Кузьменко В.И. Горные транспортные машины (теория и расчеты)
Подождите немного. Документ загружается.
151
го применения. На практике используют графоаналитические и графичес-
кие методы построения кривых движения.
7.3 Расчет параметров электровозной откатки
7.3.1 Обработка исходных данных
А. Если электровозы закреплены за погрузочными пунктами, то расчет и
обработку исходных данных делают для каждого маршрута в отдельности.
Расчетные длины будут равняться длинам маршрутов. Средний уклон,
например, для 1-го маршрута
∑
∑
=
k
i
k
i
cI
i
i
l
l
, ‰, (7.57)
где i и l – уклоны и длина соответствующего элемента пути первого марш-
рута, который состоит из к-элементов.
Б. Если электровозы не закреплены за погрузочными пунктами и на всех
маршрутах отсутствуют преобладающие уклоны, то за расчетную длину
принимают средневзвешенную (l
св
), за средний уклон – его средневзвешен-
ное значение (і
св
):
см
смnncмIi
св
A
AA ll
l
+
+
=
K
, км, (7.58)
cм
смncnсмIcI
см
A
AiAi
i
L
+
=
, ‰, (7.59)
где l
i
,…l
n
–длина і-го и n-го маршрутов, км;
і
с1
,…і
сn
– средний уклон 1-го и n-го маршрутов, ‰;
А
см1
,…А
смn
– сменные производительности 1-го и n-го маршрутов, т/см;
А
см
– сменная производительность откатки в целом, т/см.
В. Если электровозы не закреплены за маршрутами и составами и на час-
ти маршрутов есть преобладающие уклоны, а на остальных они отсутству-
152
ют, то расчет для каждого маршрута с преобладающим уклоном выполня-
ется в отдельности, а остальные маршруты объединяют, и расчет ведется
по средневзвешенным показателям.
7.3.2 Определение допустимого числа вагонеток в составе по
условию обеспечения сцепления колес электровоза с рельсами
А. Вес состава по условию трогания с места
порожнего состава на подъем
G
a110iww
·G·1000
Q
mincкoп
с
п
−
+++
ψ
=
, кН, (7.60)
груженого состава на спуск
G
a110iww
·G·1000
Q
mincкoг
с
г
−
+−+
ψ
=
,кН, (7.61)
где G – конструктивный вес электровоза, кН;
ψ
– коэффициент сцепления колес с рельсами (табл.7.1);
w
оп
, w
ог
– основное удельное сопротивление движению соответственно по-
рожних и груженых вагонеток, Н/кН (табл. 7.2).
а
min
– минимальное ускорение поезда при трогании с места, а
min
=0,03 м/с
2
.
Таблица 7.1 – Значения расчетного коэффициента сцепления колес элект-
ровоза с рельсами
Состояние рельсов
ψ
Покрытые жидкой и породной грязью 0,06-0,08
Влажные, практически чистые 0,09
Мокрые, чистые 0,12-0,13
Сухие, практически чистые 0,17
Посыпанные песком 0,18-0,24
Покрытые песком, раздавленным в результате предыдущей
поездки
0,14-0,18
153
Таблица 7.2 – Значения основного удельного сопротивления движению
шахтных вагонеток (секций).
Если имеется подъем рельсовых путей в направлении основного грузо-
потока, то определяется вес груженого состава при трогании с места
G
a100iww
·G1000
Q
min0кoг
с
г
−
+++
ψ
=
, кН, (7.62)
где i
0
– уклон рельсовых путей в направлении основного грузопотока.
В случае использования одной расчетной схемы, которая объединяет не-
сколько маршрутов, при расчете веса состава, вместо і
с
, подставляют значе-
ние і
св
.
