Máy xúc thuỷ lực gầu ngợc PC1250SP7 là loại máy xúc dùng cho mỏ lộ thiên đây là loại máy xúc cơ bản dùng để bốc xúc đất đá thải và than lên các phương tiện vận tải. Với tính năng kỹ thuật ưu việt của máy xúc gầu ngược là di chuyển vị trí xúc dễ dàng, chủ động không phụ thuộc vào nguồn điện, có thể xúc nhiều vị trí khác nhau, rất linh hoạt thuận tiện.
Trang 1Trường ĐH Mỏ - Địa chất
Đồ án môn học: Máy khai thác
MỤC LỤC
Trang
Chương I 2
1.1 Công dụng và phạm vi sử dụng của máy xúc PC 1250 SP- 7 2
1.1.1 Công dụng của máy xúc 2
1.1.2 Phạm vi sử dụng của máy xúc 2
1.2 Kết cấu chung của máy xúc PC 1250 SP-7 3
1.2.2 Các đặc tính kỹ thuật của máy xúc 4
1.2.3 Nguyên lý làm việc của máy xúc 10
1.3 Các bộ phận chính của máy xúc 11
1.3.1 Bộ phận công tác 11
1.3.2 Cơ cấu di chuyển 13
1.3.2.1 Công dụng và yêu cầu đối với hệ thống di chuyển 15
1.3.2.2 Cấu tạo chung của hệ thống di chuyển 15
Chương II 19
2.1 Các thông số chung của máy 19
2.2 Tính toán chung cho các bộ phận của máy .20
2.2.1 Tính lực cản đào xúc tác dụng lên răng gầu .20
2.2.2 Tính lực đẩy của xylanh quay gầu 23
2.2.3 Tính lực đẩy của xy lanh quay tay gầu 28
2.2.4 Tính lực đẩy của xi lanh nâng cần 33
Chương III 35
3.1 Tính toán kiểm nghiệm bền cần máy 35
3.1.1 Xác định phản lực liên kết giữa cần và thân máy 36
3.1.2 Sơ đồ bố trí lực khi biết phương chiều và độ lớn 37
3.1.3 Vẽ biểu đồ nội lực cho cần 37
3.1.4 Kiểm nghiệm bền cho cần 42
3.2 Kiểm tra độ ổn định của máy khi làm việc 44
Trang 21.1.Công dụng và phạm vi sử dụng của máy xúc PC 1250 SP- 7.
1.1.1 Công dụng của máy xúc.
Máy xúc thuỷ lực gầu ngợc PC1250SP-7 là loại máy xúc dùng cho mỏ lộthiên đây là loại máy xúc cơ bản dùng để bốc xúc đất đá thải và than lên cácphương tiện vận tải Với tính năng kỹ thuật ưu việt của máy xúc gầu ngược là dichuyển vị trí xúc dễ dàng, chủ động không phụ thuộc vào nguồn điện, có thể xúcnhiều vị trí khác nhau, rất linh hoạt thuận tiện
Khi đất đá phủ và khoáng sản có độ kiên cố thấp, máy xúc có thể thựchiện hai chức năng đồng thời là đào - xúc trực tiếp mà không cần nổ mìn làm tơirời Chính vì thế việc sử dụng máy xúc thuỷ lực gầu ngược xúc than đặc biệt khixúc các vỉa hẹp có cấu tạo phức tạp thì năng xuất cao hơn máy xúc EKG
