Giáo trình thiết bị mỏ hầm lò phần 2 trường đh công nghiệp quảng ninh

91 Ch­¬ng 8 m¸y bèc xóc 8 1 Công dụng, cấu tạo và đặc tính kỹ thuật 8 1 1 Công dụng M¸y xóc cµn gÇu quay lµ lo¹i m¸y cì lín sö dông trong hÇm lß M¸y cã cµn gÇu th¼ng khi lµm viÖc quay quanh mét b¶n lÒ[.]

Ch-ơng 8 máy bốc xúc 8.1 Cụng dụng, cấu tạo và đặc tớnh kỹ thuật

8.1.1 Cụng dụng

Máy xúc càn gầu quay là loại máy cỡ lớn sử dụng trong hầm lò Máy có càn gầu thẳng khi làm việc quay quanh một bản lề đ-a gầu xúc nâng lên đổ quặng Vì vậy thời gian thực hiện một chu kỳ xúc ngắn nên năng suất lớn hơn máy xúc cán gầu lăn

8.1.2 Cấu tạo chung

Cấu tạo chung của máy xúc 1H - 5 thể hiện trên hình 8 - 1:

1- Khung di chuyển 2- Gầu xúc

3- Cán gầu 4- Hệ thống tải trung gian 5- Xích nâng hạ gàu và xích làm cữ cho cán gầu 6- Hệ thống truyền động chính

7- Hai tay điều khiển nâng hạ gầu 8- Bàn đạp điều khiển di chuyển 9- Bánh goòng

10- Động cơ chính 11- Bản lề quay 12- Trục điều goòng 13- Hộp đấu cáp phòng nổ



8.2 Sơ đồ động học

8.2.1 Bộ phận bốc xúc ( Hình 8 - 1)

- Gầu xúc có dung tích (0,5 - 0,8) m3 tuỳ theo công suất từng loại máy Gầu

đ-ợc bắt giữ với cán gầu nhờ bản lề quay 11, phía trên hàn 2 tai để cố định xích kéo gầu

- Cán gàu có dạng hình thang đáy lớn bắt giữ với gầu xúc bằng bản lề 11 Đáy nhỏ bắt giữ với bệ máy bằng 1 khớp kép có 2 bản lề để cho phép cán gầu quay nâng hạ và mở rộng tiết diện xúc

+ Bản lề ngang cho phép cán gầu quay trong mặt phẳng đứng + Bản lề đứng cho phép cán gầu quay trong mặt phẳng ngang

- Các lò xo giảm chấn gồm có:

+ Lò xo giảm chấn cho đáy gầu + Lò xo giảm chấn cho cán gầu + Lò xo cữ cho gầu xúc

3.2.2 Bộ phận nâng hạ gầu.( Hình 8-2)

Để truyền chuyển động tới 2 tang quấn xích 13, 13’ bộ phận gồm:

- Xích kéo gầu: là loại xích vòng gồm hai sợi, mỗi sợi một đầu cố định tang quấn xích đầu kia cố định với tai gầu

- Xích làm cữ cho gầu xúc: Xích này cũng là loại xích vòng Đầu trên cố

địng với bệ máy bằng chốt Đầu d-ới cố định với cán gầu bằng vít tăng Ng-ời ta điều chỉnh khi gầu ở vị trí xúc xích căng ra hết để làm cữ

- Hệ thống dẫn động: Nhận truyền động từ động cơ M1, truyền qua hộp giảm tốc bánh răng trung gian tới trục IV tới bánh xích chủ động 24 đ-ợc lắp ở đầu phía ngoài của trục truyền qua hệ thống xích lai 25 ở s-ờn máy tới trục V để truyền tới hai hộp giảm tốc hành tinh có cấu tạo hoàn toàn giống nhau Gồm:

Bánh răng chủ động 10 và 10’, các bánh hành tinh 11 và 11’, bánh ngoại luân

12 và 12’ được cố định với hai bánh xe phanh, khung hành tinh K và K’ cố định với tang quấn xích 13 và 13’

Hai phanh F1 và F2 làm việc độc lập với nhau

a Điều khiển nâng gầu: Tr-ớc khi nâng gầu phải điều chỉnh cho tâm gầu và cán gầu về trùng với tâm của máy Đồng thời xiết hai phanh F1, F2 bánh 12,12’ trở thành bánh định tinh.Truyền động từ bánh chủ động 10 và 10’ làm các bánh 11,11’ có truyền động hành tinh đưa khung hành tinh K và K’ tang quấn xích 13,13’ quay cùng chiều bánh chủ động quấn 2 dây xích để đưa gầu

từ vị trí xúc lên vị trí đổ quặng

b Điều khiển hạ gầu: Khi gầu xúc đổ hết quặng vào hộc chứa thì buông cả 2 phanh ra Hai hộp giảm tốc ở trạng thái tự do Nhờ sức bật của lò xo giảm chấn đẩy

gầu và cán gầu quay ng-ợc trở lại để hạ gầu , khi đó xích đ-ợc dài ra Nhờ xích làm cữ mà gầu xúc không bị nện xuống nền lò

8.2.3.Bộ phận di chuyển ( Hình 8 - 2)

Để máy làm việc ổn định cấu tạo bộ phận di chuyển thấp Để tăng lực bám dính giữa bánh xe và đ-ờng ray dùng bộ truyền động tới cả hai trục của bốn bánh

xe

Hệ thống truyền động cũng đ-ợc nhận truyền động của động cơ chính M1 truyền qua hộp giảm tốc bánh răng trung gian tới trục IV, từ trục IV truyền chuyển

động tới hai bộ giảm tốc hành tinh điều khiển di chuyển, thể hiện trên hình 8-5 Theo h-ớng bản vẽ, hộp trên điều khiển máy di chuyển tiến Hộp hành tinh d-ới

điều khiển máy di chuyển lùi

- Hộp giảm tốc hành tinh điều khiển máy di chuyển tiến B

Gồm:

Bánh răng chủ động 6, các bánh xe hành tinh 7, bánh ngoại luận 8, khung hành tinh K cố định với trục rỗng, bánh ngoại luân 8 cố định với bánh xe phanh

- Hộp giảm tốc hành tinh điều khiển máy di chuyển lùi A:

Gồm:

Bánh răng chủ động 6’; Bánh răng hành tinh 7’; Bánh răng ngoài luân 8’, Khung hành tinh K’ cố đinh với bánh xe phanh Bánh ngoại luân 8’ cố định với trục rỗng 22

- Trục rỗng 22 nằm giữa hai hộp giảm tốc bánh xe hành tinh điều khiển di chuyển, trục rỗng quay tựa trên trục IV nhờ 4 vòng bi cầu Bên ngoài trục rỗng cố

định với 2 bánh xích chủ động 23 nhờ sự ăn khớp của xích để truyền động tới 2 bánh xích bị động 9 và 9’ từ đó truyền chuyển động đến hai trục bốn bánh goòng

- Hai phanh F và F’ làm việc ngược chiều nhau đ-ợc thực hiện bằng 1 bàn

đạp

a Điều khiển máy di chuyển tiến:

- Đạp bàn đạp 21 về phía tr-ớc phanh F xiết lại, phanh F’ nới ra Truyền động

từ trục IV qua hộp giảm tốc hành tinh điều khiển máy tiến khi đó bánh 8 trở thành bánh định tinh làm cho các bánh 7 có chuyển động hành tinh đ-a khung hành tinh

K mang trục rỗng quay cùng chuyển với bánh chủ động 6 qua 2 bánh xích chủ

động 23, hệ thống xích, bánh xích bị động 9,9’ truyền tới 2 trục của 4 bánh goòng

đ-a máy di chuyển tiến

b Điều khiển máy di chuyển lùi:

Truyền động từ trục IV qua hộp giảm tốc hành tinh di chuyển lùi khi đó K’

đứng im, các bánh 7’ có chuyển động trung gian , đẩy bánh 8’ quay ngoại luân ng-ợc chiều với bánh chủ động qua trục rỗng, 2 bánh xích chủ động 23, hệ thống

xích, bánh xích bị động 9,9’ truyền tới 2 trục của 4 bánh goòng quay ngược chiều

với khi máy tiến đ-a máy di chuyển lùi

8.2.4 Bộ phận tải trung gian (Hình 8 - 2)

Bộ phận này gồm một băng tải khung băng kéo dài từ hộc chứa quặng do gầu xúc đổ vào kéo dài về phía sau để đổ vào goòng kéo sau máy Khung băng có thể

nâng lên hạ xuống để phù hợp với các cỡ goòng khác nhau nhờ một kích đặt d-ới

gầm máy

Hệ thống truyền động của băng tải thể hiện trên hình 8-5

Dẫn động bằng động cơ M2 truyền qua hộp giảm tốc bánh răng gồm có Z14,

Z15, Z16, Z17 qua khớp nối truyền tới tang chủ động 18 Nhờ lực ma sát giữa băng

cao su và tang quay mà băng chuyển động đ-a quặng về phía sau đổ xuống goòng

kéo sau máy

H

8.2.5 Bộ phận điều goòng

Trục đẩy 1 nằm trong rãnh dẫn h-ớng d-ới gầm máy Trên thân có 2 rãnh cữ

để kìm cữ có thể lọt xuống cố định trục đẩy với vỏ máy kìm cữ 2 Lò xo 3 Thanh truyền 4 Bàn đạp điều goòng 7 Rãnh dấn h-ớng 8 khi kìm cữ lọt xuống rãnh cữ 1 goòng nhận tải một ở phía ngoài đúng điểm rót quặng goòng trong ở gầm khung băng dự trữ khi đạp bàn đạp 5 trục đẩy 1 đ-ợc giải phóng điều khiển cho máy tiến Nhờ trọng l-ợng của đoàn goòng giữ trục đẩy lại máy tiến lên đem theo kìm 2 tr-ợt trên mặt trên trục đẩy 1 và đến rãnh cữ 2 rơi xuống để cố định trục với vỏ máy thông qua kìm số 2

8.2.6 Hệ thống điều khiển

Hệ thống điện để điều khiển 2 động cơ, hệ thống tín hiệu và ánh sáng Hệ thống điều khiển đ-ợc thể hiện trên hình 8 - 4

Khởi động từ đặt ở s-ờn lò khi làm việc sẽ đ-a điện vào các tiếp điểm trong hộp điện từ đ-ợc cố định ở sờn máy Đồng thời hệ thống đèn chiếu sáng hoạt động

và các tìn hiệu làm việc khác bằng hộp nút bấm KY2 để đóng ngắt điện cho 2 động cơ M1 và M2 Trong hệ thống điện còn có thể truyền tới các thiết bị phục vụ khác nh- máy bơm, quạt gió, dập bụi cho máy khi làm việc

Hình 8 - 3: Cấu tạo bộ phận điều goòng

H×nh 8 - 4: HÖ thèng ®iÒu khiÓn m¸y xóc 1H - 5

8.2.7 Tính toán một số thông số cơ bản của máy xúc

8.2.7.1 Xác định lực đẩy gầu

Trong quá trình xúc, gầu đ-ợc đẩy sâu dần vào đất đá nhờ sức đẩy của bộ phận

di chuyển Lực đẩy gầu phải thắng đ-ợc các lực cản sau: lực cản cắt (xúc) tác dụng lên cạnh tr-ớc của gầu, lực ma sát đáy giữa gầu với nền xúc và thành bên gầu với

đất đá tơi, lực ma sát giữa thành trong của gầu với đất đá đ-ợc đẩy vào gầu Lực cản lớn nhất ở cuối quá trình xúc

Lực đẩy lớn nhất để thắng các lực cản trên có thể đ-ợc xác định bằng công thức thực nghiệm sau:

P d L1d,25.B.K c.K h.K d.a , N (8-1) trong đó: - Ld - chiều sâu đoạn đẩy gầu (xem hình II – 10 - a) , cm

B - chiều rộng gầu (hình 3 -10 - b) , cm

Kc - hệ số thực nghiệm kể đến độ cục của đất đá xúc, có thể tra bảng;

Kd - hệ số ảnh h-ởng của dạng gầu, có thể lấy Kd = 1,2  2

Kh - hệ số ảnh h-ởng của chiều cao đống đất đá xúc, h

a - hệ số phụ thuộc vào đất đá xúc: trung bình với đất đá lấy a = 0,15

Hình 8 -5- a: Sơ đồ xác định lực đẩy gầu

Với quặng lấy a = 0,2 Hệ số Kh có thể xác định bằng:

K h  ( 1 , 16  1 , 57 ).I g.h (8-2) Khi ch-a có gầu cụ thể, dạng gầu và kích th-ớc của gầu có thể theo hình

8-9-b Với máy xúc tay gầu lăn các kích th-ớc gầu có thể xác định:

H = 1,2.S (8-3)

B = Ig (8-4)

H’ = 0,4.S (8-5) trong đó: S = 3

4 ,

11 V , cm (8-6) với V - thể tích gầu, m3

Thể tích gầu V có thể đ-ợc xác định từ yêu cầu năng suất kỹ thuật cần đạt Qkt

của máy quan hệ:

Qkt= 60.n.V.Kd.Kct.Kt ,m3/h (8-7) Với: n- số chu kỳ xúc trong một phút, th-ờng n = 5 6

Kd- hệ số xúc đầy gầu, có thể tra bảng;

Hình 8-5 - b: Sơ đồ xác định lực đẩy gầu

Khi truyền động điện Kct = 0,85  0,95

Kt- hệ số tơi xốp, lấy Kt = 0,92 0,96

Chiều sâu đoạn đẩy gầu Ld có thể lấy gần đúng: Ld = 0,7.S

Lực đẩy tĩnh tạo nên bởi bộ phận di chuyển đ-ợc xác định:

P d'  1000 G m   (G mG g).( 0i) ,N (8-8)

ở đây: Gm, Gg- trọng l-ợng máy và goòng, KN

- hệ số bám dính, với ray khô  = 0,25, với ray -ớt < 0,25

0- trở lực chuyển động của máy và goòng, N/KN;

i- độ dốc đ-ờng 0/00 Khi bỏ qua chuyển động của máy và goòng thì:

' 1000 

m

Yêu cầu phải đảm bảo Pd’ = Pd Tức là cần có:

 1000

d m

P

Nh- vậy, trọng l-ợng của máy phụ thuộc vào lực đẩy cần có Để có lực đẩy lớn, máy phải có trọng l-ợng lớn Vì vậy các máy xúc loại này đều phải có trọng

l-ợng từ 3  6 tấn

8.2.7.2 Xác địng lực nâng gầu

Lực nâng gầu là lực mà xích kéo cần tạo ra để kéo gầu lên Lực này có giá trị khác nhau tại những vị trí khác nhau của gầu

- Với máy xúc cán gầu lăn:

Lực nâng mà xích kéo tác dụng vào gầu xúc thay đổi từ lúc từ lúc bắt đầu nâng

đến lúc đổ Do vậy trong quá trình nâng gầu chỉ có thể xác định lực nâng ở một vị

trí của gầu Số vị trí có thể từ 6  10 Để xác định vị trí của gầu ng-ời ta chia đoạn

do tay gầu lăn trên đ-ờng dẫn h-ớng từ khi bắt đầu nâng lên đến lúc đổ ra thành

một số phần bằng nhau t-ơng ứng với số vị trí muốn có của gầu Bằng ph-ơng pháp

vẽ tỉ lệ, vẽ gầu tại các vị trí đã định

Tại mỗi vị trí đặt các lực tác dụng lên gầu (nh- hình 8-6 - a) Các lực tác dụng gồm

có

Ggtd- trọng l-ợng gầu, tay gầu và đất đá trong gầu tại trọng tâm của gầu và tay gầu, kể cả đất đá trong gầu

N- phản lực tại điểm tiếp xúc O

T- lực kéo của cáp ổn định, tức là cáp nhằm làm tay gầu lăn không tr-ợt, lực N và

T đã biết ph-ơng và chiều

Pn- lực kéo của xích, biết ph-ơng, chiều và tại mỗi vị trí của gầu h-ớng của xích kéo đã đ-ợc xác định tr-ớc;

Pqt- lực quán tính đặt tại tâm gầu, biết chiều và trị số Lực quán tính có thể xác

định đ-ợc vì đã biết kích th-ớc gầu, trọng l-ợng gầu và quy luật chuyển động của

nó (phần này cần xem thêm giáo trình Cơ học lý thuyết)

Lập ph-ơng trình mô men đối với điểm O:

M0G gd.xP n.zP qt.y 0 (8.11)

Từ đó ta có:

z

x G y P

P n qt.  gd.

 (8.12)

Hình 8-6 - a: Sơ đồ xác định lực nâng gầu

Cần chú ý là trong công thức trên, điểm đặt trọng lực Gg+d luôn thay đổi Khi

điểm đặt này nằm bên phải điểm O ứng với từng vị trí xác định của gầu xúc thì tr-ớc đại l-ợng Gg+d.x có dấu “+”

Còn các lực N và T xác định bằng cách vẽ hoạ đồ lực (hình 8-6 - b) vì đã biết ph-ơng tác dụng

Riêng ở vị trí bắt đầu nâng gầu, ngoài lực tác dụng lên gầu còn cần phải kể

đến lực cản bằng cách đặt lực cản xúc Pd vào cạnh gầu theo ph-ơng nằm ngang Việc nghiên cứu động học gầu và tay gầu phải xác định đ-ợc kết cấu và xác

định các thông số ban đầu nh-: kích th-ớc gầu, tốc độ nâng ban đầu, tang cuốn xích

Có thể xác định sơ bộ công suất của máy nh- sau:

Công suất di chuyển:

N dc  dc.G m (8.13) Công suất nâng gầu:

N n  n.V (8.14) Trong đó: dc và n- công suất đơn vị có thể lấy giá trị gần đúng trong các bảng tra với dc tính theo: (mã lực/tấn), n tính theo: (mã lực/m3)

- Với máy xúc cán gầu quay:

Lực nâng gầu đ-ợc xác định ở ba giai đoạn đặc tr-ng: bắt đầu nâng, gầu xắp ra khỏi đất đá xúc và từ khi ra khỏi đất đá xúc đến lúc đổ tải (hình 8-7)

Hình 8-6 - b: Sơ đồ xác định lực nâng gầu

Trong các giai đoạn đó, lực nâng luôn thay đổi, nhất là giai đoạn thứ ba với quãng đ-ờng chuyển động của gầu dài hơn Để có thể thấy giá trị lực nâng thay đổi

rõ ràng hơn ở giai đoạn thứ ba có thể xét gầu ở một số vị trí với các góc quay khác nhau

Tại thời điểm đầu, khi vừa kết thúc đẩy gầu, d-ới tác dụng của lực kéo xích Pnl

(hình 8-7 - a), gầu bắt đầu quay quanh bản lề A Lúc này mô men cản quay gầu do

đất đá xúc Mc có thể đ-ợc xác định:

M c P d   x .L dy

3

1 4 , 0 1 ,

1 ,Nm (8-15)

trong đó: Pd- lực đẩy gầu ,N Ld- chiều sâu đẩy ,m x, y- nh- trên hình vẽ

Lực nâng Pnl đ-ợc tính:  

p

x do g g c nl

l

K K L G M

P   . , N, (8.16)

trong đó: Gg- trọng l-ợng gầu ,N,

Kdo- hệ số kể đến lực cản động, Kdo = 1,2 1,3;

Kx- hệ số cản chuyển động của xích, Kx = 1,05 1,1;

Lg, lp- nh- hình vẽ

Hình 8-7 - a: Sơ đồ xác định lực nâng gầu máy xúc cán gầu quay

Tại thời điểm khi cạnh gầu bắt đầu ra khỏi đất đá, gầu chịu mô men cản M’

c

(hình 8-7 - b) có thể lấy giá trị M’

c = 0,5.Mc Lực nâng Pn2 đ-ợc tính:

2

).

.

(

p

x do d d g g c n

l

K K l G l G M

P    ,N, (8.17)

trong đó: Gd- trọng l-ợng đất đá trong gầu, N,

' ' '

,

g l l

l - xác định nh- hình vẽ

Tại thời điểm khi bản lề A nằm trên đ-ờng thẳng của xích kéo, gầu và tay gầu cùng quay quanh bản lề B (hình 8-7 - c) lực nâng đ-ợc tính:

3

).

.

(

p

x do d d g g t t n

l

K K l G l G l G

P    ,N, (8.18)

trong đó: Gt- trọng l-ợng tay gầu ,N,

l g'',l d'',l p'' - xác định nh- hình vẽ

Xác định các lực nâng nh- trên chỉ là gần đúng vì ch-a kể đến lực quán tính Khi cần chính xác hơn phải xác định lực quán tính Muốn vậy, tr-ớc hết phải nghiên cứu động học gầu và tay gầu, xác định vận tốc, gia tốc, sau đó xác định lực quán tính tại các vị trí cần tính toán lực nâng

Hình 8-7 - b: Sơ đồ xác định lực nâng gầu máy xúc cán gầu quay

ở mỗi giai đoạn, tr-ớc hết xác định công suất cần thiết Ni, sau đó xác định công suất t-ơng đ-ơng N:







i

i t t

t N

2 , (8.19)

trong đó: Ni- công suất cần thiết ở giai đoạn thứ i

ti- thời gian của các giai đoạn t-ơng ứng thứ i

Trong tr-ờng hợp dùng một động cơ chung để dẫn động cho cả hai bộ phận di chuyển và cơ cấu nâng thì giá trị công suất cần thiết phải tính bằng tổng công suất cần cho hai bộ phận này

8.2.8 Năng suất của máy xúc

Các máy xúc theo chu kỳ nh- các loại máy xúc cán gầu lăn, xúc cán gầu quay

và máy bốc lò giếng đều đ-ợc tính năng suất thực tế của máy bằng công thức:

Q = T.V KtgKbd(T/h) Trong đó:

T: Số chu kỳ xúc của máy trong 1 giờ V: Dung tích của gầu xúc m3

Ktg: Hệ số sử dụng thời gian phụ thuộc vào trình độ tổ chức sản xuất, điều kiện chống giữ lò, cỡ quặng, cung cấp năng l-ợng

Kbđ: Hệ số bốc đầy gầu phụ thuộc vào trình độ thao tác của công nhân

: tỷ trọng của quặng T/m3 Năng suất của máy xúc ngoài yếu tố và hệ số sử dụng thời gian Ktg ra phụ

Hình 8-7 - c: Sơ đồ xác định lực nâng gầu máy xúc cán gầu quay