Giáo trình vận tải mỏ

BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH

Phạm Ngọc Huynh
Nguyễn Đình Gián

Giáo trình

VẬN TẢI MỎ

(Lưu hành nội bộ)
Dùng cho bậc Đại học - Ngành Khai thác Mỏ

Quảng Ninh - Năm 2012

1


LỜI NĨI ĐẦU
Giáo trình “Vận tải mỏ” (lƣu hành nội bộ) dùng cho đào tạo bậc Đại học ngành
Khai thác mỏ hầm lị tại trƣờng Đại học Cơng Nghiệp Quảng Ninh.
Giáo trình này dùng làm tài liệu giảng dạy cho các giảng viên và làm tài liệu học
tập, tham khảo, nghiên cứu khoa học cho sinh viên ngành khai thác mỏ và các ngành
khác có liên quan. Trong q trình biên soạn chúng tơi đã bám sát vào chƣơng trình
đào tạo, đề cƣơng chi tiết của học phần đã đƣợc phê duyệt. Với kinh nghiệm trên một
chục năm đào tạo của các giảng viên trong và ngồi bộ mơn Khai thác hầm lò cùng
tham gia giảng dạy học phần này, đã tham khảo ý kiến của các chuyên gia giàu kinh
nghiệm trong thực tế và tham khảo các tài liệu của những tác giả đi trƣớc ở trong và
ngoài nƣớc cập nhật các Văn bản Thông tƣ hƣớng dẫn của Cơ quan có thẩm quyền
Nhà nƣớc.
Nội dung chính của giáo trình gồm có 9 chƣơng:

Chương 1: Mở đầu.
Chương 2: Vận tải bằng trọng lực
Chương 3: Vận tải bằng máng cào
Chương 4: Vận tải bằng băng tải
Chương 5: Vận tải bằng đƣờng sắt
Chương 6: Vận tải bằng tời trục
Chương 7: Vận tải bằng trục tải
Chương 8: Vận tải bằng Ơtơ
Chương 9: Các thiết bị phối hợp
Trong mỗi chƣơng thể hiện đƣợc ƣu nhƣợc điểm, phạm vi ứng dụng của từng
thiết bị vận tải. Các cơ sở tính tốn để có thể lựa chọn đƣợc thiết bị vận tải cho từng
điều kiện cụ thể.
Để hồn thành giáo trình này chúng tơi xin chân thành cảm ơn sự đóng góp ý
kiến các giảng viên trong Bộ mơn Khai thác hầm lị và các giảng viên đã tham gia
giảng dậy học phần.
Do biên soạn lần đầu tiên chắc chắn cịn nhiều thiếu sót về nội dung, cấu trúc,
quan điểm khoa học, chế bản và ấn lốt, rất mong nhận đƣợc sự đóng góp của các bạn
đọc để đƣợc chỉnh biên, sửa chữa trong lần tái bản về sau đƣợc hoàn chỉnh hơn (các ý
kiến đóng góp xin gửi về Bộ mơn Khai thác Hầm lị, Khoa Mỏ và Cơng trình, Trƣờng
Đại học Cơng nghiệp Quảng Ninh).
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn và tiếp thu ý kiến góp ý hữu ích của độc giả!
Quảng Ninh, ngày 06 tháng 6 năm 2012
Nhóm tác giả

2


Chương 1
Mở Đầu
1.1. Vị trí, nhiệm vụ, đặc điểm, yêu cầu của cơng tác vận tải mỏ

1.1.1. Vị trí của công tác vận tải
Vận tải là một khâu phục vụ sản xuất quan trọng trong dây chuyền công nghệ
khai thác mỏ, nó có một vị trí đặc biệt quan trọng trong dây chuyền khai thác (nó
quyết định tới năng suất lao động và sản lƣợng của mỏ). Là cầu nối giữa khai thác, chế
biến và tiêu thụ sản phẩm. Qua thực tế sản xuất ở các mỏ cho thấy số lƣợng công nhân
phục vụ cho công tác vận tải chiếm từ 40  50% số công nhân trực tiếp sản xuất. Chi
phí vận tải chiếm 30  40% giá thành sản phẩm.
Cơng tác vận tải nhằm mục đích đảm bảo cho sản xuất liên tục, tạo điều kiện cho
sản xuất phát triển, giải phóng sức lao động trên cơ sở cơ khí hố, tự động hố, đổi
mới cơng nghệ, áp dụng các cơng nghệ vận tải tiên tiến. Điều đó nói lên ý nghĩa to lớn
của việc lựa chọn đúng đắn quy trình cơng nghệ vận tải và sử dụng có hiệu quả năng
lực của các thiết bị đó.
1.1.2. Nhiệm vụ của cơng tác vận tải
Vận tải khống sản từ nơi sản xuất đến nhà máy sàng tuyển, kho bãi hoặc các nơi
tiêu thụ.
Chở đất đá từ các đƣờng lò khi đào, từ mỏ lộ thiên, các nhà máy tuyển đƣa ra bãi
thải hoặc nơi sử dụng.
Chở nguyên vật liệu, thiết bị từ ngồi vào vị trí sản xuất, từ nơi sản xuất này đến
nơi sản xuất khác hoặc ra ngồi.
Chở ngƣời từ ngồi vào các vị trí làm việc và ngƣợc lại hoặc từ vị trí làm việc
này đến vị trí làm việc khác.
1.1.3. Đặc điểm của cơng tác vận tải
Các thiết bị làm việc trong điều kiện hết sức khó khăn, vị trí, khơng gian vận tải
chật hẹp, thƣờng xuyên thay đổi theo các mặt công tác, tuyến vận tải (quanh co, lên
xuống, nhiều nhánh, nhiều điểm dỡ và chất tải trung gian…) làm hạn chế năng lực và
khả năng đồng bộ hoá - cơ giới hoá thiết bị vận tải.
Vật liệu vận tải có tính mài mịn mạnh, nhiệt độ, độ ẩm của môi trƣờng cao, nƣớc
mỏ có tính ăn mịn, mơi trƣờng vận tải có khí độc, khí nổ hàm lƣợng lớn.
Khối lƣợng vật liệu vận tải khơng liên tục, có tính chu kỳ, chờ đợi nên dễ gây ra
hiện tƣợng quá tải và sự cố kỹ thuật, diện vận tải rộng.

Vận chuyển nhiều loại vật liệu khác nhau về qui cách và phẩm chất. Cƣờng độ
vận tải mang tính thời gian nên dễ quá tải và sự cố.
1.1.4. Yêu cầu của công tác vận tải
Công tác vận tải nó quyết định tới sản lƣợng của mỏ, năng suất lao động của
công nhân, khi tổ chức khơng hợp lý có thể dẫn tới ách tắc sản xuất, ảnh hƣởng tới dây
chuyền sản xuất chung của cả mỏ. Vì vậy cần tổ chức vận tải phải khoa học, hợp lý
hạn chế sự lãng phí về sức ngƣời, nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị.
Khi lựa chọn thiết bị vận tải cần lựa chọn loại thiết bị có kích thƣớc nhỏ gọn, có
độ bền cao đối với điều kiện mơi trƣờng mỏ, đảm bảo an tồn khi sử dụng, có khả
năng phịng nổ, dễ tháo lắp thay thế, sử dụng dễ dàng.
Có khả năng đồng bộ hố, cơ giới hoá hệ thống vận tải, cũng nhƣ là với công
nghệ khai thác tiên tiến của mỏ.
Vốn đầu tƣ không quá lớn.

3


1.2. Vật liệu vận tải
Trong khai thác mỏ, vật liệu vận tải đƣợc chia làm hai dạng: ở thể tơi vụn
(khống sản có ích, đất đá thải, vật liệu xây dựng...) và ở thể nguyên khối (máy móc
thiết bị, vật liệu chống lò và một số loại vật liệu khác....)
Vật liệu ở thể rời đƣợc đặc trƣng bằng khối lƣợng riêng, độ cứng, độ ẩm, độ mài
mịn, góc nghỉ tự nhiên, thành phần cỡ hạt….
Vật liệu ở thể nguyên đƣợc đặc trƣng bằng hình dáng, kích thƣớc bao và khối
lƣợng của nó…
Khi lựa chọn thiết bị vận tải cần căn cứ vào các đặc tính trên, để lựa chọn cấu
trúc của thiết bị.
1.2.1. Khối lượng riêng của vật liệu vận tải:  (T/m3)
Là khối lƣợng của một đơn vị thể tích của vật liệu ở thể rời, nó phụ thuộc vào tính
chất vật lý, cỡ hạt, mức độ bền chặt của vật liệu.

Tỷ số giữa mật độ của vật liệu (khối lƣợng riêng ở trạng thái nguyên khối) và
khối lƣợng riêng của nó đƣợc gọi là hệ số tơi vụn (hệ số nở rời).

,
(1-1)
K tv 

Hệ số tơi vụn phụ thuộc vào phƣơng pháp phá vỡ, tính chất cơ lý của vật liệu…
Với đất đá mền và than:
Ktv = 1,1  1,4
Đất đá cứng:
Ktv = 1,6  1,8
Bảng 1.1: Khối lượng riêng của một số vật liệu vận tải
Tên gọi nhóm vật liệu
, t/m3
Loại nhẹ (bột, than bùn, than cốc)
đến 0,6
Loại trung bình (ngũ cốc, than đá, xỉ)
0,6  1,6
Loại nặng (đất đá, sét, đá dăm)
1,6  2,0
Loại rất nặng (quặng, đá)
2,0  4,0
1.2.2. Độ cứng của vật liệu
Là khả năng chống lại tác dụng của ngoại lực bên ngoài vào vật liệu đƣợc đặc
trƣng bởi hệ số kiên cố theo giáo sƣ Prơtơđiacơnốp

f = 0,01.n
hay
(1-2)

f  n ,
Trong đó:

100

n- ứng suất bền nén của vật liệu, kG/cm2

1.2.3. Góc nghỉ tự nhiên của vật liệu  (độ)
Là góc nghiêng của mặt dốc hình nón đƣợc tạo thành khi đổ tự nhiên vật liệu rời
trên mặt phẳng nằm ngang.
Góc nghỉ tự nhiên phụ thuộc vào kích thƣớc cỡ hạt, độ ẩm, độ dính kết và độ linh
động của vật liệu.
’



Hình 1.1: Góc nghỉ tự nhiên của vật liệu
4


Khi vật liệu vận tải bị rung động khi đó góc nghỉ tự nhiên là ’ = (0,35  0,7)
Bảng 1-2: Giá trị trung bình góc nghỉ tự nhiên của một số vật liệu  và ’
STT
Vật liệu vận tải
 (độ)
’ (độ)
1
Đất sét ẩm
10  15
6  10

2
Cát
20  30
16  21
3
Đất mịn
20  35
13  24
4
Than chƣa phân cấp
30  40
18  28
5
Than antraxit
35  40
24  28
6
Đất đá ẩm, đá vôi
40  45
25  31
7
Quặng kim loại
45  50
30  35
8
Tro khơ
50
40
1.2.4. Mức độ khó vận tải
Để đánh giá mức độ khó vận tải của đất đá ngƣời ta đƣa ra chỉ số v nó đƣợc quy

định trên cơ sở:
Khối lƣợng riêng, độ bền và cỡ đất đá đƣợc vận chuyển có ảnh hƣởng chủ yếu
đến việc chọn phƣơng tiện vận tải, mức độ sử dụng dung tích hình học thùng vận tải
và độ mịn của nó.
Hàm lƣợng thành phần sét và độ ẩm của đất đá sẽ làm khó khăn cho cơng tác dỡ
tải do sự bám dính của chúng vào bề mặt làm việc của thiết bị vận tải.
Mức độ bám dính, việc lựa chọn phƣơng tiện ngăn ngừa làm sạch đất đá hoặc
giảm dung tích thực tế của thùng xe phụ thuộc vào thời gian vận tải và nhiệt độ của
khơng khí.
Trong điều kiện nói trên giá trị V đƣợc xác định bằng công thức thực nghiệm sau:
V = 0,6.  + 5.A.dtb + 20.W.n.B.C
,
(1-3)
Trong đó:
- khối lƣợng riêng của đá, kg/dm3
dtb- kích thƣớc trung bình của cục đá trong thùng vận tải, m
A = 1 + 0,1.c
c- ứng suất cắt của đất, kG/cm2
W- độ ẩm của đất đá, %
n- hàm lƣợng của sét trong đá,
B = 1 + lg(T-1)
T- thời gian vận tải đất đá, h
C = 1 - 0,25.t
t- nhiệt độ khơng khí, 0C (chỉ tính nhiệt độ dƣới khơng)
Tất cả các loại đất đá vận tải, theo hệ số V đƣợc chia làm 5 loại:
- Loại I:
Đất đá rất dễ vận chuyển, V  2
- Loại II:
Đất đá dễ vận chuyển, 2 < V  4
- Loại III:

Đất đá khó vận chuyển vừa, 4 < V  6
- Loại IV:
Đất đá khó vận chuyển, 6 < V  8
- Loại V:
Đất đá rất khó vận chuyển, 8 < V  10
- Loại đất đá có V >10 thuộc loại ngoại hạng.

5


1.2.5. Phân loại vật liệu vận tải
Cỡ hạt vật liệu là kích thƣớc lớn nhất của nó theo ba phƣơng vng góc với
nhau, kích thƣớc đó đƣợc quy ƣớc là chiều dài của cục vật liệu, ký hiệu: d (mm)
Tuỳ theo mức độ đồng đều của các hạt mà vật liệu vận tải ở thể rời đƣợc chia ra
loại chƣa phân cấp và loại đã phân cấp.
Vật liệu chƣa phân cấp là loại vật liệu có tỷ số giữa kích thƣớc của cục vật liệu
lớn nhất và nhỏ nhất >2,5. Nếu lƣợng cục có kích thƣớc từ (0,8  1)dmax chiếm tỷ lệ
nhỏ hơn 10% thì kích thƣớc đại diện để tính tốn lựa chọn thiết bị vận tải sẽ lấy
0,8dmax. Nếu lƣợng cục có kích thƣớc từ (0,8  1)dmax chiếm tỷ lệ lớn hơn 10% thì kích
thƣớc đại diện để tính tốn lựa chọn thiết bị vận tải sẽ lấy d = dmax.
Vật liệu vận tải đã phân cấp là vật liệu có tỷ số giữa kích thƣớc của cục vật liệu lớn
nhất và nhỏ nhất  2,5 khi đó kích thƣớc đại diện là kích thƣớc trung bình dtb.
d tb 

d max  d min
2

,

mm

(1-4)

Trong đó:
dmax,dmin- kích thƣớc lớn nhất và nhỏ nhất của cục vật liệu thƣờng lấy
theo kích thƣớc giới hạn trên và kích thƣớc giới hạn dƣới của mỗi cấp sàng
1.3. Phân loại thiết bị vận tải
Trong các mỏ có nhiều loại thiết bị vận tải khác nhau, chúng khác nhau về
nguyên lý làm việc, phƣơng pháp vận tải vật liệu, về cấu trúc và các đặc trƣng khác.
Theo nguyên lý làm việc các thiết bị vận tải đƣợc chia thành 2 loại: loại làm việc
liên tục và loại làm việc theo chu kỳ. Thiết bị làm việc liên tục vận chuyển vật liệu
thành dòng liên tục từ điểm chất tải đến điểm dỡ tải. Thiết bị làm việc theo chu kỳ vận
chuyển vật liệu theo từng chu kỳ. Sau mỗi chu kỳ các cơng đoạn (chất tải, dỡ tải, chạy
có tải, chạy khơng tải, chờ đợi...) đƣợc lặp lại.
Theo phƣơng pháp vận tải có thiết vận tải theo nguyên lý lăn trƣợt hoặc vật liệu
nằm trên các bộ phận mang tải, vật liệu chuyển động trong mơi trƣờng nƣớc và khí.
Theo dạng của bộ phận mang tải có loại thiết bị vận tải có bộ phân mang tải
chuyển động, thiết bị vận tải có bộ phận mang tải dao động hoặc khơng chuyển động
(ống, máng, bàn đãi, bàn trƣợt...)
Các máy chất tải, cấp liệu, cửa tháo, quang lật, máy đẩy goòng và một số thiết bị
khác xếp vào loại thiết bị vận tải phụ (hay thiết bị phối hợp).
Các mỏ của nƣớc ta hiện nay, thiết bị vận tải đƣợc đƣa vào từ nhiều nguồn đa
dạng về chủng loại, phong phú về kiểu cách. Nhƣng việc tính tốn các thiết bị và sơ đồ
công nghệ đều đƣợc dựa trên những nguyên lý cơ bản thống nhất. Hình 1.2 là sơ đồ
phân loại các thiết bị vận tải theo nguyên lý hoạt động và theo kết cấu của máy.
1.4. Cơ sở tính tốn vận tải mỏ
1.4.1. Năng suất của thiết bị vận tải
Năng suất của thiết bị vận tải là lƣợng vật liệu đƣợc vận chuyển trong một đơn vị
thời gian và biểu thị theo đơn vị khối lƣợng Q (T/h) hay theo đơn vị thể tích V (m3/h).
Các đại lƣợng này có mối quan hệ:

T/h
Q = V. ,
Trong một số trƣờng hợp năng suất đƣợc xác định bằng khối lƣợng vật liệu Q (T)
chuyển chở trên một khoảng cách nhất định L (km) và đƣợc biểu thị theo cơng thức
quy ƣớc Q.L (T-km).
Có ba loại năng suất: Năng suất tính tốn Qt (T/h) tƣơng ứng với khối lƣợng vật liệu
lớn nhất cần vận tải, năng suất kỹ thuật Q (T/h) tƣơng ứng với việc sử dụng toàn bộ khả

6


năng làm việc của thiết bị, năng suất thực tế Qtt (T/h) tƣơng ứng với khối lƣợng vật liệu
chở đƣợc trong một đơn vị thời gian theo điều kiện sản xuất cho trƣớc.
Để chọn đƣợc thiết bị vận tải thì năng suất của thiết bị đƣợc chọn cần phải tƣơng
ứng với lƣợng vật liệu lớn nhất trong khoảng thời gian bất kỳ:
Năng suất thực tế luôn nhỏ hơn năng suất kỹ thuật.
Tỷ số giữa năng suất thực tế và năng suất kỹ thuật gọi là hệ số sử dụng thiết bị
theo năng suất.
1.4.1.1. Năng suất tính tốn.
Tuỳ theo điều kiện làm việc của thiết bị vận tải và năng suất tính tốn có những
phƣơng pháp xác định khác nhau:
Đối với các thiết bị vận tải làm việc trong các đƣờng lị vận tải chính, các đƣờng
hào chính phục vụ cho một số gƣơng khai thác đồng thời, năng suất tính toán đƣợc
chọn theo lƣợng vật liệu lớn nhất cần chuyên chở theo kế hoạch khai thác có kể đến hệ
số làm việc không đồng đều của các gƣơng khai thác.
Nếu sản lƣợng của một ca là Aca (T/ca), thời gian làm việc trong một ca là Tca
(h), hệ số làm việc không đồng đều là k0, thời gian làm việc thực tế của thiết bị là Tm
(h) thì năng suất tính tốn:
Qt  K0 .

Aca K0 Aca
,

.
Tm Ktg Tca

T/h

(1-5)

Trong đó: Ktg- hệ số sử dụng thời của thiết bị,
K tg 

Tm
1
Tca

1.4.1.2. Năng suất kỹ thuật
a, Đối với thiết bị vận tải liên tục:
Q = q.v
,
kg/s
Q = 3,6.q.v ,
T/h
(1-6)
Q = 3600.F..v.c = 3600.F0.Kcđ..v.c , T/h
Trong đó: q- khối lƣợng vật liệu trên 1m dài thiết bị vận tải, kg/m
c- hệ số ảnh hƣởng tới năng suất do độ dốc gây ra,
v- vận tốc của dòng vật liệu, m/s
- khối lƣợng riêng của vật liệu, T/m3

F, F0- diện tích tiết diện ngang của bộ phận chứa vật liệu và của dòng vật liệu,
2
m
Kcđ- hệ số chất đầy.
+ Khi vận tải vật liệu bằng các gng hoặc thùng:
Q = 3,6
Trong đó:

V
G
= 3,6 g . .v.K cd
l
t

,

T/h

G- khối lƣợng vật liệu trong một goòng hoặc thùng, kg
Vg- dung tích của gng hoặc thùng, m3
t- thời gian giãn cách giữa hai goòng hoặc thùng, s
l- khoảng cách giữa các goòng hoặc thùng, m

7

(1-7)


Thiết bị vận tải mỏ

Hoạt động liên tục

Băng chuyền
Tời vô cực

Máng cào

Tời dây trên không

Băng tải

Vận tải bằng trọng lực

Băng bản
Băng tải xích

Tự chảy

Có áp lực

Vận tải bằng sức khí
Hút

Đẩy

Băng tải cáp
Băng lắc

Thiết
bị

phối
hợp:
máy
chất
tải;
máy
đánh
đống;
bunke;
quang
lật

Hoạt động theo chu kỳ

Đầu tàu
Tàu hơi nƣớc

Ô tơ

Tàu khí nén

Máy cào

Tàu bánh đà
Cần vẹt
Cần ắc quy
Hỗn hợp
Điêzel

Băng rung

Đẩy - Hút
Hình 1.2: Sơ đồ phân loại thiết bị vận tải
8

Tời trục
Toa xe tự hành
Máy chất bốc
vận tải


b, Đối với thiết bị vận tải theo chu kỳ:
Q

Trong đó:

G.Z .nc
G.Z
 3,6.
,
Tck
1000

T/h

(1-8)

G- khối lƣợng vật liệu chứa trong 1 goòng, kg
Z- số goòng 1 lần kéo, cái
nc- số chuyến kéo đƣợc trong 1 giờ, chuyến

Tck- thời gian một chu kỳ, s
Thời gian 1 chu kỳ bao gồm: Thời gian chất tải, thời gian dỡ tải, thời gian chạy
không tải, thời gian chạy có tải và thời gian phụ (thời gian chờ đợi, tránh nhau…)
Tck  t ct  t kt  t c  t d   

Trong đó:

L
L

 tc  t d   , s
Vct Vkt

(1-9)

L- chiều dài tuyến vận tải, m
Vct, Vkt- vận tốc trung bình khi chạy có tải và khơng tải, m/s
- thời gian phụ, s
Từ việc tính tốn năng suất trên ta thấy: Năng suất của thiết bị vận tải theo chu kỳ
phụ thuộc vào chiều dài vận tải, thời gian chất dỡ tải và chờ đợi tránh nhau
1.4.2. Lực cản chuyển động W (N)
Lực cản chuyển động là ngoại lực xuất hiện khi thiết bị làm việc. Để khắc phục nó
cần tiêu tốn năng lƣợng của trạm dẫn động trong thiết bị vận tải hoặc phải tiêu tốn thế
năng của vật (vận tải trọng lực).
Giá trị lực cản hầu hết tỷ lệ với trọng lƣợng của vật liệu và các bộ phận của thiết bị
chuyển động với nó. Vì vậy trong q trình tính tốn thƣờng sử dụng khái niệm lực cản
đơn vị nghĩa là lực cản tính cho 1 đơn vị trọng lƣợng của vật liệu và các bộ phận chuyển
động cùng.
Lực cản đơn vị thƣờng có hai thứ nguyên:
- N/KN khi tính cho vận tải ơtơ, đƣờng sắt, tàu điện…

- N/N khi tính tốn vận tải bằng máng cào, băng tải…
Lực cản bao gồm lực cản chính, lực cản phụ.
I.4.2.1. Lực cản chính W0 (N):
Gồm lực ma sát của vật liệu với các bộ phận cố định của thiết bị, lực ma sát trong
ổ bi, ổ trƣợt, lực cản do ma sát lăn, ma sát trƣợt của bánh xe di chuyển hoặc con lăn định
hƣớng.
W0 = G.g.f.cos
,
N
(1-10)
Trong đó:
G- khối lƣợng của vật liệu, kg
g- gia tốc trọng trƣờng, m/s2
f- hệ số ma sát giữa vật liệu và mặt trƣợt,
L
- góc nghiêng của mặt trƣợt, độ
1.4.2.2. Lực cản chuyển động phụ:
Lực cản phụ gồm: Lực cản do độ dốc,
lực cản do đƣờng cong, lực cản do quán tính và
do lực cản của mơi trƣờng (khơng khí).
a, Lực cản do độ dốc
N
(1-11)
Wi = G.g.sin ,
Lấy dấu (+) khi vận tải lên dốc,

9

G.g.sin`


G.g.cos
G.g

Hình 1.3: Sơ đồ tính tốn lực cản
chuyển động do độ dốc


lấy dấu (-) khi vận tải xuống dốc
Lực cản đơn vị:

i =

Wi
=  Sin
G. g

Khi vận tải bằng tàu điện, ôtô góc dốc của đƣờng nhỏ nên
Sin  tg = H/L 
i =  i
Nếu lực cản đơn vị tính bằng N/KN thì Wi = 1000tg
b, Lực cản do đường cong:
Lực cản này sinh ra do ma sát của gờ bánh xe với đƣờng dƣới tác dụng của lực ly
tâm hay lực ép của bộ phận định hƣớng. Nó phụ thuộc vào bán kính cong, chiều dài đoạn
cong, thơng số hình học của bộ phận di chuyển…
Lực cản đơn vị do đƣờng cong gây ra c đƣợc xác định theo cơng thức thực nghiệm:
c 

Trong đó:

A
.c
R

,

N/KN

(1-12)

A- hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào cƣơng cự vào mức độ chất tải, m
R- bán kính cong của đoạn cong, m
c- hệ số tính đến tỷ số giữa chiều dài đoạn cong và chiều dài của đồn tàu,
đồn ơtơ rơmóc lực cản, m
C

Lc
lc

C

khi Lc > lc ;

lc
Lc

khi Lc < lc

c, Lực cản chuyển động do quán tính:
Đƣợc xác định bằng lực quán tính khi mở máy hoặc khi hãm. Nếu khối lƣợng M

của một hệ chuyển động tịnh tiến đƣợc quy về một điểm đặt theo lực kéo và gia tốc của
nó là:
Wa =  M . .
Trong đó:

dv
dt

;

N

(1-13)

- hệ số qn tính của các khối quay có thể lấy:
 = 1,03  1,05
Với toa gng có tải
 = 1,07  1,1
Với tàu điện
 = 1,36  1,4
Với đồn gng

Lực cản đơn vị:

a 

Wa
M .g

Nếu khối lƣợng M tính bằng kg thì a (N/N)

Nếu khối lƣợng M tính bằng tấn thì a (N/KN)
d, Lực cản do khơng khí:
N
(1-14)
Wkk = .kk.F.(V Vkk)2 ,
Trong đó:
- hệ số sức cản của khơng khí,
kk- mật độ của khơng khí, kg/m3
F- diện tích chắn gió, m2
V, Vkk- vận tốc của ơtơ và vận tốc của khơng khí, m/s
Lấy dấu (+) khi chuyển động ngƣợc chiều khơng khí, (-) khi chuyển động cùng chiều với
khơng khí.
Nhƣ vậy tổng lực cản khi thiết bị vận tải làm việc là:
W = W0 ± Wi + Wc ± Wa + Wkk
,
N
(1-15)

10


1.4.3. Lực kéo và công suất yêu cầu của động cơ
1.4.3.1. Lực kéo
Muốn vận chuyển đƣợc vật liệu động cơ của thiết bị phải sinh ra một lực kéo Fk để
khắc phục tất cả các lực cản. Lực kéo đƣợc truyền từ động cơ qua hộp giảm tốc tới các bộ
phận dẫn động.
Khi xác định đƣợc tổng lực cản thì xác định đƣợc lực kéo yêu cầu từ đó xác định
công suất động cơ.
Fk  W = W0 ± Wi + Wc ± Wa + Wkk
,

N
(1-16)
1.4.3.2. Công suất yêu cầu
N yc  K dt .

Fk .V
W .V
 K dt .
1000.
1000.

,

KW

(1-17)

Trong đó:

Fk- lực kéo yêu cầu, N
V- vận tốc chuyển động, m/s
- hiệu suất của bộ truyền động,
Kdt- hệ số dự trữ công suất, Kdt = 1,15  1,2
Khi lực cản (-) công suất đƣợc xác định ở chế độ máy phát
N yc  K dt .

Fk .V '
1000.

,

KW

(1-18)

V’- vận tốc của bộ phận mang tải khi động cơ làm việc ở chế độ máy phát,
V’ = (1,05  1,07)V
Thiết bị vận tải năng suất thƣờng thay đổi, chế độ làm việc của động cơ khơng ổn
định khi đó cơng suất của động cơ thƣờng đƣợc tính theo điều kiện đốt nóng của động cơ:
N yc  K dt .

Ftd .V
1000.

,

KW

(1-19)

Trong đó: Ftd- lực kéo tƣơng đƣơng của động cơ đƣợc xác định theo điều kiện đốt nóng.
C1  F12 .t1  F22 .t 2  F32 .t3  .............  Fn2 .t n
Ftd 

t1  t 2  t3  ...............t n  C2 .

Trong đó:

Wct2  Wkt2


2
2 
3 Tck  

F1, F2, ….Fn- lực kéo của động cơ trong các giai đoạn khác nhau, N
t1, t2, ….tn- thời gian tƣơng ứng với các lực trên
C1- hệ số kể đến sự tăng khơng tỷ lệ cƣờng độ dịng điện khi mở máy,
C1 = 2,5  3 (nếu động cơ rô to dây quấn C1 = 1)
C2- hệ số kể đến điều kiện làm mát khi dừng máy nếu làm mát tốt C2 = 1
Tck- thời gian một chu kỳ vận tải, s
- thời gian động cơ ngừng làm việc trong 1 chu kỳ, s

1.5. Câu hỏi
Câu 1: Nêu các cơ sở phân loại thiết bị vận tải?
Câu 2: Cơ sở để phân loại vật liệu? Kích thƣớc đại diện của vật liệu để lựa chọn thiết bị
vận tải?
Câu 3: Tại sao nói năng suất của thiết bị vận tải khơng liên tục phụ thuộc vào chiều dài
vận tải, thời gian chất, dỡ tải và các công đoạn phụ khác?
Câu 4: Nêu các loại lực cản tác dụng lên khi thiết bị vận tải làm việc?

11


Chương 2
VẬN TẢI BẰNG TRỌNG LỰC

2.1. Khái niệm chung
2.1.1. Nguyên lý tự trượt
Vật liệu vận tải chuyển động lăn, trƣợt theo mặt phẳng nghiêng hoặc rơi theo ống
thẳng nhờ trọng lƣợng của bản thân nó.

Khi độ dốc của mặt nghiêng lớn các cục vật liệu to hầu hết chuyển động lăn. Khi độ
dốc nhỏ hạt có kích thƣớc nhỏ chuyển động trƣợt. Vật liệu có thể tự trƣợt trên nền lò,
trong máng kim loại, máng gỗ hoặc theo đƣờng ống, đƣờng xoắn.
Khảo sát một vật có khối lƣợng
G (kg) chuyển động trên mặt nghiêng
L
N
với góc dốc  (độ), chiều dài vận tải L
(m), hệ số ma sát giữa vật liệu và mặt
H
G.a
nghiêng là f. Vật chịu tác dụng của các
G.g.sin
Fms
lực sau:
Trọng lƣợng bản thân của vật G.g
G.g.cosβ

G.g
(N), lực ma sát giữa vật và mặt trƣợt
Fms = N.f (N), lực quán tính Fa = G.a
(N), hình 2.1.
Hình 2.1: Sơ đồ lực tác dụng lên vật
Theo định luật Niutơn II:
Fa   F
G.a  G.g.Sin  G.g. f .Cos
dv
 a  g.(Sin  f .Cos )
dt

(2-1)

Đây là phƣơng trình vi phân của vật chuyển động trên mặt nghiêng.
dv
 0 vật liệu chuyển động chậm dần đều
dt

f > tg
Sin  f .Cos < 0
dv
- Khi a 
 0 vật liệu chuyển động nhanh dần đều
dt

f < tg
Sin  f .Cos > 0
dv
- Khi a   0 vật liệu chuyển động đều
dt
f = tg = tg0 (0- gọi là góc cân bằng)
Sin  f .Cos = 0 

- Khi a 

Vậy để vật có thể tự trƣợt trên mặt phẳng nghiêng thì
tg  tg0 = f

(2-2)

Bảng 2-1: Hệ số ma sát giữa than với một số mặt trượt và góc cân bằng

Góc cân bằng,
STT
Điều kiện vận tải tự trượt
Hệ số ma sát f
0
Than trƣợt trên nền lò
1
0,7  0,8
35  38
Than trƣợt trên máng gỗ
2
0,6  0,7
31  35
Than đá trƣợt trên máng kim loại
3
0,3  0,5
17  27
Than Angtraxít trƣợt trên máng kim loại
4
0,27  0,3
15  27
Than trƣợt trên máng kim loại tráng men
5
0,21  0,25
12  14
Quặng trƣợt trên máng thép
6
0,7  1,4
35  54

12


2..2. Ưu điểm
- Thiết bị có cấu tạo đơn, nên dễ lắp đặt, tháo dỡ và thay đổi chiều dài tuyến vận tải.
- Kích thƣớc tiết diện ngang nhỏ, thuận lợi cho công tác vận chuyển và thi công.
- Không cần cung cấp năng lƣợng, công tác tổ chức đơn giản.
- Năng suất vận tải cao.
- Vốn đầu tƣ nhỏ chi phí cho vận tải thấp.
2.1.3. Nhược điểm
- Vật liệu dễ bị vỡ vụn, từ đó ảnh hƣởng tới chất lƣợng sản phẩm.
- Dễ gây ách tắc trong quá trình vận tải.
- Kém an tồn do vật việt văng phóng ra ngoài.
- Chiều dài vận tải bị hạn chế, máng chóng mịn.
- Q trình vận tải phụ thuộc nhiều vào đặc tính của vật liệu, điều kiện khí hậu, điều
kiện địa hình.
2.1.4. Phạm vi ứng dụng
ở mỏ hầm lị thƣờng dùng ở các lị chợ, lị thƣợng, họng sáo có góc dốc lớn hơn 200
ở mỏ lộ thiên máng trƣợt đặt ở các miệng bunke để rót than, quặng vào các thiết bị
vận tải khác.
Ngồi ra máng trƣợt cịn dùng kết hợp với các thiết bị cơ khí khác để điều chỉnh tốc
độ khi thả vật liệu theo phƣơng thẳng đứng.
2.2. Tính tốn vận tải tự trượt
2.2.1. Diện tích tiết diện ngang của máng
Diện tích tiết diện ngang của máng nhằm đảm bảo đƣợc năng suất (Q- Năng suất
mà máng phải đảm nhận) và năng lực thông qua để không gây ách tắc trong q trình sản
xuất. Khi đó diện tích tiết diện ngang của máng đƣợc xác định:
Fm 

Trong đó:

Q
3600.V . .K cđ

m2

,

(2-3)

Q- năng suất vận tải, T/h
V- vận tốc của dòng vật liệu, m/s
- khối lƣợng riêng của vật liệu, T/m3
Kcđ- hệ số chất đầy máng

2.2.2. Vận tốc của vật liệu và phương pháp điều chỉnh
2.2.2.1. Vận tốc cuối của vật liệu

a  g.( Sin  f .Cos )

dv
 g.(Sin  f .Cos )
dt
dv  g.(Sin  f .Cos ).dt
Vc

t

Vđ

0

 dv   g.(Sin  f .Cos ).dt

Vc  Vđ  g.(Sin  f .Cos ).t

,
(2-4)
Giả sử quá trình trƣợt là quá trình chuyển động biến đổi đều khi đó:
t

2L
Vđ  Vc

,

s

(2-5)

Thay (2-5) vào (2-4) đƣợc

13


Vc2  Vđ2  2.L.g.(Sin  f .Cos )
Vc  2.L.g.(Sin  f .Cos )  Vđ2 ,

m/s
(2-6)

Nhƣng giá trị của vận tốc cuối bị giới hạn bởi điều kiện an toàn và mức độ vỡ vụn
của vật liệu vận tải.
Khi vận tải than cục Vc  2,5 m/s, khi vận tải than nguyên khai Vc  3,5 m/s
A

B

2.2.2.2. Phương pháp điều chỉnh vận tốc cuối:
Muốn thay đổi vận tải cuối của dịng vật
h
L’
E
L
liệu thì có thể thay đổi hệ số ma sát f, vận tốc
F
đầu, góc dốc , chiều dài vận tải L.

Muốn giảm vận tốc cuối có thể giảm
’
góc dốc, tăng hệ số ma sát, giảm chiều dài

vận tải. Để giảm chiều dài vận tải có thể dùng
C
phƣơng pháp phân đoạn thả vật liệu theo từng
D
nấc. Nhƣ vậy xác định chiều dài từng đoạn
trên tuyến vận tải sao cho tốc độ cuối mỗi Hình 2.2: Sơ đồ giảm góc dốc của tuyến vận tải
đoạn khơng vƣợt q giới hạn cho phép:
l

V 
2
max

2.g.(Sin  f .Cos )

;

m

(2-6)

V - Vận tốc tối đa cho phép của dòng vật liệu, m/s.
2
max

Muốn giảm  có thể hạ thấp địa hình để vật liệu trƣợt theo đƣờng xiên chéo với
góc dốc ’ 
h- Chiều cao đứng của tuyến vận tải, m
L, L’- Chiều dài tuyến vận tải theo hƣớng
dốc và hƣớng xiên chéo, m
, ’- Góc dốc tuyến vận tải theo hƣớng dốc và hƣớng xiên chéo, độ
- Góc mở của tuyến vận tải so với đƣờng phƣơng, độ
Xét 2 tam giác vuông
BFC có
h = L.Sin
BFD có
h = L.Sin’
L.Sin


Khi đó:
L.Sin’ = L.Sin
L' 
Sin '
Xét tam giác vng DCB có:
L
L.Sin

Sin
Sin '

L' 

L
Sin



Sin ' Sin .Sin

(2-7)

2.3. Câu hỏi và bài tập:
I. Câu hỏi
Câu 1: Điều kiện để vận tải vật liệu trƣợt trên mặt nghiêng?
Câu 2: Vận tốc cuối của dòng vật liệu? Các phƣơng pháp điều chỉnh vận tốc trên tuyến
vận tải?
II. Bài tập
Bài 1: Trên sƣờn địa hình ngƣời ta đặt một tuyến vận tải bằng máng trƣợt biết rằng: vận
tải than nguyên khai từ mức +250  +100. Góc dốc của tuyến vận tải

 = 300, máng trƣợt bằng thép có f = 0,4. Tính:
- Chiều dài của tuyến vận tải?

14


Vận tốc của dòng vật liệu ở cuối tuyến vận tải? Biết Vd = 0
Số cầu máng cần lắp đặt? Biết rằng mỗi cầu máng có chiều dài là 2m.
Khi góc dốc  = 200 thì chiều dài của tuyến vận tải là bao nhiêu? Than có tự
trƣợt đƣợc khơng?
Bài 2: Có tuyến vận tải bằng máng trƣợt bố trí theo hƣớng dốc của sƣờn địa hình vẽ trên
bình đồ với tỷ lệ 1/1000 để vận tải than nguyên khai từ mức + 200  +100 khoảng cách
của tuyến vận tải đo đƣợc trên bình đồ là 17,32 cm, sử dụng máng thép có f = 0,4. Tính:
- Chiều dài của tuyến vận tải?
- Góc dốc của tuyến vận tải?
- Vận tốc cuối của dòng vật liệu biết Vđ = 0
- Muốn cho vật liệu chuyển động đều trên máng thì góc dốc là bao nhiêu?
Chiều dài vận tải lúc này là bao nhiêu?
Bài 3: Một lị chợ có góc dốc 320 với chiều dài 120, với sẩn lƣợng 200 T/ca. Than trong
lò chợ đƣợc vận tải bằng máng trƣợt có diện tích 0,15m2. Tính, kiểm tra năng suất của
máng trƣợt và số lƣợng cƣợc chắn than cần dùng cho lò chợ. Biết: f = 0,4; g = 9,81 m/s2;
 = 1,45 T/m3; Kcđ = 0,55; Vcp = 3,5 m/s.
-

15


Chương 3
VẬN TẢI BẰNG MÁNG CÀO
3.1. Nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng

3.1.1. Nguyên lý làm việc
3.1.1.1. Sơ đồ nguyên lý

2

3

4
1

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý làm việc của máng cào
1-Xích - thanh gạt,
2- Dịng vật liệu,
3- Trạm dẫn động,
4- Trạm dẫn hƣớng
3.1.1.2. Nguyên lý làm việc
Máng cào là thiết bị vận tải liên tục, dòng vật liệu vận tải đƣợc vận chuyển theo máng
cố định nhờ xích kéo và thanh gạt. Xích kéo đƣợc chuyển động từ động cơ qua hộp giảm tốc
đến đĩa dẫn của trạm dẫn động và đƣợc kéo căng bởi trạm dẫn hƣớng.
3.1.2. Ưu điểm
- Năng suất ổn định ít phụ thuộc vào độ ẩm, kích thƣớc của hạt vật liệu vận chuyển.
- Kết cấu đơn giản dễ thay thế các chi tiết khi cần sửa chữa.
- Dễ dàng thay đổi chiều dài làm việc.
- Dễ thay đổi vị trí làm việc, thành máng cào thấp thuận lợi cho công tác chất tải, có
thể chất tải bằng khoan nổ mìn, bằng máy gạt.
- Làm việc ít tiếng ồn, có thể làm giá đỡ cho máy khấu than.
3.1.3. Nhược điểm
- Vật liệu vận tải dễ bị vỡ vụn, máng và xích chóng mịn.
- Lực cản chuyển động lớn, tiêu hao năng lƣợng cao, tải trọng động của xích lớn.
3.1.4. Phạm vi ứng dụng

- Sử dụng ở đƣờng lị có độ dốc   200, lò song song, dọc vỉa và lò chợ; dùng để
hãm tốc độ của vật liệu xuống dốc với góc dốc lớn.
- Có thể sử dụng kết hợp với máy liên hợp, các thiết bị vận tải khác (máng trƣợt, tàu
điện…).
- Dùng để cấp liệu cho nhà máy tuyển, các công trƣờng sản xuất vật liệu xây dựng.
3.2. Các bộ phận chủ yếu
Máng cào gồm các bộ phận chủ yếu sau: máng, bộ phận kéo, trạm dẫn động, thiết
bị kéo căng, đĩa xích dẫn động.
3.2.1. Máng
Gồm nhiều đoạn có chiều dài từ 1  2,5 m ghép lại với nhau dùng để dẫn hƣớng
cho vật liệu, xích và thanh gạt bằng phƣơng pháp dập hoặc hàn có tiết diện ngang hình

16


chữ nhật, hình thang, hình vng và hình bán nguyệt. Vật liệu làm máng là thép hợp kim
có khả năng chịu mài mòn cao. Các đoạn máng đƣợc nối với nhau nhờ khố tháo lắp
nhanh hoặc nhờ các bu lơng.

Hình 3.2: Một số loại máng
3.2.2. Bộ phận kéo
Gồm có xích và thanh gạt, có thể có loại một xích, hai xích hoặc ba xích. Xích là bộ
phận quan trọng của máng cào. Năng suất và chiều dài vận tải phụ thuộc vào độ bền của
xích. Yêu cầu chủ yếu đối với xích máng cào là đảm bảo đủ bền, chịu đƣợc mài mòn, trọng
lƣợng nhỏ, tháo lắp thuận lợi, dễ uốn, để ăn khớp tốt với đĩa xích, kết cấu đơn giản. Trong
ngành mỏ thƣờng dùng các loại xích vịng hàn, xích dập tháo lắp đƣợc và xích bản.
Thanh gạt đƣợc chế tạo bằng thép. Khi làm việc thanh gạt chuyển động cùng với
xích. Thơng số chủ yếu của thanh gạt là chiều cao và bƣớc của thanh gạt. Nếu bƣớc của
thanh gạt tăng thì trọng lƣợng một mét dài bộ phận kéo giảm dẫn tới lực cản chuyển động
giảm và độ mài mòn giảm. Nhƣng bƣớc thanh gạt tăng q giới hạn thì dịng vật liệu trên

máng khơng ổn nh lm nng sut vn ti gim.

Hình 3-3: Xích và thanh g¹t

Hình 3.3: Một số loại xích và thanh gạt
17


3.2.3. Trạm dẫn động
Bao gồm hộp giảm tốc, động cơ điện, trục và đĩa dẫn động.
Động cơ điện thƣờng dùng loại khơng đồng bộ rơ to lồng sóc. Trong trƣờng hợp
có thể dùng động cơ khí nén, động cơ thuỷ lực.
Hộp giảm tốc của máng cào có
thể từ hai đến ba cấp. Hộp giảm tốc có
thể dẫn động cho một động cơ riêng
biệt hoặc cho hai động cơ đồng thời.
3.2.4. Đĩa dẫn động
Là chi tiết chịu tải lớn nên cần
đủ bền, chịu mài mịn, chịu va đập có
độ chính xác cao để ăn khớp tốt với
xích. Kết cấu của đĩa xớch ph thuc
vo loi xớch.

a, Đĩa xích dùng cho
loại xích vòng

b, Đĩa xích dùng cho loại
xích tấm hay dập

Hình 3.4: Một số loại đĩa xích

3.2.5. Trm kộo cng xớch
to ra sức căng ban đầu đảm bảo cho xích ăn khớp tốt với đĩa xích thƣờng đặt
ở đi máng cào. Trục đĩa xích dẫn hƣớng lắp trên khung kéo căng, khung căng di động
đƣợc nhờ có cơ cấu đai ốc trục vít, bằng tời cáp, bằng đối trọng, bằng xi lanh thuỷ lực
hoặc lị xo.
3.3. Tính tốn vận tải máng cào
3.3.1. Năng suất vận tải
Năng suất vận tải của máng cào đƣợc xác định theo công thức:
,
T/h
Q  3600.F0 .K cđ . .v.C
2
Trong đó:
F0- diện tích tiết diện ngang của máng, m
,
m2
F0 = B.h = Kh.h2
B- chiều rộng bộ phận máng chứa, m
h- chiều cao của máng chứa, m
Kh- tỷ số giữa chiều rộng và chiều cao của máng,

18

(3-1)


Kh 

B
 2,4  4

h

Kcđ - hệ số chất đầy máng,
- Đối với vật liệu loại nhỏ, khô Kcđ = 0,5  0,65
- Đối với vật liệu cục to, ẩm
Kcđ = 0,7  0,8
- Đối với vật liệu (trƣờng hợp đặc biệt) Kcđ = 0,9  1,1
- khối lƣợng riêng của vật liệu, T/m3
v- vận tốc của xích và thanh gạt, m/s
C- hệ số kể đến ảnh hƣởng của góc nghiêng đặt máng.
Bảng 3-1: Hệ số năng suất kể đến góc nghiêng đặt máng cào
Góc nghiêng đặt máng  (độ)
Loại vật liệu
-5
0
10
20
30
-16  -10
Vật liệu nhẹ - khô
1,5
1,3
1
0,85 0,65
0,5
Vật liệu cục to - ẩm ƣớt
1,5
1,3
1
1

1
0,75

35
0,6

Để xích, vật liệu và thanh gạt không bị kẹt trong máng chiều rộng của máng cào
cần thoả mãn điều kiện:
(3-2)
B  Xc.dmax
Trong đó:
dmax- Kích thƣớc hạt vật liệu lớn nhất, m
Đối với máng cào hai xích:
- Xc = 3  4 khi chở vật liệu đã phân cấp.
- Xc = 2  2,5 khi chở vật liệu chƣa phân cấp.
Đối với máng cào một xích:
- Xc = 5  7 khi chở vật liệu đã phân cấp.
- Xc = 3  3,5 khi chở vật liệu chƣa phân cấp.
Khi máng cào làm việc với máy liên hợp khấu than, năng suất của máng cào phải
lấy bằng năng suất của máy liên hợp.
Qm = 60.Vm.a.b. ,
T/h
(3-3)
Trong đó:
Vm- vận tốc của máy liên hợp khấu than, m/ph
a- chiều rộng luồng khấu, m
b- chiều cao luồng khấu, m
- mật độ của vật liệu.T/m3
Vận tốc tuyệt đối của dòng vật liệu trên máng đƣợc xác định bằng công thức sau:
V v

Vm
60

,

m/s

Trong đó:
v- vận tốc của xích máng cào, m/s (Lấy dấu (+) ứng với trường hợp máy
khấu than và xích chuyển động cùng chiều, dấu (-) trong trường hợp ngược lại).
3.3.2. Lực cản chuyển động
Khi máng cào làm việc xuất hiện các lực cản do ma sát giữa xích - thanh gạt và vật
liệu với máng. Ngồi ra cịn xuất hiện lực cản: do độ dốc đặt máng, do xích quấn qua các
đĩa dẫn động và dẫn hƣớng.
3.3.2.1. Lực cản chuyển động trên các nhánh có tải và khơng tải
Vì vật liệu trên máng chuyển động thành dịng liên tục nên chỉ cần khảo sát sự
dịch chuyển của một mét vật liệu trên máng. Sau đó suy ra tồn bộ chiều dài làm việc của
máng.
- Lực cản chuyển động trên nhánh có tải:

19


Wct  L.g.q. f  q0 . f 0 cos   (q  q0 ).sin  

,

N

(3-4)

P = (q+q0).g

P.sin

β

P.cos
P

Hình 3.5: Sơ đồ tính tốn lực cản chuyển động của máng
Lực cản chuyển động trên nhánh không tải:
Wkt  L.g.q0 . f 0 . cos   q0 . sin  
,
N
L- chiều dài làm việc của máng cào, m
g- gia tốc trọng trƣờng, m/s2
q- khối lƣợng vật liệu trên một mét dài của máng, kg/m

Trong đó:

q

Q
3,6.V

,

N

(3-5)

(3-6)

- góc nghiêng đặt máng, độ
q0- khối lƣợng một mét chiều dài xích và thanh gạt, kg/m
f0- hệ số ma sát giữa xích thanh gạt và máng
f- hệ số ma sát giữa vật liệu và máng
Bảng 3-2: Hệ số ma sát giữa một số vật liệu, xích - thanh gạt với máng cào
Giá trị hệ số ma sát
Loại xích và vật liệu vận tải
f0
f
Máng cào một xích: - Có gờ dẫn hƣớng xích
0,35  0,4
- Khơng có gờ dẫn hƣớng xích
0,25  0,35
Máng cào hai xích: - Có gờ dẫn hƣớng xích
0,25  0,35
- Khơng có gờ dẫn hƣớng xích
0,25  0,35
Than đá trƣợt trên máng thép
0,3  0,5
Than Angtraxit trƣợt trên máng thép
0,27  0,3
Quặng trƣợt trên máng thép
0,7  1,4
Đất sét trƣợt trên máng thép
0,6  0,7

Đá vôi trƣợt trên máng thép
0,65
Cát trƣợt trên máng thép
0,68
Vật liệu dạng hạt trƣợt trên máng thép
0,3  0,4
Vật liệu dạng bột trƣợt trên máng thép
0,78
3.3.2.2. Lực cản chuyển động trên đĩa xích
Khi xích quấn qua các đĩa xích dẫn động và dẫn hƣớng thì phát sinh lực ma sát ở
trong các ổ đỡ, lực ma sát này phụ thuộc vào loại ổ đỡ trục và độ cứng của bộ phận kéo,
phụ thuộc vào sức căng điểm tới và điểm rời của xích ở các đĩa xích. Bằng nghiên cứu lý
thuyết và thực nghiệm đã chứng minh đƣơc:

20


+ Lực cản trên đĩa xích bị động:
Wbđ = (0,07  0,1)St ,
N
(3-7)
+ Lực cản trên đĩa xích chủ động:
N
(3-8)
Wcđ = (0,03  0,05)(St + Sr) ,
Trong đó:
St, Sr- sức căng điểm tới và sức căng điểm rời của đĩa xích cần tính, N
Có thể tính lực cản chuyển động Wcđ dƣới dạng hiệu suất của đĩa xích chủ động:
cđ = 0,95  0,96
3.3.2.3. Sức căng của xích

a, Phƣơng pháp tính sức căng
Sau khi xác định đƣợc vị trí đặt đầu máy máng cào, đánh số thứ tự, bằng phƣơng
pháp đuổi điểm sẽ xác định đƣợc sức căng của các điểm đặc biệt.
Khi máng cào làm việc trong xích xuất hiện sức căng gồm hai thành phần: Sức căng
tĩnh và sức căng động. Sức căng tĩnh St phụ thuộc chủ yếu vào lực cản chuyển động, còn
sức căng động phụ thuộc vào sự ăn khớp giữa xích và đĩa xích. Sức căng động trong các
thiết bị vận tải thƣờng không vƣợt quá 20  25% sức căng tĩnh của xích. Sự tăng sức
căng trong xích do tải trọng động thƣờng đƣợc tính thơng qua hệ số dự trữ độ bền m ở
đây chỉ xác định sức căng tĩnh của xích.
Sức căng của xích đƣợc xác định bằng phƣơng pháp đuổi điểm: “theo hƣớng chuyển
động của xích, sức căng ở một điểm nào đó Si bằng sức căng tại điểm trƣớc nó Si-1 cộng
với lực cản chuyển động giữa hai điểm (Wi-1, i)”
Si = Si-1 + Wi-1, i
,
(3-9)
b, Chọn vị trí đặt đầu máng cào
Trƣớc khi tính sức căng cho xích máng cào cần xác định vị trí đặt đầu máy sao cho
đảm bảo về điều kiện sản xuất và điều kiện an toàn. Ngoài điều kiện trên đầu máng cào
đặt ở vị trí mà lực kéo cực đại trên đĩa xích, giảm áp lực trạm căng xích, giảm sức căng
của xích và giảm nhu cầu cơng suất động cơ. Để đạt đƣợc yêu cầu trên cần đặt đầu máng
cào ở cuối nhánh có lực cản chuyển động lớn nhất.
Bằng lý thuyết và thực tế đã chứng minh đƣợc:
- Khi vận tải lên dốc Wct > Wkt đầu máy máng cào đặt ở cuối nhánh có tải (nơi dỡ
tải hoặc ở phía trên)
- Khi vận tải xuống dốc phải xác định góc cân bằng 0 là góc thoả mãn điều kiện:
lực cản chuyển động của nhánh có tải xuống dốc bằng lực cản chuyển động của nhánh
không tải lên dốc (Wct  = Wkt )
tg 

q. f

q  2q0

(3-10)

Khi đó ta có góc 0:
- Nếu 0 =  đặt đầu máng cào ở đầu nào cũng đƣợc.
- Nếu 0 >  đặt đầu máng cào ở cuối nhánh có tải.
- Nếu 0 <  đặt đầu máng cào ở cuối nhánh không tải.

21


S4 (St)

c, Xác định sức căng của xích máng cào

S3
S1 (Sr)
Hình 3.6: Sơ đồ tính tốn sức căng

S2

Để đơn giản cho tính tốn thƣờng tính sức căng ở các điểm đặc biệt, đó là các điểm
tới, rời của các đĩa xích. Tất cả các điểm đặc biệt đƣợc đánh số thứ tự. Thông thƣờng
điểm bắt đầu là điểm rời khỏi đĩa xích dẫn động và đánh số tăng dần theo chiều chuyển
động của xích.
Để cho xích ăn khớp với đĩa xích, sức căng tại điểm rời của đĩa xích dẫn động ký
hiệu là Sr = S1 = 2500  3000 N.
Theo phƣơng pháp tính trên sẽ đƣợc:
S2 = S1 + W1-2 = Sr + Wkt

S3 = S2 + W2-3 = S2 + Wbđ = K.S2
(3-11)
S4 = S3 + W3-4 = S3 + Wct = K.(Sr + Wkt) + Wct
Trong đó: K = 1,07  1,1 hệ số lực cản của xích khi xích qua đĩa dẫn hƣớng (bị động).
Khi xích quấn qua đĩa xích dẫn động ngồi lực cản của đĩa xích (Wcđ) cịn có lực
kéo (Fk) của đĩa xích truyền cho xích. Lực kéo này cũng có thể xem là lực cản nhƣng có
giá trị âm có thể viết:
S1 = S4 + Wcđ - Fk
(3-12)
Fk = S4 + Wcđ - S1 = St + Wcđ - Sr
Từ kết quả trên ta xác định đƣợc sức căng lớn nhất Smax. Nếu lực cản chuyển động
của nhánh có tải, khơng tải đều dƣơng thì sức căng tại điểm tới của đĩa xích dẫn động
(chủ động) sẽ lớn nhất St = Smax
Khi có sức căng lớn nhất tiến hành kiểm tra độ bền của xích.
Hệ số dự trữ độ bền của xích đƣợc đảm bảo khi:
.Sđ
(3-13)
 S max
m

Sđ- lực kéo đứt một xích, N (có trong đặc tính kỹ thuật)
Smax- sức căng lớn nhất trong xích, N
- hệ số kể đến sự căng khơng đều giữa hai xích. Khi máng cào có 1 xích
thì  = 1; máng cào hai xích dạng vịng thì  = 1,8 ; xích dập  = 1,5.
3.3.2.4. Công suất động cơ
Để máng cào làm việc đƣợc, động cơ sinh ra lực kéo để khắc phục tất cả các lực
cản chuyển động:
Fk  W
Trong đó:
W- tổng lực cản chuyển động, N

Trong đó:

N đc  K dt

Trong đó:

Fk .v
1000. m .cđ

KW

Kdt- hệ số dự trữ công suất, Kdt = 1,15  1,2
v- vận tốc của xích, m/s

22

(3-14)


m- hiệu suất của bộ truyền,
Fk- lực kéo của động cơ, N Fk = St – Sr
St , Sr- sức căng điểm tới và sức căng điểm rời đĩa xích cần chủ động, N
Hay cơng suất động cơ có thể xác định theo công thức:
N đc  K dt

Fk .v
1000. m .

(3-15)

Với :
Fk = St – Sr + (0,03  0,05)(St + Sr)
Sau khi tính tốn xong ta phải lựa chọn động cơ có N > Ntt
Khi năng suất và chiều dài làm việc lớn, sức căng cực đại xuất hiện trong xích rất
lớn có thể vƣợt qua giá trị cho phép, công suất động cơ cũng rất lớn. Để khắc phục có thể
bố trí trạm dẫn động ở hai đầu.

23


Bảng 3-3: Một số loại máng cào của các nước trên thế giới
SGB
CP70A
SKAT
B-1 PF-1 Tây 420/30A
Các thông số
C72
Trung
Nga
Ba lan Bugari
Đức
Quốc
200Năng suất vận tải, t/h
240
80
60
200
60
366
Chiều dài công tác, m 90-150

150
80-150
70
300
100
Công suất, KW
42
22
15
14,7
40
14
Số trạm dẫn động
1, 4
1
1
1
4
1
Vận tốc xích, m/s
1,024
0,93
0,75
0,5
0,4-0,73
0,52
Xích
Xích
Xích
Loại xích

Xích vịng
vịng
vịng
vịng
Số lƣợng xích
2
Lực kéo đứt xích, KN
480
380
250
Bƣớc xích+thanh gạt
1024
1024
Kích thƣớc cầu máng
710
964
420
(d,r,c), m
282
264
220
Khối lƣợng 1m xích
18,8
18,6
31,15
và thanh gạt, kg/m
Bảng 3-4: Một số loại máng cào do Việt Nam sản xuất
MC.80MC.80Các thông số
SKAT-80
420/22

420/30
Năng suất vận tải, t/h
80
80 - 100
80 - 100
Chiều dài làm việc lớn nhất, m
80,75
150
80(1)-150(2)
Cơng suất, KW
22
30
18,5(18,5)
Loại động cơ
Phịng nổ
Phịng nổ
Phịng nổ
Khoảng cách giữa hai xích, mm
310
310
Vận tốc xích, m/s
0,88
0,88
0,65
Loại xích
Xích vịng
Xích vịng
Xích vịng
Số lƣợng xích
2

2
2
Lực kéo đứt xích, KN
200
200
250
Bƣớc xích+thanh gạt
800
800
800
80
1,705
Kích thƣớc lắp đặt (d,r,c), m
530

SGB
620/40T
Trung
Quốc
150
150
40
1
0,86
Xích
vịng
2
320
1024
1500

620
180
18,88

CP70
220
80
Phịng nổ
0,94
Xích vịng
2
1024
-

3.4. Câu hỏi và bài tập
I. Câu hỏi
Câu 1: Hãy nêu và phân tích những thuận lợi và khó khăn khi vận tải đồng thời hai thiết
bị trong lò chợ (máng cào và máng trƣợt)?
Câu 2: Tại sao phải lựa chọn vị trí đặt đầu máy máng cào? Cơ sở để lực chọn vị trí đặt
đầu máy?
Câu 3: Các loại lực cản chuyển động xuất hiện khi máng cào làm việc, cách xác định?
Câu 4: Phƣơng pháp và trình tự tính sức căng của xích máng cào?

24


II. Bài tập
Bài 1: Xây dựng công thức để xác định góc dốc cân bằng khi vận tải than xuống dốc
bằng máng cào. Sau đó áp dụng để xác định vị trí đặt đầu máng cào hợp lý khi vận tải
xuống dốc biết f = 0,5, q0 = 12,9kg/m, Q = 55T/h, V = 0,4m/s. Trong trƣờng hợp:  =

120.
Bài 2. Tính sức căng, kiểm tra độ bền của xích máng cào và công suất của động cơ điện biết
máng cào vận tải than xuống dốc: Q = 60T/h; L = 60m; V = 0,65m/s; f = 0,45; f0 = 0,35; S1 =
2500N; Sđ = 285000N; m = 0,87;  = 1,8;  = 150, khối lƣợng của xích-thanh gạt là q0 =
12,1kg/m.
Bài 3: Tính chọn số máng cào lắp đặt trên tuyến vận tải LAB = 200m. Biết máng cào sử
dụng có thơng số Nđc = 14KW; V = 0,88m/s; Q = 80T/h; f = 0,4; f0 = 0,25; q0 =
12,8kg/m; Kdtr = 1,2; S1 = 2.500N; Sđ = 285000N, m = 0,9; cđ = 0,95.  = 1,8;  = 00.

25