vật liệu chế tạo cột chống
4.2. Lựa chọn kớch thước hợp lý cho khung giỏ trong điều kiện làm việc gúc dốc lờn tới 25o gúc dốc lờn tới 25o
- Trong điều kiện làm việc gúc dốc từ 0o cho tới 25o tải trọng tỏc dụng
lờn mỏi trờn được xỏc định là từ 145 Tấn cho tới 160 Tấn, được làm từ vật
liệu 16MnSi cú u = 490 MPa kớch thước hợp lý được cho bởi bảng 4.3 dưới
đõy:
Bảng 4.3. Kớch thước hợp lý cho mỏi trờn
Qa Tấn [] MPa umax MPa b0 mm h0 mm Fmin mm2 145 340 339.83 10.0 129.2 23927.98 150 340 339.88 10.0 134.1 24123.99 155 340 339.90 10.0 138.9 24316.01 160 340 339.93 10.0 143.6 24504.02
- Trong điều kiện làm việc gúc dốc từ 00 cho tới 250 tải trọng tỏc dụng lờn cột chống được xỏc định là từ 36 Tấn cho tới 40 Tấn, kớch thước hợp lý
được cho bởi bảng 4.4 dưới đõy:
Bảng 4.4. Kớch thước hợp lý cho cột chống Ptk Ptk Tấn [] MPa Qth Tấn r1 mm r2 mm rpt mm Vmin mm3 36 600 44.17302 65 68.01565 30 4257535 37 600 44.27302 65 68.10188 30 4287018 38 600 44.27302 65 68.18826 30 4316591 39 600 44.37302 65 68.27478 30 4346252 40 600 44.47302 65 68.36146 30 4376002
Kết quả nghiờn cứu được đưa ra như sau:
- Tớnh toỏn được cỏc kớch thước hợp lý dành cho mỏi trờn và cột chống
dựa trờn cỏc điều kiện: Tải trọng ban đầu và vật liệu chế tạo (được thể hiện
trờn đồ thị 4.1, 4.7)
- Nghiệm bền lại chi tiết mỏi trong cỏc trường hợp tải trọng 120 Tấn, 140 Tấn và 160 Tấn bằng phần mềm ABAQUS
- Lựa chọn được dải kớch thước hợp lý cho mỏi trờn và cột chống trong
KẾT LUẬN
1. Đó xõy dựng được mụ hỡnh tớnh toỏn mỏi giỏ để khảo sỏt và thiết lập được
mối quan hệ độ bền vật liệu và thụng số kớch thước hỡnh học mỏi giỏ với lực tỏc dụng (cụng thức 4.6).
2. Từ lý thuyết cơ sở đó xõy dựng được cỏc quan hệ để tớnh toỏn độ dày thành xylanh cột chống phụ thuộc vào ỏp suất trong xylanh và giới hạn bền của vật liệu, giỏ trị ỏp suất lớn nhất mà xylanh cú thể làm việc với giới hạn bền của vật liệu cho trước. Việc tớnh toỏn độ ổn định của xylanh cột chống với mụ hỡnh thanh chịu nộn đỳng tõm cú tiết diện hai bậc phản ỏnh đỳng điều kiện làm việc của cột chống (cụng thức 4.12).
3. Từ việc đỏnh giỏ về lực chống của cỏc giỏ khung thủy lực di động đang sử dụng trong Tập đoàn Than và Khoỏng sản Việt Nam thụng qua số liệu thống kờ và kết quả thử nghiệm giỏ khung thủy lực di động chế tạo trong nước tại Cụng ty than Nam Mẫu, khẳng định sự cần thiết lựa chọn thụng số giỏ khung dựng phự hợp với điều kiện kỹ thuật mỏ than vựng Quảng Ninh để nõng cao hiệu quả sử dụng thiết bị, gúp phần giảm giỏ thành sản phẩm.
4. Đó đề xuất được phương phỏp lựa chọn thụng số hợp lý về mặt hỡnh học
theo vật liệu của mỏi trờn và xylanh giỏ khung thủy lực di động dựng phự hợp với điều kiện kỹ thuật của mỏ than hầm lũ vựng Quảng Ninh.
