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

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
Lời nói đầu
Máy nâng đợc sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế quốc dân nh :
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 đợc giảm nhẹ, năng suất đợc 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 đợc 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 phơng tiện
vận tải khác nh toa xe, tàu, xà lan. Cổng trục đợc thiết kế và chế tạo trong n-
ớc, 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 dới tàu thuyền nhộn nhịp hấp
dẫn.
Đề tài đồ án tốt nghiệp là một thử thách to lớn, những kiến thức đã đợc học
trong 4 năm trên ghế nhà trờng. Với sự hớng 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 tr-
ờng ĐH Mỏ địa chất.
Nhân dịp này, cho phép em đợc bầy tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến
thầy PGS. TS Võ Quang Phiên đã hớng 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 trờng Đại học Mỏ địa chất đã trang bị đầy đủ kiến thức cho em vào đời
trong tơng lai.
Em xin chân thành cảm ơn !
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43

1
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
Chơng 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 trờng trong nớc
và quốc tế. Trình độ cơ giới hoá quá trình sàng tuyển
và xuất khẩu
1.1 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 đợc sàng tuyển,
phân loại sau đó thành những sản phẩm có chất lợng nhằm đáp ứng nhu cầu của
khách hàng trên thị trờng trong và ngoài nớc.
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 107
0
22
- Vĩ tuyến 21
0
01
Thuộc địa phận thị xã Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh, với diện tích mặt bằng
khoảng gần 2 km
2
.
- Phía Tây Bắc giáp quốc lộ 18 A
- Phía Đông Nam giáp biển (vịnh Bái Tử Long)
- Phía Đông Nam giáp phờng Cửa Ông

- Phía Tây Nam giáp phờng Cẩm Thịnh
1.1.2 Dân c.
Cửa Ông là một thị trấn công nghiệp, do vậy dân c ở đây thờng 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. Ngời dân ở đây phần lớn là cán bộ
công nhân viên làm việc trong Công ty hoặc đã nghỉ hu.
1.1.3 Khí hậu.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
2
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
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 đợc chia làm 2 mùa rõ rệt.
- Mùa ma : Từ tháng 4 đến tháng 10
- Mùa khô : Từ tháng 11 đến tháng 3
Với các thông số đặc trng về khí hậu :
- Nhiệt độ không khí tối đa : 35,5
0
C
- Nhiệt độ không khí tối thiểu : 6,4
0
C
- Độ ẩm : 96%
1.1.4 Sơ lợc 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 đa 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 đờng 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 đợc 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 lợng hàng năm dần dần đã nâng cao.
Thời kỳ đầu 1955 - 1960 sản lợng bình quân hàng năm là :
- Than kéo mỏ từ 1 ữ 1,2 triệu tấn/năm
- Than vào sàng từ 1 ữ 1,2 triệu tấn/năm
- Than sạch từ 750 ữ 900 nghìn tấn/năm
- Than tiêu thụ từ 500 ữ 600 nghìn tấn/năm
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
3
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
Và tổng số cán bộ công nhân viên từ 1050 ữ 1929 ngời 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 bớc 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 lợng 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 ngời.
Năm 1976 - 1985 xí nghiệp đầu t nguồn lực và để xây dựng và sửa chữa cơ sở
sản xuất, Xí nghiệp tuyển than Cửa Ông đã chính thức đa 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 đờng 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 lợng cao. năm 1991 lãnh đạo
Công ty đã nhập dây chuyền công nghệ úc vào sản xuất bao gồm : Hệ thống gầu
rót nớc, hệ thống máy thổi, máy bơm, máy sàng, máy đập, máy lọc ép và hệ thống
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
4
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
máng xoắn có nhiều u điểm hơn các thiết bị của Ba Lan do đó sản phẩm của Công
ty có chất lợng cao đáp ứng đợc nhu cầu thị trờng.
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 đợc 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 xởng 2 nhà máy tuyển là 7652 m
2
+ Diện tích kho chứa thành phẩm và nguyên khai là 87560 m
2
+ Tổng diện tích đất do Công ty quản lý là 744336 m
2
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
5
§¹i häc má ®Þa chÊt §å ¸n tèt nghiÖp
NguyÔn Ch©n Ph¬ng
Líp CKM - K43
6
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
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 đợc 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 trờng.
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 lợng :
Than của Công ty đều đạt chất lợng 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 đợc
nhà nớc công nhận đạt Iso 9002.
Về kinh doanh.
Công ty tuyển than cửa ông có cảng Cửa Ông tơng đối lớn, cảng có độ sâu từ
7,5 ữ 9,5 m, cho phép tàu từ 1 ữ 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 đờng sắt tơng đối dài Công ty tuyển
than cửa ông rất thuận lợi cho việc giao lu 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 nớc
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 lợng và chất lợng,
khách quan đặt ra cho công ty là phải tăng cờng đầu t là phải đầu t đổi mới công
nghệ, mở rộng sản xuất và nâng cao năng suất lao động. Để đáp ứng đợc nhu cầu
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
7
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
đó, Công ty tuyển than cửa ông đã trang bị các dây chuyển công nghệ tơng đối
hiện đại và đang từng bớc 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 đợc 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 dới hố
lắng rải phơi trên bãi làm than sinh hoạt hoặc bốc xúc than trên sân bãi đổ xuống
các phơng tiện vận tải nh toa xe, tàu thuỷ, xa lan.vv
1.2 Vai trò trong kinh tế thị trờng, ngành than cung cấp nguyên nhiên liệu
trong nớc và quốc tế.
Thị trờng là một nội dung còn rất mới, phong phú, đa dạng trong hoạt động
sản xuất kinh doanh, có thị trờng đầu vào và đầu ra thì có rất nhiều thuận lợi. Thị
trờng không những đòi hỏi về chủng loại, chất lợng, 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 t 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 trờng trong nớc.
+ Than cục :
Chủ yếu bán cho các hộ tiêu thụ than lớn nh các nhà máy nhiệt điện, xi
măng.vv , theo ph ơng 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 l-
ợng tơng 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 đợc tận thu bằng hố lắng nên khâu bốc xúc
vận chuyển thờng dùng cổng trục bốc lên toa xe vận chuyển bằng hệ thống đờng
sắt.
1.2.2 Thị trờng quốc tế.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
8

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
Đòi hỏi khắt khe về chủng loại than theo các yêu cầu về độ tro, nhiệt lợng, cỡ
hạt. vv do đó mặt hàng xuất khẩu của công ty là than cám và than cục chất l ợng
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 nớc ta, cung cấp nguyên
nhiên liệu phục vụ cho ngành công nghiệp nội địa và xuất khẩu. Để đáp ứng chủ
chơng của Đảng và Nhà nớc 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 lợng 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 đợc đa về bằng toa xe 5, 10, 20 và 30 tấn đợc
đầu kéo TY-7E đổ xuống bun ke chứa. Hai máng cấp liệu đĩa quay gạt than xuống
hai tuyến băng tải đa lên sàng sơ bộ có kích thớc mắt sàng 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 đợc đa về hai máy đập, đợc giảm kích thớc xuống
- 100 mm.
Sản phẩm dới sàng kết hợp với sản phẩm sau đập cấp lên xởng tuyển, một
phần cấp vào cho máy lắng, một phần cấp cho sàng khô lỗ lới 15 mm (sản phẩm
dới sàng 15 mm đợc vận chuyển đến hố cám 6)
b. Khâu tuyển.

Là khâu công nghệ chính đóng vai trò quan trọng nó quyết định đến sản lợng
và chất lợng sản phẩm của Công ty.
Kết hợp với tuyển lắng và tuyển huyền phù.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
9
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
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 nớc qua sàng 6 mm lấy cám trung
gian vận chuyển trực tiếp đến hố cám 6 và sản phẩm đá thải.
- Sản phẩm than sạch theo nớc vợt qua ngỡng tràn qua sàng khe lỗ lới 1mm khử
cám và nớc đa đi xử lý bùn nớc (bơm về bể tổng). Than trên sàng 1mm tiếp tục
qua sàng hai lới 1,6 mm cho ta 3 sản phẩm :
- Sản phẩm - 1mm đợc bơm về bể tổng
- Sản phẩm từ 1 - 6 mm đợc bơm lên máy ly tâm
- Sản phẩm +6 mm tiếp tục qua sàng
Sản phẩm dới sàng 15 mm và sản phẩm sau đập đa quay trở lại máy lăng.
Cấp 6 - 35 mm đợc 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 nớc than (đá) qua sàng rửa huyền phù than đá. Đá thải sẽ đợc 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 nớc bùn.
Nớc bùn từ khâu tuyển đợc tập trung vào bể tổng, từ bể tổng bơm đến xoáy
lốc 1, bùn tràn đợc bơm ra bể cô đặc, căn đợc đa qua xoáy lốc nớc 2, cặn của xoáy
lốc 2 đợc đa qua sàng 0,5 mm. Trên sàng gộp với sản phẩm
1 - 6 của sàng 2 lới 1 ; 6 mm, sản phẩm dới sàng 6;15 mm đợc đa vào máy ly tâm
lấy ra cám ớt, sản phẩm dới sàng 0,5 mm quay trở lại lốc xoáy nớc 2 (nớc tràn) đa

trở lại xoáy lốc nớc 1. Bùn tràn của xoáy lốc nớc 1 đợc bơm ra bể cô đặc cộng với
chất keo tụ.
Sản phẩm bùn đợc bơm ra bể lắng ngoài trời nớc đợc xử lý quay lại tuần
hoàn. Đến đây kết thúc dây chuyền công nghệ khép kín của xởng tuyển.

Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
10
§¹i häc má ®Þa chÊt §å ¸n tèt nghiÖp
NguyÔn Ch©n Ph¬ng
Líp CKM - K43
11
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
1.3.2 Trình độ cơ giới hóa quá trình xuất khẩu.
Trong khi giá thành than trong nớc còn thấp và nguồn ngoại tệ còn hiếm hoi
thì đẩy mạnh xuất khẩu là vấn đề quan trọng của Công ty. Trong tơng lai vẫn phải
duy trì xuất khẩu than bởi vì Công ty có một lợng than cục và than cám chất lợng
cao thích hợp với nhu cầu của bạn hàng nớc ngoài, trong khi đó ở trong nớc 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 trờng quốc tế.
Để đảm bảo cho việc xuất khẩu than thuận lợi Công ty tuyển than Cửa Ông
đã cải tạo một bến cảng tơng 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 đợc sàng tuyển, phân loại và chế biến đợc đa ra kho bằng hệ
thống băng tải và tùy theo nhu cầu của khách hàng than sẽ đợc vận chuyển từ các
kho chứa bằng thiết bị xúc bốc vận tải liên tục của hãng Hitachi . Từ gầu xúc Roto
than sẽ đợc đa theo hệ thống băng tải tới máy qua cầu rót than sẽ đợc rót và phun
than xuống tàu biển. Hoặc từ các kho chứa than sạch sẽ đợc hệ thống cổng trục
đống xúc lên các toa xe sau đó đợc 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 ữ 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 dới hồ lắng rải
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
12
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
phơi trên sân bãi để tận dụng hoặc xúc than từ sân bãi đổ lên các phơng 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 đợc 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 đợc 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 lợng, 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 lợng sản phẩm đợc 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 bớc đợc cải thiện, có đầu t phát triển ngắn hạn và dài
hạn.
Đó là bớc đi vững chắc trong những năm qua, tạo tiền đề cho sự tồn tại và
phát triển trong tơng 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 đợc tiếp cận thực tế, học tập, quan sát và phần nào có thể đa vào
đồ án để tính toán tờng minh.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
13
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
Chơng 2
Tính toán thiết kế cơ cấu nâng cổng trục
2.1 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
1. Thân gầu.
2. Thanh dằng.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
14
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
3. Ròng rọc di động.
4. Ròng rọc cố định.
5. Cam.
6. 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
đợc mở rộng. Khi kéo căng cáp thì ròng rọc di động sẽ chuyển động đi lên kéo
theo hai thân gầu đóng và gầu đợc đóng vào.
2.1.3 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.
a. Kết cấu gầu ngoạm.
Gầu ngoạm đợc treo trên 4 dây cáp, 4 dây cáp đợc cuốn vào hai tang (mỗi
tang cuốn 2 dây) hai tang đợc đặt trong xe lăn bởi vậy gầu ngoạm sẽ đợc di
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
15
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
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.
b. Tính toán gầu ngoạm.
Lực kéo xà ngang bên dới lên (2) là :
N
K
= S. i
p
.
P
(1)
Trong đó :
i
P

- bội suất palăng
i
P
= = 2

P
- là hiệu suất palăng
Hình 2-3. Sơ đồ tính gầu ngoạm

P
=
1
.
2
= 0,96. 0,96 = 0,92
S là lực căng của dây trên một nhánh cáp.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
16
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
PP
i2
Q
S

=

Trong đó :
Q - trọng lợng toàn bộ Q = Q
vl

+ Q
g
i
p
- là bội suất palăng i
P
= 2
- hiệu suất bộ truyền
=
p
+
t
+
0
= 0,99. 0,96. 0,92 = 0,87
Tỷ số giữa khối lợng bì trên khối lợng vật liệu tải
2,19,0
Q
Q
K
vl
g
ữ==
Q
g
= (0,9 ữ 1,2) Q
vl

Q
g1

= 0,9 Q
vl
= 0,9. 7 = 6,3 tấn
Q
g2
= 1. Q
vl
= 1. 7 = 7 tấn
Q
g3
= 1,1. Q
vl
= 1,1. 7 = 7,7 tấn
Q
g4
= 1,2. Q
vl
= 1,2. 7 = 8,4 tấn
Trọng lợng toàn bộ.
Q
1
= Q
g1
+ Q
vl
= 6,3 + 7 = 13,3 tấn
Q
2
= Q
g2

+ Q
vl
= 7 + 7 = 14 tấn
Q
3
= Q
g3
+ Q
vl
= 7,7 + 7 = 14,7 tấn
Q
4
= Q
g4
+ Q
vl
= 8,4 + 7 = 15,4 tấn
Lực căng S trên 01 nhánh cáp.
2,38)t(82,3
87,0.2.2
3,13
i2
Q
S
P
1
1
===

=

KN
2,40)t(02,4
87,0.2.2
14
i2
Q
S
P
2
2
===

=
KN
2,42)t(22,4
87,0.2.2
7,14
i2
Q
S
P
3
3
===

=
KN
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
17

Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

2,44)t(42,4
87,0.2.2
4,15
i2
Q
S
P
4
4
===

=
KN
Thay S, i
p
,
p
vào (1) ta có :
N
k1
= S
1
. i
p
.
p
= 38,2. 2. 0,92 = 70,29 KN = 70290 N
N

k2
= S
2
. i
p
.
p
= 40,2. 2. 0,92 = 73,97 KN = 73970 N
N
k3
= S
3
. i
p
.
p
= 42,2. 2. 0,92 = 77,65 KN = 77650 N
N
k4
= S
4
. i
p
.
p
= 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.

+
=

cos2
GN
P
BB
(2)
Trong đó :
N
B
= S (i
p
.
p
- 1)
N
B
= N
K
- S
N
B1
= N
K1
- S
1
= 70290 - 38200 = 32090 N
N
B2
= N
K2
- S

2
= 73970 - 40200 = 33770 N
N
B3
= N
K3
- S
3
= 77650 - 42200 = 35450 N
N
B4
= N
K4
- S
4
= 81330 - 44200 = 37130 N
G
B
= G
ngang trên
= 0,3 Q
g
G
B1
= 0,3 Q
g1
= 0,3. 63 = 18,9 KN = 18900 N
G
B2
= 0,3 Q

g2
= 0,3. 70 = 21 KN = 21000 N
G
B3
= 0,3 Q
g3
= 0,3. 77 = 23,1 KN = 23100 N
G
B4
= 0,3 Q
g4
= 0,3. 84 = 25,2 KN = 25200 N
= = = 28
0
20

cos = 0,88
Thay vào (2) ta có lực tác dụng lên thanh dằng nối giữa xà ngang với mồm
ngoạm.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
18
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp

+
=
cos2
GN
P
BB

28971
88,0.2
1890032090
cos2
GN
P
1B1B
1
=
+
=

+
=
N
31119
88,0.2
2100033770
cos2
GN
P
2B2B
2
=
+
=

+
=

N
33267
88,0.2
2310035450
cos2
GN
P
3B3B
3
=
+
=

+
=
N

35414
88,0.2
2520037130
cos2
GN
P
4B4B
4
=
+
=

+

=
N
Lập Phơng trình mô men cân bằng tất cả các lực tác dụng lên mồm gầu với gối tựa
quay tơng đối o.
VB + H m - P c - 1/2 G
g
d - 1/2 G
vl
l = 0
Chiếu tất cả các ngoại lực tác dụng lên gầu ngoạm.
2
SGG
V
vlg
+
=

Trong đó :
V - lực cản xúc mồm gầu vào đống vật liệu.
G
g
- Trọng lợng gầu KN
G
vl
- Trọng lợng vật liệu KN
S - Lực căng dây KN
Lực cản xúc mồm gầu vào đống vật liệu
4,47
2
2,387063

2
SGG
V
1vl1g
1
=
+
=
+
=
KN
9,49
2
2,407070
2
SGG
V
2vl2g
2
=
+
=
+
=
KN
4,52
2
2,427077
2
SGG

V
3vl3g
3
=
+
=
+
=
KN
9,54
2
2,447084
2
SGG
V
4vl4g
4
=
+
=
+
=
KN
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
19
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
- Xác định lực cản đóng miệng gầu R.
V = R sin

=
sin
V
R
Tính :
Với
1
Vì bán kính xúc rất lớn ta chọn dây cung FI = đoạn thẳng FI
Xét EFI ta có :
tg
1
= = = 0,79
Hình 2-4. Sơ đồ kích thớc gầu ngoạm khi đóng
= 38,3
0

1
= 38,3
0
- Lực đóng miệng gầu R.
57,76
619,0
4,47
sin
V
R
1
1
==

=
KN
6,80
619,0
9,49
sin
V
R
2
2
==

=
KN
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
20
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
6,84
619,0
4,52
sin
V
R
3
3
==

=
KN

69,88
619,0
9,54
sin
V
R
4
4
==

=
KN
- Lực cản kéo mồm gầu khi đóng lại.
H = R cos
cos = 0,78
H
1
= R
1
cos = 76,57. 0,78 = 59,7 KN
H
2
= R
2
cos = 80,6. 0,78 = 62,8 KN
H
3
= R
3
cos = 84,6. 0,78 = 65,9 KN

H
4
= R
4
cos = 88,69. 0,78 = 69,2 KN
Tính chọn sơ bộ động cơ.

=
.1000
v.S
N
c/d
(KN)
S - lực căng dây N
v - vận tốc nâng v = 35m/ph = 0,58 m/s
- hiệu suất bộ truyền động
=
p
.
t
.
o
= 0,99. 0,96. 0,92 = 0,87
5,25
87,0.1000
58,0.38200
.1000
vS
N
1

1dc
==

=
KW
8,26
87,0.1000
58,0.40200
.1000
vS
N
2
2dc
==

=
KW
28
87,0.1000
58,0.42200
.1000
vS
N
3
3dc
==

=
KW
5,29

87,0.1000
58,0.44200
.1000
vS
N
4
4dc
==

=
KW
Công suất động cơ N = 25,5 ữ 29,5 KW
Căn cứ vào công suất tính toán và cờng độ làm việc CĐ = 40% chọn động cơ.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
21
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
Động cơ kiểu MTKF 412 6
Công suất động cơ 30 KW
Tốc độ quay n = 935 v/ph
cos = 0,78
T
max
= 1000 Nm
T
k
= 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

bớc đầu đã đợc tờng minh.
2.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc và tính toán cơ cấu nâng cổng trục 7 tấn.
Cơ cấu nâng đợc lắp trên xe hàng, xe hàng đợc 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
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
22
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
- 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 đợc 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 đợc nâng
(hạ) tùy ngời 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
1. Động cơ.
2. Khớp nối trục.
3. Phanh điện thủy lực.
4. Hộp giảm tốc.
5. Phanh điện từ.
6. Khớp nối.

Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
23
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
7. 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, nh vậy sẽ có 4 sợi dây cáp hoạt động độc lập từng đôi một.
Cổng trục 7 tấn đợc thiết kế làm việc ở bến cảng, có khẩu độ L = 40(m), tốc
độ nâng v
n
= 35 (m/ph), sức nâng 7 tấn, chiều cao nâng 12,5 (m), CĐ = 40%.
Điều kiện môi trờng 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 tơng đối : 100%.
- nhiệt độ ngoài trời 0
0
ữ 45
0
C
2.2.2.1 Bội suất palăng cơ cấu nâng. Chế độ làm việc cơ cấu nâng.
a. Bội suất palăng cơ cấu nâng.
Bội suất palăng là thông số đặc trng của palăng. Bội suất palăng bằng tỷ số
nhánh treo vật nâng trên số nhánh cáp cuốn vào tang.
i
p
= = 2
b. chế độ làm việc cơ cấu nâng.

Chế độ làm việc là đặc tính quan trọng của cổng trục nó đợc phản ánh trong
từng bớc tính toán thiết kế các cơ cấu cũng nh kết cấu kim loại, cổng trục đợc thiết
kế chế tạo và sử dụng đúng chế độ làm việc sẽ đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh
tế.
Trong máy nâng thờng chọn chế độ làm việc của cơ cấu nâng đặc trng cho
chế độ làm việc của máy nâng. Chế độ làm việc của các cơ cấu khác đợc lựa chọn
theo chế độ làm việc của cơ cấu nâng.
Chế độ làm việc của cơ cấu nâng đợc đặc trng bằng các chỉ tiêu sau :
+ Cờng độ làm việc.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
24
Đại học mỏ địa chất Đồ án tốt nghiệp
CĐ % = . 100
t Thời gian khởi động và chạy máy trong một chu kỳ. ph
T Tổng thời gian trong một chu kỳ làm việc của máy, bao gồm : Thời gian
khởi động và chạy máy, thời gian chất tải, thời gian dỡ tải. ph
CĐ = 40 %
+ Hệ số sử dụng máy trong một ngày.
K
ng
= = = 0,67
+ Hệ số sử dụng trong một năm.
K
n
= = = 0,75
+ Hệ số sử dụng theo tải trọng.
K
0
= = 0,85

+ Số lần mở máy trong một giờ chế độ làm việc 240 lần/giờ
Theo bảng Các định mức chế độ làm việc. Chế độ làm việc của máy nâng ở
chế độ nặng.
2.2.2.2 Tính toán chọn cáp.
Dây cáp là một loại dây dẻo thông dụng trong công nghiệp nặng, có nhiều
loại khác nhau để dùng trong nhiều hoàn cảnh khác nhau và tơng ứng với nhiều
chế độ tải trọng khác nhau.
Chọn cáp thép đợc bện từ các sợi kim loại đã đợc chuốt sẵn. Các sợi kim loại
này sau khi chuốt đã đợc lăn ép bề mặt để đạt giới hạn bền từ 1400 ữ 2000
N/mm
2
, tăng gấp 2 ữ 3 lần độ bền của các sợi thép bình thờng cùng loại vật liệu.
a. Chọn cáp.
Với sức nâng 7 tấn, chế độ làm việc chọn loại cáp bên kép theo hớng bện
thuận với các đặc điểm :
- Về cấu tạo cáp bên kép.
Nguyễn Chân Phơng
Lớp CKM - K43
25