Б. Вес состава по условию сцепления колес электровоза с рельсами при
установившемся движении с равномерной скоростью
на расчетном преобладающем прямолинейном подъеме
G
iw
·G·1000
Q
nоп
c
п
−
+
ψ
=
,кН, (7.63)
на расчетном преобладающем прямолинейном спуске
G
iw
·G1000
Q
nог
c
г
−
−
ψ
=
, кН. (7.64)
В случае электровозной откатки, которая имеет подъем рельсовой колеи
в направлении основного грузопотока, определяется вес груженого состава
G
iw
·G1000
Q
0ог
c
г
−
−
ψ
=
, кН. (7.65)
Емкость вагонеток
(секций), м
3
Основное удельное сопротивление
движению Н/кН
грузовые (w
ог
) порожние (w
оп
)
Вагонетки 1,6 включительно 10 12
2,5 9 11
3,3 7 9
5,6 6 7
Секционный поезд 3,5 8 10
154
В случае использования одной расчетной схемы, которая объединяет не-
сколько маршрутов, вместо і
п
подставляют і
св
.
Допустимый вес составов груженого и порожнего принимается по мини-
мальным значениям, полученным по формулам (7.60)-(7.65), то есть опреде-
ляется Q
пmin
и Q
гmin
.
В. Число вагонеток в составе
порожнем
0
minп
п
m·g
Q
Z =
, (7.66)
груженом
( )
0
minг
г
mm·g
Q
Z
+
=
, (7.67)
где m
0
– масса вагонетки, т;
m – грузоподъемность вагонетки, т;
γ
=
·Vm
, т/м
V– вместимость вагонетки, м
3
;
γ
– насыпная плотность груза, т/м
3
.
Число вагонеток в груженом и порожнем составах принимается одина-
ковым, поэтому Z
n
и Z
г
округляются до ближайшего наименьшего целого
числа, и выбирают меньшее из них Z
1
.
Г. Вес состава по принятому числу вагонеток
(
)
01г
mm·g·ZQ += , кН, (7.68)
01п
m·g·ZQ = , кН. (7.69)
7.3.3 Проверка веса поезда по нагреву тяговых двигателей
Условие, которое обеспечивает нормальную в тепловом режиме работу
тяговых двигателей
прэф
II
≤
, (7.70)
где І
пр
, І
эф
– токи двигателя, соответственно продолжительный и эффек-
тивный за рейс, А,
155
p
п
2
пг
2
г
Эф
T
t
I
t
I
·I
+
α=
, А, (7.71)
где
α
– коэффициент, который учитывает дополнительный нагрев двига-
телей при маневрах.
α
=1,05-1,15 – для аккумуляторных электровозов;
α
=1,15-1,30 – для контактных электровозов.
І
п
, І
г
– токи электродвигателя электровоза при движении соответственно
порожнего и груженого поездов, А;
t
п
, t
г
– время движения порожнего и груженого поездов, мин;
Т
р
– время рейса, мин.
θ
+
+
=
пгp
ttT
, мин, (7.72)
где
θ
– суммарная пауза за рейс, мин;
θ
= 30-35 мин. – для вагонетки ВГ;
θ
= 25-30 мин. – для ВД и ВДК;
θ
= 20-25 мин. – для ПС.
Величина тока электродвигателей и время его действия при движении
поезда в груженом и порожняковом направлениях определяются по соот-
ветствующим силам тяги электровоза
(
)
(
)
coггг
iw·QGF −+=
′
, Н, (7.73)
(
)
(
)
coппп
iw·QGF ++=
′
, Н. (7.74)
При наличии участка пути с преобладающим уклоном, тяговые усилия
электровоза на этом участке определяются по формулам (7.73,7.74), где вме-
сто і
с
, подставляется і
п
.
Сила тяги, которая приходится на один электродвигатель, будет равна
гг
FkF
′
=
и
пп
FkF
′
=
, (7.75)
где k=0,5 – если количество электродвигателей на электровозе 2;
k=0,25 – если количество электродвигателей на электровозе 4.
Исходя из полученных значений силы тяги по электромеханической ха-
рактеристике электродвигателя определяются величины токов І
г
и І
п
, кото-
рые расходуются электродвигателями, и скорости движения поезда V
г
и V
п
.
156
Время движения
t
г
и
t
п
.
