Плютов Ю.А. Транспортные машины

Подождите немного. Документ загружается.

ТРАНСПОРТНЫЕ

МАШИНЫ

Банк тестовых заданий в системе UniTest

Учебная программа дисциплины

Конспект лекций

Лабораторный практикум

Методические указания по самостоятельной работе

Методические указания по курсовому проектированию

Учебное пособие для практических занятий

Красноярск

ИПК СФУ

2008

Электронный

учебно-методический комплекс

УДК 629.113/114

ББК 39.12

П40

Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Транспортные ма-

шины» подготовлен в рамках инновационной образовательной программы «Подго-

товка и переподготовка кадров высшей квалификации в области компьютерных тех-

нологий, прогнозирования, моделирования месторождений полезных ископаемых и

САПР горных работ», реализованной в ФГОУ ВПО СФУ в 2007 г.

Рецензенты:

Красноярский краевой фонд науки;

Экспертная комиссия СФУ по подготовке учебно-методических комплексов дис-

циплин

Плютов, Ю. А.

П40 Транспортные машины. Версия 1.0 [Электронный ресурс] : конспект лек-

ций / Ю. А. Плютов. – Электрон. дан. (9 Мб). – Красноярск : ИПК СФУ, 2008. –

(Транспортные машины : УМКД № 310-2007 / рук. творч. коллектива

Ю. А. Плютов). – 1 электрон. опт. диск (DVD). – Систем. требования : Intel

Pentium (или аналогичный процессор других производителей) 1 ГГц ; 512 Мб

оперативной памяти ; 9 Мб свободного дискового

пространства ; привод DVD ;

операционная система Microsoft Windows 2000 SP 4 / XP SP 2 / Vista (32 бит) ;

Adobe Reader 7.0 (или аналогичный продукт для чтения файлов формата pdf).

ISBN 978-5-7638-1083-7 (комплекса)

ISBN 978-5-7638-1443-9 (конспекта лекций)

Номер гос. регистрации в ФГУП НТЦ «Информрегистр» 0320802425

от 01.01.0001 г. (комплекса)

Настоящее издание является частью электронного учебно-методического ком-

плекса по дисциплине «Транспортные машины», включающего учебную программу

дисциплины, учебное пособие для практических занятий «Расчеты транспортных ма-

шин открытых горных разработок», лабораторный практикум, методические указания

по курсовому проектированию, методические указания по самостоятельной работе,

контрольно-измерительные материалы «Транспортные машины. Банк тестовых зада-

ний», наглядное пособие «Транспортные машины. Презентационные материалы».

Изложены основы теории движения, методики тяговых и эксплуатационных рас-

четов карьерного и шахтного транспорта, рассмотрены вопросы эксплуатации транс-

портных машин, их общее устройство и тенденции развития.

Предназначен для студентов направления подготовки специалистов 150402.65

«Горные машины и оборудование» укрупненной группы 150000 «Материаловедение,

металлургия и машиностроение».

Рекомендовано к изданию

Инновационно-методическим управлением СФУ

Редактор Л. Х. Бочкарева

Разработка и оформление электронного образовательного ресурса: Центр технологий элек-

тронного обучения информационно-аналитического департамента СФУ; лаборатория по разработке

мультимедийных электронных образовательных ресурсов при КрЦНИТ

Содержимое ресурса охраняется законом об авторском праве. Несанкционированное копирование и использование данного про-

дукта запрещается. Встречающиеся названия программного обеспечения, изделий, устройств или систем могут являться зарегистрирован-

ными товарными знаками тех или иных фирм.

Подп. к использованию 01.10.2008

Объем 9 Мб

Красноярск: СФУ, 660041, Красноярск, пр. Свободный, 79



Транспортные машины. Конспект лекций -3-

Лекция 1. Введение ........................................................................................................ 6

Лекция 2. Определение основных параметров транспортных машин ............... 8

Лекция 3. Понятие о грузах и грузопотоках ............................................................. 12

Лекция 4. Методы определения сопротивлений движению транспортных

машин .............................................................................................................................. 15



Лекция 5. Область применения железнодорожного транспорта ......................... 21

Лекция 6. Устройство железнодорожного пути ...................................................... 24

Лекция 7. Железнодорожные вагоны ....................................................................... 37

Лекция 8. Устройство локомотивов .......................................................................... 45

Лекция 9. Основные параметры локомотивов ....................................................... 59

Лекция 10. Сила тяги локомотива .............................................................................. 62

Лекция 11. Силы сопротивления движению поезда .............................................. 66

Лекция 12. Тормозная сила поезда ........................................................................... 67

Лекция 13. Основное уравнение движения поезда ................................................ 69

Лекция 14. Тяговый расчет железнодорожного транспорта ................................ 70

Лекция 15. Раздельные пункты ................................................................................. 74

Лекция 16. Средства связи, сигнализации, централизации и блокировки ....... 79

Лекция 17. Эксплуатационный расчет железнодорожного транспорта ............ 84

Лекция 18. Автомобильные дороги .......................................................................... 89

Лекция 19. Общее устройство автосамосвала ........................................................ 95

Лекция 20. Основные параметры автосамосвала ............................................... 104

Лекция 21. Подвижной состав автотранспорта .................................................... 110

Лекция 22. Сила тяги автомобиля ........................................................................... 116

Лекция 23. Силы сопротивления движению автомобиля .................................. 119

Лекция 24. Основное уравнение движения автомобиля .................................... 121

Лекция 25. Тяговый расчет автотранспорта .......................................................... 123

Лекция 26. Основы эксплуатации автотранспортных средств ......................... 127

Лекция 27. Область применения конвейерного транспорта .............................. 131

Лекция 28. Общее устройство ленточного конвейера (часть 1) ....................... 135

Лекция 29. Общее устройство ленточного конвейера (часть 2) ....................... 141

Лекция 30. Теория привода ленточных конвейеров ............................................ 151

Лекция 31. Расчет ленточного конвейера .............................................................. 159

ВВЕДЕНИЕ

...................................................................

Тема 1 Принципы расчет

а основных параметров

транспортных машин ................................................. 6

Тема 2

Железнодорожный транспорт

...................

Тема 3

Автомобильный транспорт и самоходные

машины ..................................................................... 89

Тема 4

Конвейерный транспорт

...........................

131

ОГЛАВЛЕНИЕ



Транспортные машины. Конспект лекций -4-

Лекция 32. Ленточно-канатные конвейеры ........................................................... 164

Лекция 33. Ленточно-тележечные и крутонаклонные конвейеры .................... 167

Лекция 34. Скребковые и пластинчатые конвейеры ........................................... 179

Лекция 35. Инерционные конвейеры ...................................................................... 189

Лекция 36. Основные схемы гидротранспортных установок ........................... 194

Лекция 37. Оборудование гидротранспортных установок ................................. 196

Лекция 38. Расчеты гидротранспорта. Классификация подвесных канатных

дорог .............................................................................................................................. 203



Лекция 39. Общее устройство подвесной канатной дороги ............................... 214

Лекция 40. Подземные скреперные установки ..................................................... 222

Лекция 41. Область применения схем комбинированного транспорта ........... 231

Лекция 42. Автомобильно-железнодорожный и автомобильно-скиповой

транспорт ..................................................................................................................... 233



Лекция 43. Автомобильно-конвейерный транспорт ............................................ 443H245

40HТема 5

Гидравлический транспорт

......................

433H194

44HТема 6

Транспорт с канатной откаткой

...............

437H214

47HТема 7

Комбинированный транспорт

..................

440H231



Транспортные машины. Конспект лекций -5-

Дисциплина «Транспортные машины» является одной из основных

специальных дисциплин учебного плана подготовки горных инженеров по

специальности 150402 «Горные машины и оборудование». Объем лекцион-

ного курса составляет 85 часов. Предусмотрено выполнение лабораторных

работ, практических заданий и курсового проекта.

В процессе изучения дисциплины студент знакомится с существующими

видами карьерного и шахтного транспорта и областями их применения, об-

щи

м устройством и основными параметрами транспортных машин, методика-

ми тяговых и эксплуатационных расчетов различных видов транспорта, осно-

вами эксплуатации этих машин на горных предприятиях.

