MỤC LỤC
MỤC LỤC…………………………………………………….…...…………....................................…1
LỜI NÓI ĐẦU………………………………….………………….………....................................……2
CHƯƠNG 1: KẾT CẤU VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY KHOAN HẦM QUẢ DỨA…………...……3
1.1. Công dụng………………………………….…………………………..........................….…….…3
1.2. Phân loại………………………………….…………………………...........................……...……3
1.2.1. Phân loại máy theo công suất cắt……………………………...…..........................….………3
1.2.2. Phân loại máy theo năng suất……………………………………..........................………..…3
1.2.3. Phân loại máy theo cường độ cắt vật liệu……………………..........................………..……3
1.2.4. Phân loại máy theo khối lượng…………………………………..............................…....……3
1.2.5. Phân loại máy theo trống phay………………………………..…..........................……..……4
1.3. Phạm vi sử dụng…………………………………………………..........................………………4
1.4. Yêu cầu chung đối với máy khoan hầm quả dứa…………………...............................………7
1.4.1. Về năng lượng…………………………………………………..........................……….………7
1.4.2 Về kết cấu………………………………………………………..........................……….………7
1.4.3 Về công nghệ……………………………………………………..........................………...……8
1.4.4 Về mặt sử dụng và bảo quản……………………………………..........................……....……8
1.4.5 Về mặt kinh tế………………………………………………..…..........................………....……8
1.4.6 Về mặt xã hội……………………………………………………............................……..…...…8
1.5. Giới thiệu về máy khoan hầm quả dứa (EBZ 200) ……………...……............................……8
1.5.1. Ưu điểm………………………………………………………………...….......................………9
1.5.2 Nhược điểm……………………………………………………………….........................………9
1.6. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy khoan hầm quả dứa (EBZ 200).............................10
1.6.1 Cấu tạo………………………………………………………………….........................….....…10
1.6.2. Nguyên lý làm việc…………………………………………..………........................……....…11
1.7. Thông số và đặc tính kỹ thuật của máy khoan hầm quả dứa (EBZ 200)…..........................11
1.7.1. Thông số máy khoan hầm EBZ 200…………………………………........................………12
1.7.2. Đặc tính kỹ thuật của máy khoan hầm EBZ 200…………………..........................….……13
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG KHOAN CỦA MÁY KHOAN HẦM QUẢ DỨA…………14
2.1. Công dụng, cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống khoan….……...............................14
2.1.1. Công dụng……………………………………………………………………........................…15
2.1.2. Cấu tạo………………………………………………………………....................….…….……16
2.1.3. Nguyên lý hoạt động…………………………………………………......................…….……16
2.2. Phân tích các thiết bị bên trong hệ thống khoan……………………..............................……16
2.2.1. Dao cắt…………………………………………………………….…….........………….………16
2.2.2. Xy lanh thủy lực………………………………………………………..….........……….....……16
2.2.3. Hệ thống van thủy lực…………………………………………………….........…….……...…17
2.2.4. Đai ốc thủy lực…………………………………………………………….........……....…....…18
2.2.5. Mâm chứa vật liệu………………………………………………………..........…….……....…18
2.2.6. Cánh gạt………………………………………………………………….........…….………..…18
2.2.7. Tấm chống mài mòn………………………………………………….........…….……...…..…19
2.2.8. Tia nước…………………………………………………………….........……….…………..…19
2.2.9. Băng tải……………………………………………………………….........……….….……..…20
2.2.10. Toa quay sàn……………………………………………………….........………….….….,…20
2.2.11. Tay điều khiển các cơ cấu chấp hành………………………….........……………..…....…21
2.2.12. Cần khấu…………………………………………………………….........…………….…..…21
CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN BỘ DI CHUYỂN MÁY……………….....................................…...…23
3.1. Lực cản di chuyển và lực cản quán tính. ………………………………................................23
3.2. Tính chọn motor di chuyển. ………………………………………..............................….……24
3.2.1. Tính momen cần thiết của motor thủy lực. ……………………………….......................…24
3.2.2. Tính tốc độ vòng quay cần thiết của motor thủy lực.…………….....................….………24
3.2.3 Tính công suất cần thiết của motor thủy lực.…………………….……...................….……24
3.2.4 Tính lưu lượng của motor thủy lực.……………………………………...................…..……24
KẾT LUẬN…………………………………………………………..............…...................….….…25
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………….................…................….......…26
LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Trong quá trình phát triển đất nước thì việc xây dựng cơ sở hạ tầng có ý nghĩa hết sức quan trọng. Gắn liền với nó là sự phát triển không ngừng của máy móc trang thiết bị, trong đó các máy thi công đào hầm chiếm một vị thế rất quan trọng và không thể thiếu trong trong các công trình trọng yếu của đất nước. Hiện nay số lượng máy thi công đào hầm đã và đang được nhập về nước ta ngày càng nhiều về cả số lượng, chất lượng cũng như chủng loại của nhiều nước trên thế giới.
