Мухопад М.Д. Рудниковий транспорт.

Подождите немного. Документ загружается.

Значення t

вибирають залежно від типу гальм: наприклад,

для колодкових гальм з пневматичним приводом t

=2с, а з ручним–

= 3,5с.

При постійній гальмовій силі В

, Н, процес гальмування

протікає рівноуповільнено і шлях l

можна знайти із рівняння

=υ

/(2a

). (5.7)

Тут а

– гальмове уповільнення, м/с

Значення а

для поїзда, що рухається із швидкістю υ,

визначається таким чином. Оскільки при гальмовому режимі сила

тяги F

= 0 i прикладена сила В

, формула (2.48) прийме вигляд

=(m

)g(ω

-ω

-108a

) . (5.8)

Пробуксовка коліс (рух юзом) не спостерігається, якщо сила

не перевищує сили зчеплення коліс з рейками.

При гальмуванні локомотива механічними гальмами сила

=1000m

g Ψ, (5.9)

де m

– гальмова маса локомотива, яка припадає на колеса,

оснащені гальмами, т.

Оскільки на електровозі всі колеса забезпечені гальмами,

. Взявши В

=1000m

gΨ і перетворивши рівняння (5.8)

одержимо:

=(ω

-ω

+1000m

gΨ/(m

))/108. (5.10)

Якщо гальмова сила перевищує силу зчеплення коліс з

рейками, виникає рух юзом, тобто транспортна установка

переміщується із застопореними колесами, що спричиняє

посилений знос коліс і втрату керування електровозом.

Якщо поїзд неможливо зупинити на гальмовому шляху t

необхідно зменшити масу состава або обмежити швидкість руху

шляхом переводу двигунів з паралельного на послідовне з'єднання

або за допомогою періодичного відключення.

Кількість вагонеток в составі

z= m

/(m+m

), (5.11)

де m, m

– маси вантажу і порожньої вагонетки, т.

Сила тяги F

, для рухомого навантаженого состава

=(m

+z(m+m

))g(ω

-ω

), (5.12)

а для порожнього –

=(m

+zm

)g(ω

+ω

). (5.13)

Визначивши силу тяги на один двигун за характеристикою,

наведеною на рис. 5.1, знаходять швидкість руху поїздів з вантажем

і без нього υ

, а також силу струму при переміщенні составів І

. Послідовність розв'язання задачі, що відповідає визначенню υ

, І

на графіку (див. рис. 5.1), показана стрілками. Ці ж

значення можна встановити і аналітичним шляхом:

= a—bF

+сF

—dF

; (5.14)

= a—bF

+сF

—dF

; (5.15)

= a

—b

+с

—d

; (5.16)

= a

—b

+с

—d

. (5.17)

Рис. 5.1. Характеристика тягового двигуна електровоза

У формулах (5.14..5.17) розрахункові коефіцієнти а, b, с, d,

, b

, c

, d

приймають залежно від типу локомотива і способу

з'єднання двигунів.

Оскільки із зміною профілю і траси колій швидкість

підвищується або знижується (тобто не постійна), в подальших

розрахунках беремо υ

=0,75υ

; υ

=0,75υ

При довжині транспортування L, км, тривалість руху, хв, для

навантаженого состава

= 60L/ υ

, (5.18)

а для порожнього —

= 60L/ υ

. (5.19)

Повний час рейсу, хв,

= t

+ t

, (5.20)

де t

– тривалість маневрів на кінцевих пунктах, t

= 10...20 хв.

Ефективна сила струму двигуна, А, за рейс становить

еф

= k

(

)

tItI

ΠΠΗΗ

. (5.21)

Тут k

— коефіцієнт, що враховує допоміжний нагрів двигунів, під

час маневрів, k

= 1,1...1,25.

За умовами нагрівання тягових двигунів маса поїзда

вважається допустимою у випадку

еф

≤ І

тр

, (5.22)

де І

тр

– сила струму при тривалому режимі роботи двигуна, А.

Якщо відома сила струму при годинному режимі становить І

, то

тр

= (0,4...0,45) І

. (5.23)

Кількість можливих рейсів одного локомотива за зміну

р = 60Т/Т

. (5.24)

Тут Τ — час його роботи, Τ = 5... 5,5 г.