1.1.2 Phạm vi sử dụng của máy xúc.
Trong một số ngành kinh tế máy xúc thuỷ lực được sử dụng ở nhiều vị trísản xuất như bốc xúc đất đá, khoáng sản trong công nghiệp khai thác, đào vétmương máng hồ trong nông nghiệp Máy xúc thuỷ lực còn phục vụ cho cáccông trình xây dựng, làm cầu đường
Như vậy, máy xúc thuỷ lực có ảnh hưởng to lớn và góp phần quan trọngtrong nền kinh tế quốc dân
Hiện nay hầu hết các loại máy xúc thuỷ lực được trang bị động cơ diezenlàmđộng lực chính do vậy có một số ưu nhược điểm sau:
Ưu điểm: máy xúc có thể làm việc nhiều địa hình phức tạp Tính cơ độngcủa máy cao, điều khiển nhẹ nhàng, năng xuất lớn
Trang 3Trường ĐH Mỏ - Địa chất
Đồ án môn học: Máy khai thác
Nhược điểm: do phải hoạt động bằng thuỷ lực nên không tránh khỏi sự rò
rỉ của dầu gây ô nhiễm môi trường Chi phí nhiên liệu cao làm cho năng suấtthấp, ngoài ra dung tích gầu của máy hạn chế vì vậy khi khai thác thì đất đá vàkhoáng sản phải tơi vụn, gây lãng phí cho công tác khoan nổ mìn Mặt khácbảo dưỡng sửa chữa phức tạp, phụ tùng thay thế cho máy đắt
1.2.Kết cấu chung của máy xúc PC 1250 SP-7.
1.2.1 Kết cấu chung của máy xúc.
Sơ đồ kết cấu chung của máy xúc PC 1250 SP-7 được nêu trên hình 2.1.Gầu xúc 1 được gắn với tay gầu 4 nhờ chốt bản lề và khớp nối gầu 2, tay gầu 4nối bằng bản lề với cần máy 6 Xy lanh thuỷ lực 3 làm nhiệm vụ co duỗi gầukhi đào xúc và khi đổ tải, xy lanh thuỷ lực 5 có tác dụng tạo lực cắt cho rănggầu Cần máy 6 được nối bản lề với thân máy 13 Cần máy được nâng lên caokhi quay đổ và hạ thấp xuống khi vào xúc nhờ xy lanh thuỷ lực 7 Thân máy
13 là khoang lắp đặt các thiết bị như nguồn điện dẫn động, điều khiển, ca bin,động cơ, bơm, các hệ thống van Thân máy lắp trên bộ phận di chuyển baogồm có: Dải xích 10, bánh dẫn động 8, bánh căng 11 và khung sườn đỡ xích 9.Thân máy có thể quay tương đối quanh trục thẳng đứng
Trang 4Trường ĐH Mỏ - Địa chất
Đồ án môn học: Máy khai thác
Hình 1.1: Sơ đồ kết cấu máy xúc PC 1250SP-7
1: Gầu xúc 2: Khớp nối gầu 3: Xy lanh gầu 4: Tay gầu 5: Xylanh taygầu6: Cần máy 7: Xy lanh cần 8: Bánh dẫn động 9: Khung bánh xích
10: Xích 11: Bánh căng 12: Mái che 13: Thân máy
1.2.2 Các đặc tính kỹ thuật của máy xúc
Bảng 1-1: các đặc tính kĩ thuật của máy xúc.
Trang 5Khoảng cách từ tâm máy đến cuối
dải xích phía sau
Khoảng cách giữa tâm bánh căng
Góc nghiêng tối đa cho phép quay Độ 12
Trang 6Tốc độ lớn nhất khi không tải v/ph 2000
Tốc độ nhỏ nhất khi không tải v/ph 900
Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất g/kwh 203
Trang 7Máy phát điện 24V-50A
Két mát nhiên liệu Kiểu 3A-CS- Cánh tản nhiệt 3,5mm Két mát động cơ
Kiểu CWX-5-Cánh tản nhiệt 3 mm, van áp lực mở ở 0,5÷0,1 KG/cm2 Van áp lực chân không mở ở Cánh quạt mát sau tăng áp
cơ ở 1800 v/ph Gầm
rộng 1000 mm, bước xích 280 mm Bơm thuỷ lực
áp lực 320 KG/cm2 Bơm số 1: HPV95+95 Bơm số 2:
áp lực 320 KG/cm2 Bơm điều khiển SAR100+020+010 Bơm bánh răng 3 khoang
Trang 8Tốc độ quay = tốc độ động cơ Lưu lượng 100+020+010 l/ph
áp lực 30 KG/cm2 Điều khiển thuỷ lực
Van điều khiển 4 khoang 2 chiếc
Van điều khiển 5 khoang 1 chiếc
Phương pháp điều khiển Thuỷ lực
Động cơ di chuyển, nhà sx:
KAYA BA (KYB) B0440-96021
MSF340VP-EH 2 chiếc động cơ thuỷ lực kiểu PISTON có phanh đĩa thuỷ lực -Lưu lượng
Van giảm áp mạch ĐK phanh KG/cm2 18,4± 4
Giảm tốc di chuyển Kiểu hành tinh tỷ số truyền 139,852 Động cơ quay
KMF160AB-2 2 chiếc Động cơ thuỷ lực kiểu PISTON có phanh đĩa thuỷ lực
-Van an toàn đặt ở áp suất 275 KG/cm2 ở lưu lượng 300 l/ph
-Van giảm áp mạch điều khiển
phanh
-Giảm tốc quay Kiểu hành tinh tỷ số truyền 35,716
Trang 9Khoảng cách lớn nhất giữa 2 tâm
Trang 101.2.3 Nguyên lý làm việc của máy xúc.