В результате изучения дисциплины он должен усвоить принципы рабо-

ты и конструкции основных узлов транспортных машин, тенденции развития

их основных параметров на ближайшую перспективу, ос

новы эксплуатации

транспортных машин на горных предприятиях, рациональные области при-

менения различных видов транспорта.

После изучения дисциплины студент должен уметь производить тяговые

и эксплуатационные расчеты различных видов транспорта и осуществлять вы-

бор оптимального и рационального вариантов для заданных условий, произ-

водить оценку технического состояния транспортных машин, устанавливать

рациональные режимы их ра

боты, формировать структуру транспортного пар-

ка в соответствии с технической политикой предприятия.

В ходе изучения дисциплины студент получает навыки в проектно-

конструкторской (формирование целей и задач погрузочно-транспортного

комплекса при выданных критериях и ограничениях), организационно-

управленческой (эффективное использование оборудования и программ вы-

бора параметров транспорта в заданных условиях), производственно-

технологической (выпол

нение учебно-исследовательских лабораторных работ

на действующих установках) и научно-исследовательской (диагностика со-

стояния машины с использованием необходимых методов и средств анализа)

деятельности. Он также может проводить расчеты транспортных машин и

делать выводы, пользоваться промышленными установками транспорта и

лабораторным оборудованием, выявлять объекты для улучшения в транс-

портной технике и технологии добычи по

лезного ископаемого, выполнять

проекты по повышению эффективности эксплуатации транспорта.

Данные конспекты лекций являются аналогом электронной версии, кото-

рая включает в себя демонстрационную презентацию курса на 176 слайдах.



Транспортные машины. Конспект лекций -6-

План лекции

1. Особенности работы и требования, предъявляемые к транспортным

машинам.

2. Классификация транспортных машин.

Транспортирование является основным технологическим процессом

добычи полезного ископаемого. На его долю приходится 40–60 % капиталь-

ных и эксплуатационных затрат горного предприятия.

К особенностям работы транспортных машин относятся:

1. Постоянное изменение местоположения пунктов погрузки, а иногда

и пунктов разгрузки, что значительно усложняет организ

ацию транспортных

работ.

2. Необходимость соответствия основных конструктивных параметров

транспортной машины основным конструктивным параметрам погрузочной

машины.

3. Необходимость преодоления подъемов при значительной массе ма-

шины:

железнодорожный транспорт – 2–3

(60 ‰);

автомобильный транспорт – 5–6

(120 ‰);

конвейерный транспорт – 16–18

(300 ‰).

4. Сложные горнотехнические и климатические условия работы.

К транспортным машинам предъявляются следующие требования:

1. Обеспечение заданной производительности.

2. Высокая надежность.

3. Обеспечение меньших затрат на транспортирование груза.

4. Безопасность движения машин.

Транспортные машины предназначены для транспортирования полез-

ного ископаемого и вскрышных пород, т.е. основных грузов.

Наибольшее распространение получили железнодорожный, автомо-

бильный и конвейерный транспорт, а также их комбинации. Применяются

гидравлический транспорт, транспорт канатными подвесными дорогами,

скиповые подъемные установки, кабельные краны.

К транспортным установкам относится также оборудование, исполь-

зуемое для механизации погрузочных, перегрузочных и разгрузочных работ

(питатели, дозаторы, затворы и т.д.).

ТЕМА 1. ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

Лекция 1. Введение



Транспортные машины. Конспект лекций -7-

Вспомогательные грузы, т.е. оборудование, запасные части, горюче-

смазочные материалы, взрывчатые вещества и др., перевозятся автомобиль-

ным или железнодорожным транспортом.

Железнодорожный транспорт предназначен для карьеров, имеющих

относительно большие размеры в плане и объемы перевозки от 20 до 150 млн

т горной массы в год, глубину разработки до 250 м, расстояние транспорти-

рования 5–15 км.

Автомобильный транспорт имеет широкую область применения на

карьерах – от карьеров малой и средней производственной мощности (с гру-

зооборотом до 15–20 млн т горной массы в год) при расстоянии транспорти-

рования 1,5–3 км до крупных карьеров (70–100 млн т) при расстоянии транс-

портирования до 5 км (в отдельных случаях и более).