5. Từ phương phỏp đề xuất, xỏc định được thụng số hợp lý của mỏi trờn và cột
chống theo điều kiện làm việc của mỏ hầm lũ cú gúc dốc đến 250 cụ thể như
Bảng 4.3. Kớch thước hợp lý cho mỏi trờn Qa Tấn [] MPa umax MPa b0 mm h0 mm Fmin mm2 145 340 339.83 10.0 129.2 23927.98 150 340 339.88 10.0 134.1 24123.99 155 340 339.90 10.0 138.9 24316.01 160 340 339.93 10.0 143.6 24504.02 Bảng 4.4. Kớch thước hợp lý cho cột chống Ptk Tấn [] MPa Qth Tấn r1 mm r2 mm rpt mm Vmin mm3 36 600 44.17302 65 68.01565 30 4257535 37 600 44.27302 65 68.10188 30 4287018 38 600 44.27302 65 68.18826 30 4316591 39 600 44.37302 65 68.27478 30 4346252 40 600 44.47302 65 68.36146 30 4376002
6. Kết quả nghiờn cứu cú thể sử dụng trong cụng tỏc thiết kế và lựa chọn giỏ khung thủy lực di động phục vụ khai thỏc than hầm lũ. Cỏc kết quả nghiờn cứu cũng cú thể làm tài liệu tham khảo cho cỏc đơn vị tư vấn thiết kế mỏ và thiết bị mỏ, cho cỏc nhà quản lý, làm tài liệu giảng dạy đại học và sau đại học.
DANH MỤC CÁC CễNG TRèNH KHOA HỌC ĐƯỢC CễNG BỐ
1. Bựi Thanh Nhu, Đinh Văn Chiến, “Phương phỏp tớnh toỏn lựa chọn một số thụng số hợp lý cho cột chống của giỏ khung thủy lực di động dựng trong khai
thỏc mỏ hầm lũ hầm lũ”, Tạp chớ Cơ khớ Việt Nam, Số 09 (9/2013), Trang 12 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
15.
2. Bựi Thanh Nhu, Đinh Văn Chiến, “ Về một phương phỏp kiểm nghiệm mỏi trờn của giỏ khung thủy lực di động dựng trong khai thỏc mỏ hầm lũ vựng
Quảng Ninh”, Tạp chớ Cơ khớ Việt Nam, Số 04 (4/2013) Trang 64 67.
3. Đinh Văn Chiến, Bựi Thanh Nhu, Bỏo cỏo Hội nghị khoa học cụng nghệ
toàn quốc về cơ khớ lần III (4/2013), “Nghiờn cứu, tớnh toỏn, mụ phỏng và
kiểm tra tiờu chớ kỹ thuật của giỏ thuỷ lực dạng khung dựng trong khai thỏc
hầm lũ vựng Quảng Ninh”, NXB Khoa học và Kỹ thuật - Hà Nội - thỏng
4/2013” Trang 127 133.
4. Đinh Văn Chiến, Bựi Thanh Nhu,“Nghiên cứu ảnh hưởng của đế cột thủy lực đến khả năng chống của giá khung di động ZH2000/15/35Z dùng trong khai thác hầm lị’’, Tạp chí Cơng nghiệp mỏ, (Số 4/2009) Trang 59 61.
5. Bựi Thanh Nhu, “Nghiờn cứu lựa chọn giỏ chống thủy lực dựng phự hợp
với mỏy khấu trong khai thỏc than hầm lũ vựng Quảng Ninh”, Đề tài NCKH
cấp trường Năm 2010 – 2011, Trường Đại học Cụng nghiệp Quảng Ninh,
Bỏo cỏo nghiệm thu thỏng 06/2011, Đạt loại Xuất sắc.
6. Bựi Thanh Nhu,“Tớnh toỏn so sỏnh một số thụng số của giàn chống tự hành và giỏ khung thủy lực di động dựng trong khai thỏc than hầm lũ tại cụng ty than Nam Mẫu”, Kỷ yếu hội nghị khoa học lần thứ 2, Trường Đại học Cụng
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lờ Cụng Dưỡng(1997), Vật liệu học, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà
Nội.
2. Trần Văn Địch(2006), Ngụ Trớ Phỳc, Sổ tay thộp thế giới, Nhà xuất bản
khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
3. Tạ Ngọc Hải(2005), bỏo cỏo tổng kết đề tài “Nghiờn cứu thiết kế chế tạo
giỏ thủy lực di động cho mỏ than hầm lũ Việt Nam”, Viện Cơ khớ Năng lượng
và Mỏ - Hà Nội.
4. Lờ Như Hựng(2007), Giỏo trỡnh Cụng nghệ cao trong khai thỏc hầm lũ,
Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.
5. Lờ Xuõn Huỳnh(2006), Tớnh toỏn kết cấu theo lý thuyết tối ưu, Nhà xuất
bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
6. Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết mỏy, Tập 1, Nhà xuất bản Giỏo dục, Hà Nội.
7. Đoàn Văn Ký(1997), Giỏo trỡnh mỏy và thiết bị mỏ, Nhà xuất bản giao
thụng vận tải, Hà Nội.
8. Cụng ty cổ phần tư vấn Mỏ và Cụng nghiệp, Quy hoạch phỏt triển Ngành (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Than giai đoạn 2006 – 2015, Hà nội, 2006.
9. Viện Khoa học Cụng nghệ Mỏ, Bỏo cỏo tổng kết Khoa học và kỹ thuật dự
ỏn ỏp dụng thử nghiệm cụng nghệ cơ giới húa khai thỏc bằng mỏy liờn hợp và giỏ thủy lực di động trong cỏc mỏ hầm lũ Quảng Ninh, Hà Nội, 2006
10. Tập Đoàn Than Khoỏng sản Việt Nam(2009), Hướng dẫn ỏp dụng cụng
nghệ khai thỏc than lũ chợ sử dụng giỏ khung thủy lực di động tại cỏc mỏ hầm lũ thuộc tập đoàn than khoỏng sản – Việt Nam.
11. Nguyễn Đức Sướng(2005), Giỏo trỡnh Truyền động thủy lực và khớ nộn,
Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.
12. Vũ Văn Tiến, Trần Văn Thanh(2005), Giỏo trỡnh Cụng nghệ khai thỏc
than hầm lũ, Nhà xuất bản Giao thụng vận tải, Hà Nội.
13. Đỗ Mạnh Phong, Vũ Đỡnh Tiến(2008), Giỏo trỡnh Áp lực mỏ hầm lũ, Nhà xuất bản Giao thụng vận tải, Hà Nội.
14. Nguyễn Đắc Lộc và cỏc tỏc giả, Sổ tay cụng nghệ chế tạo mỏy Tập I, II,
III Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
15. Lờ Quang Minh(2012), Nguyễn Văn Vượng, Sức bền vật liệu tập 1, 2, nhà xuất bản Giỏo Dục.
16. Đinh Văn Chiến(1996), Luận ỏn tiến sĩ “ Nghiờn cứu điều chỉnh và tối ưu
húa việc ỏp dụng vỡ chống cơ khớ cho cỏc mỏ hầm lũ Việt Nam”.
17. Nguyễn Đắc Trung, Lờ Thỏi Hựng, et, (2011), Mụ phỏng số quỏ trỡnh biến
dạng, Nhà xuất bản Bỏch Khoa Hà Nội.
18. Nguyễn Trọng Giảng(2004), Thuộc tớnh cơ học của vật rắn, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật.
19. Nguyễn Trọng Giảng(2006), Ten-xơ và ứng dụng, Nhà xuất bản Bỏch
Khoa Hà Nội.
20. Đàm Hải Nam(2008), đề tài nghiờn cứu khoa học cụng nghệ “Nghiờn cứu
thiết kế giỏ thủy lực chỉnh thể cú lực chống đến 160 tấn”. Bộ Cụng Thương,
Tập đoàn Cụng nghiệp than-Khoỏng sản Việt Nam, Viện Cơ khớ Năng lượng và Mỏ-TKV.
21. Докукин А.В. и др. 1984 Механизированные крепи и их развитие.
22. IO. И. Михайлов,Л. И. Kантович1975, Гopныe машины и комплексы – M.недра.
23. B. Г. Яцких и дp1974, Гopныe машины и комплексы – M.недра.
24. Boresi, A. P. and Schmidt, R. J. and Sidebottom, O. M., 1993, Advanced mechanics of materials, John Wiley and Sons, New York.
25. Libai, A. and Simmonds, J. G., 1998, The nonlinear theory of elastic shells, Cambridge University Press.
26. Shigley J, "Mechanical Engineering Design", p44, International Edition, pub McGraw Hill, 1986, ISBN 0-07-100292-8
27. Gere, J. M. and Timoshenko, S.P., 1997, Mechanics of Materials, PWS Publishing Company. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
28. Cook and Young, 1995, Advanced Mechanics of Materials, Macmillan Publishing Company: New York
29. J. Banks, J. Carson, B. Nelson, D. Nicol (2001).Discrete-Event System
Simulation. Prentice Hall. p. 3.ISBN 0-13-088702-1.
30. Sokolowski, J.A., Banks, C.M. (2009). Principles of Modeling and
Simulation. Hoboken, NJ: Wiley. p. 6.ISBN 978-0-470-28943-3.
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC 1:
CODE CHƯƠNG TRèNH TÍNH TỐN TỐI ƯU THễNG SỐ MÁI TRấN
VÀ CỘT CHỐNG, SỬ DỤNG NGễN NGỮ LẬP TRèNH C
//---------CHUONG TRINH TINH TOAN TOI UU HOA KICH THUOC MAI TREN -
#include<stdio.h> #include<conio.h> #include<math.h> #include<string.h>
//************************************************************************ float mu_max(float qtong,float l0,float l1,float l2){
float q; float r1,m1,m2,m3; float max; q = qtong/(l1+l2+l0); r1 =q*(0.5*l1+l0+0.5*(pow(l0,2)-pow(l2,2))/l1) ; m1 = 0.5*q*pow(l0,2); m2 = 0.5*pow(r1,2)/q-0.5*q*pow(l0,2); m3 = 0.5*q*pow(l2,2); max = m1; if (m2>max) max = m2; if (m3>max) max = m3; return max; } //************************************************************************ float y_max(float y1,float y2){
float max; max = y1;
if (y2>max) max = y2;
return max;
//************************************************************************ int ghi_du_lieu_b0(float b0,float h0, float taitrong, float sicma_chay ){
FILE *ghi;
ghi = fopen("D:\\KETQUA.txt", "w+"); fclose(ghi);
return 1;
//fwrite(string, strlen(string), 1, ghi); }
}
//=========================CHUONG TRINH CHINH=================== void main(){
// thong so vat lieu MPa
float sicma_chay_min, sicma_chay_max; float sicma_chay[200];
float r; // r la so doan chia // thong so mat cat ngang mm
float b0, b1, b2, b3; float h0, h1, h2, h3; float f0, f1, f2, f3,ftong;
float sx0, sx1, sx2, sx3, sxtong; float jx0, jx1, jx2, jx3;
float ix0, ix1, ix2, ix3, ixtong; float yc, ymax;
int i, j, k,w,z; int m,n,p; float b01, b11, b21, b31; float h01, h11, h21, h31; float fmin,h00,b00,fmin0; //sai so (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
float delta_b, delta_h0,delta_h2; float bmax, h0max, h2max; // thong so ve luc
float taitrong_min,taitrong_max; float taitrong[200];
float s; //s la so doan chia // Thong so ve chieu dai mai
float l0, l1, l2; float r1, r2;
// Thong so tinh toan momenuon va ung suat uon float momenmax, sicmamax;
// Thong so toi uu typedefstruct { float taitrong; float sicma_chay; float b0; float h0; float sicmamax; float dientich; } out; out A[2000]; int o; o=0; //************************************************************************ // Nhap cac gia tri
//Thong so vat lieu
sicma_chay_min=340; //MPa sicma_chay_max=490; //MPa r=15;
for(i=1;i<=r+1;i++){sicma_chay[i]=sicma_chay_min+(i-1)*(sicma_chay_max- sicma_chay_min)/r;}
//Thong so tai trong
taitrong_max=1600000; //N s=6;
for(i=1;i<=s+1;i++) {taitrong[i]=taitrong_min+(i-1)*(taitrong_max- taitrong_min)/s;}
//Kich thuoc mat cat ngang
//Kich thuoc ban dau cua mat cat ngang
b0=10;b1=960; b2=b0; b3=80; // mm h0=100; h1=b0; h2=138; h3=20; // mm // Kich thuoc toi da cua mat cat ngang
bmax=20; h0max=250; h2max=150; // mm
m=100;n=1500;p=10; // So doan chia
delta_b=(bmax-b0)/m; delta_h0=(h0max-h0)/n; delta_h2=(h2max-h2)/p; h00=h0;b00=b0;
//Chieu dai cua mai
l0=336;l1=1950;l2=664; // mm
//************************************************************************ //khoi tao gia tri cho Fmin
fmin0=4*50*350+960*50+2*50*138+4*80*50; fmin=fmin0;
//************************************************************************ for(i=1;i<=s+1;i++){ //thay doi tai trong
for(j=1;j<=r+1;j++){ // thay doi vat lieu //printf("%f %f\n",sicma_chay[i],taitrong[j]);
for(z=1;z<=m;z++){ // thay doi chieu day mai
for(w=1;w<=n;w++){ // Thay doi chieu cao mai
// Tinh dien tich mat cat ngang f0=b0*h0;
f1=b1*h1; f2=b2*h2; f3=b3*h3;
ftong=4*f0+f1+2*f2+4*f3; // Tinh mo men tinh mat cat
sx0 = 0; (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
sx1 = -0.5*(h0+h1)*f1; sx2 = -0.5*(h0-h2)*f2; sx3 = 0.5*(h0+h3)*f3;
sxtong = 4*sx0+sx1+2*sx2+4*sx3; //Tinh toa do trong tam
yc = sxtong/ftong;
//Tinh mo men quan tinh ung voi tung mat cat jx0 = b0*pow(h0,3)/12;
jx1 = b1*pow(h1,3)/12; jx2 = b2*pow(h2,3)/12; jx3 = b3*pow(h3,3)/12; //Tinh mo men quan tinh mat cat
ix0=jx0+yc*yc*f0; ix1=jx1+0.25*pow(h1+h0+2*yc,2)*f1; ix2=jx2+0.25*pow(h0-h2+2*yc,2)*f2; ix3=jx3+0.25*pow(h3+h0-2*yc,2)*f3; ixtong=4*ix0+ix1+2*ix2+4*ix3; //Tinh ymax ymax=y_max(h1+h0/2+yc,h3+h0/2-yc); // Tinh ung suat uon lon nhat
sicmamax=momenmax/ixtong*ymax; if((sicmamax<sicma_chay
[j])&&(ftong<fmin))fmin=ftong;
h0=h0+delta_h0; }
h0=h00;//tra lai gia tri h0 de tien hanh vong lap tiep theo
b0=b0+delta_b; //printf("%f %f %f\n",fmin,sicma_chay[j],taitrong[i]);
}
b0=b00; //Tra lai gia tri cho b0 // XAC DINH b0,h0
for(z=1;z<=m;z++){ // thay doi chieu day mai
for(w=1;w<=n;w++){ // Thay doi chieu cao mai
// Tinh dien tich mat cat ngang f0=b0*h0;
f1=b1*h1; f2=b2*h2; f3=b3*h3;
ftong=4*f0+f1+2*f2+4*f3; // Tinh mo men tinh mat cat
sx0 = 0;
sx1 = -0.5*(h0+h1)*f1; sx2 = -0.5*(h0-h2)*f2; sx3 = 0.5*(h0+h3)*f3;
sxtong = 4*sx0+sx1+2*sx2+4*sx3; //Tinh toa do trong tam
yc = sxtong/ftong;
jx0 = b0*pow(h0,3)/12; jx1 = b1*pow(h1,3)/12; jx2 = b2*pow(h2,3)/12; jx3 = b3*pow(h3,3)/12; //Tinh mo men quan tinh mat cat
ix0=jx0+yc*yc*f0; ix1=jx1+0.25*pow(h1+h0+2*yc,2)*f1; ix2=jx2+0.25*pow(h0-h2+2*yc,2)*f2; ix3=jx3+0.25*pow(h3+h0-2*yc,2)*f3; ixtong=4*ix0+ix1+2*ix2+4*ix3; //Tinh ymax ymax=y_max(h1+h0/2+yc,h3+h0/2-yc); // Tinh ung suat uon lon nhat
momenmax=mu_max(taitrong[i],l0,l1,l2); sicmamax=momenmax/ixtong*ymax; if((sicmamax<sicma_chay [j])&&(ftong==fmin))printf("%f %f %f %f %f\n",taitrong[i],sicma_chay[j],b0,h0,sicmamax); if((sicmamax<sicma_chay [j])&&(ftong==fmin)){ A[o].dientich=fmin; A[o].taitrong=taitrong[i]; A[o].sicma_chay=sicma_chay[j]; A[o].b0=b0; A[o].h0=h0; A[o].sicmamax=sicmamax; o=o+1; } h0=h0+delta_h0; }
h0=h00;//tra lai gia tri h0 de tien hanh vong lap tiep theo
//printf("%f %f %f\n",fmin,sicma_chay[j],taitrong[i]);
} b0=b00;
fmin=fmin0;//Tra ve cho fmin gia tri ban dau } } // In ra file Maitren.txt FILE *f; f=fopen ("Maitren.txt","wt"); //fprintf(f,"%d",o); for (i=0;i<o;i++) { fprintf(f,"%f %f %f %f %f %f\n",A[i].taitrong,A[i].sicma_chay,A[i].sicmamax,A[i].b0,A[i].h0,A[i].dientich); } fclose(f); getch(); }
//-----------------CHUONG TRINH TINH TOAN COT CHONG----------------- #include<stdio.h> #include<conio.h> #include<math.h> #include<string.h> //**************************************************************** // tinh chieu day toi thieu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
float delta_s_min(float taitrong,float ungsuatben, float r1){ float s,apsuat; apsuat=taitrong/3.14/pow(r1,2);//MPa s=2*r1/(sqrt(pow(ungsuatben/apsuat,2)-2)+sqrt(pow(ungsuatben/apsuat,2)-3)- 1);//mm return s; }
// tinh tai trong toi han
float taitrong_toihan(float y1, float y2, float x1, float x2, float qmin, float saiso){ float q1,q2; float g,h; float a,b; q1=qmin; do{ g=sqrt(q1)*y1*cos(x1*sqrt(q1))*sin(x2*sqrt(q1)); h=sqrt(q1)*y2*cos(x2*sqrt(q1))*sin(x1*sqrt(q1)); q1=q1+saiso; a=sqrt(q1)*y1*cos(x1*sqrt(q1))*sin(x2*sqrt(q1)); b=sqrt(q1)*y2*cos(x2*sqrt(q1))*sin(x1*sqrt(q1)); }while((g+h)*(a+b)>=0); q2=q1-saiso/2; return q2; }
float qi(float e,float l, float r1, float r2){ float j; float q; j=3.14/4*(pow(r2,4)-pow(r1,4)); q=3.14*3.14*e*j/pow(l,2); return q; }
// Tim gia tri nho nhat float min(float a,float b){
float c; c=a; if(c>b)c=b; return c; } //*************************************************************** void main(){ // Vat lieu float modundanhoi; float ungsuatben;
float ungsuatben_min, ungsuatben_max; int u,u1; // so doan chia
float sogia_ungsuatben; //Tai trong thiet ke float taitrong_tk; // N
float taitrong_tk_min, taitrong_tk_max; int w,w1; // so doan chia
float sogia_taitrong; // Chieu dai cot float l1,l2,l;
float i1,i2; float y1,y2,x1,x2; float s1,s2;
float v[200][200],vmin; // Tai trong toi han
float q1,q2,qmin,q_toihan; // N // Thong so hinh hoc
float r1, r2,rpt; float r10,rpt0; float r1min,rptmin; float r1max,rptmax;
float delta_r1, delta_r2, delta_rpt; int i,j;
int n,m; //so doan chia