Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ răng cắt trong khai thác than hầm lò

LỜI CAM ĐOAN

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ RĂNG CẮT LẮP TRÊN TANG MÁY KHẤU DÙNG TRONG KHAI THÁC THAN HẦM LÒ

1.1. Tình hình cơ giới hóa khai thác than hầm lò vùng Quảng Ninh

1.2. Đặc điểm cấu tạo địa chất của vỉa than vùng Quảng Ninh

1.2.1. Độ kiên cố của đất đá, than

1.3. Đặc điểm cấu tạo của máy khấu than

1.4. Khái quát về tình hình nghiên cứu, phát triển răng cắt tiếp tuyến trong và ngoài nước

1.5. Kết cấu răng cắt tiếp tuyến

1.6. Vật liệu chế tạo răng cắt

1.7. Công nghệ chế tạo răng cắt tiếp tuyến

1.8. Một số công trình nghiên cứu về máy khấu, răng cắt máy khấu than

1.8.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

1.8.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT PHÁ VỠ ĐẤT ĐÁ, THAN BẰNG DỤNG CỤ CẮT VÀ CƠ CHẾ MÒN DỤNG CỤ CẮT

2.1. Nghiên cứu sự phá hủy đất đá, than bằng dụng cụ cắt

2.2. Nghiên cứu cơ chế phá hủy đất đá, than bằng răng cắt

2.3. Phân tích các kiểu cắt của răng máy khấu

2.4. Phân tích ảnh hưởng của một số thông số đến lực cản cắt trên răng cắt

2.4.1. Xác định lực cản cắt than

2.4.2. Lực cản cắt than

2.4.3. Lực tác dụng lên răng cắt

2.5. Nghiên cứu cơ chế mòn của răng cắt máy khấu than

2.5.1. Nguyên nhân mòn hỏng răng cắt máy khấu than

2.5.2. Các dạng mòn hỏng của răng cắt máy khấu than. Phân tích các dạng hỏng của răng cắt trong quá trình làm việc

2.6. Nghiên cứu xác định điều kiện cắt theo ứng suất tối ưu trên răng cắt

2.6.1. Lựa chọn thông số đầu vào cho mô phỏng

2.6.2. Xây dựng mô hình mô phỏng

2.6.3. Xác định điều kiện cắt tối ưu theo ứng suất trên răng cắt

2.6.4. Phân tích phương sai (ANOVA)

2.6.5. Ảnh hưởng của thông số cắt đến ứng suất trên răng cắt

2.6.6. Xây dựng mô hình hồi quy

2.6.6.1. Hồi quy tuyến tính đa biến

2.6.7. Thực nghiệm kiểm chứng các thông số phù hợp xác định được

3. CHƯƠNG 3: QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ĐỘ BỀN MÒN RĂNG CẮT MÁY KHẤU THAN

3.1. Lựa chọn thông số đầu vào cho thực nghiệm để đánh giá độ bền răng cắt

3.2. Phương pháp thiết kế thực nghiệm Taguchi

3.3. Phân tích phương sai

3.4. Xây dựng hàm hồi quy

3.5. Thiết lập thí nghiệm

3.5.1. Thiết kế thiết bị thí nghiệm

3.5.2. Nguyên lý hoạt động

3.5.3. Tính chọn các thông số chính của máy

3.5.4. Thiết lập các thông số chính của máy

3.5.5. Thiết kế mẫu thí nghiệm

3.5.6. Răng cắt thí nghiệm

3.5.7. Thiết bị đo xác định độ mòn

4. CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. Kết quả thí nghiệm

4.2. Xác định điều kiện cắt tối ưu

4.3. Phân tích phương sai (ANOVA)

4.4. Ảnh hưởng của thông số cắt đến kết quả quá trình cắt

4.5. Xây dựng mô hình hồi quy

4.5.1. Hồi quy tuyến tính đa biến

4.6. Thực nghiệm kiểm chứng các thông số phù hợp xác định được

NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về răng cắt lắp trên tang máy khấu dùng trong khai thác than hầm lò

Trong bối cảnh khai thác than hầm lò tại vùng Quảng Ninh, tuổi thọ răng cắt là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất. Việc nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ răng cắt không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn giảm chi phí khai thác. Các yếu tố như độ kiên cố của than, hình dáng hình học của răng cắt, và vật liệu chế tạo răng cắt đều có tác động lớn đến hiệu suất răng cắt. Đặc biệt, việc áp dụng công nghệ khai thác hiện đại và cơ giới hóa là cần thiết để tối ưu hóa quy trình khai thác. Theo thống kê, nhu cầu sử dụng than trong nước đã vượt quá sản lượng khai thác, điều này càng làm nổi bật tầm quan trọng của việc cải thiện công nghệ khai thác. Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ khai thác là một trong những giải pháp quan trọng nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường.

1.1 Tình hình cơ giới hóa khai thác than hầm lò

Cơ giới hóa trong khai thác than hầm lò đã trở thành một xu hướng tất yếu nhằm nâng cao năng suất và giảm chi phí sản xuất. Việc sử dụng máy khấu than không chỉ giúp tăng cường hiệu quả khai thác mà còn đảm bảo an toàn lao động. Tuy nhiên, việc áp dụng máy khấu còn gặp nhiều khó khăn do điều kiện địa chất phức tạp và chi phí đầu tư cao. Đặc biệt, nguyên liệu khai thác và chi phí khai thác là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng. Việc nghiên cứu môi trường khai thác và các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ răng cắt sẽ giúp cải thiện hiệu quả khai thác và giảm thiểu chi phí. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, việc lựa chọn răng cắt phù hợp với điều kiện địa chất sẽ góp phần nâng cao tuổi thọ và hiệu suất của máy khấu.

1.2 Đặc điểm cấu tạo địa chất của vỉa than vùng Quảng Ninh

Đặc điểm cấu tạo địa chất của vỉa than vùng Quảng Ninh có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ răng cắt. Độ kiên cố của đất đá và than là những yếu tố quyết định đến khả năng mài mòn và độ bền của răng cắt. Theo nghiên cứu, độ kiên cố được đánh giá bằng hệ số f, phản ánh khả năng chịu lực của đất đá. Các loại đất đá khác nhau sẽ có mức độ cứng và khả năng mài mòn khác nhau, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất răng cắt. Việc phân loại đất đá theo độ kiên cố sẽ giúp xác định được các thông số kỹ thuật cần thiết cho việc thiết kế và chế tạo răng cắt. Điều này không chỉ giúp nâng cao tuổi thọ mà còn đảm bảo an toàn trong quá trình khai thác. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc tối ưu hóa quy trình khai thác than hầm lò.

II. Nghiên cứu lý thuyết phá vỡ đất đá than bằng dụng cụ cắt

Nghiên cứu lý thuyết về cơ chế phá vỡ đất đá và than bằng dụng cụ cắt là một phần quan trọng trong việc nâng cao tuổi thọ răng cắt. Các yếu tố như lực cắt, góc cắt, và chiều sâu cắt đều có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phá vỡ. Việc phân tích các kiểu cắt của răng máy khấu sẽ giúp xác định được các thông số tối ưu cho quá trình khai thác. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, lực cản cắt là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất răng cắt. Các dạng mòn hỏng của răng cắt cũng cần được phân tích để tìm ra nguyên nhân và biện pháp khắc phục. Việc áp dụng các phương pháp mô phỏng và thực nghiệm sẽ giúp xác định được điều kiện cắt tối ưu, từ đó nâng cao tuổi thọ và hiệu quả của răng cắt trong khai thác than hầm lò.

2.1 Nghiên cứu cơ chế phá hủy đất đá than bằng răng cắt

Cơ chế phá hủy đất đá và than bằng răng cắt là một quá trình phức tạp, liên quan đến nhiều yếu tố như lực tác dụng, góc cắt và tốc độ cắt. Nghiên cứu cho thấy rằng, việc tối ưu hóa các thông số này sẽ giúp giảm thiểu lực cản cắt và nâng cao hiệu suất khai thác. Các thí nghiệm thực nghiệm đã chỉ ra rằng, góc cắt và chiều sâu cắt có ảnh hưởng lớn đến cường độ mòn của răng cắt. Việc xác định các thông số tối ưu sẽ giúp cải thiện tuổi thọ răng cắt và giảm chi phí khai thác. Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao trong việc áp dụng vào sản xuất.

2.2 Phân tích các kiểu cắt của răng máy khấu

Phân tích các kiểu cắt của răng máy khấu là cần thiết để hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của răng cắt trong quá trình khai thác. Các kiểu cắt khác nhau sẽ tạo ra các lực tác dụng khác nhau lên răng cắt, từ đó ảnh hưởng đến tuổi thọ và hiệu suất của răng cắt. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc lựa chọn kiểu cắt phù hợp với điều kiện địa chất sẽ giúp nâng cao hiệu quả khai thác. Các thí nghiệm thực nghiệm cũng cho thấy rằng, việc tối ưu hóa các thông số cắt sẽ giúp giảm thiểu mòn hỏng và nâng cao hiệu suất răng cắt. Điều này không chỉ giúp tăng năng suất khai thác mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất.

Luận án tiến sĩ: Ảnh hưởng của các yếu tố đến tuổi thọ răng cắt trong khai thác than hầm lò tại Quảng Ninh