Tổng quan luận án
Luận án tiến sĩ kỹ thuật với đề tài "Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến tuổi thọ của răng cắt trên tang máy khấu dùng trong khai thác than hầm lò vùng Quảng Ninh" do nghiên cứu sinh Phạm Văn Tiến thực hiện tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất (Hà Nội, năm 2021), dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Đinh Văn Chiến và TS. Triệu Hùng Trường, thuộc ngành Kỹ thuật cơ khí động lực (mã số 9520116).
Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu
Trong cơ cấu khai thác than tại Việt Nam, sản lượng khai thác lộ thiên suy giảm dần và chạm giới hạn, đòi hỏi tỷ trọng khai thác hầm lò phải tăng nhanh nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng nội địa. Quá trình hiện đại hóa công nghệ khai thác than hầm lò tại Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (Vinacomin) đặt ra yêu cầu cấp bách về cơ giới hóa đồng bộ thông qua tổ hợp: máy khấu than, giàn chống thủy lực và máng cào gợn sóng.
Tuy nhiên, điều kiện địa chất các vỉa than vùng Quảng Ninh có cấu tạo phức tạp, chứa nhiều lớp đá kẹp có độ kiên cố cao ($f = 4 \div 7$), gây nên hiện tượng mài mòn mạnh và va đập lớn lên bộ phận cắt. Tình trạng tiêu hao răng cắt diễn ra nhanh chóng, làm tăng đáng kể chi phí sản xuất. Mặt khác, các loại răng cắt chế tạo trong nước chỉ đạt tuổi thọ bằng khoảng một nửa so với răng cắt ngoại nhập. Các công trình nghiên cứu trước đây tại Việt Nam mới chỉ dừng lại ở việc khảo sát năng suất khấu, lựa chọn thiết bị cho từng mỏ riêng lẻ hoặc phục hồi cơ bản mà chưa đánh giá định lượng ảnh hưởng tương hỗ của các thông số hình học và chế độ cắt (góc cắt, chiều sâu cắt, bước cắt, vận tốc cắt) đến cường độ mòn và tuổi thọ của răng cắt tiếp tuyến. Do đó, việc nghiên cứu có hệ thống các yếu tố này là đòi hỏi cấp thiết từ thực tiễn sản xuất.
Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu, phân tích và đánh giá các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến độ bền mòn của răng cắt máy khấu (độ kiên cố của than, hình dáng hình học của răng cắt, vật liệu chế tạo, góc cắt, chiều sâu cắt, bước cắt và tốc độ cắt), làm căn cứ lựa chọn các thông số hợp lý trong chế tạo và sử dụng răng cắt máy khấu than.
- Mục tiêu cụ thể: Làm sáng tỏ các quy luật và cơ chế mòn hỏng răng cắt của máy khấu than, từ đó thiết lập bộ thông số cắt tối ưu nhằm nâng cao tuổi thọ của răng cắt.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Răng cắt tiếp tuyến (tangential pick) lắp trên tang của máy khấu than hầm lò.
- Phạm vi nghiên cứu: Ảnh hưởng của 4 thông số công nghệ và vận hành gồm góc cắt, chiều sâu cắt, bước cắt và tốc độ cắt đến độ bền mòn (cường độ mòn $i_h$) của răng cắt tiếp tuyến, áp dụng cho điều kiện địa chất - kỹ thuật các vỉa than hầm lò vùng Quảng Ninh.
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Các hướng nghiên cứu quốc tế
Các nghiên cứu về máy khấu và răng cắt trên thế giới tập trung vào hai hướng chính: hoàn thiện kết cấu hình học/chế độ cắt và cải tiến vật liệu/công nghệ nhiệt luyện:
- Chupin Stanislav Aleksandrovich (2016, Đại học Khoáng sản Quốc gia Saint Petersburg): Luận án tiến sĩ nghiên cứu cải thiện độ chống mài mòn của răng cắt tiếp tuyến quay khi phá vỡ đất đá có độ kiên cố trung bình ($f = 4 \div 6$). Tác giả chỉ ra nguyên nhân hỏng hóc chính là mòn phần đầu nón thân răng, làm tăng khe hở dẫn đến long hoặc gãy chốt hợp kim cứng; việc xử lý cơ nhiệt tạo vùng tăng cứng cục bộ giúp tăng khả năng chống mòn lên đến 1,9 lần.
