 0,92

S là lực căng của dây trên một nhánh cáp

P P

i 2

Q S





Trong đó :

Q - trọng lợng toàn bộ Q = Qvl + Qg

ip - là bội suất palăng iP = 2

 - hiệu suất bộ truyền

 = p + t + 0 = 0,99 0,96 0,92 = 0,87

Tỷ số giữa khối lợng bì trên khối lợng vật liệu tải

2 , 1 9 , 0 Q

Q K

3 , 13 i

2

Q S

14 i

2

Q S

7 , 14 i

2

Q S

4 , 15 i

2

Q S

G N

(2)Trong đó :

NB = S (ip p - 1)

NB = NK - S

NB1 = NK1 - S1 = 70290 - 38200 = 32090 N

G N

28971 88

, 0 2

18900 32090

cos 2

G N

, 0 2

21000 33770

cos 2

G N

, 0 2

23100 35450

cos 2

G N

, 0 2

25200 37130

cos 2

G N

S - Lực căng dây KN

Lực cản xúc mồm gầu vào đống vật liệu

4 , 47 2

2 , 38 70 63 2

S G G

V1 1 vl  1     KN

9 , 49 2

2 , 40 70 70 2

S G G

V2  2  vl  2     KN

4 , 52 2

2 , 42 70 77 2

S G G

V3  3  vl  3     KN

9 , 54 2

2 , 44 70 84 2

S G G

V R

 = 38,30

  1 = 38,30

- Lực đóng miệng gầu R

57 , 76 619 , 0

4 , 47 sin

9 , 49 sin

4 , 52 sin

9 , 54 sin

v S

58 , 0 38200

1000

v S

58 , 0 40200

1000

v S

58 , 0 42200

1000

v S

5 , 29 87 , 0 1000

58 , 0 44200

1000

v S

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

Cơ cấu nâng đợc lắp trên xe hàng, xe hàng đợc di chuyển dọc trên 2 dầmchủ của cổng trục

Hình 2-5 Sơ đồ cơ cấu nâng tải

+ Cấu tạo của cơ cấu nâng

- Gầu ngoạm ( kiểu 4 dây tự hành)

+ Nguyên lý làm việc của cơ cấu nâng

Đóng điện cho cơ cấu nâng hạ hoạt động, phanh điện thủy lực mở ra độngcơ quay, chuyển động đợc truyền từ động cơ vào hộp giảm tốc thông qua bộkhớp nối, chuyển động từ hộp giảm tốc sang tang cuốn cáp nhờ bộ khớp nối trục

đàn hồi, tang cuốn cáp quay kéo theo cáp chuyển động lên (xuống) gầu sẽ đợcnâng (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

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

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 cuốnhai 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

2.2.2.1 Bội suất palăng cơ cấu nâng Chế độ làm việc cơ cấu nâng.

a Bội suất palăng cơ cấu nâng.

Bội suất palăng là thông số đặc trng của palăng Bội suất palăng bằng tỷ sốnhánh 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 trongtừng bớc tính toán thiết kế các cơ cấu cũng nh kết cấu kim loại, cổng trục đợcthiết kế chế tạo và sử dụng đúng chế độ làm việc sẽ đảm bảo an toàn và hiệu quảkinh tế

Trong máy nâng thờng chọn chế độ làm việc của cơ cấu nâng đặc trng chochế độ làm việc của máy nâng Chế độ làm việc của các cơ cấu khác đợc lựachọn 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 giankhởi 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 nhiềuloại khác nhau để dùng trong nhiều hoàn cảnh khác nhau và tơng ứng với nhiềuchế độ tải trọng khác nhau

Chọn cáp thép đợc bện từ các sợi kim loại đã đợc chuốt sẵn Các sợi kimloại này sau khi chuốt đã đợc lăn ép bề mặt để đạt giới hạn bền từ 1400  2000N/mm2, tăng gấp 2  3 lần độ bền của các sợi thép bình thờng cùng loại vật liệu

điều đó không an toàn Trờng hợp vật nâng đợc treo trên một đầu cáp dùng cápbện chéo sẽ hiệu quả và an toàn hơn

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

Hình 2-7 Cáp bện theo 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 loạiứng suất khác nhau :

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

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

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 cácthông số :

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

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

- Đờng kính cáp dc = 21 mm

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

2.2.2.3 Tính toán tang cuốn cáp

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

Chiều cao nâng hàng 12,5 m tơng đối lớn chọn tang trụ kép có cắt rãnh đểcuốn 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 tựlần lợt cuốn theo rãnh, không bị chồng chéo lên nhau, không bị kẹt cáp trongquá trình làm việc và nhờ có khoảng hở giữa các vòng cáp nên không có sự chàxát 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

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

z ) d D (

dc - Đờng kính cáp dc = 0,021 m

z0 - Số vòng cáp dự trữ ma sát z0 = 2

19 2 ) 021 , 0 465 , 0 (

14 , 3

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 caonhất của ổ treo hmin = 800 mm

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

Chiều dầy thành tang

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

S k

k - HÖ sè phô thuéc vµo sè líp c¸p trªn, tang cuèn 1 líp k = 1

 - HÖ sè gi¶m øng suÊt phô thuéc vµo lo¹i vËt liÖu

3 , 15

3200 1 1 t

S k

44200 1 1 t

S k

465 , 0 38200 2

D S

9347 2

465 , 0 40200 2

D S

9812 2

465 , 0 42200 2

D S

10277 2

465 , 0 44200 2

D S

Số vòng quay trên tang

97 , 23 465 , 0 14 , 3

) ph / m ( 35 D

935 n

n i

i

M

7 , 227 39

8882 i

M M

0

1 T 1

67 , 239 39

9347 i

M M

0

2 T 2

6 , 251 39

9812 i

M M

0

3 T 3

5 , 263 39

10277 i

M M

0

4 T 4

Công suất của động cơ

9550

n M

935 7 , 227 9550

n M

5 , 23 9550

935 67 , 239 9550

n M

6 , 24 9550

935 6 , 251 9550

n M

8 , 25 9550

935 5 , 263 9550

n M

2.2.2.5 Kiểm tra mô men phanh cơ cấu nâng.

Mô men phanh cơ cấu nâng dùng để treo vật nâng khi dừng và điều chỉnhtốc độ rơi vật nâng khi hạ tải Phanh trang bị trên cơ cấu nâng gồm : Phanh dừng(phanh an toàn), phanh thả (phanh điều chỉnh tốc độ) Phanh đợc trang bị trêntrục động cơ nên có mô men phanh nhỏ, kết cấu cụm phanh nhỏ gọn

Tính toán mô men phanh cơ cấu nâng

0 '

T

i i 2

D Q

i0 – Tỷ số của bộ truyền động

 - Hiệu suất bộ truyền

381 39

2 2

96 , 0 465 , 0 133000 i

i 2

D Q M

0 p

0 1 '

1

401 39

2 2

96 , 0 465 , 0 140000 i

i 2

D Q M

0 p

0 2 '

2

420 39

2 2

96 , 0 465 , 0 147000 i

i 2

D Q M

0 p

0 3 '

3

441 39

2 2

96 , 0 465 , 0 154000 i

i 2

D Q M

0 p

0 4 '

2 0 '

d

t i i 375

n D Q

Thời gian phanh

p

p p

v

S 2

t 

Quãng đờng phanh

43 , 0 80

) ph / m ( 35 80

v

vp – Vận tốc vật nâng khi bắt đầu phanh

48 , 1 ) s / m ( 58 , 0

43 , 0 2 v

S 2 t

p

p

6 7 48

, 1 2 39 375

96 , 0 935 ) 465 , 0 (

133000 t

i i 375

n D Q

2

p 2 p 2 0

2 0 1 '

8 48

, 1 2 39 375

96 , 0 935 ) 465 , 0 (

140000 t

i i 375

n D Q

2

p 2 p 2 0

2 0 2 '

45 , 8 48

, 1 2 39 375

96 , 0 935 ) 465 , 0 (

147000 t

i i 375

n D Q

2

p 2 p 2 0

2 0 3 '

85 , 8 48

, 1 2 39 375

96 , 0 935 ) 465 , 0 (

154000 t

i i 375

n D Q

2

p 2 p 2 0

2 0 4 '

M’’

đ - Mô men do động năng của các bộ phận và các chi tiết quay sinh ra

p 1 2 i i ''

d

t 375

n ) D G (

C

M 

C = 1,1  1,15

, 1 375

935 09 , 12 15 , 1 t

375

n ) D G (

C M

p 1 2 i i ''

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

Hình 2-10 Sơ đồ hộp giảm tốc

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

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

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

% 3 39

) 39 17 , 40 (









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 máyngoài việc nâng vật, động cơ còn phải tiêu hao năng lợng để tạo gia tốc cho vậtnâng và các chi tiết trong cơ cấu vì trớc đó chúng ở trạng thái tĩnh Nh vậy trongthời kỳ mở máy động cơ điện phải tạo ra mô men

D G i

i 2

D G

i

M M

0

p 0

0 pl P P tg

0 0

tg T

Trong đó:

i0 – Tỷ số bộ truyền động

0 – Hiệu suất bộ truyền động

 - Hiệu suất chung của cơ cấu nâng

 = p pl tg 0 = 0,85

Q - Trọng lợng cơ cấu nâng N

D - Đờng kính tang m

8 , 452 85

, 0 17 , 40 2 2

465 , 0 133000

i i 2

D Q M

0 p

1 1



6 , 476 85

, 0 17 , 40 2 2

465 , 0 140000

i i 2

D Q M

0 p

2 2



500 85

, 0 17 , 40 2 2

465 , 0 147000

i i 2

D Q M

0 p

3 3



3 , 524 85

, 0 17 , 40 2 2

465 , 0 154000

i i 2

D Q M

0 p

1 4

n D Q M

m 2 0 2 p dc 2 '

tm – Thêi gian më m¸y thêng tm = 1  2

7 , 8 85 , 0 5 , 1 ) 17 , 40 ( 2 375

935 ) 465 , 0 (

133000

t i i 375

n D Q

2

m 2 0 2 p dc 2 1 '



17 , 9 85 , 0 5 , 1 ) 17 , 40 ( 2 375

935 ) 465 , 0 (

140000

t i i 375

n D Q

2

m 2 0 2 p dc 2 2 '



63 , 9 85 , 0 5 , 1 ) 17 , 40 ( 2 375

935 ) 465 , 0 (

147000

t i i 375

n D Q

2

m 2 0 2 p dc 2 3 '



10 85 , 0 5 , 1 ) 17 , 40 ( 2 375

935 ) 465 , 0 (

154000

t i i 375

n D Q

2

m 2 0 2 p dc 2 4 '

d

t 375

n ) D G (

, 1 375

935 ).

89 , 94 (

2 , 1 t

375

n ) D G (

k M

m

dc 1 2 i i ''

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

Mô men danh nghĩa của động cơ

306 935

30 9550 n

N 9550 M

dc

dn

] [ 8 , 2 306

865 M

M

dn

max 1 m



] [ 9 , 2 306

896 M

M

dn

max 2 m



] [ 3 306

927 M

M

dn

max 3 m



] [ 14 , 3 306

962 M

M

dn

max 4 m

Ca bin đợc kết cấu bằng thép định hình, tại nơi cần thiết làm bằng inốc, mặttrong có tờng bằng gỗ phủ pocmica, sàn trải thảm đệm toàn bộ ca bin đợc bảo ôncách nhiệt, bên trong có quạt trống nóng, hệ thống đèn báo, bảng hiển thị chỉdẫn 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 địnhcao

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

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

- Hệ thống điều khiển tập trung tâm PLC đợc cài đặt chơng trình có khốngchế 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 thanhray

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

+ Hệ thống mạch điện động lực.

Đờng cấp điện động lực đờng ray (đã có sẵn) Để lấy điện vào cổng trục sửdụng bộ con lăn bằng đồng  100, con lăn này đợc tỳ mềm vào phía dới đờnglinh 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 daocách ly để phục vụ cho sửa chữa Đóng cắt mạch điện chính của cổng trục bằngnút 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 xelăn, di chuyển cổng trục cũng đợc đóng cắt độc lập bằng cách khởi động từ vàcác nút ấn tơng ứng Riêng mạch nhánh đợc đặt rơ le dòng điện để bảo vệ chocác động cơ tơng ứng

c Mạch điều khiển

Do thiết bị để đóng cắt mạch động lực là Thyristor nên mạch điều khiển làmạch tạo điện áp đóng mở tơng ứng với tính năng của Thyristo, cụ thể là : Tínhiệu điều khiển thông qua trang điều khiển đợc đa vào đầu vào PLC PLC nhậnlệnh 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 mởThyristor

d Mạch tín hiệu, bảo vệ và chiếu sáng

- 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 độtrên 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 làmviệc thì ấn nút stop (mầu đỏ)

2.2.2.9 Các thông số kỹ thuật của cơ cấu nâng.

Phanh điện thuỷ lực

Phanh điện từ

TKG – 300TKT – 300

Xe lăn có kích thớc là 3m x 4m, do các dầm thép liên kết thành khung hộpcứng, 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 vàbánh 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.