bộ công thơng tập đoàn công nghiệp than khoáng sản việt nam viện cơ khí năng lợng và mỏ-vinacomin báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đập đá kiểu trục năng suất 100 - 120 t/h hà nội 2010 8457 2 bộ công thơng tập đoàn công nghiệp than khoáng sản việt nam viện cơ khí năng lợng và mỏ-vinacomin báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đập đá kiểu trục năng suất 100 - 120 t/h Cơ quan chủ quản: bộ công thơng cơ quan chủ trì: viện cơ khí năng lợng và mỏ - vinacomin Chủ nhiệm đề tài Duyệt Nguyễn Minh Thanh hà nội 2010 3 Những ngời tham gia TT Họ và tên Học vị Chức vụ Đơn vị công tác 1 Nguyễn Minh Thanh Kỹ s Cán bộ Viện CKNL& Mỏ- Vinacomin 2 Hồ Công Trân Kỹ s Cán bộ Viện CKNL& Mỏ- Vinacomin 3 Nguyễn Huy Toàn Kỹ s Cán bộ Viện CKNL& Mỏ- Vinacomin 4 Đỗ Trọng Hùng Kỹ s Cán bộ Viện CKNL& Mỏ- Vinacomin 5 Lê Hồng Trung CN cơ khí Công nhân Viện CKNL& Mỏ- Vinacomin 4 tóm tắt Trong những năm gần đây, Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam đa ngày càng nhiều băng tải vào phục vụ công tác vận chuyển đất đá sau nổ mìn. Sử lý đá quá cỡ là một vấn đề đang đợc đặt ra với các hệ thống băng tải này nhằm bảo vệ và nâng cao tuổi thọ làm việc của thiết bị, giảm thiểu nguy cơ đá lăn tại các tuyến băng tải dốc cho đến nay vẫn cha có đơn vị nào trong nớc giải quyết. Các thiết bị đập đá nhập ngoại không phù hợp với các điều kiện thực tế làm việc tại các đơn vị trong Vinacomin; các thiết bị làm theo đơn đặt hàng có thể đa vào làm việc đợc thì giá thành rất đắt, khó chấp nhận. Trong bối cảnh đó, việc nghiên cứu thiết kế chế tạo trong nớc các máy đập đá phục vụ công tác sử lý đá quá cỡ trớc khi rót lên các tuyên băng tải của Vinacomin là rất cần thiết. Đề tài "Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đập trục năng suất 100 - 120 t/h" đã thực hiện các bớc công việc sau: * Nghiên cứu tổng quan về đá mỏ; nghiên cứu sơ lợc về cơ học đá, dẫn dắt đa ra quan hệ về độ bền của đá với hệ số bền chắc Protodjakonov - một thông số quan trọng thờng dùng trong nghành Mỏ Việt Nam; đa ra quan hệ của các thông số độ bền thờng dùng trong ngành mỏ Việt Nam ảnh hởng tới quá trình phá hủy đá - một mục tiêu chính của đề tài. Đề tài đã thu thập các số liệu về chủng loại đá tại vùng mỏ Quảng Ninh và các thông số chính về chỉ tiêu cơ lý của chúng ảnh hởng trực tiếp tới quá trình phá hủy đá. * Tổng quan về các loại máy đập đang sử dụng trên thế giới, các loại máy đập đang đợc sử dụng tại Việt Nam; Vấn đề sử lý đá quá cỡ tại các đơn vị trong Vinacomin. * Trên cơ sở máy mẫu và các tài liệu, xây dựng mô hình thiết kế, tính toán và lập bản vẽ thiết kế máy đập đá kiểu trục năng suất 120 t/h theo yêu cầu đặt ra của đề tài. * Sản phẩm của đề tài là bộ bản vẽ thiết kế chế tạo máy đập trục. Do thời gian có hạn, máy mẫu đã qua sử dụng không còn nguyên bản, các tài liệu tham khảo về máy đập đá rất ít nên đề tài không tránh khỏi những sai sót. Từ khóa của đề tài: + Máy nghiền đá + Thiết kế máy nghiền đá + Mineral sizer 5 Mục lục Tóm tắt 4 Mục lục 5 Lời nói đầu 6 Chơng 1. Tổng quan về đá mỏ 7 1.1 Cơ học đá 7 1.1.1. Sự hình thành của các loại đá 6 1.1.2. Tính chất cơ học của đá 10 1.1.2.1. Độ bền 10 1.1.2.2. Hệ số bền chắc f của Protodjakonov 12 1.1.2.3. Sức chống phá hủy của đá 13 1.2. Đá mỏ và các chỉ tiêu cơ lý 15 1.3. Vấn đề vận tải đá quá cỡ trong Vinacomin 19 Chơng 2. Tổng quan về các loại máy đập đá 22 2.1. Tổng quan về các loại máy nghiền đá 22 2.1.1. Máy đập má (đập hàm) 23 2.1.2. Máy đập côn 28 2.1.3. Máy đập trục trơn hoặc răng pháp tuyến 30 2.1.4. Máy đập roto và đập búa 31 2.1.5. Máy đập trục răng tiếp tuyến 34 2.2. Các loại máy đập đá trên thế giới 36 2.3.Tình hình sản xuất và sử dụng máy đập đá tại Việt Nam 37 Ch ơng 3. Lựa chọn mô hình thiết kế 40 3.1. Lựa chọn loại máy 40 3.2. Lựa chọn cỡ máy 44 3.3. Lựa chọn mô hình thiết kế 45 3.3.1. Thiết lập các thông số kỹ thuật 45 3.3.2. Lựa chọn mô hình thiết kế 49 Chơng 4. tính toán thiết kế 57 Kết luận và kiến nghị 85 Phụ lục A. Kết quả chạy chơng trình tính toán kiểm tra bền trục máy đập đá 87 Tài liệu tham khảo 94 6 Lời nói đầu Với yêu cầu tăng năng suất ngày càng cao, đáp ứng nhu cầu về năng lợng cho đất nớc, ngành Than và khoáng sản hiện nay đang tiến hành việc đa ngày càng nhiều các tuyến băng tải liên tục với năng suất cao vào lĩnh vực vận tải than và đất đá. Vận tải bằng băng tải cho năng suất cao và ít ảnh hởng tới môi trờng. Một vấn đề quan trọng đợc đặt ra khi sử dụng băng tải vận tải đất đá sau bắn mìn trong quá trình khai thác là sử lý đá quá cỡ. Đá quá cỡ khi tham gia vào quá trình vận tại bằng băng tải sẽ va đập gây hỏng con lăn, kẹt rách băng và nhiều sự cố khác. Phơng pháp thờng dùng nhất ở các nớc công nghiệp phát triển là dùng các máy đập đá sử lý đá quá cỡ trớc khi rót lên băng tải. Các loại máy đập đá hiện có trên thị trờng Việt Nam nh máy nghiền hàm, nghiền côn, nghiền roto đều không đáp ứng đợc yêu cầu do kích thớc cồng kềnh, độ rắn chắc của đá cho phép nghiền thấp hơn độ rắn chắc của đá mỏ. Cho tới nay, việc nghiên cứu thiết kế các máy đập để sử lý đá quá cỡ cho các tuyến băng tải nói chung và trong Vinacomin nói riêng vẫn cha có đơn vị nào thực hiện. Trong bối cảnh các tuyến băng tải đang đợc đa vào sử dụng ngày càng nhiều trong quá trình sản xuất của Vinacomin thì việc nghiên cứu thiết kế các máy đập đá phục vụ việc sử lý đá quá cỡ cho các tuyến băng tải đá là hết sức cần thiết. 