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

LỜI NÓI ĐẦU Máy nâng được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế quốc dân như : Cơ khí, xây dựng, giao thông, công nghiệp mỏ. vv … Máy nâng bao gồm các loại cầu trục, cần trục quay, cổng 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 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 vị trí rất quan trọng trong hoạt động sản xuất, kinh doanh của Công ty tuyển than Cửa Ông. Với vai trò nâng chuyển than từ các kho chứa lên các phương tiện vận tải khác như toa xe, tàu, xà lan. Cổng 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 cố gắng nỗ lực hoàn thành đồ án đúng thời hạn để 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. Em xin chân thành cảm ơn ! CHƯƠNG 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 TRƯỜNG TRONG NƯỚC VÀ QUỐC TẾ. TRÌNH ĐỘ CƠ GIỚI HOÁ QUÁ TRÌNH SÀNG TUYỂN VÀ XUẤT KHẨU Nhiệm vụ hoạt động sản xuất và kinh doanh của Công ty tuyển than Cửa Ông. Công 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 tuyển 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 phẩm 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 107022’ Vĩ tuyến 21001’ Thuộc địa phận thị xã Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh, với diện tích mặt bằng khoảng gần 2 km2. Phía Tây Bắc giáp quốc lộ 18 A Phía Đông Nam giáp biển (vịnh Bái Tử Long) Phía Đông Nam giáp phường Cửa Ông Phía Tây Nam giáp phường Cẩm Thịnh 1.1.2 Dân cư. Cửa Ông là một thị trấn công nghiệp, do vậy dân 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. Khí hậu. Công ty tuyển than Cửa Ông nằm trong khu vực có địa hình ổn định về địa chất, thuận lợi về giao thông. Khí hậu được chia làm 2 mùa rõ rệt. Mùa mưa : Từ tháng 4 đến tháng 10 Mùa khô : Từ tháng 11 đến tháng 3 Với các thông số đặc trưng về khí hậu : Nhiệt độ không khí tối đa : 35,50C Nhiệt độ không khí tối thiểu : 6,40C Độ ẩm : 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 tấn/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 đổ 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 để 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 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 người hầu hết là những lao động thủ công. Ngày 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 cố vừa phát triển sản xuất. Thời kỳ 1966 - 1976 thực hiện khẩu hiệu vừa sản xuất vừa đánh giặc vì thế gian đoạn này sản lượng than chỉ đạt : 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 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 dây 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 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 một phần đầu máy vào toa xe cũ. + Một hệ thống đường sắt dài 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 của Công ty có chất lượng cao đáp ứng được nhu cầu thị trường. 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 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 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 xưởng 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 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 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 cho khâu tiêu thụ than nội địa. Với vị trí địa lý và hệ thống đường sắt tương đối dài Công ty tuyển 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 chuyển than sạch xuất cho nội địa và xuất khẩu nước ngoài. Trong những năm tới với nhu cầu khai thác than ngày càng tăng của Tổng công ty và xuất khẩu than ngày càng nhiều. Từ nhu cầu tăng sản lượng và chất lượng, khách quan đặt ra cho công ty là phải tăng cường đầu tư là phải đầu tư đổi mới công nghệ, mở rộng sản xuất và nâng cao năng suất lao động. Để đáp ứng được nhu cầu đó, Công ty tuyển than cửa ông đã trang bị 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 chuyển 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 bổ xung thêm. 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 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 hố lắng rải phơi trên bãi làm than sinh hoạt hoặc bốc xúc than trên sân bãi đổ 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 chuyển 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 ổn 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 chuyển nội bộ để xuất cho tàu biển do hệ thống bốc rót của hãng Hitachi và hệ thống cổng trục bốc xúc than 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 lượng tương đối lớn mỗi năm công ty thu hồi trên 300000 tấn và bán chủ yếu cho các đại lý tiêu thụ. Do đặc thù than bùn là được tận thu bằng hố lắng nên khâu bốc xúc vận chuyển thường dùng cổng trục bốc lên toa xe vận chuyển 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… do đó mặt hàng xuất khẩu của công ty là than cám và than cục chất lượng cao. Khâu vận chuyển, 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 tuyển và suất khẩu than của Công ty tuyển than Của Ông. Công 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. Để đáp ứng chủ chương của Đảng và Nhà nước về công nghiệp hoá, hiện đại hoá ngành than, Công 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 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 tuyển. Sàng tuyển 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 tuyển 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 tấn được đầu kéo TY-7E đổ 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 f 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 tuyển, một phần cấp vào cho máy lắng, một phần cấp cho sàng khô lỗ lưới f15 mm (sản phẩm dưới sàng f15 mm được vận chuyển đến hố cám 6) b. 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 f6 mm lấy cám trung gian vận chuyển trực tiếp đến hố cám 6 và sản phẩm đá thải. - Sản phẩm than sạch theo nước vượt qua ngưỡng tràn qua sàng khe lỗ lưới 1mm khử cám và nước đưa đi xử lý bùn nước (bơm về bể tổng). Than trên sàng f1mm tiếp tục qua sàng hai lưới 1,6 mm cho ta 3 sản phẩm : - Sản phẩm - 1mm được bơm về bể tổng - Sản phẩm từ 1 - 6 mm được bơm lên máy ly tâm - Sản phẩm +6 mm tiếp tục qua sàng Sản phẩm dưới sàng f15 mm và 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 phẩm 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 phân loại 6; 15mm lấy ra hai loại sản phẩm than sạch 6 - 15 mm và 15 - 35 mm. c. Khâu xử lý nước bùn. Nước bùn từ khâu tuyển được tập trung vào bể tổng, từ bể 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 f 0,5 mm. Trên sàng gộp với sản phẩm 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 phẩm 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 1 được bơm ra bể cô đặc cộng với chất keo tụ. Sản phẩm bùn được bơm ra bể lắng ngoài trời nước được xử lý quay lại tuần hoàn. Đến đây kết thúc dây chuyền công nghệ khép kín của xưởng tuyển. 1.3.2 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 đẩy mạnh xuất khẩu là vấn đề quan trọng của Công ty. Trong tương lai vẫn phải duy trì xuất khẩu 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 chuyển than và tăng năng lực xuất khẩu than của công ty. Than sau khi được sàng tuyển, 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 chuyển 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 chuyển đến sân phơi ở cảng và hệ thống 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 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, khẩu 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 để vận chuyển 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 cổng trục ngoài chức năng bốc rót than từ sân bãi xuống tàu và xà lan còn có thêm chức năng xúc than từ dưới 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 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. Những cổng trục mới này, từ gầu ngoạm 7 tấn đến hệ thống dầm dàn, cơ cấu nâng, cơ cấu 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 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 Ông tôi 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 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 lượng, 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 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 tồn tại và phát triển trong tương 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 được tiếp cận thực tế, học tập, quan sát và phần nào có thể đưa vào đồ án để tính toán tường minh. CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG CỔNG TRỤC 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 Thân gầu. Thanh dằng. Ròng rọc di động. Ròng rọc cố 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 chuyển động. Khi dây cáp trùng xuống ròng rọc di động sẽ chuyển động đi xuống do tự trọng, khi đó cam nối giữa hai thân gầu trái và phải đẩy hai thân gầu ra và gầu sẽ được mở rộng. Khi kéo căng cáp thì ròng rọc di động sẽ chuyển động đi lên kéo theo hai thân gầu đóng và gầu được đóng vào. 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. 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 dằng trái và phải, palăng dẫn động, trong palăng gồm hệ thống ròng rọc di động và ròng rọc cố định, ròng rọc đi động sẽ chuyển động lên (xuống) theo cáp. Tính toán gầu ngoạm. Lực kéo xà ngang bên dưới lên (2) là : NK = S. ip. hP (1) Trong đó : iP - bội suất palăng iP = = 2 hP - là hiệu suất palăng Hình 2-3. Sơ đồ tính gầu ngoạm hP = h1. h2 = 0,96. 0,96 = 0,92 S là lực căng của dây trên một nhánh cáp. Trong đó : Q - trọng lượng toàn bộ Q = Qvl + Qg ip - là bội suất palăng iP = 2 h - hiệu suất bộ truyền h = hp + ht + h0 = 0,99. 0,96. 0,92 = 0,87 Tỷ số giữa khối lượng bì trên khối lượng vật liệu tải Qg = (0,9 ¸ 1,2) Qvl Qg1 = 0,9 Qvl = 0,9. 7 = 6,3 tấn Qg2 = 1. Qvl = 1. 7 = 7 tấn Qg3 = 1,1. Qvl = 1,1. 7 = 7,7 tấn Qg4 = 1,2. Qvl = 1,2. 7 = 8,4 tấn Trọng lượng toàn bộ. Q1 = Qg1 + Qvl = 6,3 + 7 = 13,3 tấn Q2 = Qg2 + Qvl = 7 + 7 = 14 tấn Q3 = Qg3 + Qvl = 7,7 + 7 = 14,7 tấn Q4 = Qg4 + Qvl = 8,4 + 7 = 15,4 tấn Lực căng S trên 01 nhánh cáp. KN KN KN KN Thay S, ip, hp vào (1) ta có : Nk1 = S1. ip. hp = 38,2. 2. 0,92 = 70,29 KN = 70290 N Nk2 = S2. ip. hp = 40,2. 2. 0,92 = 73,97 KN = 73970 N Nk3 = S3. ip. hp = 42,2. 2. 0,92 = 77,65 KN = 77650 N Nk4 = S4. ip. hp = 44,2. 2. 0,92 = 81,33 KN = 81330 N Lực P tác dụng lên thanh dằng nối giữa xà ngang trên (1) với mồm ngoạm. (2) Trong đó : NB = S (ip. hp - 1) NB = NK - S NB1 = NK1 - S1 = 70290 - 38200 = 32090 N NB2 = NK2 - S2 = 73970 - 40200 = 33770 N NB3 = NK3 - S3 = 77650 - 42200 = 35450 N NB4 = NK4 - S4 = 81330 - 44200 = 37130 N GB = Gngang trên = 0,3 Qg GB1 = 0,3 Qg1 = 0,3. 63 = 18,9 KN = 18900 N GB2 = 0,3 Qg2 = 0,3. 70 = 21 KN = 21000 N GB3 = 0,3 Qg3 = 0,3. 77 = 23,1 KN = 23100 N GB4 = 0,3 Qg4 = 0,3. 84 = 25,2 KN = 25200 N g = = = 28020’ cos g = 0,88 Thay vào (2) ta có lực tác dụng lên thanh dằng nối giữa xà ngang với mồm ngoạm. N N N N Lập Phương trình mô men cân bằng tất cả các lực tác dụng lên mồm gầu với gối tựa quay tương đối o. VB + H m - P c - 1/2 Gg d - 1/2 Gvl l = 0 Chiếu tất cả các ngoại lực tác dụng lên gầu ngoạm. Trong đó : V - lực cản xúc mồm gầu vào đống vật liệu. Gg - Trọng lượng gầu KN Gvl - Trọng lượng vật liệu KN S - Lực căng dây KN Lực cản xúc mồm gầu vào đống vật liệu KN KN KN KN Xác định lực cản đóng miệng gầu R. V = R sina Tính a : Với a » a1 Vì bán kính xúc rất lớn ta chọn dây cung FI = đoạn thẳng FI Xét D EFI ta có : tga1 = = = 0,79 Hình 2-4. Sơ đồ kích thước gầu ngoạm khi đóng a = 38,30 a » a1 = 38,30 Lực đóng miệng gầu R. KN KN KN KN Lực cản kéo mồm gầu khi đóng lại. H = R cosa cosa = 0,78 H1 = R1 cosa = 76,57. 0,78 = 59,7 KN H2 = R2 cosa = 80,6. 0,78 = 62,8 KN H3 = R3 cosa = 84,6. 0,78 = 65,9 KN H4 = R4 cosa = 88,69. 0,78 = 69,2 KN Tính chọn sơ bộ động cơ. (KN) S - lực căng dây N v - vận tốc nâng v = 35m/ph = 0,58 m/s h - hiệu suất bộ truyền động h = hp. ht. ho = 0,99. 0,96. 0,92 = 0,87 KW KW KW KW Công suất động cơ N = 25,5 ¸ 29,5 KW Căn cứ vào công suất tính toán và cường độ làm việc CĐ = 40% chọn động cơ. Động cơ kiểu MTKF – 412 – 6 Công suất động cơ 30 KW Tốc độ quay n = 935 v/ph cos j = 0,78 Tmax = 1000 Nm Tk = 950 Nm m = 315 kg Công 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 cấu 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 chuyển dọc trên 2 dầm chủ của cổng trục. Hình 2-5. Sơ đồ cơ cấu nâng tải + Cấu tạo của cơ cấu 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 cấu nâng Đóng điện cho cơ cấu nâng hạ hoạt động, phanh điện thủy lực mở ra động cơ quay, chuyển 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 đàn 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. Hình 2-6. Sơ đồ động học hai tang nâng của cơ cấu nâng tải Động cơ. Khớp nối trục. Phanh điện thủy lực. Hộp giảm tốc. Phanh điện từ. Khớp nối. Tang cuốn cáp. 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 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 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 trường 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 tương đối : 100%. nhiệt độ ngoài trời 00 ¸ 450C Bội suất palăng cơ cấu nâng. Chế độ làm việc cơ cấu nâng. Bội suất palăng cơ cấu nâng. Bội suất palăng là thông số đặc trưng của palăng. Bội suất palăng bằng tỷ số nhánh treo vật nâng trên số nhánh cáp cuốn vào tang. ip = = 2 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 t