- Krestovozdvizhenskaya Pavel Dmitrievich (2011, Đại học Công nghiệp Nhà nước Siberia): Ứng dụng lý thuyết đàn hồi và phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích mối quan hệ giữa biến dạng và biên dạng răng cắt; xác định tỷ lệ chiều dài đầu và đuôi răng hợp lý $l_z / l_x = 0,8 \div 1,2$, đề xuất sử dụng vật liệu hợp kim Х12МФ (theo sáng chế số 54628) cho phần đầu nhằm hạn chế vỡ đầu hợp kim.
- When Shao (2016, Đại học Queensland, Australia): Khảo sát sự phá vỡ đá bằng răng cắt tiếp tuyến dưới ảnh hưởng của góc cắt, chiều sâu, bước cắt, vận tốc cắt và nhiệt độ; so sánh vật liệu Vonfram cacbua (WC) và kim cương nhân tạo (TSDC); ứng dụng quy hoạch thực nghiệm Taguchi và ANOVA với hàm mục tiêu là năng lượng riêng nhỏ nhất. Tuy nhiên, thí nghiệm thực hiện theo phương pháp bào với chiều sâu cắt nhỏ (6 mm) chưa phản ánh đúng điều kiện làm việc thực tế của máy khấu.
Các nghiên cứu trong nước
Tại Việt Nam, các công trình chủ yếu là các luận văn thạc sĩ tập trung vào khảo sát lựa chọn thiết bị:
- Phạm Văn Tiến: Nghiên cứu áp dụng máy khấu kết hợp giá thủy lực di động trong khai thác than hầm lò vùng Quảng Ninh.
- Đặng Đình Huy: Nghiên cứu so sánh và lựa chọn máy khấu MG150/375-W thay cho MG200-W1 tại Công ty Than Khe Chàm.
- Nguyễn Xuân Thành: Nghiên cứu lựa chọn thông số bộ phận cắt tại Công ty Than Khe Chàm, đề xuất dạng răng cắt hình nón cụt.
- Nguyễn Xuân Khoa: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ phun phủ nhiệt HVOF để phục hồi răng cắt của máy đào lò AM 50-RE tại Công ty Than Vàng Danh.
Khoảng trống nghiên cứu được giải quyết
Các công trình trong nước chưa xây dựng được mô hình định lượng đánh giá tác động đồng thời của bộ thông số chế độ cắt đến cường độ mòn của răng cắt trong điều kiện than có đá kẹp độ kiên cố cao. Luận án giải quyết khoảng trống này bằng cách kết hợp phân tích lý thuyết, mô phỏng ứng suất và quy hoạch thực nghiệm Taguchi để xác định bộ thông số cắt tối ưu cho răng cắt tiếp tuyến tại vùng than Quảng Ninh.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết và khái niệm sử dụng
- Lý thuyết phá hủy đất đá và than: Quá trình cắt than có tính chu kỳ và bước nhảy do tính giòn của khoáng sản, gồm hai giai đoạn chính: nghiền vụn cục bộ và bóc tách vỡ khối. Áp lực tiếp xúc tăng dần từ đỉnh răng dọc theo thân răng. Lực cản cắt tổng hợp $F_c$, lực pháp tuyến $F_n$ và lực uốn $F_u$ biến thiên theo chu kỳ phá hủy.
- Phân loại độ kiên cố đất đá: Sử dụng thang phân cấp 10 cấp của M.M. Protodiaconop với hệ số độ kiên cố $f \approx \sigma_n / 10$ (trong đó $\sigma_n$ là giới hạn bền nén một trục, MPa).
- Chỉ tiêu đánh giá đá kẹp trong vỉa: Hệ số phần trăm đá kẹp $K_{1k} = (m_k / m_V) \times 100%$ và hệ số lớp đá kẹp $K_2 = n_{lk} / m_V$.
- Phân loại 5 kiểu cắt than: Cắt tự do ($t \le b$), cắt bán tự do ($t > b$ và $t = b + (5 \div 6)h$), cắt trên bề mặt hở ($t \ge b + (5 \div 6)h$), cắt bán bao bọc và cắt bao bọc (với $t$ là bước cắt, $b$ là chiều rộng răng, $h$ là chiều sâu cắt).
Phương pháp nghiên cứu
Luận án kết hợp phương pháp nghiên cứu lý thuyết, mô phỏng số và thực nghiệm kiểm chứng:
- Phương pháp mô phỏng số: Thiết lập mô hình phần tử hữu hạn xác định trạng thái ứng suất tập trung trên răng cắt theo mảng trực giao Taguchi $L_{25}$.
- Phương pháp quy hoạch thực nghiệm Taguchi: Sử dụng mảng trực giao $L_{25}$ ($5^4 = 25$ thí nghiệm) để khảo sát 4 thông số đầu vào ở 5 mức: góc cắt ($\alpha$), chiều sâu cắt ($h$), bước cắt ($s$), vận tốc cắt ($v$).
- Phân tích thống kê: Ứng dụng tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu ($S/N$) theo tiêu chí "càng nhỏ càng tốt" (Smaller-is-Better) cho ứng suất và cường độ mòn; phân tích phương sai (ANOVA) để xác định mức độ đóng góp phần trăm của từng thông số; xây dựng mô hình hồi quy đa biến tuyến tính và phi tuyến.
- Công cụ và thiết bị nghiên cứu: Phần mềm MiniTab, Microsoft Excel; thiết bị thí nghiệm chuyên dụng dẫn động bằng động cơ trục chính Mitsubishi AC Spindle Motor và hệ thống điều khiển biến tần; máy nén một trục kiểm tra mẫu vật liệu tương đương; cân điện tử phân tích độ chính xác cao KERN EW4200-2NM để đo độ hao hụt khối lượng mòn.
| Yếu tố đầu vào | Ký hiệu | Mức 1 | Mức 2 | Mức 3 | Mức 4 | Mức 5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Góc cắt ($^\circ$) | $A$ ($\alpha$) | 45 | 50 | 55 | 60 | 65 |
| Chiều sâu cắt (mm) | $B$ ($h$) | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
| Bước cắt (mm) | $C$ ($s$) | 16 | 20 | 24 | 28 | 32 |
| Vận tốc cắt (m/s) | $D$ ($v$) | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 |
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan về răng cắt lắp trên tang máy khấu dùng trong khai thác than hầm lò
Chương 1 hệ thống hóa điều kiện cơ giới hóa, đặc điểm địa chất vùng Quảng Ninh và công nghệ răng cắt tiếp tuyến.
- Địa chất than Quảng Ninh: Khảo sát 11 khoáng sàng than trọng điểm (Nam Mẫu, Mạo Khê - Tràng Khê, Vàng Danh, Yên Tử, Hà Lầm, Núi Béo, Suối Lại, Lộ Trí - Thống Nhất, Khe Tam - Dương Huy, Mông Dương, Khe Chàm II & IV), chiếm 26% trữ lượng đánh giá. Các vỉa có cấu tạo phức tạp, chứa từ 1 đến 15 lớp đá kẹp (sét kết, bột kết, cát kết) với chiều dày từ $0,05 \div 2,75\text{ m}$, cường độ kháng nén tối đa của đá kẹp đạt $\sigma_n = 70,6\text{ MPa}$ (tương đương hệ số kiên cố $f = 7,06$).
- Tổng hợp thông số máy khấu than: Phân tích các dòng máy khấu đang vận hành tại Việt Nam gồm MG200-W1, MG132/320-WD và MB 12-2V2P/R-450E:
| Máy khấu | Chiều cao khấu (m) | Chiều rộng vỉa/khấu (m) | Đường kính tang (m) | Tốc độ quay tang (v/ph) | Công suất cắt (kW) | Lực kéo (kN) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| MG200-W1 | 1,4 ÷ 3,0 | 0,63 | 1,25 ÷ 1,60 | 14,5 ÷ 60,5 | 200 x 2 | 320 |
| MG132/320-WD | 1,1 ÷ 2,0 | 0,60 | 1,40 | 57,49 | 465 + 222 + 7,5 | 324 |
| MB 12-2V2P/R-450E | 1,3 ÷ 2,8 | 0,80 | 1,25 | 47 ÷ 54 | 451,5 | 2 x 220 |
- Vật liệu và kết cấu răng cắt: Răng cắt tiếp tuyến (loại PKC-1, PIII 32-70/16 M1, PIII-32-70-L90/16SK) có khả năng tự xoay quanh trục ụ gá, chuyển đổi tải trọng uốn sang tải trọng nén. Thân răng chế tạo bằng thép hợp kim Crôm - Niken (40X, 40XM, 35XCA, 30XCA) đạt độ cứng bề mặt $35 \div 45\text{ HRC}$ (cho phép đến $55\text{ HRC}$ theo GOST R 51047-97). Đầu hợp kim cứng chế tạo từ Vonfram cacbua (WC) dạng hạt mác BK8, BK5B, BK11BK, BK10KC, BK12KC với hai kết cấu chính: hình trụ và hình nấm.
Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết phá vỡ đất đá, than bằng dụng cụ cắt và cơ chế mòn dụng cụ cắt
Chương 2 tập trung xây dựng mô hình cơ học tiếp xúc và mô phỏng ứng suất trên răng cắt.
- Cơ chế mòn hỏng: Quá trình phá hủy gồm mài mòn cơ học, mỏi bề mặt và suy giảm liên kết nhiệt do nhiệt độ cắt tăng cao. Tác giả phân tích biểu đồ nội lực, tải trọng phân bố và sơ đồ mài mòn tiếp xúc giữa răng cắt và than.
- Mô phỏng ứng suất bằng Taguchi $L_{25}$: Thiết lập 25 phương án mô phỏng số với 4 yếu tố ($\alpha, h, s, v$).
- Kết quả phân tích ANOVA đối với ứng suất: Đánh giá mức độ ảnh hưởng của từng thông số đến ứng suất cực đại ($\sigma_{\max}$) trên thân và đỉnh răng cắt, xác định điều kiện cắt làm giảm thiểu ứng suất tập trung, giảm nguy cơ gãy nứt hoặc bong tách đầu hợp kim cứng.
- Mô hình hồi quy ứng suất: Xây dựng phương trình toán học mô tả quan hệ giữa các biến đầu vào với ứng suất sinh ra trong quá trình cắt, kiểm chứng độ tin cậy qua hệ số tương quan giữa giá trị dự đoán và giá trị mô phỏng.
Chương 3: Quy hoạch thực nghiệm đánh giá độ bền mòn răng cắt máy khấu than
Chương 3 trình bày việc chế tạo thiết bị thử nghiệm và quy trình đo đạc thực nghiệm.
- Thiết kế hệ thống thiết bị thí nghiệm: Chế tạo bàn thử nghiệm mô phỏng chuyển động quay và tịnh tiến của tang khấu than. Hệ thống sử dụng động cơ trục chính Mitsubishi AC Spindle Motor kết hợp bộ điều khiển biến tần cho phép điều chỉnh vô cấp vận tốc cắt ($v = 1,0 \div 3,0\text{ m/s}$) và cơ cấu di chuyển bàn trượt tạo chiều sâu cắt ($h = 10 \div 30\text{ mm}$).
- Chế tạo mẫu thử vật liệu tương đương: Tạo khối mẫu mô phỏng than có chứa lớp đá kẹp tương đồng tính chất cơ lý vùng Quảng Ninh; kiểm định độ bền nén trên máy nén một trục nhằm đảm bảo tính ổn định cơ học.
- Phương pháp đo cường độ mòn: Sử dụng răng cắt tiếp tuyến tiêu chuẩn, xác định khối lượng hao mòn sau từng quãng đường cắt $L$ thông qua cân điện tử KERN EW4200-2NM, tính toán cường độ mòn đơn vị $i_h$ (mg/m hoặc g/km).
Chương 4: Phân tích kết quả và thảo luận
Chương 4 tổng hợp dữ liệu thực nghiệm, tính toán tối ưu và kiểm chứng mô hình.
- Phân tích tỷ lệ $S/N$ và ANOVA cho cường độ mòn: Phân tích phương sai xác định thứ tự và tỷ lệ phần trăm ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến cường độ mòn $i_h$. Chiều sâu cắt $h$ và vận tốc cắt $v$ là hai yếu tố tác động mạnh nhất đến sự hao mòn cơ học và sinh nhiệt ma sát trên đầu răng.
- Quy luật tương tác giữa các yếu tố:
- Cường độ mòn tăng tỷ lệ thuận với vận tốc cắt $v$ do vận tốc cao làm tăng nhiệt ma sát và tốc độ va đập.
- Tăng chiều sâu cắt $h$ trong phạm vi thích hợp giúp chuyển trạng thái cắt sang vùng phá hủy giòn khối, giảm năng lượng riêng và giảm mài mòn mặt sau.
- Góc cắt $\alpha = 55^\circ$ tạo ra sự cân bằng tối ưu giữa lực cản cắt và độ dày phần kim loại chịu lực ở đầu nón.
- Mô hình hồi quy đa biến: Xây dựng phương trình hàm hồi quy đa thức mô tả cường độ mòn $i_h$ theo 4 biến $\alpha, h, s, v$. Đồ thị tương quan giữa giá trị thực nghiệm và giá trị dự đoán từ phương trình hồi quy thể hiện mức độ phù hợp cao.
- Xác định bộ thông số cắt tối ưu: Cường độ mòn đạt giá trị nhỏ nhất tại tổ hợp:
- Góc cắt: $\alpha = 55^\circ$
- Chiều sâu cắt: $h = 30\text{ mm}$
- Bước cắt: $s = 28\text{ mm}$
- Tốc độ cắt: $v = 1,0\text{ m/s}$
- Thực nghiệm kiểm chứng: Tiến hành thí nghiệm kiểm chứng tại bộ thông số tối ưu xác lập được, kết quả đo đạc cường độ mòn thực tế phù hợp với giá trị dự báo lý thuyết.
Kết quả và những đóng góp mới
Đóng góp mới về mặt khoa học (Lý luận)
- Xác lập được phương pháp xác định tuổi thọ của răng cắt tiếp tuyến thông qua chỉ tiêu cường độ mòn $i_h$, kết hợp giữa mô phỏng phần tử hữu hạn trạng thái ứng suất và quy hoạch thực nghiệm Taguchi $L_{25}$.
- Xây dựng được mô hình toán học hồi quy dạng đa thức mô tả mối quan hệ định lượng giữa 4 thông số công nghệ (góc cắt, chiều sâu cắt, bước cắt, vận tốc cắt) với cường độ mòn của răng cắt trong điều kiện than có đá kẹp độ kiên cố cao.
Đóng góp mới về mặt thực tiễn
- Xác định được bộ thông số cắt tối ưu cho răng cắt tiếp tuyến máy khấu khi làm việc trong điều kiện địa chất vỉa than hầm lò vùng Quảng Ninh: $$\alpha = 55^\circ, \quad h = 30\text{ mm}, \quad s = 28\text{ mm}, \quad v = 1,0\text{ m/s}$$
- Cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu kỹ thuật phục vụ việc tính toán thiết kế, chế tạo răng cắt trong nước nhằm tiệm cận chất lượng ngoại nhập; hỗ trợ các mỏ hầm lò thuộc Vinacomin tối ưu hóa chế độ vận hành tang khấu, dự báo định mức tiêu hao và lập kế hoạch dự trữ phụ tùng thay thế.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Các thí nghiệm mài mòn được thực hiện trên hệ thống thiết bị thực nghiệm tại phòng thí nghiệm với khối mẫu vật liệu tương đương, chưa thực hiện đo đạc trực tiếp liên tục trên gương khấu trong điều kiện sản xuất hầm lò thực tế kéo dài do hạn chế về an toàn mỏ và thiết bị đo trong môi trường khí nổ.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Mở rộng nghiên cứu ảnh hưởng của áp lực nước dập bụi kết hợp làm mát qua vòi phun cao áp trên tang khấu đến sự thay đổi nhiệt độ và tốc độ mòn của răng cắt.
- Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt luyện tăng cứng bề mặt cục bộ và vật liệu phủ nano/composite cho thân và chốt hợp kim cứng răng cắt sản xuất trong nước.
Giá trị tham khảo
- Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên: Cung cấp tài liệu tham khảo chuyên sâu về phương pháp kết hợp mô phỏng số và kỹ thuật Taguchi trong nghiên cứu ma sát - mài mòn cơ khí mỏ; tài liệu giảng dạy chuyên ngành Máy và Thiết bị mỏ, Kỹ thuật cơ khí động lực.
- Đối với các kỹ sư thiết kế và cơ sở chế tạo thiết bị mỏ: Cung cấp các thông số kết cấu hình học tối ưu (góc đặt răng $55^\circ$, tỷ lệ kích thước nón) và yêu cầu mác vật liệu (thép 40X, 35XCA đạt độ cứng $35 \div 45\text{ HRC}$, hợp kim cứng BK8/BK10KC) để gia công chế tạo răng cắt tiếp tuyến.
- Đối với cán bộ kỹ thuật và nhà quản lý mỏ hầm lò: Làm cơ sở điều chỉnh chế độ vận hành máy khấu (duy trì chiều sâu cắt lớn 30 mm, tốc độ cắt hợp lý 1 m/s) nhằm kéo dài tuổi thọ răng cắt, giảm thiểu thời gian dừng máy thay răng và hạ giá thành khai thác than.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao răng cắt tiếp tuyến lại có ưu điểm vượt trội hơn răng cắt hướng tâm khi khấu than có đá kẹp?
Răng cắt tiếp tuyến được lắp nghiêng một góc so với bề mặt cắt và có khả năng tự xoay tự do trong lỗ ụ gá trong quá trình làm việc. Nhờ chuyển động tự xoay này, răng mòn đều xung quanh đầu nón và có khả năng tự làm sắc. Quan trọng hơn, phản lực cắt tác dụng lên răng tiếp tuyến chủ yếu là lực nén dọc trục thay vì lực uốn như ở răng cắt hướng tâm, giúp giảm ứng suất uốn nguy hiểm, tăng độ bền thân răng và giảm tiêu hao từ 5 đến 10 lần.
2. Độ kiên cố của đá kẹp tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh đạt giá trị bao nhiêu và ảnh hưởng thế nào đến răng cắt?
Theo số liệu khảo sát 11 khoáng sàng than vùng Quảng Ninh, các lớp đá kẹp (cát kết, bột kết, sét kết) có cường độ kháng nén tức thời một trục tối đa đạt $\sigma_n = 70,6\text{ MPa}$, tương đương hệ số độ kiên cố Protodiaconop $f = 7,06$. Khi máy khấu làm việc qua các lớp đá kẹp cứng này, răng cắt chịu tải trọng va đập lớn và ma sát mài mòn khốc liệt, dẫn đến mòn vẹt đầu nón thân răng, vỡ hoặc bong chốt hợp kim cứng Vonfram cacbua.
3. Bộ thông số công nghệ tối ưu được luận án xác định để giảm thiểu cường độ mòn của răng cắt là gì?
Qua phân tích mảng trực giao Taguchi $L_{25}$, ANOVA và tối ưu hóa hàm mục tiêu cường độ mòn, bộ thông số tối ưu được xác định là:
- Góc cắt: $\alpha = 55^\circ$
- Chiều sâu cắt: $h = 30\text{ mm}$
- Bước cắt: $s = 28\text{ mm}$
- Tốc độ cắt: $v = 1,0\text{ m/s}$
4. Quy trình chế tạo và yêu cầu vật liệu đối với răng cắt tiếp tuyến máy khấu than gồm những tiêu chuẩn nào?
Thân răng cắt được chế tạo bằng phương pháp rèn dập từ thép hợp kim như 40X, 40XM, 30XCA, 35XCA và được nhiệt luyện (tôi + ram thấp) để đạt độ cứng $35 \div 45\text{ HRC}$ (cho phép đến $55\text{ HRC}$ theo tiêu chuẩn GOST R 51047-97). Phần đầu cắt sử dụng chốt hợp kim cứng nhóm Vonfram cacbua (WC) các mác BK8, BK5B, BK10KC, BK12KC được hàn gắn hoặc ép chặt vào đầu nón thân răng.
Kết luận
Luận án của tác giả Phạm Văn Tiến đã giải quyết trọn vẹn vấn đề nâng cao độ bền mòn của răng cắt tiếp tuyến trên tang máy khấu than trong điều kiện địa chất phức tạp tại vùng than Quảng Ninh. Bằng việc kết hợp nghiên cứu lý thuyết cơ chế phá hủy than, mô phỏng phần tử hữu hạn và quy hoạch thực nghiệm Taguchi $L_{25}$, tác giả đã làm rõ quy luật mài mòn và xác lập thành công bộ thông số cắt tối ưu ($\alpha = 55^\circ$, $h = 30\text{ mm}$, $s = 28\text{ mm}$, $v = 1,0\text{ m/s}$). Kết quả nghiên cứu đóng góp cơ sở khoa học tin cậy cho công tác thiết kế, chế tạo răng cắt nội địa và tối ưu hóa quy trình công nghệ khai thác than hầm lò cơ giới hóa tại Việt Nam.