7 Mục lục Chơng 1: Tổng quan về đá mỏ 8 1.1. Cơ học đá 8 1.1.1. Sự hình thành của các loại đá 8 1.1.2. Tính chất cơ học của đá 11 1.2. Đá mỏ và các chỉ tiêu cơ lý 16 1.3. Vấn đề vận tải đá quá cỡ trong Vinacomin 20 Chơng 2: Tổng quan về các loại máy đập đá 22 2.1. Tổng quan về các loại máy đập đá 22 2.1.1 Máy đập má (đập hàm) 24 2.1.2. Máy đập côn 28 2.1.3. Máy đập trục trơn hoặc răng pháp tuyến 30 2.1.4. Máy đập rôto và đập búa 31 2.1.5. Máy đập trục răng tiếp tuyến 33 2.2. Các loại máy đập đá trên thế giới 36 2.3. Tình hình sản xuất và sử dụng máy đập đá tại Việt Nam 37 Chơng 3: Lựa chọn mô hình thiết kế 40 3.1. Lựa chọn loại máy 40 3.2. Lựa chọn cỡ máy: 44 3.3. Lựa chọn mô hình thiết kế 44 3.3.1. Thiết lập các thông số kỹ thuật 45 3.3.2. Lựa chọn mô hình thiết kế 49 Chơng 4: Tính toán thiết kế 57 4.1 Lựa chọn trục để kiểm tra bền: 57 4.4 Xác định tải trọng: 60 4.5 Xác định phản lực (R a , R b ): 66 4.6 Xây dựng biểu đồ mô men - lực (MTQN): 67 4.7 Kiểm tra độ bền của trục: 71 4.8 Kiểm tra độ bền mỏi của trục: 72 4.9 Kiểm tra trục khi quá tải: 77 4.10 Kiểm tra then: 80 4.11 Kiểm tra các ổ con lăn: 81 Phụ lục A: 86 Tài liệu tham khảo 93 8 Chơng 1 Tổng quan về đá mỏ 1.1. Cơ học đá 1.1.1. Sự hình thành của các loại đá Đá là những phần vật chất tạo nên vỏ trái đất. Nó là tập hợp của một hay nhiều thành phần khoáng vật khác nhau, có cấu tạo và thành phần khoáng vật tơng đối ổn định. Theo nguồn gốc tạo thành, đá đợc chia làm 3 loại chính là: đá magma, đá trầm tích và đá biến chất. Đá magma: Đợc tạo thành do sự đông cứng của dòng dung nham nóng chảy phun lên từ lòng đất. Dòng dung nham này là các dung dịch Silicat có thành phần rất phức tạp và chứa các loại khí và hơi nớc khác nhau. Khi dòng dung nham phun lên và đông cứng lại ngay trong lòng đất gọi là đá magma xâm nhập. Do đợc tạo thành trong điều kiện áp suất cao và quá trình đông cứng xảy ra từ từ nên các khoáng vật dễ dàng kết tinh tạo thành đá magma kết tinh hoàn toàn dạng khối, chặt xít nh đá Granit, Gabro. Đây là loại đá có độ bền vững cao nhất. Khi dòng dung nham phun lên mặt đất và đông cứng lại sẽ tạo thành đá magma phún xuất (hay phun trào). Do trên mặt đất nhiệt độ và áp suất thấp, nhiệt thoát nhanh không thuận lợi cho việc kết tinh của các khoáng vật, tạo nên đá magma dạng vô định hình có nhiều lỗ rỗng nh đá Bazan, đá Bọt Đá trầm tích: Đợc tạo thành có thể theo ba cách: - Do sự lắng đọng và gắn kết của các mảnh vụn (là các sản phẩm phong hóa của đá gốc hay các vụn núi lửa). - Do sự kết tủa của các chất hóa học có trong nớc. - Do sự nén chặt của các di tích động thực vật. Đá trầm tích chỉ chiếm 5% khối lợng vỏ trái đất nhng nó bao phủ tới 75% bề mặt vỏ trái đất với các chiều dày khác nhau. Đá biến chất: Tạo thành do sự biến đổi sâu sắc của đá magma, đá trầm tích và cả đá biến chất có trớc dới tác động của nhiệt độ cao, áp suất lớn và các chất có hoạt tính hóa học. Dựa vào các nhân tố tác động chủ yếu, ngời ta phân ra: - Biến chất tiếp xúc xảy ra ở giáp gianh của khối magma nóng chảy với đá vây quanh. Nhiệt độ cao làm thay đổi thành phần, kiến trúc và tính chất của đất đá. Càng xa khối magma mức độ biến chất của đá càng giảm. - Biến chất động lực xảy ra dới tác động của áp suất cao không chỉ do trọng lợng của các lớp đất đá nằm trên mà còn do áp lực sinh ra trong quá trình 9 tạo sơn của các quá trình kiến tạo. Do vậy đất dá bị mất nớc, độ rỗng của chúng giảm đi, sự liên kết giữa chúng tăng nên làm thay đổi kiến trúc và cấu tạo đá. - Biến chất khu vực thờng xảy ra dới sâu do tác động đồng thời của nhiệt độ cao và áp suất lớn làm thay đổi kiến trúc và thành phần của đá. 10 Nh vậy, theo nguồn gốc hình thành của đá, ngời ta chia ra làm ba loại đá: đá magma, đá trầm tích và đá biến chất. Trong mỗi loại đá đó tùy theo vị trí, [...]... định năng suất của máy Với máy cỡ lớn, cỡ đá nạp vào máy có thể tới 3 m Thông thờng, các máy đập trục răng tiếp tuyến đợc chế tạo với chiều quay của các trục nghiền hớng đa vật liệu vào trong vùng nghiền nằm giữa hai trục nghiền Máy đập trục răng tiếp tuyến còn có thể chế tạo với chiều quay của trục nghiền hớng đa vật liệu ra hai vùng nghiền nằm dọc sát hai thành bên của buồng nghiền Loại máy đập này... các tuyến băng tải vận tải đá hiện tại và tơng lai, ta thấy sự cần thiết của việc nghiên cứu, chế tạo các máy đập đá phục vụ cho việc sử lý đá quá cỡ cho các tuyến băng tải này Việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo các máy đập đá không chỉ phục vụ cho các tuyến băng tải đá mà còn ứng dụng đợc cho các tuyến băng tải vận tải than và khâu chế biến than tại các đơn vị trong Vinacomin Việc vận chuyển than nguyên... mm; kích thớc sản phẩm ra từ 12 đến 60 mm ở các máy nghiền nhỏ, kích thớc lớn nhất của đá nạp vào máytừ 80 đến 170 mm, còn chiều rộng khe xả từ 5 đến 20 mm 2.1.3 Máy đập trục trơn hoặc răng pháp tuyến Máy đập trục đợc dùng để nghiền nhỏ các loại vật liệu có độ bền trung bình và các loại vật liệu dẻo dính Hình 2-7: Máy đập trục Bộ phận làm việc của máy đập trục (hình 2-7) là hai trục nghiền hình trụ 2... có thể tới hàng trăm Theo cấu tạo và nguyên lý hoạt động, máy nghiền vỡ đợc chia ra thành các loại: máy nghiền má (nghiền hàm), máy nghiền trục, máy nghiền búa và máy nghiền rô to Máy nghiền bột có nhiều loại: máy nghiền bi kiểu tang quay, máy nghiền bi rung, máy nghiền con lăn Khi chọn máy nghiền phải căn cứ vào cỡ hạt đầu vào - ra yêu cầu của đá, năng suất cần thiết Đập có thể coi là trờng hợp riêng... ở máy đập má lắc phức tạp.) Máy đập má đợc ký hiệu theo chiều rộng B và chiều dài L của của nạp vật liệu (B x L) Khi sử dụng, lu ý rằng kích thớc đá lớn nhất cho phép nạp vào máy Dmax = (0,8 - 0,85)B Năng suất của máy đập má có thể đạt tới 800 m3/h Năng suất của máy đập má đợc tính theo công thức: Qkt = 60.V.n.kt , (m3/h) 27 Trong đó: V - Thể tích đá đợc xả ra từ buồng nghiền sau một vòng quay của trục. .. đều 2.1.4 Máy đập rôto và đập búa Máy đập rôto (hay còn gọi là máy đập phản kích) đợc dùng để nghiền các loại vật liệu mềm nh: đá vôi, thạch cao, than Máy đập rôto có hai loại: máy nghiền thô dùng để nghiền vật liệu ở giai đoạn đầu, máy nghiền vừa và nhỏ dùng để nghiền vật liệu ở giai đoạn sau Trong máy đập rôto, vật liệu đợc nghiền chủ yếu do tác dụng của tải trọng va đập 31 Hình 2-8: Máy đập roto... ) Theo công dụng và đặc điểm cấu tạo, máy đập côn đợc phân thành các loại: máy nghiền thô, máy nghiền trung bình và máy nghiền nhỏ Hình 2-6: Máy đập côn a/ Máy nghiền thô ; b/ Máy nghiền vừa và nhỏ ; c/ Tiết diện buồng nghiền Khác với máy đập má, quá trình nghiền của máy đập côn xảy ra liên tục theo chu vi côn nghiền Trong các máy đập côn (hình 2-6) bộ phận nghiền đá là hai côn nghiền - côn nghiền... các máy nghiền vỡ Sau đây, ta chỉ quan tâm tìm hiểu các loại 23 máy nghiền vỡ là loại máy phù hợp với mục tiêu sử dụng đặt ra và thống nhất gọi chung là các máy đập 2.1.1 Máy đập má (đập hàm) Máy đập má hay còn thờng đợc gọi là đập hàm, dùng để nghiền thô và nghiền vừa các loại đá có độ rắn chắc cao và trung bình Đây là loại máy đập đợc sử dụng nhiều nhất trong nghành khai thác đá tại Việt Nam do kết... ghi sàng 2.1.5 Máy đập trục răng tiếp tuyến Máy đập trục răng tiếp tuyến đợc dùng để nghiền thô, nghiền vừa và nghiền nhỏ các loại vật liệu cả khô và vật liệu dính ớt, có độ bền thấp cho đến các loại vật liệu có độ bền rất cao tới 350 Mpa 33 Hình 2-10: Máy nghiền kiểu trục răng Giống nh máy đập trục răng pháp tuyến, bộ phận làm việc chính của máy đập trục răng tiếp tuyến cũng gồm hai trục nghiền 5 và... rắn chắc 8 IV Khá chắc Cát kết thờng, quặng sắt 6 IVa Khá chắc Đá phiến cát, cát kết phân phiến 5 V Trung bình Đá phiến sét rắn chắc, cát kết và đá vôi không chắc - cuội kết mềm 4 Va Trung bình Đá phiến không chắc, đá marn chặt xít 3 VI Khá mềm Đá phiến mềm, đá vôi, đá phấn, muối mỏ, thạch cao, đá marn thờng 2 VIa Khá mềm Đá phiến bị hoại, than đá chắc VII Mềm Sét chặt - than đá mềm, đất bồi rắn chắc . nam viện cơ khí năng lợng và mỏ-vinacomin báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đập đá kiểu trục năng suất 100 - 120 t/h. việt nam viện cơ khí năng lợng và mỏ-vinacomin báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đập đá kiểu trục năng suất 100 - 120 t/h . mô hình thiết kế, tính toán và lập bản vẽ thiết kế máy đập đá kiểu trục năng suất 120 t/h theo yêu cầu đặt ra của đề tài. * Sản phẩm của đề tài là bộ bản vẽ thiết kế chế tạo máy đập trục.