Конвейерный транспорт последнее время эффективно применяется

как на мягких горных породах (при грузооборотах 50–60 млн т в год и более),

так и на скальных породах (при грузооборотах 20–30 млн т в год) при рас-

стоянии транспортирования 4–6 км (в отдельных случаях до 20 км).

Область эффективного применения различных видов транспорта весь-

ма ориентировочна, и в каждом конкретном случае рациональный вид (или

комбинация видов) транспорта определяется экономической эффек-

тивностью и экологической целесообразностью различных вариантов.

Простота обслуживания достигается применением одного вида транс-

порта на карьере. Однако это не всегда эффективно. Поэтому часто для

транспортирования вскрышных пород применяется один вид транспорта, а

транспортирования полезного ископаемого – другой. Более того, в соот-

ветствии с условиями эксплуатации горную массу по всей длине трассы це-

лесообразно в ряде случаев транспортировать не одним видом транспорта, а

двумя (или даже несколькими) с перегрузкой. В этом случае транспорт назы-

вают комбинированным (автомобильно-железнодорожный, автомобильно-

конвейерный, автомобильно-скиповой и т.д.).

Транспортные машины принято классифицировать по основному

признаку – принципу действия. По этому принципу транспортные машины

разделяются на машины непрерывного действия, перемещающие груз непре-

рывным потоком, и машины цикличного действия, при работе которых четко

выражен цикл выполняемых последовательно операций: погрузка горной

массы в машину, движение с грузом, разгрузка и движение без груза (порож-

няком) к месту погрузки (далее цикл повторяется).

К машинам непрерывного действия относятся конвейеры (всех типов),

гидравлические транспортные установки и т.д.

К машинам цикличного действия относят железнодорожные составы,

автомобили, скиповые подъемники и т.д.

Карьерные транспортные машины имеют ряд особенностей по сравне-

нию с аналогичными промышленными. Во-первых, пункты погрузки, а ино-

гда и разгрузки постоянно изменяют свое положение, перемещаясь вслед за

фронтом горных работ. Это вызывает необходимость периодического пере-

мещения транспортных коммуникаций (железнодорожных путей или авто-

ТЕМА 1. ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

Лекция 1. Введение



Транспортные машины. Конспект лекций -8-

мобильных дорог) или оборудования (конвейерных ставов и др.), т.е. появ-

ляются временные передвижные коммуникации и оборудование, которые

обусловливают дополнительные требования к работе машин на этих участ-

ках. Во-вторых, необходимость преодоления значительных уклонов трассы

при значительной массе машин предопределяет повышение требования к их

тягово-динамическим качествам.

В-третьих, карьерный транспорт, являясь промежуточным звеном меж-

ду процессами выемки горной массы и ее переработки или складирования,

определяет организационную и параметрическую взаимосвязь между преды-

дущим (выемкой) и последующим (переработка или складирование) техноло-

гическими процессами. Это означает, что смежные технологические процес-

сы должны быть механизированы соответствующим друг другу оборудова-

нием, т.е. удовлетворять условию комплектности механизации открытых

горных работ.

Кроме того, эффективность, а иногда и возможность работы транс-

портной машины определяется свойствами перевозимого груза и пара-

метрами трассы.

Контрольные вопросы

1. В чем заключаются особенности работы транспортных машин на

горных разработках?

2. Какие требования предъявляются к транспортным машинам?

3. Каковы основные виды транспорта и области их применения?

4. Как классифицируются транспортные машины?

5. В чем заключается принципиальное различие между транспортными

установками непрерывного и периодического действия?

План лекции

1. Определение производительности транспортных машин.

2. Определение мощности двигателя транспортных машин.

Производительность транспортной машины

Производительность транспортной машины представляет собой коли-

чество груза, перемещаемое за единицу времени. Мгновенная производи-

тельность Q

или V

определяется как приращение груза ΔG, т, или объема

ΔV, M, за весьма малый промежуток времени Δt, т.е.

= ΔG/Δt. (2.1)

Производительность за конечные промежутки времени (час, минута,

смена, сутки и т.д.) представляет собой средние значения.

ТЕМА 1. ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

Лекция 2. Определение основных параметров транспортных машин



Транспортные машины. Конспект лекций -9-

Теоретическая производительность (рассчитывается за секунду, ми-

нуту, час) по массе транспортной машины цикличного действия вычисляется

по формуле

= G/T

, (2.2)

где G – грузоподъемность транспортной машины (наибольшая допустимая к

перевозке масса груза в кузове вагона, автосамосвала и т.д.), т; T

– время

(длительность) цикла (рейса), с, мин, ч.

Время полного цикла (рейса) транспортной машины определяется за-

тратами времени на погрузку t

, движение с грузом t

гр

, разгрузку t

, движение

порожняком t

пор

и маневровые операции t

, т.е.

= t

+ t

гр

+ t

пор

+ t

. (2.3)

Если количество груза в транспортной машине V выражается в едини-

цах объема, м, то получаем объемную производительность:

= V/T

(2.4)

Теоретическую производительность транспортных машин непрерыв-

ного действия по массе вычисляют по формуле

= q

гр

v/g. (2.5)

В инженерных расчетах единицами измерения производительности

приняты т/ч или м

/ч. Учитывая, что единица измерения линейного веса

груза – Н/м, а скорость движения грузонесущего органа – м/с, в выражении

(2.6) производительность, т/ч, записывается в следующем виде:

= 3,6q

гр

v/g . (2.6)

Теоретическая производительность по объему, м

/ч,

= 3600Fv, (2.7)

где F – площадь поперечного сечения груза, находящегося на грузонесущем

органе, м

Если на транспортной машине непрерывного действия перемещение

груза происходит в отдельных сосудах (подвесная кольцевая канатная дорога

и др.) вместимостью v

, м

, расположенных с шагом а, м, то груз можно счи-

тать распределенным по длине тягового органа с условно распределенным

весом q

уc

, Н/м, отнесенным к 1 м длины, q

уc

= 1000 v

g/a, а производитель-

ность Q = 3600v

v/a, т/ч, где γ

– насыпная плотность руды, т/м

ТЕМА 1. ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

Лекция 2. Определение основных параметров транспортных машин



Транспортные машины. Конспект лекций -10-

Выражения для производительности машин цикличного и непрерыв-

ного действия (2.1), (2.2), (2.4), (2.5), (2.6), (2.7) учитывают только конструк-

тивные возможности машины и предназначены для определения теоретиче-

ской производительности транспортной машины.

В реальных условиях эксплуатации пользуются значениями техниче-

ской и эксплуатационной производительности.

Техническая производительность является максимально возможной

для данной транспортной машины (установки) в конкретных условиях экс-

плуатации (обычно в течение 1 ч). Техническая производительность опре-

деляется с учетом физико-механических свойств пород, влияющих на сте-

пень использования грузоподъемности или вместимости машины, а

также неизбежных технологических перерывов в работе машины данного

вида.

Для транспортных машин цикличного действия

техн

= GK

60/ T'

, или V

техн

= VK

60/ T'

, (2.8)

где K

, K

– соответственно, коэффициенты использования грузоподъемности

и вместимости транспортной машины; T'

– время цикла с учетом необходи-

мых технологических простоев (например, при обмене транспортных средств

у экскаватора), мин.

Для машин непрерывного действия

техн

= 3,6q

гр

/g, или V

техн

= 3,6Fvk

, (2.9)

где k

, k

– соответственно, коэффициент, зависящий от угла есте-

ственного откоса груза, и коэффициенты, учитывающие степень заполнения

грузонесущего полотна и снижение производительности конвейера из-за не-

обходимых технологических перерывов в работе (перестановка бункера-

питателя или перегружателя).

Эксплуатационная производительность определяется обычно за бо-

лее длительный период времени (смену, сутки, месяц, чаще год) и оцени-

вается с учетом надежности работы транспортных машин, а также регла-

ментированных простоев в плановых ремонтах, при приемке и сдаче смены,

по климатическим условиям, в праздничные и выходные дни, ввиду сезонно-

сти работ и т.д.

Таким образом, эксплуатационная производительность за год

эксп

= Q

техн

раб

, или V

эксп

= V

техн

раб

, (2.10)

где T

раб

– число часов работы транспортной машины в течение года; k

–

коэффициент готовности машины к работе за рассматриваемый период.

Мощность привода транспортной машины

Мощность, потребляемую транспортной машиной N, кВт, рассчитыва-

ют по следующим формулам: