II.1. Thay đổi kết cấu để giảm công suất điện của hệ thống
II.1.1. Cải tiến con lăn băng tải
- Trong công thức tính toán công suất cho băng tải chở vật liệu, thì khối lượng quay của con lăn cũng có ảnh hưởng khá lớn đến công suất. Vì vậy, trong
đề tài này chúng tôi đã đưa ra phương án thiết kế lại các con lăn, nhằm mục tiêu giảm khối lượng phần quay của chúng để tiết kiệm công suất cho động cơ.
Phương pháp thiết kế trước đây : Các cốc ổ của con lăn được chế tạo từ
gang đúc có khối lượng khá lớn; Vỏ con lăn làm từ thép ống; Trục làm từ thép tròn C45. Các vòng bi lắp trên trục, cốc ổ được bôi trơn bằng mỡ và được che kín bảo vệ. Đối với các loại con lăn khác nhau có khối lượng khác nhau, tùy theo kích thước.
Phương án cải tiến: Thay đổi kết cấu cốc ổ bằng gang đúc có khối lượng lớn bằng cốc ổ dập bằng thép tấm mỏng và nhẹ hơn, với công nghệ này giảm
được khối lượng con lăn rất lớn, giảm thời gian gia công nhiều lần (điều này càng có ý nghĩa khi mà tuyến băng tải càng dài). Kết cấu cốc ổ cũ và cốc ổ cải tiến xem trong các bản vẽ thiết kế con lăn băng tải các loại.
Kết quả:
- Giảm khối lượng vật liệu cốc ổ, dẫn đến giảm chi phí vật liệu.
- Giảm được mô men quán tính quay của hệ thống, nhằm giảm tiêu hao năng lượng cho cả hệ thống.
- Tuy chi phí đầu tư cho thử nghiệm chế tạo ban đầu tương đối lớn, nhưng giảm được thời gian chế tạo sản phẩm. Cụ thể các cốc ổ trước đây qua nhiều công đoạn Đúc -> Ủ -> làm sạch -> gia công cơ, thì nay chỉ cần cắt phôi từ thép tấm theo hình khai triển sau đó dập nguội là được sản phẩm theo yêu cầu.
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 32
II.1.2. Nâng cao khả năng ổn định của băng tải
Đối với kết cấu băng tải, trong thời gian thực hiện dự án, nhóm dự án còn cải tiến một số thiết kế như: Đưa hệ thống con lăn tự định tâm vào các băng tải, nhằm tăng cường độổn định cho tuyến băng.
Giàn con lăn định tâm dưới: mỗi giàn gồm 02 con lăn đỡ và 02 con lăn biên, giá đỡ có có thể quay tương đối với nhau. Nhờ tổ hợp kết cấu đặc biệt này có thể tự động định tâm dây băng trên nhánh không tải khi bị lệch. Các giàn con lăn được lắp trên khung bằng bu lông, đai ốc và được bố trí với mật độ
thích hợp.
Hình 10: Giàn con lăn định tâm dưới
Giàn con lăn định tâm trên:
Mỗi giàn gồm 03 con lăn đỡ, 02 con lăn biên và 01 giá đỡ có 2 phần có thể quay được tương đối với nhau. Nhờ tổ hợp kết cấu đặc biệt này có thể tự động định tâm dây băng trên nhánh có tải khi bị lệch. Các giàn con lăn được lắp trên khung bằng bu lông, đai ốc và được bố trí với mật độ thích hợp.
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 33
Hình 11: Giàn con lăn định tâm trên
Định tâm cưỡng bức:
Khi cần điều chỉnh băng tại vị trí cục bộ nào đó có thể điều chỉnh góc nghiêng trục con lăn (bằng các rãnh có sẵn trong giá con lăn) để điều chỉnh hướng chuyển động của băng 1 góc nhất định. Sơ đồ chuyển góc con lăn
đượcmô tả như hình sau.
Hình 12: Chuyển hướng con lăn đểđịnh tâm
Tất cả các con lăn, giá bắt con lăn được chuẩn hóa để sử dụng chung trong mỏ than hầm lò.
II.1.3. Bố trí hợp lý góc nhận tải
- Đối với một số vị trí cấp liệu của băng tải, việc bố trí dòng vật liệu cấp cho băng tải cũng ảnh hưởng lớn đến hoạt động của băng và công suất động cơ. Trong các thiết kế phần cấp liệu, tài liệu thiết kế cố gắng tận dụng tối đa tốc độ
và hướng dòng vật liệu khi tiếp xúc vào băng. Việc bố trí này nhằm giảm lực tác
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 34
- Các tính toán này được tổ hợp vào phần mềm tính toán để xác định công suất hợp lý.
Hình 13: Tính toán góc nhận tải thích hợp
II.2. Thay đổi kết cấu máng cào để nâng cao tuổi thọ (chuyển từ loại cũ sang
loại mới)
Trong mỏ than hầm lò, máng cào được xem là các thiết bị vận tải chính
được sử dụng tại các gương lò. Trước đây các loại máng cào được sử dụng nhiều nhất là SKAT80 của Ba Lan và C14M củaViện. Hiện tại, Viện đã làm chủ công nghệ và chế tạo hàng loạt thiết bị nói trên để cung cấp cho các mỏ
than. Trong quá trình thực hiện dự án này, nhóm đề tài đã cải tiến kết cấu của cầu máng cho phù hợp với điều kiện làm việc, theo hướng nâng cao tuổi thọ
của thiết bị và giảm tiêu hao vật liệu (khối lượng cầu máng loại cũ là 113kg; khối lượng 01 cầu máng loại cải tiến có khối lượng là 99,5kg), hạ giá thành sản phẩm đồng thời cải thiện điều kiện làm việc cho người lao động.
Kết cấu của cầu máng trước đây được chế tạo từ thép hình và các kết cấu kim loại khác. Có nhược điểm: nặng, chóng mòn, gia công phức tạp. Cầu máng cào mới có kết cấu được cải tiến như sau: thành bên được gia công từ thép tấm uốn theo profile, sau đó được hàn tổ hợp trên đồ gá với các kết cấu kim loại khác, có tính đến việc gia cường bằng các tấm thép chống mài mòn ở các vị trí
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 35
cần thiết. Kết quả: giảm thiểu thời gian gia công, giảm khối lượng, nâng cao tuổi thọ, đặc biệt là phù hợp với điều kiện vận chuyển trong lò.
II.3. Thay đổi vật liệu để nâng cao tuổi thọ cho tang lai xích máng cào (xác
định vật liệu và các yêu cầu kỹ thuật)
Trước đây, tang lai xích được chế tạo từ thép 30XM, tuy nhiên trong quá trình sử dụng tang lai thường chóng mòn do vật liệu và qui trình công nghệ
chưa chặt chẽ. Thời gian thay thế thông thường là 04 tháng.
Trong khuôn khổ dự án, chúng tôi tiến hành nghiên cứu xác định lại kích thước profile của tang, đưa ra các yêu cầu đúc hợp lý, vật liệu được đổi thành 35XГСA, kết hợp với thay đổi công nghệ là xử lý nhiệt sau khi đúc, gia công. Từđó, tuổi thọ của đầu tang lai được nâng lên rõ rệt, thời gian sử dụng tăng lên từ 1,3 đến 1,5 lần. Khắc phục một số hiện tượng gãy cục bộ hoặc tang lai ăn khớp lệch với xích.
II.4. Các tính toán khác.
Việc hoàn thiện thiết kế của dự án đã đề cập đến các phương án tính toán kết cấu chung cho cả hệ thống. Đồng thời, các chi tiết cũng được tối ưu hóa theo điều kiện làm việc, qua tính toán ứng suất theo phần tử hữu hạn trên các phần mềm chuyên dùng của CAD.
Việc áp dụng các tính toán này nhằm tối ưu hóa kết cấu, để lựa chọn kết cấu các chi tiết phức tạp một cách hợp lý. Mô hình sau thể hiện cách tính ứng suất bằng phần mềm ANSYS để tối ưu hóa sản phẩm tang. Qua đó cho ta thấy từ các vị trí ứng suất cục bộ cao có thể bổ sung và bớt vật liệu hợp lý ở các vị
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 36
Hình 14: Thân tang được thiết kế kiểm tra trên CAD
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV 37
Chương IV. CHẾ TẠO, CUNG CẤP SẢN PHẨM