Sơ đồ làm việc của máy xúc được thể hiện trên hình 1.2
Hình 1.2: Kích thước làm việc của máy xúc
Sau khi máy gạt thực hiện quá trình san gạt mặt nền nơi máy xúc đứng đểthực hiện quá trình xúc hay đào xúc (còn gọi là gương xúc) Khi máy xúc hoạtđộng bộ phận di chuyển đứng cố định Chỉ có các hệ thống nâng hạ, co duỗitay, gầu và quay đổ làm việc Máy xúc hoạt động theo một chu kỳ gồm các giaiđoạn: Xúc (hay đào- xúc), quay đổ, đổ tải và quay về Máy xúc di chuyển đến
vị trí tiếp theo khi đã xúc hết tầm với
* Giai đoạn đào xúc.
Gầu bắt đầu từ vị trí xúc (vị trí I) Xylanh thuỷ lực 5 có tác dụng tạo lựccắt cho răng gầu Trong quá trình xúc xylanh thuỷ lực 4 được điều khiển đồng
Trang 11thời làm cho gầu co lại để giữ đất đá trong gầu Kết thúc quá trình đào xúc, đất
đá được xúc đầy vào trong gầu
* Giai đoạn quay đổ.
Ra khỏi gương xúc, gầu được nâng lên đến độ cao cần dì tải nhờ xylanhthuỷ lực6 Phần trên của máy quay đưa gầu đến vị trí dì tải Gầu đổ tải bằngcách úp nhờ phối hợp xylanh thuỷ lực 4 và 5 để đất đá rơi qua miệng gầu
* Giai đoạn quay về.
Sau khi đổ tải máy quay và hạ gầu không xuống vị trí xúc nhờ phối hợp
xy lanh tay gầu 5 và xylanh cần 6 Sau đó quá trình lặp lại
1.3.Các bộ phận chính của máy xúc.
1.3.1 Bộ phận công tác.
Bộ phận công tác của máy xúc gồm có: gầu xúc, tay gầu, cần máy
* Gầu xúc: là một cụm chi tiết Gầu xúc trực tiếp tiếp xúc với đất đá khimáy xúc hoạt động do vậy gầu xúc phải có cấu tạo phù hợp với điều kiện làmviệc, độ cứng vững tốt, tính chống mài mòn cao
Sơ đồ kết cấu gầu xúc nêu trên hình 1.3
Thành gầu sau liên kết với hai thành gầu bên bằng hàn, và có lỗ liên kếtvới piston bằng chốt Thành gầu được hàn với đáy gầu, để tăng độ cứng vững
có thể được đúc liền Hai bên thành gầu có lợi
gầu trên để chống mòn
1: Răng gầu xúc 2: Chốt răng gầu 3: Lợi gầu trên 4: Lợi gầu dưới 5: Thành gầu bên 6: Lỗ để liên kết với tay gầu
7: Lỗ để liên kết với piston 8: Thành gầu sau
Trang 12Hình 1.3: Kết cấu gầu xúc.
* Cần máy và tay gầu: Sơ đồ kết cấu của cần máy và tay gầu nêu trên hình 1.4
a) Kết cấu cần và tay gầu.
b) Kết cấu tay gầu.
c) Kết cấu cần gầu
Trang 13Hình 1.4 Sơ đồ kết cấu cần và tay gầu
2- Chốt nối gầu với thanh nối truyền lực 11- Chốt nối đầu cán piston xy lanh quay tay với tay gầu 3- Thanh nối truyền lực 12- Chốt nối cần với tay gầu.
