CƠ KHÍ, ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA
27
SỐ 4 - 2025
CÔNG NGHIỆP MỎ
Website: https://tapchi.hoimovietnam.vn
N
N
G
G
H
H
I
I
Ê
Ê
N
N
C
C
U
U
T
T
Í
Í
N
N
H
H
T
T
O
O
Á
Á
N
N
T
T
H
H
I
I
T
T
K
K
M
M
Á
Á
Y
Y
R
R
Ó
Ó
T
T
T
T
H
H
A
A
N
N
D
D
I
I
Đ
Đ
N
N
G
G
X
X
U
U
N
N
G
G
T
T
À
À
U
U
T
T
I
I
C
C
N
N
G
G
X
X
U
U
T
T
T
T
H
H
A
A
N
N
V
V
Ù
Ù
N
N
G
G
Q
Q
U
U
N
N
G
G
N
N
I
I
N
N
H
H
Nguyn Văn Xô1,*, Đặng Vũ Đinh1, Trn Viết Linh1, Văn Quang1 ,
Nguyn Thế Hoàng1 Nguyn Minh Tiến2, Đ Hi Hùng2, Phm Văn Thng3
1Trường Đi hc M-Địa cht, 18 Ph Viên, Bc T Liêm, Hà Ni, Vit Nam
2 Công ty C phn Công nghip Ô tô-Vinacomin, Cm Thnh, Cm Ph, Qung Ninh
3 Vin Nghiên cu khí, 4 Phm Văn Đng, Hà Ni, Vit Nam
THÔNG TIN BÀI BÁO
CHUYÊN MC: Công trình khoa hc
Ngày nhn bài: 25/3/2025
Ngày nhn bài sa: 28/4/2025
Ny chp nhn đăng: 03/5/2025
1.*Email: nguyenvanxo@humg.edu.vn
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
TÓM TT
Vi ưu đim chi phí thp, an toàn, tin cy, khi khi ng vn chuyn ln thì vn ti bng đưng thy
đóng vai trò quan trng. Tuy nhiên, c ta các nghiên cu thit k, ch to thit b vn chuyn, bc
d các cng còn hn ch. Các thit b này tng nhp khu t c ngoài vi giá thành cao và trong
c không làm ch đưc công ngh ch to. Trong bài vit này nhóm tác gi trình bày mt s s
thuyt tính toán, thit k máy rót than di đng, t đó tính tn thit k mt máy rót than vi năng sut 800
t/h áp dng trong điu kin c th ti cng than vùng Qung Ninh. Nhóm nghiên cu đã s dng phn
mm thit k mô phng NX đ thit k mô hình 3D ca máy, sau đó phân tích kim nghim và ti ưu hóa
thit k đ la chn thông s hp lý. Kt qu nghiên cu này có th là tài liu tham kho trong tính toán
thit k máy rót than
T khóa: tính toán thit k, my rót than di đng, thit k 3D, phân tích ti ưu.
@ Hi Khoa hc và Công ngh M Vit Nam
1. ĐT VN Đ
Trên thế gii, vn chuyn than t nơi sn xut
đến các nơi tiêu th bng đưng thy đã t lâu.
Trong quá trình này, chuyn than xung tàu s
dng nhiu phương pháp khác nhau, t th công
đến các dây chuyn máy móc hin đi. Hin nay,
các nước nn công nghip khai thác than phát
trin như Nht Bn, Pháp, Trung Quc,… đặc bit
quan tâm ti công tác hin đi hóa khâu chuyn
than xung các phương tin chuyên ch. Các
c ny đã đi u nghiên cu, thiết kế, chế to,
đưa vo s dng nhiu h thng rót than di đng
xung tàu hin đi nRC3, RC4 ca Nht Bn,
cu trc portic ca Pháp... vi ưu đim làm vic tin
cy, thân thin vi môi trưng, n đnh ít phát sinh
tiếng n [1]. Vit Nam có tr ng than ln, do đó
phi có nhiu gii pháp chuyn than xung tàu.
Hin cũng đã có mt s nghiên cu v vn đ này:
Trong nghiên cu ca Nguyn Văn Đc đã đ cp
đến nghiên cu h thng gii hóa đ vn
chuyn than xung các xà lan bến cng, đã đưa
ra đưc mt s s lý thuyết cho vn đ nghiên
cu này [2]; Vin Cơ kh Năng lưng và M -
Vinacomin đã thc hin đ tài nghiên cu phát
trin h thng rót than qua máng [3], đ ti đã đt
đưc nhng kết qu kh quan, tuy nhiên h thng
này còn có nhng mt hn chế nht đnh như ng
sut thp,ô nhim môi trưng,... Bên cnh đó, mt
s đơn v trong Tp đoàn Công nghip Than-
Khoáng sn Vit Nam đã thiết kế lp đt mt s h
thng rót than c định như Công ty Chế to máy-
Vinacomin, Công ty Than Uông Bí, Công ty Than
Hòn Gai,... Mc đã có mt s công tnh nghiên
cu chế to h thng rót than xung phương tin
vn ti thy nêu trên nhưng hu hết quy mô ca
ln, chưa hin đi v ca đáp ng đưc yêu cu
sn xut hin nay. Trong nghiên cu này nhóm tác
gi s đi vào nghiên cu và tính toán thiết kế h
CƠ KHÍ, ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA
28 SỐ 4 - 2025
CÔNG NGHIỆP MỎ
Website: https://tapchi.hoimovietnam.vn
thng rót than di đng áp dng cho mt càng xut
than c th ti vùng Qung Ninh
2. D LIU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CU
2.1. Gii thiệu chung máy rót than di đng
xungu
đ máy rót than (Hình 1) gmc b
phn chnh sau: băng ti chuyn tiếp; băng ti rót
than; cu di chuyn băng ti rót than v cu
di chuyn cu trc; cơ cấu nâng h băng; nh
điu hành.
Hình 1. Sơ đ máy rót than di đng xung tàu
Nguyên lý làm vic ca máy rót than di đng:
Băng ti chuyn tiếp nhn than t các tuyến băng
ti trung gian. Than đưc cht lên băng ti rót than
thông qua các máng rót đưc b trí dc theo chiu
dài L1, máng cp liu đưc thiết kế phù hp vi
quá trình di chuyn ca băng ti rót than da trên
cu di chuyn đưc b trí trên h thng (thay
đổi tm vi khi cht ti than lên tàu). Trên thc tế,
khi cht than lên tàu còn ph thuc o mc nưc
thy triu và s ng tàu cp bến đ nhn than.
Do đó, trong băng ti rót than b tr thêm đon
băng ti L2. Trưng hp mun thay đi khu đ
nâng th cơ cu nâng h điu chnh xylanh hai bên
để thc hin thay đi chiu cao (s dng trong
trưng hp thy triu dâng v tu ca có ti).
Ngoài thc hin thay đi khu đ nâng, thay đi
tm vi thì máy rót than còn thiết kế cu trc nhm
di chuyn h thng dc theo cng cũng như d
dàng cht ti xung các khoang đưc b trí dc
theo tàu.
2.2. Tính toán thit k mt s b phn chính
máy rót than di đng
Trong nghiên cu này, nhóm tác gi đã nghiên
cu cơ s lý thuyết và đi vào tính toán thiết kế 01
máy rót than di đng phù hp vi điu kin thc tế
ti cng xut than vùng Qung Ninh vi các thông
s bn như sau: ng sut rót 800 t/h; Chiu
cao rót ti đa 7 m; Đ ơn xa ti đa tính t mép
b cng 10,5 m;
2.2.1. Băng tải rót than [4]
V mt kết cu, băng ti rót than chia làm hai
phn có chiu dài L1 và L2 (Hình 1). Vi phn th
nht băng nhn ti có chiu di L1 đm bo chiu
cao nhn ti không đi khi băng ti rót than di
chuyn ra vo đ thay đi khong cách vươn ra
hoc co vào. Thông qua s liu kho sát các loi
sà lan vào cng nhn than thì cn rót than phi
kh năng ơn xa 10,5 m (ph thuc vào kích
thưc ln nht sà lan vào cng). Do đó, la chn
bộ đon L1 ca băng ti rót có chiu dài 14 m
(có tnh đến chiu dài cn thiết đ b trí các thiết b
khác ca băng ti). Phn th hai đon băng d ti
có chiu dài L2 vi các thông s cơ bn đưc xác
định theo n c sau: Chiu cao chênh lch gia
mc thy triu lên và xung là 4 m và chiu cao
chênh lch gia các s lan vo ăn than l 3 m, v
vy chn chiu cao rót ti đa l 7 m. Chiu di đon
L2 ng ti rót than có th đưc tính theo công
thc:
𝐿𝐿2=7
𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 =7
𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆22𝑜𝑜=18,7 𝑚𝑚 (1)
Trong đó: 𝑆𝑆 - Góc dc ln nht ca băng ti,
độ. Vi loi băng ti ngn, ta có th la chn góc
dc ln nht ca băng l 𝑆𝑆 = 22o. Chn chiu dài
đon L2 = 20 m. Vy tng chiu di băng ti rót
than là:
L = L1 + L2 = 14 + 20 = 34 m (2)
Năng sut làm vic ca băng ti :
Qy/c = Kns. (0,9B-0,05)2 .v.γ. 𝐶𝐶𝛽𝛽 (t/h) (3)
CƠ KHÍ, ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA
29
SỐ 4 - 2025
CÔNG NGHIỆP MỎ
Website: https://tapchi.hoimovietnam.vn
t than di đ
U VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C
ệu chung máy rót than di đ
đ
n chnh sau: băng t ếp; băng t
than; cơ c n băng ti rót than v cơ c
ục; cấ băng; nh
đi
Hình 1. Sơ đ máy rót than di đ
a máy rót than di đ
Băng t ế ến băng
i trung gian. Than đư t lên băng t
thông qua các ng rót đư
u đư ế ế
a băng t
cấ n đư
đổ ế
c nư
ến đ
Do đó, trong băng t tr thêm đo
băng ti L2. Trư n thay đ u đ
nâng th cơ c đi
để n thay đ
trư u dâng v tu chưa t
n thay đ u đng, thay đ
ế ế
ng ng như d
ng các khoang đư
máy rót than di đ
đ
u cơ s ế đi v ế ế
t than di đ i đi ế
bn như sau: ng
i đa 7 m; Đvươn xa ti đa t
2.2.1. Băng tải rót than [4]
ế u, băng t
t băng nh u di L1 đ
i không đi khi băng t
n ra vo đthay đ ng cách ơn ra
năng vươn xa 10,5 m (ph
thư ng). Do đó, l
bộ đo a băng t
(có tnh đế ết đ ế
a băng t hai đon băng d
cơ bn đư
định theo n c
a các s lan vo ăn than l3 m, v
i đa l 7 m. Chiu di đo
L2 ng t đư
𝐿𝐿2=7
𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 =7
𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆22𝑜𝑜=18,7 𝑚𝑚 (1)
Trong đó: 𝑆𝑆 a băng t
độ i băng t
a băng l 𝑆𝑆
đo u di băng t
Năng su a băng t
γ𝐶𝐶𝛽𝛽
Chiu rng dây băng:
𝐵𝐵 =1,1(𝑄𝑄𝑦𝑦𝑦𝑦
𝑘𝑘𝑛𝑛𝑛𝑛.𝑉𝑉.𝛾𝛾.𝐶𝐶𝛽𝛽+0,05),𝑚𝑚 (4)
Vn tc làm vic ca băng:
𝑉𝑉 = 𝑄𝑄𝑦𝑦𝑦𝑦
𝐾𝐾𝑛𝑛𝑛𝑛(0,9𝐵𝐵0,05)2.𝛾𝛾.𝑐𝑐𝛽𝛽 ,𝑚𝑚
𝑠𝑠 (5)
Khi lưng phân b ca mt mt dây băng:
qb = B. .𝛾𝛾𝑏𝑏 (6)
Sc cn chuyển động trên nhánh có ti:
Wct = l.g.[(qb + q + qcl).w.cos + (q + qb).sin ],
N (7)
Sc cn chuyển động trên nhnh không ti:
Wkt = l.g.[(qb + q’’cl).w’’.cos + qb.sin ], N (8)
Sc cn ở vị tr chất ti:
Wch = Wch1 + Wch2 + Wch3 , N (9)
Sc cn do cơ cấu lm sạch băng:
Wls = Ws.B, N (10)
Bng 1. Bng thông s kt qu tính toán băng tải rót than
TT
Tên gi
Ký hiu
Kích thước
Đơn vị
1 Năng sut yêu cu Qyc 800 t/h
2
Chiu di ng
L
34
m
3 Chiu rng băng B 1200 mm
4 Vn tc băng V 2 m/s
5 Khi ng 1 mt băng qb 23,76 kg/m
6 Sc cn chuyn đng nhánh ti Wct 10102 N
7
Sc cn chuyn đng nhánh không ti
W
kt
405,3
N
8 Sc cn v trí cht ti Wch 572,74 N
9
Sc cn do cơ cu làm sch băng
Wls
10567
N
10 H s năng sut băng Kns 480
11 Khi ng riêng dây băng 1,1 t/m3
12 H s k đến nh ng ca góc dc C 0.95
13 Chiu dày tm băng 18 mm
14 Khi ng phn quay con lăn tn nhánh
có ti
𝑞𝑞𝑥𝑥
36 kg/m
15 Khi ng phn quay con lăn tn nhánh
không ti
𝑞𝑞𝑥𝑥
′′
10 kg/m
2.2.2. Băng ti chuyển tiếp [4]
Do hnh trnh ơn di ca băng ti rót than là
10,5 m, vì vy chiu di băng ti chuyn tiếp phi
ln hơn hnh trnh di chuyn ca băng ti rót, theo
kinh nghim thiết kế chn chiu dài tuyến băng
17,5 m đ đm bo đ không gian b trí các tang
ch động, b động, cơ cu làm sch, cơ cu kéo
căng, khu vc nhn ti và rót ti... (Hnh 1). Tương
t như băng ti rót than, có thông s tnh toán băng
ti chuyn tiếp (Bng 2).
Bng 2. Bng thông s kt qu tính toán băng tải rót than
TT
Ký hiu
Kích thước
Đơn vị
1 Năng sut yêu cu Qyc 800 t/h
2
L
17,5
m
3 Chiu rng băng B 1200 mm
4
V
2
m/s
5 Khi lưng vt liu trên 1 mt băng q 111,1 kg/m
6
qb
23,76
kg/m
CƠ KHÍ, ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA
30 SỐ 4 - 2025
CÔNG NGHIỆP MỎ
Website: https://tapchi.hoimovietnam.vn
TT Tên gi Ký hiu Kích thước Đơn vị
7
W
ct
3044
N
8 Sc cn chuyn đng nhánh không ti Wkt 236 N
9
Wch
572,74
N
10 Sc cn do cơ cu làm sch băng Wls 360 N
11 H s năng sut băng Kns 480
12 Khi ng riêng vt liu lm ng 1,1 t/m3
13 H s k đến nh ng ca góc dc C 0,97
14 Chiu dày tm băng 18 mm
15 Khi ng phn quay con lăn trên nhánh
𝑞𝑞𝑥𝑥
36 kg/m
16 Khi ng phn quay con lăn trên nhánh
không ti
𝑞𝑞𝑥𝑥
′′
10 kg/m
2.2.3. Cơ cấu nâng hng ti rót than [5]
Trong quá trình làm vic, băng ti rót than rót
than trc tiếp lên sà lan có hai chế độ m vic:
nm ngang vi đ vươn xa rót than l10,5 m; v
có th nâng cao đưc chiu cao rót ti đa H = 7 m,
nh hai xylanh đy hai bên (Hnh 2). Trong trưng
hp này hành trình làm vic ca xy lanh ng đưc
gii hn bi cơ cu hãm. Đ cao nâng đưc gii
hn vi chiu cao nâng ti đã H = 7 m, điu này
liên quan đến hin ng trưt ca vt liu (than).
Khi băng ti rót than khi làm vic v trí nm
ngang, áp sut du cung cp cho xy lanh đ gi
ln nht. Sau đó áp sut cung cp cho xy lanh
gim dn, do mt phn trng lưng nâng đưc
phân b và tác dng lên khp quay B.
Hình 2. Băng ti rót than v trí nm ngang
Để c đnh các lc tác đng n đu pít tông
(A) và v trí cht quay (B), tc hết cn xác đnh
các lc tác dng lên đim A v đim B theo trong
hai v trí: v trí nm ngang và v trí nâng vi khu đ
nâng H = 7 m. Các lc tác dng lên đim A v đim
B bao gm: trng lưng P1 ca 02 dm chính; trng
ng P2 ca cáp và ct gi; trng ng P3 ca
con lăn v giá đ; trng lưng P4 ca than v băng
ti tương ng vi khu đ 10 m; trng lưng P5
ca xy lanh nâng h phu rót, trng lưng phu rót
than, trng lưng ca dây dn h thng thy lc,
trng lưng P6 ca trm dn đng băng ti. T đó
ta có:
P = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6, N (11)
Lc tác dng theo phương dc trc ca xylanh:
𝑃𝑃 = 𝑌𝑌𝐴𝐴
𝐶𝐶𝐶𝐶𝑠𝑠(𝛼𝛼) ,𝑁𝑁 (12)
Trong đó: 𝛼𝛼 là góc nghiêng gia xylanh và
phương thng đng: 𝛼𝛼 = 51,82o. H thng nâng s
dng 02 xy lanh, do đó lc tác dng lên 01
xylanh là: Pxl = P/2, N (13)
Lưu ng cung cp cho xylanh:
Q = Q1 + Q2 = 2.S.Vxl , m3/s (14)
Mt khác ta có hành trình c xy lanh xl =
2034 mm, thi gian nâng đ đạt khu đ H = 7 m
vi t = 60 s. Do đó, vn tc xy lanh được xác định
theo công thc:
CƠ KHÍ, ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA
31
SỐ 4 - 2025
CÔNG NGHIỆP MỎ
Website: https://tapchi.hoimovietnam.vn
Kích t Đơn v
n đ
n đ
n do cơ c ch băng
năng sut băng
i u lm ng
đế nh
m băng
i n quay con lăn trên nhánh
𝑞𝑞𝑥𝑥
i n quay con lăn trên nhánh
𝑞𝑞𝑥𝑥
2.2.3. Cơ cấu nâng hng ti rót than [5]
c, ng t
ế ế độ
i đơn xa rót than l 10,5 m; v
nâng cao đư i đa H = 7 m,
hai xylanh đy hai bên (Hnh 2). Trong trư
a xy lanh ng đư
i cơ cu hãm. Đcao nâng đư
i đã H = 7 m, đi
liên quan đế n ng trư
Khi băng t
p cho xy lanh đ
t. Sau đó áp su
ng ng nâng đư
Hình 2. Băng t
Để c đ c tác đng lên đ
t quay (B), t ế n xác đ
ng lên đim A vđi
u đ
ng lên đim A v đi
ng lư
ng lư
con lăn v giá đ ng lư a than v băng
i tương u đ ng
ng lư
ng
ng lư n đng băng t đó
ng theo phương d
𝑃𝑃 = 𝑌𝑌𝐴𝐴
𝐶𝐶𝐶𝐶𝑠𝑠(𝛼𝛼) , 𝑁𝑁 (12)
Trong đó: 𝛼𝛼
phương thng đ𝛼𝛼
ng 02 xy lanh, do đó l
Lưu
i gian nâng đ đạ u đ
i t = 60 s. Do đó, v c xy lanh đưc xác đ
𝑉𝑉𝑥𝑥𝑥𝑥 =𝑥𝑥𝑥𝑥
60 ,𝑚𝑚/𝑠𝑠 (15)
Đưngnh cán piston:
𝑑𝑑 = 𝐷𝐷
2 ,𝑚𝑚𝑚𝑚 (16)
Chiu dày thành xylanh:
.
4.
3
ch
pD
Sc
n
, mm (17)
Chiu dy đáy thnh xylanh:
k
d
p
DS .405,0
, mm (18)
Các thông s tnh toán cơ cu nâng h đưc
th hin trong Bng 3.
Bng 3. Bng thông s kt qu tính toán cơ cu nâng h
TT
Tên gi
Ký hiu
Kích thước
Đơn vị
1
Đưngnh trong xy lanh
D
140
mm
2
Đưngnh cán pít tông
d
100
mm
3
Chiu dày thành xy lanh
S
10
mm
4
Chiều dy đáy xy lanh
Sđ
14
mm
5
nh trình xy lanh
xl
2034
mm
6
Lc tác dng lên xy lanh
P
103254
N
7
Áp sut trong xy lanh
Plv
12
N/mm2
8
Lưu ng cung cp cho xy lanh
Q
62,4
lít/phút
9
ng suÊt kÐo cho phÐp
[ ]k
200
N/mm2
10
H s bn xy lanh (ng lin)
1
11
Vn tc xy lanh
Vxl
0,034
m/s
2.2.4. Cơ cấu di chuyển [6,7]
Di chuyển ra vào băng tải rót than
Tc đ di chuyn băng ti rót than (tc đ đang
nói đến là tốc độ ca toàn b băng ti rót di đng
trên cu trc) hin nay thông thưng có 3 loi: 1
tc đ, 2 tc đ v điu chnh vô cp. Vic tăng s
cp di chuyn ca máy giúp tăng kh năng linh
hot ca nó, tuy nhiên kết cu phc tp, đòi hi đ
chính xác cao, chi phí s tăng so vi loi 1 tốc độ
tiêu chun. Hin nay, thông dng nht là 8,5
m/phút, 13 m/phút hoc 20 m/phút. Ngoi ra, cũng
có th tích hp biến tn điu khin tc đ d dng
n đnh n.
Di chuyển dọc cng
Tc đ di chuyn ca máy rót than hay còn gi
là tc đ di chuyn dc cng ca máy. Đ xác đnh
tốc độ di chuyn cn thiết chúng ta căn c vào
chiu dài cng và nhu cu s dng. Theo các tài
liu [6], [7], có th chn nsau:
Cng dài t 10 50 m thì chn tốc độ nhanh
nht 24 m/phút.
Cng dài t 50 100 m thì chn tc đ nhanh
nht 30 40 m/phút.
2.2.5. Nhà điều hành
Ti trng tác dng lên nh điu hành bao gm
ti trng bn thân ca nh điu hành, ti trng ca
thiết b, ti trng ca ngưi. Ngoài ra còn có ti
trng rung đng do các thiết b do các thiết b trong
quá tnh làm vic gây nên.
Khi ng ca ngưi M1 = 90 x 3 = 270 kg.
Khi ng ca thiết b đưc chn sơ b R = 200
kg. Ti trng gió được xác định da vo kch thưc
bao hình ca nh điu hành. T vic kho sát và
tham kho các mu máy đang s dng trên thế gii
vùng Qung Ninh ta la chn các thông s
bn ca nh điu hnh như sau: 3300 x 3000 x
4300 m.
Ti trng gđược xác định theo công thc:
W = 𝑊𝑊𝑡𝑡2+ Wđ 2,𝑁𝑁/𝑚𝑚2 (19)
Trong đó:
Wt - thành phn ti trng tĩnh v đưc tính
theo công thc:
𝑊𝑊𝑡𝑡 = Wo.kg.c , N/m2 (20)
Wo - Giá tr ca áp lc gió ly theo bn đ
phân vùng; kg - H s tnh đến s thay đi ca áp
lc gió theo đ cao; c - H s kh đng.
Wđ - thành phn ti trng đng v đưc tính
theo công thc:
Wđ = W. 𝜁𝜁. V (21)