Hiện nay số lượng và chủng loại máy thi công đào hầm ở nước ta là rất lớn, có rất nhiều máy hiện đại, cho năng suất và hiệu quả làm việc cao. Tuy nhiên việc tìm hiểu và nghiên cứu nó để bảo dưỡng, sữa chữa và đặc biệt là chế tạo gặp không ít khó khăn.
Trong quá trình học tập em được thầy: TS……………. giao đề tài với nội dung: “Phân tích kết cấu và nguyên lý của máy khoan hầm có mũi khoan dạng quả dứa”.
Trong quá trình tìm hiểu do thời gian và trình độ còn hạn chế, đề tài của em khó tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo giúp đỡ của thầy: TS……………. để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
………………..
CHƯƠNG 1: KẾT CẤU VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY KHOAN HẦM QUẢ DỨA
1.1. Công dụng
Máy khoan hầm quả dứa là những máy xây dựng và thiết bị có tính chuyên dụng cao phục vụ cho công tác xây dựng các công trình hầm: hầm giao thông đường sắt, đường bộ, khai thác khoáng sản...Do vậy máy khoan hầm quả dứa có rất nhiều chủng loại và đa dạng. Người ta phân loại máy khoan hầm quả dứa theo nhóm máy chủ đạo của từng công nghệ thi công hoặc theo công suất thi công. Máy khoan hầm quả dứa có thể là một máy đơn lẻ, một cỗ máy phục vụ cho một công đoạn trong quá trình thi công và nhiều khi chúng được coi như một dây chuyền thực hiện trọn vẹn toàn bộ các công đoạn của một công nghệ thi công từ đào đất hoặc đá đến thi công vỏ hầm tunnel vĩnh cửu.
1.2. Phân loại
1.2.1. Phân loại máy theo công suất cắt
- Công suất cắt nhỏ: 75 (kW) -> 150 (kW)
- Công suất cắt trung bình: 150 (kW) -> 300 (kW)
- Công suất cắt lớn: 318 (kW) -> 520 (kW)
1.2.3. Phân loại máy theo cường độ cắt vật liệu
- Cường độ cắt nhỏ: 76 (MPa) -> 100 (MPa)
- Cường độ trung bình: 100 (MPa) -> 200 (MPa)
- Cường độ lớn: 200 (MPa) -> 300 (MPa)
1.2.4. Phân loại máy theo khối lượng
- Máy nhỏ: 25 (tấn) -> 50 (tấn)
- Máy trung bình: 50 (tấn) -> 100 (tấn)
- Máy to: 100 (tấn) -> 150 (tấn)
1.2.5. Phân loại máy theo trống phay
- Vật liệu mềm dùng trống phay ngang
- Vật liệu cứng dùng trống phay quả dứa
1.3. Phạm vi sử dụng
- Máy khoan hầm quả dứa được sử dụng để đào đường hầm, có thể được sử dụng cho các dự án xây dựng đường cao tốc, đường sắt và các dự án đào đường hầm khác với độ cao trên 3.500 mét, khai thác khoáng sản như: mỏ than, mỏ đá, mỏ quặng, mỏ sắt…
- Sử dụng máy khoan hầm quả dứa khi đào tunnel qua vùng có điều kiện địa chất ổn định, ít nước ngầm. Đất được đào bởi máy đào liên hợp, dùng khiên thủ công để giữ vách và nóc lò và trong lòng khiên này sẽ xây vỏ tunnel vĩnh cửu. - Máy khai thác đa năng của máy khoan hầm quả dứa có thể được sử dụng trong mọi môi trường có nguy cơ nổ khí mê-tan.
1.4. Yêu cầu chung đối với máy khoan hầm quả dứa
1.4.1. Về năng lượng
- Chọn công suất hợp lý
- Cơ đông mà sử dụng được nhiên liệu hiện có.