4- Chốt đầu cán piston xy lanh quay gầu 13- Xy lanh quay tay gầu.
5- Chốt nối giữa tay gầu với gầu 14- Chốt nối chân xy lanh quay tay gầu với cần.
7- Chốt nối giữa thanh nối với tay gầu 16- Cần.
+ Tay gầu là bộ phận tiếp nối với cần, cho phép có thể đưa gầu ra xa vàkéo gầu vào gần so với cần bằng bản lề Về một phía có lỗ chốt để nối với cánpiston xy lanh thuỷ lực quay tay gầu, một đầu liên kiết với gầu xúc thông qua
cơ cấu thanh giằng giữa gầu, piston và tay gầu
Tay gầu cũng gồm những tấm thép hàn lại thành hình hộp có tiết diện lớndần từ phần liên kiết với gầu xúc đến phần liên kết với cần
1.3.2 Cơ cấu di chuyển.
1.3.2.1 Công dụng và yêu cầu đối với hệ thống di chuyển.
+ Công dụng: Hệ thống di chuyển dùng để di chuyển máy xúc khi phảichuyển vị trí làm việc, nó biến đổi chuyển động quay của động cơ thuỷ lựcthành chuyển động thẳng tịnh tiến của máy xúc, đồng thời làm thay đổi hướng
và tốc độ chuyển động đảm bảo cho máy xúc di chuyển an toàn, ổn định
Trang 14+ Yêu cầu đối với hệ thống di chuyển.
Để phù hợp với điều kiện làm việc của máy xúc hệ thống di chuyển phảiđảm bảo một số các yêu cầu sau:
- Truyền được mô men quay từ động cơ di chuyển tới các bánh xe chủđộng của máy xúc Đồng thời biến mô men quay thành chuyển động tịnh tiếncủa máy
Hình 1.5: Hộp giảm tốc di chuyển
2 Giá đì bánh răng hành tinh 10 Vỏ hộp giảm tốc
3 Bánh răng trung tâm số 2 (Z=13) 11 Khớp trục
4 Bánh răng dẫn động (Z=19) 12 Bánh răng trung tâm số (Z=13)
5 Giá đì bánh răng hành tinh 13 Mô tơ di chuyển
6 Bánh răng hành tinh số (Z=24) 14 Bánh răng dẫn hướng (Z=27)
Trang 1517 Bánh răng bị dẫn động (Z=69) 18 Vành răng (Z= 63)
- Phải thay đổi hướng chuyển động chính xác theo sự điều khiển củangười vận hành máy Phải dừng máy trong mọi điều kiện khi có yêu cầu
1.3.2.2 Cấu tạo chung của hệ thống di chuyển.
Hệ thống di chuyển gồm các cụm chi tiết:
- Cụm chi tiết truyền mô men quay (hộp số, mô tơ thuỷ lực)
- Cụm chi tiết truyền chuyển động: gầm máy, bộ ổn định, các bánh xe,xích…
- Cụm chi tiết điều khiển: gồm hệ thống lái, phanh…
* Hộp số di chuyển của máy xúc nêu trên hình 1.5.
Hộp số dùng để truyền mô men quay ra bánh xích Từ mô tơ thuỷ lực dichuyển thông qua các cặp bánh răng trong hộp số, thay đổi tỷ số truyền do đóthay đổi được vận tốc di chuyển của máy xúc
- Nguyên lý cấu tạo hộp giảm tốc di chuyển: Bánh răng trung tâm số 3được ăn khớp với bánh răng hành tinh số 6, bánh răng hành tinh số 6 được lắpvới giá đì 2 thông qua ổ bi và chốt Vành răng số 15 được lắp với vỏ 10 và may
ơ 7 bằng bu lông Vành răng số 1 ăn khớp với bánh răng hành tinh số 16 vàbánh răng hành tinh số 6 ăn khớp với vành răng số 18 Ngoài ra vành răng số
15 được ăn khớp với bánh răng dẫn hướng 14 đồng thời bánh răng dẫn hướng
14 lại ăn khớp với bánh răng mặt trời số 12 Bánh răng hành tinh số 16 ăn khớpvới bánh răng chủ động 17 và bánh răng chủ động 17 lại gắn với trục bằng bulông
- Nguyên lý hoạt động: Mô tơ di chuyển 13 truyền chuyển động quay
thông qua khớp nối trục 11 và được truyền tới bánh răng trung tâm số 12 Vànhrăng số 15 được nối với vỏ 10 và may ơ 7 bằng bu lông, vì vậy khi bánh răngtrung tâm 12 quay làm bánh răng hành tinh số 16 quay quanh trục của nó và
Trang 16chuyển động theo quỹ đạo dọc vành răng số 15 Bánh răng hành tinh số 16được gắn với giá đì 5, vì vậy giá 5 quay cùng quỹ đạo của bánh răng hành tinh
số 16 Giá đì 16 lại ăn khớp với bánh răng trung tâm số 12 và bánh răng trungtâm số 12 ăn khớp với bánh răng hành tinh số 6, đồng thời bánh răng hành tinh
số 6 lại ăn khớp với vành răng số 15
* Bộ phận di chuyển xích nêu trên hình 1.6.
Máy xúc di chuyển bằng xích bản có ưu điểm là lực bám dính với nền lớn,
dễ vượt dốc, dễ vượt qua các hố rãnh không rộng, không cần thiết phải đòi hỏiphải có mặt nền di chuyển nhẵn Diện tích tiếp xúc với mặt đất lớn nên áp lựcđơn vị tác dụng lên nền nhỏ, ổn định khi làm việc, khả năng chịu tải lớn nênkhi làm việc không cần giá đì phụ, khi bị lún đến 40% chiều cao xích máyvẫn di chuyển được
Tuy nhiên ngoài ra có các nhược điểm sau: Kết cấu của xích di chuyểnphức tạp, nặng nề, chóng mòn, hiệu suất thấp do tổn thất công suất lớn dẫn đếntiêu hao công suất lớn, khả năng cơ động trong di chuyển thấp.Kết cấu củacụm di chuyển gồm có xích, bánh chủ động, bánh dẫn hướng, khung đì
* Bệ trên.
Bệ trên hay thân máy là khoang lắp đặt các thiết bị như nguồn điện dẫnđộng, điều khiển, ca bin, động cơ, bơm, mô tơ thuỷ lực, các hệ thống van… Bệtrên có thể quay quanh trục thẳng đứng so với bệ dưới
* Bệ dưới.
Bệ dưới là khung của máy xúc, nó có nhiệm vụ đì thân máy do đó nó phải
có độ cứng vững cao để đảm bảo cho máy xúc làm việc an toàn Trên bệ dưới
có lắp trục thẳng đứng Bệ trên có thể quay quanh bệ dưới nhờ trục thẳng đứngnày
Trang 186420
Trang 19Hình 1.7: 1.Bể trên 2 Bể dưới 3 Đối trọng
Trang 20CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CHUNG MÁY XÚC TH Ủ Y LỰC GẦU NGƯỢC
PC 1250 SP - 7
2.1 Các thông số chung của máy
Theo catalog của máy KOMATSU PC 1250SP 7 ta có:
- Khối lượng máy xúc Gm = 109500 kg
- Chiều dài của xích lx = 6425 mm;
- Khoảng các giữa hai khoá xích trung tâm l = 4995 mm;
- Khối lượng gầu không chứa đất đá Gg = 6000 kg ;
- Trọng lượng của gầu không chứa đất đá Gg = 60000 (N) = 60 (kN)
- Trọng lượng đất đá chứa đầy trong gầu: Gđ = q.γ đ K1
t.104 (2.1)Với: - q: dung tích gầu xúc q = 6,7 m3
- γ đ: trọng lượng của một đơn vị thể tích; γ đ = 2,2÷3 (T/m3)
- Kt : Hệ số tơi xốp của đất đá Kt = 1,25÷1,3 → G đ=6,7.3 1
1,3 10
4 =154615,38 (N )=154,61 (kN )
- Trọng lượng của gầu và đất đá chứa đầy trong gầu:
Gg+đ = Gg +Gđ = 60 + 154,61= 214,61 (kN) ;
- Khối lượng tay gầu: Gt = 6400 kg;
- Trọng lượng tay gầu Gt = 64 (kN);
- Chiều dài tay gầu: lt = 4,914 m;
- Kích thước của gầu:
+ bg = 2520 mm = 2,52 m ; + Lg = 2570 mm = 2,57 m;
Trang 21+ hg = 2420 mm = 2,42 m;
- Trọng lượng cần máy: Gc = 12600 kg;
- Chiều dài cần máy: lc = 8170 mm;
2.2 Tính toán chung cho các bộ phận của máy.
2.2.1 Tính lực cản đào xúc tác dụng lên răng gầu.
- Trong quá trình đào – xúc, gầu là bộ phận trực tiếp tác dụng lựcvào đất đá và phá huỷ nó và đẩy vào gầu Do vậy gầu chịu tác dụng củalực cản của đất đá tác dụng ngược trở lại
- Quá trình đào xúc và đẩy đất đá vào gầu phụ thuộc vào độnghiêng của quỹ đạo đào - xúc Khi gầu chuyển động, lớp đất đá có chiều dày
C bị phá huỷ và tạo thành phoi 1 Gầu tiếp tục chuyển động, phoi cắt bị đẩy vàogầu tạo thành lớp thứ 2 Lớp phoi vào gầu trước ngăn cản lớp sau Vì vậy, lớpphoi sau đẩy lớp phoi trước vào sâu hơn hay trượt lên lớp trước Điều đó cànglàm tăng thêm lực cản chuyển động của gầu đất đá vào gầu càng nhiều lực cảncàng tăng, nên phía trước gầu có một phần đất đá bị đùn lại 3 Quỹ đạo đào xúccàng dốc, đất đá đùn lại càng ít Khi sắp kết thúc quá trình đào xúc, quỹ đạo củagầu thẳng đứng, phần đất đá đùn lại rơi hết vào gầu Do đó khi đi tính lực cảnđào xúc ta sẽ tính cho gầu ở vị trí sắp ra khỏi gương khai thác; vì ở vị trínày, chiều dày phoi cắt là lớn nhất và gầu chứa đầy đất đá
Trang 22Hình 2.1: Lực cản đào xúc tác dụng lên răng gầu
+ Lực cản lớn nhất tác dụng lên răng gầu
Cmax - Chiều dài phoi cắt lớn nhất
Tại thời điểm mà gầu sắp ra khỏi gương khai thác
Với:
q - Dung tích gầu xúc q = 6,7 m3
b - Chiều rộng lát cắt, b = b g= 252 (cm)
Trang 23Giai đoạn đào - xúc, quay đổ, quay về của một chu kỳ xúc Mà tại mỗi
vị trí đó có lực đẩy của các xylanh là lớn nhất Và chỉ đi tính toán cho máythực thực hiện làm việc đào đất đá nguyên khối có độ cứng trung bình
Ta nhận thấy rằng trong 3 giai đoạn làm việc thì giai đoạn quay đổ vàgiai đoạn quay về do không chịu lực cản cắt của đất đá lên răng gầu nên lựcđẩy của xy lanh không thể lớn hơn lực đẩy của xylanh ở giai đoạn đào - xúc
Do vậy trong quá trình tính toán lực đẩy của xylanh ta có thể bỏ qua hai giaiđoạn quay đổ và giai đoạn quay về, mà chỉ đi tính toán cho giai đoạn đào xúctrong chu kỳ làm việc của máy Và ta đi tính toán với những vị trí làm việccủa máy mà ở đó lực của các xylanh sinh ra là lớn nhất
Trong quá trình đào xúc quỹ đạo của gầu luôn thay đổi và lực cản từ đất
đá lên răng gầu cũng luôn thay đổi Mặt khác, hoạt động của máy xúc có thểđược thực hiện nhờ xylanh quay gầu hoặc xylanh đẩy tay gầu Và để đơngiản trong quá trình tính toán tại tất cả các vị trí đào xúc của máy khi mà gầusắp ra khỏi gương khai thác, thì gầu đều cắt được lớp phoi có chiều dày Cmax
và lực cản cắt tác dụng lên răng gầu là P01max