г
г
V75,0
L60
t =
, мин. (7.76)
п
п
V75,0
L60
t =
, мин., (7.77)
где L – длина маршрута или средневзвешенная длина, км.
Если в результате расчетов оказалось, что
прэф
II
>
(7.78), необходимо умень-
шить число вагонеток в составе пропорционально токам
доп1прэф
Z:ZI:I
=
(7.79).
доп2
ZZ = . (7.80)
7.3.4 Проверка допустимого веса поезда по условию обеспечения
пути торможения при заданной скорости движения
Проверка делается при движении груженого поезда вниз на преобладаю-
щем уклоне.
Допустимая скорость движения груженого поезда
(
)
nкогттдоп
iwwb··24,0V −++= l , км/ч., (7.81)
где l
г
– длина нормативного пути торможения, м;
l
т
= 40 м для грузовых поездов;
l
т
= 20 м для пассажирских поездов;
b
т
– удельная сила торможения, Н/кН.
г
дc
т
QG
BG·1000
b
+
+
ψ
=
, Н/кН, (7.82)
где
ψ
– коэффициент сцепления при торможении;
В
д
– дополнительная сила торможения, Н (при наличии электромагнит-
ных тормозов).
При отсутствии на маршруте преобладающего уклона, вместо і
п
, подстав-
ляется і
с
или і
св
.
Если откатка имеет подъем в направлении основного грузопотока, про-
верка производится как для груженого, так и для порожнего поездов.
157
Если скорость движения поезда
V
г
,
установленная по тяговой характери-
стике электровоза, оказалась больше допустимой скорости V
доп
, то в этом
случае на участке, имеющем преобладающий уклон, следует ограничить ско-
рость до величины, которая не превышает V
доп
, или при заданной скорости
движения V
г
допустимый вес груженого состава должен быть определен по
формуле
G
iww
b
V·17,4
B·G·1000
Q
nкoг
г
2
г
дc
г
−
+−−
+
ψ
=
, кН. (7.83)
Число вагонеток в составе по условию торможения
( )
g·mm
Q
Z
0
г
+
=
. (7.84)
Округляется Z до ближайшего меньшего числа Z
3
, и Z выбирается из Z
1
,
Z
2
, Z
3
как наименьшее из трех значений.
7.3.5 Проверка допустимого числа вагонеток в составе по
условию размещения состава на минимальной длине разминовки
горной выработки
сцв
лразм
разм
Z
ll
ll
+
−
=
, (7.87)
где l
разм
– минимальная длина разминовки, м;
l
л
– длина локомотива, м;
l
в
– длина вагонетки, м;
l
сц
– расстояние между вагонетками при натяжении сцепки, м.
Если Z > Z
разм
, то необходимо увеличить длину разминовки до
(
)
лсцвразм
·Z llll
+
+
=
. (7.86)
При невозможности или нецелесообразности увеличения длины разми-
новки число вагонеток принимается равным Z=Z
разм
.
158
резpu
NNN
+
=
, шт, (7.87)
где N
p
– количество рабочих электровозов;
N
рез
– количество резервных электровозов;
τ
τ
=
p
р
N
, шт, (7.88)
где
р
τ
– необходимое число рейсов в смену;
τ
– число возможных рейсов одного электровоза в течение смены
рлргp
τ
+
τ
=
τ
, шт, (7.89)
где
рл
τ
– необходимое число рейсов в смену для перевозки людей;
рг
τ
– необходимое число рейсов в смену для перевозки грузов
m·Z
A·K
смн
рг
=τ
, (7.90)
где К
н
– коэффициент неравномерности выдачи груза;
К
н
=1,5 при отсутствии аккумулирующих емкостей.
р
0
T
T·60
=τ
, (7.91)
где Т
0
– чистое время работы электровозной откатки в смену.
Принимается по нормам технологического проектирования на 30 мин.
меньше продолжительности смены.
Если электровозы закреплены за погрузочными пунктами, то расчетное ко-
личество электровозов для отдельных погрузочных пунктов округляется до
ближайшего большего целого числа и полученные результаты суммируются
(
)
(
)
(
)
pn2p1pp
NNNN
+
+
+
=
K
. (7.92)
Если расчет ведется для откатки в целом по средневзвешенным величи-
нам, то N
p
, полученное по формуле (7.88), округляют до ближайшего боль-
шего целого числа.
Резервное количество электровозов принимают по условию
159
N
рез
=1
при
6
N
p
≤
N
рез
=2 при N
p
=7-12
N
рез
=3-4 при
13N
p
≥
.
7.3.7 Расчет количества тяговых батарей и зарядных столов
Количество тяговых батарей и зарядных столов.
Энергоемкость тяговой батареи аккумуляторного электровоза, как пра-
вило, должна быть достаточная для обеспечения рейсовой работы электро-
воза во время рабочей смены. Поскольку продолжительность заряда бата-
реи близка к продолжительности рабочей смены, а рейсовый электровоз
должен находиться в работе во все добывающие смены, на каждый рабочий
электровоз надо иметь не менее двух батарей, то есть минимальное количе-
ство рабочих батарей
p.раб.бат
N2n
=
(7.93)
и инвентарных батарей
.раб.батинв.инв.бат
n·Kn
=
, (7.94)
где К
инв
– коэффициент инвентарности, который учитывает резерв исправ-
ных машин и машин, которые находятся в ремонте; К
инв
= 1,1.
Количество одновременно заряжаемых батарей равняется количеству ра-
бочих электровозов, а количество зарядных столов, в соответствии с нор-
мативом для угольных шахт, при N
u
< 10
2Nn
uст
+= , (7.95)
при N
u
> 10 4Nn
uст
+= . (7.96)
Превышение количества зарядных столов над количеством одновремен-
но заряжаемых батарей необходимо для обеспечения ремонта батарей и про-
ведения других работ, которые связаны с их эксплуатацией.
Проверка возможности работы тяговой батареи во время
рабочей смены без ее замены
Возможное по энергоемкости количество рейсов электровоза во время
160
рабочей смены равно отношению разрядной энергоемкости тяговой бата-
реи к энергии, расходуемой электровозом за один полный рейс (цикл).
Расходы электрической энергии за цикл, отнесенной к ведущим колес-
ным парам электровоза, определяют по механической работе, совершенной
поездом для случая, если маршрут представлен одним участком, который
равняется расстоянию транспортирования
(
)
(
)
мхг
6
цт
·FF·10·278,0Q ll +
′
+
′
=
−
, кВт·ч., (7.97)
где 0,278·10
-6
– коэффициент перевода механической работы, Н·м (Дж) в
электрическую, кВт·ч.;
l – длина маршрута в одном направлении, м (или l=l
св
);
l
м
– приведенное расстояние маневрирования электровоза на конечных
пунктах транспортирования, м.
Введением l
м
маршрут условно удлиняется на отрезок пути, на котором
затраты электроэнергии электровоза будут такими же, как при выполнении
маневровых операций на конечных пунктах. По данным ДНГА (ДГИ) для
угольных шахт l
м
= 400…500 м.
Энергоемкость тяговой батареи
.р.бнб
3
б
U·C·K·10Q
−
=
, кВт·ч., (7.98)
где К
б
– коэффициент, характеризующий фактическое состояние тяговой
батареи, К
б
= 0,8...1,1;
С
н
– номинальная электрическая емкость тяговой батареи, А·ч.;
U
б.р
– среднее разрядное напряжение, равное произведению количества эле-
ментов в батарее на среднее разрядное напряжение элемента, равное
для щелочных аккумуляторов U
б.р
= 1,15 В, для кислотных аккумуля-
торов U
б.р
= 2,0 В.
Возможное по энергоемкости батареи количество циклов электровозов
без ее замены
цклб.ен.в
Q·Qr η= , (7.99)
где
л
η
– к.п.д. электровоза, который учитывает все виды затрат от веду-
щих колесных пар к штепсельным разъемам тяговой батареи (по дан-