Необхідна кількість рейсів для вивозу вантажу з дільниць

= A

зм

/(zm), (5.25)

де А

зм

– змінний вантажопотік; k

– коефіцієнт нерівномірності,

=1,5...2.

Якщо довжина відкатки перевищує 1 км, передбачається

деяка кількість рейсів р

для перевезення людей. Тоді

= р

+ р

. (5.26)

Тут р

– сумарна (загальна) кількість рейсів за зміну.

Потрібна кількість робочих локомотивів Л

, їхня

розрахункова П

і технічна П

продуктивності (т·км) визначаються

через такі залежності:

=р

/р, (5.27)

= A

зм

/Л

, (5.28)

=pzmL. (5.29)

Інвентарна кількість машин, яку потрібно придбати,

= Л

ін

, (5.30)

де k

ін

– коефіцієнт інвентарності, що враховує машини, які

знаходяться в резерві і на ремонті, k

ін

= 1,15. Коефіцієнт

використання локомотивів

К= П

/П

, (5.31)

Їхнє застосування (за продуктивністю) вважається

задовільним, якщо Κ ≥ 0,75.

Витрата енергії на один рейс контактного електровоза,

кВт·год,

= U

(І

+ І

дв

/(60 · 1 000). (5.32)

Тут U

– напруга на шинах тягової підстанції, В; n

дв

– кількість

двигунів локомотива; k

– коефіцієнт, що враховує витрати енергії

під час маневрових операцій, k

=1,1...1,25.

Витрата енергії на шинах підстанції за зміну, кВт·год,

зм

= W

/ (η

). (5.33)

де η

, η

– ККД перетворювального пристрою і мережі.

Питома витрата електроенергії, кВт·год/т,

п.в.

= W

зм

/А

зм

. (5.34)

Потужність тягової підстанції, кВт,

= U

(І

+ І

)Л

дв

од

/1000. (5.35)

Тут k

од

– коефіцієнт одночасної роботи локомотивів, k

од

= 0,6...1.

Середнє падіння напруги в тяговій мережі, В,

∆U

= I

)Л

, (5.36)

де I

– середня сила струму електровоза в період сталого руху, А;

– сумарний опір живильного і відвідного кабелів, Ом; r

– опір

1км мережі (контактного дроту і рейки), Ом/км; L

– довжина

тягової ділянки по один бік від підстанції, км; Л

– зведена

кількість електровозів на ділянці.

Енергоємність акумуляторної батареї, A·г, необхідна для

роботи протягом зміни,

=(І

+ І

) рn

дв

/(60·η

). (5.37)

Тут η

– ККД батареї, η

= 0,8...0,9.

Витрата енергії, кВт·год, на один рейс акумуляторного

електровоза

= U

(І

+ І

дв

/(60·1000η

), (5.38)

а на локомотив

= W

р, (5.39)

де U

– середня розрядна напруга батареї, В.

Для одного електровоза потрібна кількість робочих батарей

= W

, (5.40)

загальна —

зl

= n

+ n

. (5.41)

Тут W

– паспортна енергоємність кожної із батарей, кВт·год; n

–

кількість їх під зарядкою, шт.

При наявності робочих локомотивів Л

кількість батарей:

сумарна

заг

= n

з1

, (5.42)

а одночасно заряджуваних —

зар

= n

з1

- Л

, (5.43)

де n

— число резервних батарей, шт.

Кількість столів у зарядній камері: при Л

≤10

ст

= Л

+ 2, (5.44)

а при Л

≥ 10

ст

= Л

+ 4. (5.45)

У наш час у підземних умовах працюють найрізноманітніші

локомотиви і відкаточні посудини. Отже, вибір оптимальних типів

транспортних засобів являє собою варіаційну задачу, розв'язувати

яку можна при значно менших витратах праці і часу, якщо замість

ручного рахунку звернутись до зручної номограми (рис.5.2),

побудованої в прямокутній системі координат з рівномірною

шкалою. Порядок розв'язування завдання показаний стрілками.

Якщо шукана точка виходить за межі поля номограми, це означає,

що дана умова не є лімітуючою.

Рис. 5.2. Номограма для розрахунку електровозного транспорту: а–14КР; б–

14АРП; в–10КР; г–2АМ8; д–АМ8; е–7КР; ж–5АРВ

Завдяки наведеній номограмі розв'язують не тільки пряму

задачу вибору локомотива і маси состава, але й ряд обернених

задач. Наприклад, визначають, на якому уклоні, з якими

вагонетками і при якому стані рейкових колій поїзд певної маси

зможе переміщуватись.

Можна, крім того, знайти масу порожнього і навантаженого

составів, сформованих із різних вагонеток. При розрахунках (див.

рис. 5.2) прийняті посудини таких місткостей: 0,8...1.6 м

(порожні

1 і навантажені 3); 2,5 м

(2 і 4); 3,3 і 5,6 м

(5 і 6).

На сучасному етапі потрібні параметри локомотивного

транспорту встановлюють за допомогою ЕОМ при наявності

попередньо розробленої програми. Алгоритм розрахунку показаний

на рис. 5.3.

Рис. 5.3 Схема алгоритму розрахунку параметрів

локомотивного транспорту

Приклад. Виберемо засоби локомотивного транспорту при проведенні

штреку на горизонті приствольного двору. Довжина транспортування L=4 км,

змінна продуктивність А

зм

=400 т, категорія шахти по газу — І, маса вантажу у

вагонетці m = 3 000 кг, власна її маса m

= 1 710 кг, максимальний уклон колій

макс

= 5 ‰, а середній i

= 4 ‰.

Виходячи із категорії шахти по газу, змінної продуктивності і довжини

транспортування, вибираємо для переміщення вантажів контактний електровоз

типу К14М.

Відповідно до рекомендацій, викладених вище, маса состава

=1000m

Ψ/(ω

+ω

+108a

)-m

=(1000·14·0,015/(8+5+108·0,05))-14=100т.

Число вагонеток у поїзді

z= m

/ (m+m

)=100/(3+1.71)=21.2

Приймаємо z =21.

Сила тяги при переміщенні навантаженого состава

=[ m

+z(m+m

)]g(ω

-ω

)=[14+21(3+1.71)]9.81(8-4)=4430H.

а порожнього —

= (m

+zm

)g(ω

+ω

)=(14+21 · 1.71)9.81(8+4)=5876H.

Для одного двигуна

= F

/2=4430/2=2215Н; F`

= F

/2=5876/2=2938Н;

За електромеханічною характеристикою двигуна (див. рис. 5.1)

знаходимо: I

=60А, υ

=21 км/г—при робочому режимі; I

= 65 Α; υ

= 18 км/г —

при холостому ході.

Середня швидкість переміщення навантаженого поїзда

=0,75υ

= 0,75·21=15,6 км/год,

а порожнього —

=0,75υ

= 0,75·18=13,5 км/год.

Тривалість руху навантаженого состава

= 60L/ υ

=60·4/15,6=15,2 хв,

а порожнього —

= 60L/ υ

нп

=60·4/13,5=18 хв.

При t

= 20 хв повний час рейсу

= t

+ t

=15,2+18+20=53,2 хв.

Ефективна сила струму за рейс

еф

= k

()

2,53/18652,15601,1

⋅+⋅=

ΠΠΗΗ

tItI

=66 А.

Оскільки при тривалому режимі роботи контактного електровоза типу

К14М I

тр

=80А; I

еф

=66А, маса поїзда за умовами нагрівання таких двигунів

вважається допустимою.

Якщо, наприклад, Т = 5 г, кількість можливих рейсів одного локомотива

за зміну

р = 60Т/Т

= 60·5/53,2=5,6 Беремо р= 5.

Для вивезення вантажу з дільниці при k

= 2 необхідна кількість рейсів за

зміну

= A

зм

/(zm)=400·2/(21·3)=12,7.

Беремо р

= 13.

У зв'язку з тим що довжина відкатки більша 1 км, потрібний один рейс

для перевезення людей. Тоді

= р

+ р

=13+1=14

Значення Л

, П

становлять: Л

= р

/р = 14/5 = 2,8 (беремо Л

= 3); П

зм

/Л

= 400·4·2/3 = 1066 т·км; П

=pzmL = 5·21·3·4 = 1 260 т·км.

Через те, що кількість робочих електровозів більша трьох, необхідна

одна резервна машина. Коефіцієнт використання локомотива Κ=Π

/Π

=1066/1260

≈ 0,8; його можна вважати задовільним.

5.2.2. Канатні установки

При розрахунку транспорту канатними установками

визначають кількість вагонеток у составі, діаметр і тип канату, тип

лебідки, потужність і тип двигуна, витрати енергії на переміщення

вантажу.

Кількість вагонеток в составі із умови міцності зчіпки для

вантажного підйому становить:

z ≤ F

зч

/[(m + m

) g (sin β

max

+ ω' cos β

max

)], (5.46)

а для пасажирського —

z ≤ F

зч

/[(90n

+ m

) g (sin β

max

+ ω' cos β

max

)], (5.47)

де F

зч

—допустиме зусилля на зчіпці вагонетки, Н; m, m

— маси

вантажу і порожньої посудини (скіпа), кг; β

max

— максимальний кут

нахилу виробки, ...°; ω' — коефіцієнт основного опору рухові

вагонеток, ω' = 0,007... 0,01; 90— середня маса одного пасажира,

кг; n

— число посадочних місць у вагонетці.

Одержане значення z округлюють до ближчого меншого

цілого числа. За умовами експлуатації приймають: z≤12...15 для

вагонеток малої місткості, z≤8...10 для великовантажних.

Вибір каната транспортної установки обумовлюється

максимальним статичним натягом F

max

, Н, який виникає при

підйомі состава навантажених вагонеток.

max

=z(m+m

)g(sinβ

+ ω'cosβ

) + m

(sinβ

+ ω'

cos β

). (5.48)

Тут β

—середній кут нахилу рейкових колій, ...°; m

—

лінійна густина каната, кг/м; L

—розрахункова довжина каната, м;

ω'

—коефіцієнт опору рухові каната: при переміщенні по роликах

ω'

=0,15...0,35, а при волочінні по ґрунту або шпалах ω'

=0,4...0,6.

Середній кут нахилу рейкових колій

∑

+++=

innc

LLLL

2211

/)...(

ββββ

, (5.49)

де β

,β

,…,β

— кути нахилу ділянок траси, ...°; L

,…,L

—

довжини відрізків колій з постійним кутом, м.

Розрахункова довжина каната

=L+ l

″

к.х

. (5.50)

Тут L,l

″

к.х

— довжини похилої виробки, заїзду нижньої

приймально-відправної площадки і канатного ходка відповідно, l

″

= = 15...25м, l

к.х

= 25...40 м.

Максимальний статичний натяг визначається також за

допомогою формули

max

σ/n, (5.51)

де s

—площа поперечного перерізу всіх дротів каната м

; σ— межа

міцності матеріалу цих дротів, Па; n — запас міцності каната.

Значення n для перевезення людей беруть рівним 9, для

вантажолюдських відкаток — 7,5, а для вантажних — 6,5. Із

рівняння (5.51) можна виключити параметр s

, виразивши його

через значення m

таким чином:

зб

. (5.52)

Тут ρ

— густина металу дротів, кг/м

; k

зб

— коефіцієнт, що

враховує збільшення довжини дроту за рахунок сплетення і

наявності сердечника, k

зб

=1,3.

Позначивши величину ρ

зб

через густину каната ρ

отримуємо

, (5.53)

де ρ

= 10

кг/м

Розв'язуючи сумісно рівняння (3.51) і (3.53), знаходимо:

=z(m+m

)(sinβ

+ω'cosβ

)/[σ/(nρ

g)-L

(sinβ

+ω'

cosβ

)]. (5.52)

Користуючись спеціальними таблицями, наведеними в

ГОСТ, проводять вибір каната, причому його лінійна густина m′

повинна перевищувати значення m

Для спуску по похилій виробці з кутом β

min

необхідно,

щоб зусилля на задній зчіпці состава було більше опору рухові

каната: