BỘ CÔNG THƯƠNG TẬP ĐOÀN CÔNG NGHIỆP THAN – KHOÁNG SẢN VIỆT NAM VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁNG CÀO ĐI KÈM MÁY KHẤU THAN CÓ CÔNG SUẤT ĐẾN 250 TẤN/GIỜ Ths TRẦN ĐỨC THỌ 6786 12/4/2008 HÀ NỘI - 2007 BỘ CÔNG THƯƠNG TẬP ĐOÀN CÔNG NGHIỆP THAN – KHOÁNG SẢN VIỆT NAM VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV *** BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁNG CÀO ĐI KÈM MÁY KHẤU THAN CÓ CÔNG SUẤT ĐẾN 250 TẤN/GIỜ PHẦN I: THUYẾT MINH ĐỀ TÀI Cơ quan chủ quản: TẬP ĐOÀN THAN – KHOÁNG SẢN VIỆT NAM Cơ quan chủ trì: VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - TKV CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI DUYỆT VIỆN HÀ NỘI - 2007 Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN T T Họ tên Trần Đức Thọ Chức danh, nghề Cơ quan nghiệp Ths Chế tạo máy mỏ Viện Cơ khí Năng lượng Mỏ TKV Hoàng Văn Vĩ KS Chế tạo máy mỏ Nt Hồ Công Trân KS Chế tạo máy Nt Hà Thúy Vân KS Kinh tế Nt Đàm Hải Nam KS Chế tạo máy Nt Nguyên Quốc Tính KS Máy thủy lợi Nt Trần Quang Duy Ks Cơ điện Công ty Than Khe Chàm – TKV Nguyễn Văn Thụy Ks Cơ điện Công ty Than Khe Chàm – TKV Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .5 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TÓM TẮT ĐỀ TÀI .6 MỞ ĐẦU .8 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VÀ PHƯƠNG ÁN SẢN PHẨM I TỔNG QUAN CHUNG II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN SẢN PHẨM 15 CHƯƠNG II ĐẶC TÍNH VÀ PHÂN TÍCH YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA MÁNG CÀO 25 I CÔNG DỤNG VÀ ĐẶC TÍNH 25 II CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA MÁNG CÀO 28 CHƯƠNG III TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM, THIẾT KẾ MÁNG CÀO 35 I TÍNH TOÁN 35 II KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁNG CÀO 47 III CƠ CẤU DẪN ĐỘNG MÁNG CÀO 49 IV TÍNH TOÁN LỰC ĐẨY MÁNG CÀO 52 V TÍNH TOÁN NHIỆT CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG 56 VI KHẢO SÁT CÔNG SUẤT MÁNG CÀO TẠI MỘT SỐ GÓC DỐC ĐẶC BIỆT 58 VII LẬP BẢN VẼ THIẾT KẾ 60 CHƯƠNG IV XÂY DỰNG QUY TRÌNH LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO QUẢN 72 I LẮP ĐẶT VÀ HIỆU CHỈNH 72 II VẬN HÀNH VÀ BẢO QUẢN 73 III CÁC SỰ CỐ VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 75 CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 I KẾT LUẬN: 78 II KIẾN NGHỊ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO .80 CÁC PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined CÁC BẢNG BIỂU LIÊN QUAN Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1: Tổng hợp trữ lượng khu vực đánh giá 13 Bảng 2: Số lượng máng cào qua ba năm 2004 2005 2006 16 Bảng 3: Số lượng chủng loại máng cào sử dụng số mỏ Than Hầm lò 16 Bảng 4: Đặc tính kỹ thuật máy khấu than MG 150-375-w 19 Bảng 5: Đặc tính kỹ thuật máng cào SGZ -630/2x110 20 Bảng 6: Đặc tính kỹ thuật giàn chống ZZ-320/16/25 20 Bảng 7: Đặc tính kỹ thuật số máng cào cỡ lớn Trung quốc .33 Bảng 8: Một số loại máng cào khác .34 Bảng 9: Giá trị hệ số cβ 38 Bảng 10: Thông số biên dạng tang xích 48 Bảng 11: Thông số đầu dẫn động 49 Bảng 12: Các thông số truyền động hộp giảm tốc 50 Bảng 13: Bảng thông số máng cào 60 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Sản lượng khai thác than Hầm lò theo PA I .10 Hình 2: Sản lượng khai thác than Hầm lò theo PA-II .10 Hình 3: Mô hình máy khấu, máng cào giàn chống lò chợ 26 Hình 4: Hệ thống giàn chống, máy bào máng cào khai thác vỉa mỏng 26 Hình 5: Máng cào, máy khấu giá thủy lực hãng JOY 28 Hình 6: Kết cấu số loại máng cào 30 Hình 7: Kết cấu số loại máng cào theo sơ đồ dẫn động 31 Hình 8: Tiết diện tính toán cho máng cào .37 Hình 9: Mô hình uốn cong máng cào .40 Hình 10: Sơ đồ tính lực căng xích 41 Hình 11: Biểu đồ lực kéo xích trạm 46 Hình 12: Xích gạt 47 Hình 13: Kết cấu tang xích 49 Hình 14: Sơ đồ kết cấu trạm dẫn động 50 Hình 15: Sơ đồ máng cào hệ dẫn động .51 Hình 16: Khảo sát trình dịch chuyển máng cào 53 Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang TÓM TẮT ĐỀ TÀI Trong năm qua, với phát triển ngành công nghiệp Than – Khoáng sản, ngành khí Than bước phục vụ đắc lực công tác chế tạo phụ tùng, thiết bị phục vụ khai thác than hầm lò Đề tài – Nghiên cứu thiết kế máng cào kèm máy khấu than có công suất đến 250 Tấn/h mục tiêu nhằm nâng cao lực thiết kế, để chế tạo sản phẩm phục vụ cho công tác phát triển giới hóa khai thác than năm tới Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài là: Máng cào kèm máy khấu than Mục đích nghiên cứu đề tài: tìm hiểu máng cào lò chợ hệ thống liên hợp, tính toán thiết kế máng cào, nhằm tự chủ tính toán, từ nêu vấn đề nghiên cứu sâu hơn, bước hoàn thiện thiết kế hệ thống liên hợp khai thác than Trong nội dung nghiên cứu, đề tài khảo sát chủng loại máng cào sử dụng mỏ than hầm lò, phân tích đánh giá ưu nhược điểm Đánh giá khả áp dụng công nghệ giới hóa tương lai, có tham khảo số tài liệu dự báo khả giới hóa khai thác than hầm lò Quảng Ninh để xây dựng đối tượng nghiên cứu Đề tài lựa chọn thiết bị nằm hệ thống thiết bị giới hóa đồng khai thác than (Máng cào, máy khấu, giàn tự hành…) Đề tài tổng hợp phân tích đánh giá nguồn liệu khảo sát, vận dụng lý thuyết tính toán máng cào, kết hợp khảo sát mẫu có sẵn, đồng thời ứng dụng tin học để tính toán, kiểm tra xử lý liệu lập vẽ Đề tài tiến hành tính toán, xây dựng tài liệu thiết kế máng cào Từ tính toán lựa chọn, lập vẽ chế tạo cho máng cào kèm máy khấu than (MC630/110-00.00.000L) có chiều dài đến 150m, với suất tối đa đến 450 tấn/ giờ, hai xích với vận tốc xích 1.07m/s Đề tài hoàn thành tài liệu thiết kế, xây dựng sở tính toán chung cho máng cào, xây dựng phương pháp tính toán lực đẩy di chuyển máng Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang cào số tính toán khác nhằm hoàn thiện thiết kế Trên sở thực hiện, đề tài kiến nghị hướng phát triển tiếp tục nghiên cứu, với mục đích hoàn thiện sản phẩm toàn hệ thống Từ khóa: Máng cào, máy khấu, MC630/110 Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang MỞ ĐẦU Trước đây, công nghệ khai thác than chưa phát triển, công tác khai thác than gương lò chủ yếu khoan nổ mìn Công tác vận chuyển than phải dùng máng cào có công suất nhỏ, Phụ thuộc vào suất lò khai thác, điều kiện địa chất mà sử dụng đến máng cào có tính kỹ thuật phù hợp với yêu cầu Gần đây, với tốc độ phát triển giới hóa ngành Than, nhiều mỏ đưa vào vận hành hệ thống giới hóa khai thác than đồng Com bai khấu than, máng cào, giàn chống tự hành… việc áp dụng nâng cao suất lao động, an toàn cho công nhân gương lò khai thác Các loại thiết bị chủ yếu nhập từ Tiệp khắc, Trung Quốc Do sản lượng than khai thác hầm lò tăng nhanh, hệ thống giới hóa tăng theo, nên nhu cầu phụ tùng, thiết bị tăng lên Để chủ động sản xuất, tận dụng nguồn lực khí chế tạo nước, đẩy mạnh công tác khí hóa sản xuất, đề xuất đề tài nghiên cứu Việc thiết kế, chế tạo thiết bị sử dụng cho mỏ Than Hầm lò, phù hợp với xu Công nghiệp hoá đại hoá Cơ khí ngành Than mà lãnh đạo Tập đoàn TKV đề Nhằm mục tiêu, phát triển khí nước, làm chủ thiết kế chế tạo sản phẩm trọn phục vụ ngành than Theo định số 3474 /QĐ-BCN ký ngày 05 tháng 12 năm 2006 Bộ trưởng Bộ Công nghiệp (nay Bộ Công Thương), việc giao kế hoạch KHCN-2007 cho Viện Cơ khí Năng lượng Mỏ, tên đề tài: “Nghiên cứu thiết kế máng cào kèm máy khấu than có công suất đến 250 tấn/h”; Trên sở thực đề tài Trong báo cáo trình bày toàn nội dung nghiên cứu thực hiện: vẽ thiết kế máng cào, báo cáo gồm 02 tập: Tập I: Báo cáo thuyết minh đề tài; Tập II: Các vẽ thiết kế; Trong trình thực hiện, xin chân thành cảm ơn Vụ Khoa học Công nghệ - Bộ Công Thương, Ban Chiến lược, Ban khí, Ban điện, Công ty than Khe Chàm – TKV, Công ty Than vàng Danh - TKV, tất chuyên gia đồng nghiệp Viện nhiệt tình giúp đỡ để tài hoàn thành Nhóm thực đề tài Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang Chương I TỔNG QUAN VÀ PHƯƠNG ÁN SẢN PHẨM I TỔNG QUAN CHUNG Hiện nay, nước ta có hai công nghệ khai thác công nghệ khai thác hầm lò lộ thiên Sản lượng khai thác than nước ta tăng nhanh khoảng năm gần đặc biệt sản lượng than khai thác hầm lò Trong Tập đoàn Than - Khoáng sản Việt Nam có 20 mỏ khai thác hầm lò, có hầm lò có suất từ triệu than trở lên gồm mỏ Mạo Khê, Vàng Danh, Nam Mẫu, Hà Lầm, Mông Dương, Khe Chàm, Dương Huy Hầu hết mỏ lại cải tạo suất để đạt mức 300.000 - 800.000 tấn/năm Tỷ trọng than hầm lò kế hoạch 2006-2010 tăng dần từ 45% năm 2006 lên 55% năm 2010 tổng sản lượng tập đoàn Để thực sản lượng khai thác than theo quy hoạch lập, đòi hỏi mỏ phải mở rộng diện khai thác tối ưu hóa công đọan thực đặc biệt lò chợ, khâu khấu than khâu có tầm quan trọng định đến suất lò khai thác Xuất phát từ thực tế, mỏ than lộ thiên chuyển sang khai thác hầm lò, việc áp dụng giới hóa khai thác than, nhu cầu chủng loại máng cào có suất lớn ngày tăng cao Theo dự thảo Quy hoạch phát triển ngành than 2006-2015 có tầm nhìn đến năm 2025, sản lượng khai thác than phương pháp khai thác Hầm lò năm tới sản lượng thể qua hình (phương án I - PA sở): Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 20,000 22,100 19,850 1000 25,000 18,400 37,975 37,765 37,555 37,345 37,135 36,715 35,550 33,850 31,950 27,105 30,000 24,850 35,000 28,900 40,000 36,925 Sản lượng than khai thác theo phương án I - PA thấp 15,000 10,000 5,000 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Năm Hình 1: Sản lượng khai thác than Hầm lò theo PA I Như vậy, sau 10 năm sản lượng tăng gấp lần so với nay, tốc độ tăng trưởng sản lượng năm xấp xỉ từ 5% đến 12%/năm Đến năm 2025 52,3 50 48,6 50 46,1 50 43,6 80 42,3 25 42,1 15 38,8 50 36,4 50 33,4 00 28,1 50 24,1 00 30,000 21,5 50 1000 40,000 30,8 05 50,000 40,6 50 Sản lượng than khai thác theo phương án II - PA Cao 60,000 50,9 50 sản lượng khai thác tăng xấp xỉ 2,5 lần so với năm 2007 20,000 10,000 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Năm Hình 2: Sản lượng khai thác than Hầm lò theo PA-II Trong phương án II (phương án cao) năm 2010 sản lượng khai thác 28400 nghìn tấn; năm 2015là 40.650 nghìn năm 2020 48.650 nghìn Author by TĐT VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ Trang 10 3.9 Hộp giảm tốc TT Cặp bánh Số Mô đuyn Tỉ số tryền Dạng C ấp I Z1= 14 Z2 = 41 ms = 2,9286 Côn cong Cấp II Z1= 17 Z2 = 59 m=7 3,4706 Trụ nghiêng Cấp III Z1= 18 Z2 = 52 m=9 2,8889 Trụ thẳng Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 33 3.10 Tính toán nhiệt 1000(1 − η ) P ≤ [td ] t = to + K1S (1 + ψ )ξ Trong đó: t0 – Nhiệt độ môi trường xung quanh (25C – 30C) η- Hiệu suất tryền động η= 0,90 P – Công suất truyền động P =110 kW K1 Hệ số tỏa nhiệt bề mặt tùy theo điều kiện thông gió K1= 8…17,5W/(m2 0C) S - diện tích bề mặt tỏa nhiệt Tính toán: 2,75 m2 ψ- Hệ số tỏa nhiệt xuống bề mặt đáy hộp ψ= 0,25 – 0,3 ξ- Hệ số giảm nhiệt chế độ làm việc giảm tải so với danh nghĩa ξ= T P ~ 1.25 (∑ Ti Pi ) Nhiệt độ tăng: 9-10 độ Dự kiến: Ống 4.5-5m Fi10 Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 34 3.11: Tính toán lực đẩy xi lanh tiến gương Hình 3.1 Khảo sát trình dịch chuyển máng cào Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ Như vậy, lực đẩy xi lanh đẩy cầu máng giàn phải khắc phục lực cản thành phần sau: - Lực cản ma sát cầu máng, để chúng xoay tương đối qua tâm K1 K2 đến vị trí - Lực ép vật liệu giảm thể tích trước mặt máng cào - Lực cản xích uốn cong theo phương tiến xi lanh - Lực kéo xinh lanh đẩy cầu vị trí 35 Mô men ma sát Lực ma sát Momen thành phần Fms dM dF = f q.dx ' ' = dF x' = f qx dx Mô men tổng AB M = ∫ f qx.dx = ' A Tổng dải CD f qL2 dM A" = dF ' x + b = fq x + b dx M =∫ " A l b2 x2 + b2 l 2 fq x + b dx = f q | x + b + ln( x + )|0 b 2 2 l + l + b2 )) M = f q.(l l + b + b ln( b Tổng Mô men ma sát MA=7783,64 kGm ~ 76.357,50Nm " A 2 f q l + l + b2 2 MA = M + M = (l + l l + b + b ln( )) b ' A " A Do Mô men quay cần khắc phục cầu máng (4), (5) (6) qua tâm K2 Mô men (1), (2) (3): M Tp = 2.M A Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 36 † Lực căng xích uốn cong Px = 114665 sin = 16216 N Px = 2.S sin αo † Lực ép than trước gương Pđvl = c.m.g G, N Pđvl = 0,9 449.2.1,5.9,81 =71 418,68 N † P= Pms + Px + Pđvl = 310 423,06 N Pxld 311 837 Dtr = = = 12.13mm π p b 3,14.315.0,9 Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 37 3.12 KHẢO SÁT CÔNG SUẤT MÁNG CÀO TẠI MỘT SỐ GÓC DỐC ĐẶC BIỆT Trạng thái nằm ngang Khi b = 00; Tính sức căng điểm chọn, công suất động cơ, chiều dài Kết tính toán sau: Tổng công suất: P = 158,28 kW Chiều dài vận chuyển tối đa trạng thái:L = 186 m Trạng thái vận tải xuống dốc với góc dốc 10o Kết tính toán với Khi b = -100 sau : Tổng công suất: P = 123,84 kW Chiều dài vận chuyển tối đa trạng thái:L = 212 m Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 38 KS Trạng thái vận tải lên dốc với góc dốc 10o Kết tính toán với b = 100 sau: Tổng công suất: P = 188,11 kW Chiều dài vận chuyển tối đa trạng thái:L = 172 m Trạng thái vận tải xuống dốc với góc dốc b=17,673o (tg b =-0.31) trạng thái cân nhánh có tải không tải (Wct = Wkt) Kết tính toán với Khi b = -17.6730 sau : Tổng công suất: P = 95,11 kW Chiều dài vận chuyển tối đa trạng thái L = 258 m Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 39 3.10 Máng cào tổng thể Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 40 Tên gọi Thông số Đơn vị Chiều dài vận chuyển 150 - 160 m Năng suất vận chuyển 450 t/h Công suất 220 kW Hộp giảm tốc - Kiểu côn trụ cấp - Công suất 110 kW - Tỷ số truyền 29,36 - Làm mát Nước Xích - Quy cách 22*86 mm - Phương thức Hai xích - Khoảng cách tâm xích 90 mm Thanh gạt - Khoảng cách hai gạt Tổng khối lượng Monday, April 14, 2008 860 mm ~140 Trần Đức Thọ 41 Ảnh chung máng cào MC630/110 Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 42 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ Kết Luận: + Nội dung báo cáo đề tài giải vấn đề đặt ra, tính toán xây dựng thiết kế loại máng cào kèm máy khấu than có công suất đến 450 tấn/h + Chủng loại sản phẩm, đề tài nêu phương án hợp lý đáp ứng nhu cầu thị trường tương lai; + Về công nghệ nước đáp ứng việc chế tạo sản phẩm + Về tính toán, làm chủ tính toán máng cào tương tự, sở chương trình máy tính toán thiết kế máng cào phận máng cào để áp dụng trọng thiết kế + Trước mắt chế tạo sản phẩm, phụ tùng thay nhập ngoại Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 43 KIẾN NGHỊ - Đề tài cần hoàn thiện sở sâu nghiên cứu cụ thể phận máng cào, xây dựng thiết kế tổ hợp khai thác hoàn chỉnh (giàn chống, máng cào, máy khấu) - Xây dựng phần mềm tính toán phục vụ sở SX - Kính đề nghị HĐKHCN cấp xem xét nghiệm thu đề tài Monday, April 14, 2008 Trần Đức Thọ 44