1.4.3. Về công nghệ
- Các chi tiết máy phải dễ chế tạo và tháo lắp
- Các chi tiết máy phải được sản xuất theo tiêu chuẩn có thể chế tạo hàng loạt hoặc đại trà
1.4.4 Về mặt sử dụng và bảo quản
- Cần ít người sử dụng
- Cơ động, linh khoạt và dễ điều khiển
- Dễ bảo quản, vận chuyển và sửa chữa
1.4.6 Về mặt xã hội
Gây ra nhiều tiếng ồn và ô nhiễm môi trường
1.5. Giới thiệu về máy khoan hầm quả dứa (EBZ 200)
- Máy khoan hầm quả dứa (EBZ) là máy thiết kế và chế tạo nhằm mục đích khai thác khoáng sản, đào hầm gia thông qua núi, đá hoặc khoáng sản sau đó dùng máng cào đưa vật liệu, đá lên băng tải đổ lên phương tiện vận chuyển bốc xúc đưa đi đổ.
- Máy khoan hầm quả dứa (EBZ) là cỗ máy đa năng dùng trong xây dựng để phá núi xây dựng trong hầm ngầm, điều kiện làm việc khắc nhiệt. Nó có đặc điểm là liên hoàn từ khâu khoan, bốc xúc dọn dẹp đến khi dọn sạch mặt bằng theo yêu cầu.
1.5.1. Ưu điểm
- Các tính năng kỹ thuật: Máy khoan hầm cấu hình tiên tiến, ổn định, an toàn và đáng tin cậy. Hệ thống bôi trơn tập trung tự động và ghế treo có thể điều chỉnh giúp vận hành máy móc dễ dàng.
- Hệ thống điều khiển: khởi động và dừng của mọi động cơ. Nó cung cấp tín hiệu điều khiển và có chức năng bảo vệ dây điện áp thấp. Nó cũng có chức năng phát hiện mức dầu và nhiệt độ. Ngoài ra còn bảo vệ động cơ điện, hiển thị trạng thái hoạt động và thông báo lỗi của động cơ điện.
- Cơ chế: Thiết kế khoan tối ưu bằng công nghệ mô phỏng được sử dụng trong đầu cắt có dạng là hình nón với đường kính nhỏ, mang lại khả năng đào hầm mạnh mẽ.
- Băng tải: Con lăn đôi làm cho máng trước và máng sau kết nối trơn tru. Động cơ thủy lực bánh xe xích trực tiếp để vận chuyển vật liệu, điều chỉnh độ kín của chuỗi cạp.
1.5.2. Nhược điểm
- Gây ô nhiểm môi trường như tiếng ồn, khí thải,...
- Máy khoan hầm quả dứa hạn chế về tiết diện đường hầm, hiểu quả với hầm đặt sâu, có kích thước to lớn.
- Máy khoan hầm có giá thành đắt
- Di chuyển máy giữa các công trình gặp nhiều khó khăn do kích thước máy quá lớn.
1.6. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy khoan hầm quả dứa (EBZ 200)
1.6.1 Cấu tạo
Cấu tạo Máy khoan hầm quả dứa (EBZ 200) như hình 1.9.
1.6.2. Nguyên lý làm việc
Đầu cắt xoay nhỏ thích ứng với các răng cắt kiểu chém trên đỉnh cần khấu và chúng có thể xoay bởi kích thủy lực dọc theo chiều ngang hay thẳng đứng của trục lò. Để tiến gương, máy di chuyển về phía trước để tiến đầu khấu vào gương. Cần khấu di chuyển trên mặt gương để cắt đá trên gương theo tiết diện như mong muốn. Gần như bất kỳ loại tiết diện đường lò nào cũng có thể được thực hiện trong hộ chiếu, hình chữ nhật hay hình vòm. Đá vụn được vơ bằng tay vơ hay tay vơ sao lên trên máng cào chạy dọc theo thân máy.
