LOI NOI DAU
Máy nâng được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế quốc dân
như : Cơ khí, xây đựng, giao thông, công nghiệp mỏ vv Máy nâng bao gồm các loại cầu trục, cần trục quay, công trục, pa lăng, cần trục ô tô, cầu xếp dỡ vv Nhờ có các thiết bị này mà sức lao động được giảm nhẹ, năng suất được
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 được các thầy trong Bộ môn Máy và
Thiết bị mỏ giao cho đề tài tốt nghiệp “Tính tốn và thiết kế cơng trục gầu
ngoạm trọng tải 7 tấn, khẩu độ 40 m”
Cổng trục là một thiết bị nâng chuyền đang hoạt động có hiệu quả và có vị tri rat quan trọng trong hoạt động sản xuất, kinh doanh của Công ty tuyến than
Cửa Ông Với vai trò nâng chuyền than từ các kho chứa lên các phương tiện vận tải khác như toa xe, tàu, xà lan Công trục được thiết kế và chế tạo trong nước,
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 dưới tàu thuyền nhộn nhịp hấp dẫn
Đề tài đồ án tốt nghiệp là một thử thách to lớn, những kiến thức đã được học trong 4 năm trên ghế nhà trường Với sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của các
thầy cô giáo, em sẽ có gắng nỗ lực hoàn thành đồ án đúng thời hạn đề khỏi phụ lòng đào tạo của các thầy cô trong Bộ môn Máy- Thiết bị mỏ và của trường ĐH
Mỏ địa chất
Nhân dịp này, cho phép em được bầy tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc
đến thầy PGS TS Võ Quang Phiên đã hướng 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 trường Đại học Mỏ địa chất đã trang bị đầy đủ kiến thức cho em vào đời
trong tương lai
Trang 2CHUONG 1
NHIEM VU HOAT DONG SAN XUAT, KINH DOANH CUA CONG TY
TUYEN THAN CUA ONG VA VAI TRO QUAN TRONG CUA NGANH THAN CUNG CAP NGUYEN NHIEN LIEU THI TRUONG TRONG NƯỚC VA QUOC TE TRINH DO CO GIOI HOA QUA TRINH SANG
TUYEN VA XUAT KHAU
1.1 Nhiệm vụ hoạt động sản xuất và kinh doanh của Công ty tuyển than
Cửa Ơng
Cơng 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 tuyên chế biến và tiêu thụ than Than sau khai thác còn ở dạng nguyên khai được sàng tuyển, phân loại sau đó thành những sản phâm có chất lượng nhằm đáp ứng nhu cầu của khách hàng trên thị trường trong và ngoài nước 1.1.1 Vị trí địa lý Công ty tuyển than cửa ông nằm trên khu vực thị trấn Cửa Ông ở toạ độ : - Kinh tuyến 107922? Vĩ tuyến 2101" Thuộc địa phận thị xã Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh, với diện tích mặt bằng khoảng gần 2 km”
- Phía Tây Bắc giáp quốc lộ I8 A
-_ Phía Đông Nam giáp biển (vịnh Bái Tử Long)
-_ Phía Đông Nam giáp phường Cửa Ông -_ Phía Tây Nam giáp phường Câm Thịnh
1.1.2 Dân cư
Cửa Ông là một thị trấn công nghiệp, do vậy đân cư ở đây thường 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 Người dân ở đây phần
lớn là cán bộ công nhân viên làm việc trong Công ty hoặc đã nghỉ hưu
1.1.3 Khí hậu
Trang 3- Mùa mưa : Từ tháng 4 đến tháng 10
- Mùa khô : Từ tháng I1 đến tháng 3
Với các thông số đặc trưng về khí hậu :
-_ Nhiệt độ không khí tối đa : 35,5°C -_ Nhiệt độ không khí tối thiểu : 6,4”C
D6 am : 96%
1.1.4 Sơ lược 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 Việt Nam để đưa 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 tắn/giờ
01 bến cảng dài 320 m cho tầu 10000 tấn tối đa
04 thiết bị bốc rót than -_32 km đường sắt vận chuyển
Ngày 22/4/1955 thực dân Pháp rút khỏi Cửa Ông, chính quyền cách mạng
vào tiếp quản một cơ sở đồ 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
Bằng trí nhớ tuyệt vời và tinh thần lao động quên mình, một số thợ có kinh
nghiệm trong xí nghiệp đã phục hồi được một số thiết bị chủ yếu góp phần quan trọng vào việc hàn gắn các hậu quả do Pháp đề lại Sau một thời gian khôi phục nhà máy đã đi vào hoạt động, sản lượng hàng năm dần dần đã nâng cao
Thời kỳ đầu 1955 - 1960 sản lượng bình quân hàng năm là :
- Than kéo mỏ từ I + 1,2 triệu tắn/năm - Than vào sang tir 1 + 1,2 triéu tắn/năm
- Than sạch từ 750 + 900 nghìn tắn/năm
- Than tiêu thụ từ 500 + 600 nghìn tắn/năm
Trang 4Ngày 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 bước 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 có vừa phát triển sản xuất
Thời kỳ 1966 - 1976 thực hiện khâu hiệu vừa sản xuất vừa đánh giặc vì thế
gian đoạn này sản lượng than chỉ đạt :
-_ Than kéo mỏ bình quân : 1936100 tắn/năm - Than vào sàng bình quân : 1761600 tắn/năm
Than sạch bình quân : 1321200 tắn/năm Than tiêu thụ : 1404000 tắn/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 người
Năm 1976 - 1985 xí nghiệp đầu tư nguồn lực và để xây dựng và sửa chữa cơ sở sản xuất, Xí nghiệp tuyển than Cửa Ông đã chính thức đưa hệ thống đây 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 tan/gid (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 đồng 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 đường sắt đài 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 lượng cao năm 1991 lãnh đạo
Công ty đã nhập dây chuyền công nghệ úc vào sản xuất bao gồm : Hệ thống gầu rót nước, hệ thống máy thổi, máy bơm, máy sàng, máy đập, máy lọc ép và hệ
thống máng xoắn có nhiều ưu điểm hơn các thiết bị của Ba Lan do đó sản phẩm
Trang 51.1.5 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 được 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 tắn 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 công trục (cầu poóctích) gồm : 5 cổng trục đồng và 2 công trục ở bến cảng
+ Diện tích nhà xưởng 2 nhà máy tuyển là 7652 m”
+ Diện tích kho chứa thành phẩm và nguyên khai là 87560 m”
Trang 71.1.6 Nhiệm vụ hoạt động sản xuất và kinh doanh cúa Công ty tuyến than
Cửa Ơng
Cơng ty tuyển than Cửa Ơng nằm ở cơng nghệ cuối cùng của quy trình sản xuất chế biến và tiêu thụ than Than nguyên khai được 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 trường
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 lượng :
Than của Công ty đều đạt chất lượng 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 được nhà nước công nhận đạt Iso 9002
Về kinh doanh
Công ty tuyển than cửa ông có cảng Cửa Ông tương đối lớn, cảng có độ sâu
từ 7,5 + 9,5 m, cho phép tàu từ I + 3 van 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 chuyền
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 đường sắt tương đối dài
Công ty tuyến than cửa ông rất thuận lợi cho việc giao lưu hàng hoá, vận chuyển, chuyên chở than từ các mỏ về Công ty và vận chuyến than sạch xuất
cho nội địa và xuất khẩu nước ngoài
Trang 8đổi mới công nghệ, mở rộng sản xuất và nâng cao năng suất lao động Đề đáp ứng được nhu cầu đó, Công ty tuyến than cửa ông đã trang bi các dây chuyển công nghệ tương đối hiện đại và đang từng bước hoàn thiện Những thiết bị quan
trọng trong dây chuyền bốc xúc, vận chuyền 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 được giải phóng chúng ta đã tự chế tạo và bố
xung thêm Tất cả các công trục khâu 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 dưới hồ lắng rải phơi trên bãi làm than sinh hoạt hoặc bốc xúc than trên sân bãi đồ xuống các phương tiện vận tải như toa xe, tàu thuỷ, xa lan.vv 1.2 Vai trò trong kinh tế thị trường, ngành than cung cấp nguyên nhiên liệu trong nước và quốc tế
Thị trường là một nội dung còn rất mới, phong phú, đa dạng trong hoạt
động sản xuất kinh doanh, có thị trường đầu vào và đầu ra thì có rất nhiều thuận lợi Thị trường không những đòi hỏi về chủng loại, chất lượng, giá thành than mà còn đòi hỏi khâu vận chuyên và bốc rót phải thuận tiện và nhanh chóng Đó
là vấn đề rất bức xúc bởi vậy công ty đã không ngừng đầu tư để khẳng định vị trí
tin cậy đối với khách hàng tạo điều kiện cho sản xuất ồn định và phát triển 1.2.1 Thị trường trong nước
+ Than cục :
Chủ yếu bán cho các hộ tiêu thụ than lớn như các nhà máy nhiệt điện, xi măng.vv , theo phương thức bán trực tiếp Khâu vận chuyên nội bộ để xuất
cho tàu biển do hệ thống bốc rót của hãng Hitachi và hệ thống công trục bốc xúc
than từ kho bãi lên các toa xe hoặc bốc xuống xà lan và tàu thủy + Than Bun
Trang 9khâu bốc xúc vận chuyền thường dùng cổng trục bốc lên toa xe vận chuyền bằng
hệ thống đường sắt
1.2.2 Thị trường quốc tế
Đòi hỏi khắt khe về chủng loại than theo các yêu cầu về độ tro, nhiệt lượng,
cỡ hạt vv đo đó mặt hàng xuất khâu của công ty là than cám và than cục chất lượng cao Khâu vận chuyên, 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 tuyến và suất khẩu than
của Công ty tuyển than Của Ơng
Cơng nghiệp than là ngành kinh tế quan trọng của nước ta, cung cấp nguyên nhiên liệu phục vụ cho ngành công nghiệp nội địa và xuất khẩu Đề đáp ứng chủ chương của Đảng và Nhà nước về cơng nghiệp hố, hiện đại hố ngành than, Cơng ty tuyên than cửa ông đã không ngừng đối mới công nghệ sàng tuyến
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 tuyến
Sang tuyén 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 lượng cho các hộ tiêu thụ có nhu cầu cao
Quá trình sản xuất sàng tuyên theo một dây chuyền công nghệ khép kín
gồm ba khâu chính :
a Khâu chuẩn bị khoáng sản
Than nguyên khai từ các mỏ được đưa về bằng toa xe 5, 10, 20 và 30 tan được đầu kéo TY-7E đồ xuống bun ke chứa Hai máng cấp liệu đĩa quay gạt than xuống hai tuyến băng tải đưa lên sàng sơ bộ có kích thước 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 được đưa về hai máy đập, được giảm kích thước xuống
- 100 mm
Sản phẩm dưới sàng kết hợp với sản phẩm sau đập cấp lên xưởng tuyến,
Trang 10b Khâu tuyển
Là khâu công nghệ chính đóng vai trò quan trọng nó quyết định đến sản lượng và chất lượng 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 nước qua sàng ÿ6 mm lấy cám
trung gian vận chuyền trực tiếp đến hỗ cám 6 và sản phẩm đá thải
- Sản phẩm than sạch theo nước vượt qua ngưỡng tràn qua sàng khe lỗ lưới Imm khử cám và nước đưa đi xử lý bùn nước (bơm về bể tổng) Than trên sàng mm tiếp tục qua sàng hai lưới 1,6 mm cho ta 3 sản phẩm :
- Sản phẩm - 1mm được bơm về bề tổng
- Sản phẩm từ I - 6 mm được bơm lên máy ly tâm - Sản phâm +6 mm tiếp tục qua sàng
Sản phẩm dưới sàng $15 mm va sản phẩm sau đập đưa quay trở lại máy lăng
Cấp 6 - 35 mm được 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 phâm đó là than sạch sau xoáy lốc huyền phù đều phải qua sàng
cung khử nước than (đá) qua sàng rửa huyền phù than đá Đá thải sẽ được loại bỏ, than sạch qua sàng phan loai 6; 15mm lấy ra hai loại sản phẩm than sạch
6 - 15 mm va 15 - 35 mm
c Khâu xử lý nước bùn
Nước bùn từ khâu tuyển được tập trung vào bể tổng, từ bề tổng bơm đến xoáy lốc 1, bùn tràn được bơm ra bể cô đặc, căn được đưa qua xoáy lốc nước 2,
cặn của xoáy lốc 2 được đưa qua sàng ở 0,5 mm Trên sàng gộp với sản phâm
1 - 6 của sàng 2 lưới 1 ; 6 mm, sản phẩm dưới sàng 6;15 mm được đưa vào máy
ly tâm lấy ra cám ướt, sản phâm dưới sàng 0,5 mm quay trở lại lốc xoáy nước 2 (nước tràn) đưa trở lại xoáy lốc nước 1 Bùn tràn của xoáy lốc nước I được bơm
ra bề cô đặc cộng với chất keo tụ
Sản phẩm bùn được bơm ra bể lắng ngoài trời nước được xử lý quay lại
Trang 121.3.2 Trình độ cơ giới hóa quá trình xuất khẩu
Trong khi giá thành than trong nước còn thấp và nguồn ngoại tệ còn hiếm hoi thì đầy mạnh xuất khẩu là van dé quan trọng của Công ty Trong tương lai vẫn phải duy trì xuất khâu than bởi vì Công ty có một lượng than cục và than cám chất lượng cao thích hợp với nhu cầu của bạn hàng nước ngoài, trong khi
đó ở trong nước 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 trường quốc tế
Để đảm bảo cho việc xuất khẩu than thuận lợi Công ty tuyển than Cửa Ông đã cải tạo một bến cảng tương 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 chuyên than và tăng năng lực xuất khâu than của công ty
Than sau khi được sàng tuyến, phân loại và chế biến được đưa ra kho bằng
hệ thống băng tải và tùy theo nhu cầu của khách hàng than sẽ được vận chuyên
từ các kho chứa bằng thiết bị xúc bốc vận tải liên tục của hãng Hitachi Từ gầu
xúc Roto than sẽ được đưa theo hệ thống băng tải tới máy qua cầu rót than sẽ
được rót và phun than xuống tàu biển Hoặc từ các kho chứa than sạch sẽ được
hệ thống cổng trục đống xúc lên các toa xe sau đó được vận chuyên đến sân phơi ở cảng và hệ thống cổng trục bến sẽ bốc xúc than lên tàu hay xà lan phục vụ cho
Trang 13Nhờ 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, khâu 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 đề vận chuyền than ra
các 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 bốc xúc than, vận chuyển và rót xuống tàu thì công trục ngoài chức năng bốc rót than từ sân bãi xuống tàu và xà lan còn có thêm chức năng xúc than từ đưới hồ lắng rải phơi trên sân bãi để tận dụng hoặc xúc than từ sân bãi đổ lên các
phương 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 tuyến than Cửa Ơng Thiếu cơng trục ở các vi tri ké trên sẽ gây đình trệ dây chuyền công nghệ sản xuắt, tiêu thụ than Những cổng trục mới này, từ gầu ngoạm 7 tấn đến hệ thống đầm dàn,
cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyền xe lăn, cầu lăn đều do Việt Nam thiết kế và chế tạo tại Câm Phả Hai chiếc chế tạo thử đầu tiên đã được lắp ráp, hoàn thành và
chuẩn bị chạy thử công nghiệp Kết luận
Trong thời gian thực tập tại Công ty tuyển than Cửa Ơng tơi đã được 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 chuyển vận chuyển và bốc xúc rót Hệ thống đó đã góp phần giải phóng sức lao động nặng nhọc, tăng năng suất bốc rói, tăng sản lượng, góp phân 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 lượng sản phẩm được 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 bước được cải thiện, có đầu tư phát triển ngắn hạn và dài hạn
Đó là bước đi vững chắc trong những năm qua, tạo tiền đề cho sự tổn tại
Trang 14Trong khuôn khổ một đô án tốt nghiệp đại học ngành Máy và thiết bị mỏ,
tôi may mắn được tiếp cận thực tế, học tập, quan sát và phan nào có thể đưa vào
đồ án để tính toán tường mình
CHƯƠNG 2
TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ CẤU NANG CONG TRỤC
2.1 Mô tả cấu tạo, nguyên lý làm việc và tính toán gầu ngoạm
Trang 156 ® 98 6 — `Z PT KS A Hình 2-1 Sơ đô nguyên lý và kết cdu gau ngoam 7 tan Than gau Thanh dang Rong roc di động Ròng rọc có định Cam Dây cáp
2.1.2 Nguyên lý làm việc của gầu ngoạm
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 chuyền động
Khi đây cáp trùng xuống ròng rọc di động sẽ chuyển động đi xuống do tự
Trang 16được mở rộng Khi kéo căng cáp thì ròng rọc di động sẽ chuyên động đi lên kéo theo hai thân gầu đóng và gầu được đóng vào
2.1.3 Sơ đồ động học gầu ngoạm
Hình 2-2 Sơ đô động học gầu ngoạm
a Khi đóng b Khi mở tối da 2.1.4 Kết cấu gầu ngoạm và tính toán
a Kết cấu gầu ngoạm
Gầu ngoạm được treo trên 4 dây cáp, 4 dây cáp được cuốn vào hai tang
(mỗi tang cuốn 2 dây) hai tang được đặt trong xe lăn bởi vậy gầu ngoạm sẽ được di chuyển cùng xe hàng Cấu tạo gầu ngoạm gồm thân gầu trái và phải, thanh dang trai và phải, palăng dẫn động, trong palăng gồm hệ thống ròng rọc di động va rong roc c6 định, ròng rọc đi động sẽ chuyền động lên (xuống) theo cáp b Tính toán gầu ngoạm
Lực kéo xà ngang bên dưới lên (2) là :
Nx =S ip 1p (1)
Trong do :
Trang 17rịp - là hiệu suất palăng i NJ (Ogg N, ea d R G, | N Gy H > Lo Hình 2-3 Sơ đồ tính gầu ngoạm Np = Nh- M2 = 0,96 0,96 = 0,92 (OHA P BÀ S là lực căng của dây trên một nhánh cáp Q S=— 21, Trong đó : Q - trọng lượng toàn bộ Q = Q„ + Q,
ïp - là bội suất palăng ip = 2
Trang 18Q¿¡ = 0,9 Qu = 0,9 7 = 6,3 tan Qe = 1 Qu = 1.7=7 tan Qys = 1,1 Qu = 11.7 =7,7 tan Qes = 1,2 Qu = 1,2 7 = 8,4 tan Trọng lượng toàn bộ Qi = Qa + Qu = 6,3 + 7= 13,3 tấn Q = Qu + Qu=7+7= 14 tan Q3 = Qy3 + Qu=7,7 + 7 = 14,7 tan Qs = Qua + Qu = 8,4 + 7 = 15,4 tan Lực căng S trên 01 nhánh cáp ¡ -.8.- 133 = 3,82(t) =38,2 KN 21,1 2.2.0.87 ;= 8 = _ HỘ =4,02()=40,2 KN 2i 2.2/0,87 5 = Qu = _147 = 4,22(t)=42,2 KN 2i,n 2.2.0.87 Q, _ 15,4 cho = ~=4.420=442 KN 2i, 2.2087
Thay S, ip, Np vao (1) ta cd:
Trang 19Ng=Nk - S Nai = Nxi - 81 = 70290 - 38200 = 32090 N Np2 = Nxz - S2 = 73970 - 40200 = 33770 N Np3 = Nx3 - S3 = 77650 - 42200 = 35450 N Noa = Nxa - Sq = 81330 - 44200 = 37130 N Gx = Grgang tren = 0,3 Qe Gpi = 0,3 Qgi = 0,3 63 = 18,9 KN = 18900 N Gp2 = 0,3 Qg2 = 0,3 70 = 21 KN = 21000 N Ga; = 0,3 Qg3 = 0,3 77 = 23,1 KN = 23100 N Gpq = 0,3 Qos = 0,3 84 = 25,2 KN = 25200 N _ gac tli vP try mé gCu _ 56°40 = 79°29) or 2 2 cos y = 0,88 Thay vào (2) ta có lực tác dụng lên thanh đằng nối giữa xà ngang với mồm ngoạm p= N,+G, 2cosy P= Nạ, + G¿, _ 32090 + 18900 -28971N 2cosy 2.0,88 p- Nu + Gy, _ 33770 + 21000 =31119 N 2cosy 2.0,88 P, _ Nos + Gp; _ 35450 + 23100 _ 43565 Ỷ 2cosy 2.0,88 P= Nas +Gy, _ 37130 + 25200 =35414 N 2cosy 2.0,88
Lập Phương trình mô men cân bằng tất cả các lực tác dụng lên mồm gầu với gối tựa quay tương đối o
VB+Hm-Pc-1/2G,d- 1/2 Gyl=0
Trang 20v= G,+G,-S 2 Trong do : V - lực cản xúc mồm gầu vào đống vật liệu Gs - Trọng lượng gầu KN Gy - Trọng lượng vật liệu KN
S - Luc cang day KN
Trang 23Công 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 cầu nâng bước đầu đã được tường minh
2.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc và tính toán cơ cấu nâng cổng trục 7 tấn Cơ cấu nâng được lắp trên xe hàng, xe hàng được di chuyên đọc trên 2 dâm chủ của công trục
Hình 2-5 Sơ đô cơ cấu nâng tải
+ Câu tạo của cơ câu nâng Hộp giảm tốc Tang cuốn cáp Cáp thép Phanh điện thủy lực Phanh điện từ
Gầu ngoạm ( kiểu 4 dây tự hành)
+ Nguyên lý làm việc của cơ cầu nâng
Đóng điện cho cơ cấu nâng hạ hoạt động, phanh điện thủy lực mở ra động
cơ quay, chuyên động được 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
Trang 24đàn hồi, tang cuốn cáp quay kéo theo cáp chuyển động lên (xuống) gầu sẽ được
nâng (hạ) tùy người điều khiển
2.2.1 Sơ đồ động học cơ cấu nâng cổng trục 7 tấn sự |L~4 &+ _ = Lp] 4, Lt] ‘ Hình 2-6 Sơ đồ động học hai tang nâng của cơ cấu nâng tải 1 Động cơ Khớp nối trục Phanh điện thủy lực Hộp giảm tốc Phanh điện từ Khóớp nối yaw PF YD Tang cuốn cáp 2.2.2 Kết cấu cơ cấu nâng công trục 7 tấn và tính tốn các thơng số kỹ thuật
Cơ cấu nâng cống 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, như vậy sẽ có 4 sợi dây cáp hoạt động độc lập từng đôi một
Cổng trục 7 tấn được thiết kế làm việc ở bến cảng, có khâu độ L = 40(m), tốc độ nâng vạ = 35 (m/ph), sức nâng 7 tan, chiều cao nang 12,5 (m), CD = 40% Điều kiện môi trường làm việc :
Trang 25-_ Độ ẩm tương đối : 100%
- nhiét d6 ngoài trời 0° + 45°C
2.2.2.1 Bội suất palăng cơ cấu nâng Chế độ làm việc cơ cấu nâng
a Bội suất paÌăng cơ cấu nâng
Bội suất palăng là thông số đặc trưng của palăng Bội suất palăng bằng tý
số nhánh treo vật nâng trên số nhánh cáp cuốn vào tang
b chế độ làm việc cơ cấu nâng
Chế độ làm việc là đặc tính quan trọng của cổng trục nó được phản ánh
trong từng bước tính toán thiết kế các cơ cấu cũng như kết cấu kim loại, cổng
trục được 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 thường chọn chế độ làm việc của cơ cấu nâng đặc trưng
cho chế độ làm việc của máy nâng Chế độ làm việc của các cơ cấu khác được lựa chọn theo chế độ làm việc của cơ cấu nâng
Chế độ làm việc của cơ cấu nâng được đặc trưng bằng các chỉ tiêu sau : + Cường độ làm việc
t
CD % = T: 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 đỡ tải ph
CD =40 %
+ Hệ số sử dụng máy trong một ngày
Trang 26+ Hệ số sử dụng theo tải trọng Ko= = 0,85
+ 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 tương ứng với nhiều
chế độ tải trọng khác nhau
Chọn cáp thép được bện từ các sợi kim loại đã được chuốt sẵn Các sợi kim loại này sau khi chuốt đã được lăn ép bề mặt đề đạt giới hạn bền từ 1400 + 2000
N/mnỶ, tăng gấp 2 + 3 lần độ bền của các sợi thép bình thường cùng loại vật
liệu
a Chọn cáp
Với sức nâng 7 tấn, chế độ làm việc chọn loại cáp bên kép theo hướng bện thuận với các đặc điểm :
- Về cấu tạo cáp bên kép
Đầu tiên các sợi cáp bện thành các đảnh xung quanh sợi trung tâm, sau đó cac danh bén thành cáp xung quanh lõi giữa Lõi giữa của các dùng lõi đay vì lõi đay mềm và giữ được dầu bôi trơn tốt
- Về hướng bện cáp
Cáp bện thuận hướng các sợi thép bện thành dảánh cùng hướng với các dảnh bện thành cáp Cáp bện thuận có ưu điểm hơn so với cáp bện chéo là mềm hơn
bởi vậy khi uốn qua các ròng rọc và tang có đường kính nhỏ dễ dàng hơn, ít bị
mòn hơn tuy nhiên nó có nhược điểm không thể treo vật nâng trên một đầu cáp
vì khi vật nâng nhắc lên khỏi mặt đất có thế bị quay, do đó cáp bung ra theo
hướng bện, điều đó không an toàn Trường hợp vật nâng được treo trên một đầu
Trang 27Vì gầu ngoạm được 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 nhắc gầu khỏi mặt đất Hình 2-7 Cáp bện theo hướng thuận JIKO-6x19(1 +6) c Tinh 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
Trang 28Sa3 = 83 [n] = 42200 5,5 = 232100 N Saa = S4[n] = 44200.5,5 = 243100 N
Theo bảng lựa chọn loại cáp [Atlát máy nâng chuyển] chọn Cáp có lực kéo đứt gân đúng với lực kéo đứt tính toán
Lựa chọn loại cáp bện đôi kiểu JIKO - 6 x19 (1 +6 )= 114 Với các thông
- Khối lượng 1000 m cáp đã bôi tron qeap = 1635 (kg) - Diện tích tính toán của mặt cắt tất cả các sợi F = 167,03
- Đường kính cáp d, =21 mm
- Độ bền giới hạn của thép ơøy = 1800 N/mm? 2.2.2.3 Tinh toan tang cuén cap
Tang trong cơ cấu nâng dùng để biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyên động tịnh tiên đê nâng hay hạ vật nâng
Chiều cao nâng hàng 12,5 m tương đối lớn chọn tang trụ kép có cắt rãnh để cuôn một lớp cáp Nhờ có cắt rãnh mà tăng được mặt tiêp xúc giữa cáp và tang, do đó giảm được áp suất giữa cáp và tang Tang có rãnh đảm bảo cho đây cáp
tuân tự lân lượt cuôn theo rãnh, không bị chông chéo lên nhau, không bị kẹt cáp
trong quá trình làm việc và nhờ có khoảng hở giữa các vòng cáp nên không có
Trang 29Hình 2-8 Mat cat thành tang ranh xoắn a Tính chọn tang Bước cắt rãnh t t=d,+(2+3) mm t} =21+2=23 mm t=21+3=24 mm
Duong kinh tang
Đường kính tang phải đảm bảo tỷ lệ thích ứng với đướng kính cáp cuốn trên nó,
đê tránh khỏi bị uôn nhiêu tăng độ bên lâu cho cáp
Đướng kính tang tối thiểu phải tính như sau :
De d.(16+30) mm
d - Đường kính cáp D, = 21.22 =462 mm
Chon duong kinh tang D, = 465 mm b Kích thước hình học của tang
Chiều dài toàn bộ tang
L=2Lạ+2L¡+2 Lạ + Lạ mm Trong đó :
Lạ - Chiều dài phần tang để cuốn cáp làm việc mm
L¡ - Chiều đài phan tang dé cặp đầu cáp mm
Lạ- Chiều rộng của thành tang mm
L;- Chiều dài đoạn giữa không cắt rãnh của tang trụ kép mm
Chiều dài một nhánh cáp cuốn lên phần tang 1=i,.H
Trong đó :
ip — bội suất palăng i, = 2
Trang 30Số vòng cáp cuốn vào tang ở một nhánh cáp 1 RD, +4)” Trong do : 1- Chiéu dai mét nhánh cáp cuốn lên tang I= 25 m D,- Đường kính tang D,= 0,465 m d - Đường kính cáp d, = 0,021 m Z¿ - Số vòng cáp dự trữ ma sát Zạ = 2 Z= 3144046s+0030) +2=19 Chiều dài phần tang cuốn cáp Lo =z t t— Bước cuốn cáp t= 23 mm z— Số vòng cáp cuốn vào tang ở một nhánh z = 19 vòng Lo = 19.23 =437 mm
Chiều dài phần tang cặp đầu cáp Nếu cáp cặp bằng tắm ốp ở mặt ngoài của
tang với khoảng 3 vòng
L¡= 3.t= 3 23 = 69 mm
Đây là tang kép có phay rãnh không cần tạo thành tang, nhưng cần có phần chiêu dài ở hai đâu tang trước khi phay rãnh, thông thường :
Lạ= 20 mm
Chiều dài đoạn tang ở giữa không cắt rãnh khi dùng tang kép L3= Ly — 2 hmin fg Œ
Trong do :
Lạ - Khoảng cách giữa hai ròng rọc của 6 treo Ly = 300 mm
min — Khoảng cách an toàn ngắn nhất giữa trục tang và vị trí đi lên cao nhất
cua 6 treo hmin = 800 mm
ơ - Góc nghiêng cho phép đây cáp từ ròng roc ở vị trí cao nhất khi cuốn lên
Trang 31Thay vào : Ls = Lg 2 hạ¡n tgeœ = 300 — 2 800 0,07 = 118 mm Thay Lạ, Lị, Lạ, Lạ vào ta được chiều đài toàn bộ tang L=2Lạt2 Lị +2 Lạ+ Lạ L=2.437+2.69+2 20 + 188 = 1240 mm Chiều dầy thành tang
Chiều dầy thành tang được xác định xuất phát từ điều kiện bền Khi làm việc thành tang chịu các ứng suât nén, uôn và xoắn trong đó chủ yêu là ứng
suất nén
Thông thường người ta chọn bề dầy thành tang theo công thức kinh nghiệm
sau đó kiêm tra lại theo nén
5=0,02.D,+ (6+10) mm 6 =0,02.465+6=15,3 mm 5 = 0,02 465 + 10= 19,3 mm
kiểm tra nghiệm bền thành tang theo ứng suất nén
Tang được chế tạo bằng thép CT: có [ơn] = 180 N/mm’, hé sé dy trit d6 bén n=6
k.o.S
o,= oe <[o [ø,]
Trong đó :
k - Hệ số phụ thuộc vào số lớp cáp trên, tang cuốn I lớp k= l
Trang 322.2.2.4 Tính toán và lựa chọn động cơ điện cho cơ cấu nâng
Trang 33Mrs _ 10277 _ 263,5 Nm 39 My => lọ Công suất của động cơ N = M., Da 9550 Trong đó :
Mac - M6 men trên d6ng co Nm
nạc— Số vòng quay của động co v/ph =223 KW 9550 9550 M : ; = Maz-Me _ 239,67.935 _ 43 5 KW 9550 9550 = Maca _ 251,6.935 46 KW ; 9550 9550 , ".ˆ.1 KW 9550 9550
Công suất động cơ N = 22,3 + 25,8 KW
Căn cứ vào bảng chọn động cơ kiểu MTKF 412 — 6, CD = 40% Công suất động cơ N = 30 KW Số vòng quay n = 935 v/ph Khối lượng động cơ m = 315 kg cos@ = 0,78 Tmax = 1000 Nm Ty = 950 Nm
Động cơ đã tính chọn phù hợp với dẫn động cơ cấu nâng đã lắp đặt trên công trục mới đang lắp đặt tại cửa ông
2.2.2.5 Kiếm tra mô men phanh cơ cấu nâng
Mô men phanh cơ cấu nâng dùng để treo vật nâng khi đừng và điều chỉnh
Trang 34(phanh an toàn), phanh thả (phanh điều chỉnh tốc độ) Phanh được trang bị trên
trục động cơ nên có mô men phanh nhỏ, kết cấu cụm phanh nhỏ gọn
Tính tốn mơ men phanh cơ cầu nâng
M,=Mit+Mg=Mi+MatM 4
M,— M6 men tinh do trọng lượng vật nâng gây ra (mô men tĩnh xây ra suốt cả thời gian hạ vật nâng với tốc độ không đổi)
Trang 36Mỹ; =Mb; + Mạ; + Mạ = 420 + 8,45 + 23,4 =425 Nm Mỹy =MÌu + M„¿+ Mạ =441 + §,85 + 23,4 = 473 Nm Mô men phanh Mp = 412 + 473 Nm Chọn phanh có mô men phanh thỏa mãn M; < [M,] Chọn phanh Phanh chính Phanh điện thuỷ lực kiểu TKG - 300 m Đường kính bánh phanh 300 mm
Mô men phanh 800 Nm
Khối lượng phanh 92 kg Hình 2-9: a, Phanh điện thủy lực kiểu TKG Phanh hỗ trợ Phanh điện từ TKT — 300 Duong kinh banh phanh 300 mm
Mô men phanh 500 mm
Trang 37
Hình 2-9 b, Phanh điện từ kiểu TKT
2.2.2.6 Bộ truyền động
Theo tốc độ nâng vạ = 35 m/ph, tốc độ vòng quay n =935 v/ph 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 iạ = 40,17
Kiểu lắp : Trục ra và trục vào quay về một phía Phương án thực hiện hộp giảm tốc
Hình 2-10 Sơ đô 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 iạ = 40,17 sẽ có
sai sé
Trang 38_ (40,17 - 39) 39
Sai số này nằm trong giới hạn sai số cho phép điều kiện kỹ thuật
ồ =3%
2.2.2.7 Kiếm tra mô men khới động cúa cơ cấu nâng
Động cơ điện cơ cấu nâng được chọn theo công suất khi chuyển động én
định với tốc độ nâng không đổi vạ = 35 m/ph Trong thời kỳ khởi động máy
ngoài việc nâng vật, động cơ còn phải tiêu hao năng lượng đề tạo gia tốc cho vật
nâng và các chỉ tiết trong cơ cấu vì trước đó chúng ở trạng thái tĩnh Như vậy
trong thời kỳ mở máy động cơ điện phải tạo ra mô men Mạ = M.+ Mạ =M.+M¿+M̧
M(- Mô men tĩnh dùng để khắc phục trọng lượng vật nâng
Mạ - Mô men động để tạo gia tốc cho vật nâng trong thời gian khởi động
MÌ4- Mơ men động để tạo gia tốc cho các chỉ tiết quay của cơ cấu nâng tải
Mô men tĩnh do hoán vị mô men tang về trục động cơ M,
M.= M, _ G.D _ GD
T 1ạTIgT1„ - 21,-'1,Tl„Tlyd, 24,41,
Trong đó:
Trang 39M.- O:D _ 154000.0,465 ™“ 24,.i9.7 2.2.40/17.0,85 =524,3 Nm Mô men động để tạo gia tốc cho vật nâng trong thời gian khởi động máy Mì Q.Dn, “375.1215 tm — Thoi gian mo may thuong t,, = 1 +2 Q,DỶn, _ 133000.(0.465).935 a +2 +2 _ 2 2 =8,7 Nm 375.172.t„T) 375.27(40,17)7.1,5.0,85 2 2 nh Q.Dìn, _ 140000.(0,465) 335 _ 012 Nm 3751,,.t„T) 375.2 (40,17)”.1,5.0,85 2 2 ve Q,D*n, _ 147000.(0.465) 935 _ 963 Nm 3751,.t„T) 375.2 (40/17)7.15.0,85 2 2 Q,.D’.n, _ 154000.(0,465)7.935 Nm “375.212, 375224017.15.085— Mô men động để tạo ra gia tốc cho các chỉ tiết quay của cơ cau nang tai M 4, wale Trong đó : k- Hệ số k=l,2
nạc — Số vòng quay của động cơ n = 935 v/ph
(GD): = (GiD*)) roto + (GiD*i)un + (GiD*))p
(GD*), — Mô men đà trên trục động cơ (GD*) roto — Mô men đà do rô to động cơ (G;D”,)¿ạ - Mô men đà đo khớp nối
(GiD”), — Mô men đà do bánh phanh gây ra
(GD* jroo = 10,8 (Nm’)
Trang 40(G¡D”); = 82,8 (Nm”) (G¡D”)¡ = 10,8 + 1,29 + 82,8 = 94,84 Nm” 2 "" " 3751, 375.1,5 Mô men mở máy động cơ M„ạ=M,+Ma+Mïa Mại = Mụ + Mi + M2; =452,8 + 8,7 + 189 = 650 Nm Mạ; = Mẹ + Mụ¿ + MÏ% =476,6 + 9,17 + 189 = 674 Nm Mạ; = Mẹ + Mạ; + MỸ; = 500 + 9,63 + 189 = 697 Nm Mina = Mus + Maa +M a4 =524,3 + 10 + 189 =723 Nm
Mô men khởi động thực tế lớn hơn mô men tính toán lý thuyết khoảng 33%
Mo max = 1,33 Mm
Mrnimax = 1,33 Mmi = 1,33 650 = 865 Nm Mme max = 1,33 Mma = 1,33 674 = 896 Nm M3 max = 1,33 Mm3 = 1,33 697 = 927 Nm Mind max = 1,33 Mma = 1,33 723 = 962 Nm Hệ số quá tải của động cơ trong thời kỳ khởi động
M = Mamas „ °®=N [ọl
dn