1.7. Thông số và đặc tính kỹ thuật của máy khoan hầm quả dứa (EBZ 200)
1.7.1. Thông số máy khoan hầm EBZ 200
- Chiều dài của máy: 10,4 (m)
- Chiều rộng của máy: 2,52 (m)
- Chiều rộng của mâm nhận vật liệu: 3,2 (m)
- Chiều cao lớn nhất của máy: 4,5 (m)
- Chiều rộng lớn nhất của máy: 5,7 (m)
- Chiều dài lớn nhất của dải xích: 4,5 (m)
- Chiều rộng dải xích: 0,61 (m)
- Khoảng trống từ đất tới gầm của máy: 0,45 (m)
- Khối lượng: 60 (tấn)
- Tốc độ đầu cắt: 46/23 (vòng/phút)
- Công suất động cơ bơm: 90 (kW)
- Điện áp: Ac1140 (V)
- Công suất định mức của máy: 305 (kW)
- Thể tích thùng: 600 (L)
- Tốc độ di chuyển băng tải: 61 (m/phút)
1.7.2. Đặc tính kỹ thuật của máy khoan hầm EBZ 200
- Định vị và phạm vi cắt lớn và độ ổn định máy tối ưu.
- Sự sắp xếp đầu cắt của các đầu cắt được tối ưu hóa giúp cho lực cắt ổn định hơn và tác động nhỏ hơn, hiệu suất cắt tăng lên 20% và tiêu thụ cắt giảm 20%.
- Công nghệ kết nối linh hoạt được áp dụng giữa động cơ cắt và bộ giảm tốc cắt, có khả năng tương thích lệch tâm, giải quyết vấn đề lệch tâm làm hỏng bộ giảm tốc và động cơ do kết nối cứng.
- Đầu cắt, ván xẻng, bộ phận vận chuyển đầu tiên và các bộ phận khác dễ bị mài mòn nhất sử dụng các tấm chịu mài mòn bằng composite có độ bền cao, có tuổi thọ hơn mười lần so với các tấm thép thông thường.
- Giải phóng đầu phun bị tắc, hiệu quả loại bỏ bụi tăng lên 30%.
- Hệ thống phun bên ngoài sử dụng cấu trúc phun hình khuyên đã được cấp bằng sáng chế.
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG KHOAN CỦA MÁY KHOAN HẦM QUẢ DỨA
2.1. Công dụng, cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống khoan
2.1.1. Công dụng
- Mũi khoan quả dứa dùng để khoan, cắt: các tảng đá lớn, khai thác khoáng sản, khoan hầm giao thông…nhằm phục vụ cho công việc thi công thuận tiện hơn.
- Hệ thống phải đảm bảo quá trình vận chuyển liên tục nên năng suất cao, năng suất của hệ thống khoan khoảng 270 (𝑚3/ℎ).
- Do điều kiện thi công chật hẹp, gồm nhiều hệ thống cùng thi công nên cần sử dụng không gian hợp lý.
2.1.2. Cấu tạo
- Dao cắt
- Trống phay
2.1.3. Nguyên lý hoạt động
Đầu cắt xoay nhỏ ứng với các răng cắt kiểu chém trên đỉnh cần khấu và chúng có thể xoay bởi kích thủy lực dọc theo chiều ngang hay thẳng đứng của trục lò. Tiến gương, máy di chuyển về phía trước để tiến đầu khấu vào gương. Cần khấu di chuyển trên mặt gương để cắt đá trên gương theo tiết diện như mong muốn.
2.2. Phân tích các thiết bị bên trong hệ thống khoan
2.2.1. Dao cắt
* Nhiệm vụ:
Dao cắt dùng để cắt các vật liệu như: than, đá,….
2.2.3. Hệ thống van thủy lực
* Nhiệm vụ :
- Điều chỉnh các xy lanh
- Điều khiển hệ thống di chuyển
- Điều chỉnh hệ thống quay
2.2.6. Cánh gạt
- Cơ cấu công tác của máy là hai cái cánh gạt, hai cánh gạt này được lắp trên hai motor, khi các motor quay thì các cánh gạt này thực hiện chuyển động cào vơ để cào đất đá từ mâm nhận vật liệu nằm nghiêng lên băng tải kiểu tấm gạt.
- Do là cánh gạt để gạt đất đá nên hạn chế máy này chỉ dùng ở chỗ có đá cục nhỏ hoặc đất rời, chỗ đá cục lớn máy không hoạt động được.
2.2.7. Tấm chống mài mòn
* Nhiệm vụ:
Quy trình thiết kế chống mài mòn độc đáo của máy khoan hầm quả dứa sử dụng cacbua cao cấp, làm cho nó có sẵn rộng rãi trong nhiều ứng dụng và đảm bảo tuổi thọ sản phẩm lâu hơn và kết quả tốt hơn.
2.2.9. Băng tải
* Nhiệm vụ:
Dùng để vận chuyển vật liệu như: đất, đá, than, quặng, sắt… ra đằng sau rồi đưa vào xe chuyên dùng chở ra bãi tập kết.
2.2.11. Tay điều khiển các cơ cấu chấp hành
* Nhiệm vụ :
- Dùng để điều khiển hệ thống di chuyển
- Dùng để điều khiển mũi khoan
CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN BỘ DI CHUYỂN MÁY
3.1. Lực cản di chuyển và lực cản quán tính.
- Lực cản di chuyển của máy theo công thức:
𝑊1 = 𝐺𝑚 × (𝑓𝑚 + 𝑖)
𝑊1= 600 × (0,04 + 0,07)
=> 𝑊1= 66 (𝑘𝑁)
- Lực cản quán tính khi khởi động và rời máy:
=> Lực cản tổng cộng khi di chuyển máy:
𝑊 = 𝑊1 + 𝑊2 + 𝑊3 + 𝑊4
𝑊 = 33 + 1,43 + 12 + 5,45
=> 𝑊 = 51,88 (𝑘𝑁)
3.2. Tính chọn motor di chuyển.
3.2.1. Tính momen cần thiết của motor thủy lực.
- Momen cần thiết lớn nhất khi máy làm việc trên một trục bánh sao chủ động:
r : Bán kính bánh sao chủ động, r = 0,11(m)
Thay số được: Mc= 1/4.51,88.0,11=1,43 (kN.m)
- Momen cản trên trục động cơ thủy lực :
i : Tỷ số truyền của hộp giảm tốc, chọn i = 6
𝜂: Hiệu suất truyền động cơ khí, chọn 𝜂 = 0,9
=> Mđc= 1,63/6.0,9=0,26 (𝑘𝑁. 𝑚)
3.2.3 Tính công suất cần thiết của motor thủy lực.
Công suất cần thiết của motor thủy lực:
Thay số được: Nđc=(1/4.51,88.0,18)/0,9
3.2.4 Tính lưu lượng của motor thủy lực.
Ta có:
𝑁đ𝑐 = 𝑝 × 𝑄đ𝑐
=> 𝑄đ𝑐 = 7,8 (𝑙/𝑝hút)
Ở đây chọn 𝑝 = 20 (𝑀𝑃𝑎))
- Từ kết quả trên, dựa vào Catalogue Hydraulic Motor OMP ta chọn động cơ thủy lực kiểu piston rô to hướng trục, có các thông số như sau:
+ Mã hiệu động cơ thủy lực: OMP100
+ Công suất: 10 (kW)
+ Áp suất danh nghĩa: 20 (MPa)
+ Lưu lượng: 60 (l/ph)
+ Tốc độ vòng quay của động cơ: 600 (v/ph)
KẾT LUẬN
Sau hơn một tháng nghiên cứu tài liệu và được sự giúp đỡ, chỉ bảo của thầy giáo : TS……………. em đã hoàn thiện bản đồ án của mình. Trong quá trình làm đồ án với kiến thức đã học tại trường đặc biệt là các môn chuyên nghành và hơn nữa là em đã nghiên cứu tìm hiểu tài liệu trong thư viện nhà trường, trên mạng internet cũng như tài liệu, giáo trình của thầy: TS………...……. tìm giúp. Và với sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy, cô trong bộ môn em đã thu được một số thành quả nhất định:
- Biết được cách trình bày kết cấu cơ bản của một bản đồ án.
- Biết tìm tòi, chắt lọc những tài liệu phù hợp cho nội dung của đồ án.
- Qua đồ án của mình em đã hiểu được quy trình công nghệ của máy khoan hầm quả dứa làm việc như thế nào
Mặc dù do thời gian làm đồ án còn ngắn và trình độ kiến thức của bản thân còn hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏi những thiếu sót.
Kính mong được sự đóng góp ý kiến của thầy, cô cùng các bạn để đồ án của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Vũ Thanh Bình - Nguyễn Đăng Điệm(1999)
Truyền động máy xây dựng và xếp dỡ
Nhà xuất bản giao thông vận tải
[2]. Nguyễn Xuân Trọng (2010)
Thi công hầm và công trình ngầm
[3]. Cổng thông tin trên mạng internet về máy khoan hầm tại các mỏ than ở Quảng Ninh
[4]. Tài liệu nghiên cứu về máy khoan hầm dùng để khai thác than của trường đại học mỏ - địa chất
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"