Тарасов Ю.Д. Горно-транспортные машины периодического действия

Подождите немного. Документ загружается.

В том случае, когда задана эксплуатационная производительность Q

канатно-скреперной ус-

тановки, выбирается потребная вместимость скрепера (в кубических метрах)

цэ

ТQ





3600

где k

– коэффициент машинного времени.

Полученное значение V проверяется по кусковатости транспортируемой горной массы. В этом

случае должно выполняться условие V  кV

, где к – коэффициент пропорциональности, к = 28 – в

зависимости от максимальной крупности кусков (минимальные значения принимаются для крупно-

кусковой горной массы); V

– объем куска, м

; например, при V

= 0,010,03 м

к = 48; при

= 0,10,4 м

к = 22,5.

Вес размещаемого в скрепере транспортируемого груза (в килоньютонах) при  = 1

G = gV.

2.3.2. Тяговые усилия в течение цикла транспортирования

Тяговые усилия на

ободе барабанов скреперной

лебедки меняются в течение

цикла транспортирования и

определяются следующим об-

разом (рис.5).

При рабочем ходе мак-

симальное натяжение тягового

каната

 K[G(f

cos  sin) + G

s  sin)],

где G, G

– вес горной массы в

скрепере и вес скрепера, кН; K

– коэффициент, учитывающий

сопротивления движению тя-

говых канатов (двух или трех,

в зависимости от типа скре-

перной лебедки – двух- или

трехбарабанной), вызванные

Рис.5. Расчетная схема канатно-скреперной установки:

– схема скреперной

установки; б – схема для определения сопротивления движению скрепера

1 – скреперная лебедка; 2, 5 – головной и хвостовой тяговые канаты; 3 –

транспортируемый груз; 4 – скрепер; 6 – скреперная дорога; 7 – разгрузочный полок



трением канатов о почву и стенки выработки, а также потерями на отклоняющих блоках; f, f

– коэф-

фициент трения (сопротивления движению) груза и скрепера по почве выработки;  – угол наклона

скреперной дороги.

Учитывая некоторую неопределенность условий работы скреперной установки, принимают

K = 1,41,5.

При холостом ходе максимальное натяжение тягового каната (в килоньютонах)

= KG

cos  sin).

При зачерпывании горной массы натяжение тягового каната S

зач

= S

, где K

– коэффициент

зачерпывания, в зависимости от крупности, формы кусков и насыпной плотности горной массы,

= 1,52,2.

Коэффициенты сопротивления движению горной массы и скрепера по почве выработки соот-

ветственно f = 0,60,8; f

= 0,40,6.

2.3.3. Мощность двигателя привода скреперной лебедки

При ярко выраженной неравномерности нагружения привода скреперной лебедки в течение

цикла потребную мощность двигателя привода следует подсчитывать как среднеквадратичную вели-

чину мощностей, развиваемых двигателем в отдельные периоды цикла: при заполнении скрепера в

начале рабочего хода, движении загруженного скрепера после его заполнения и при возвращении по-

рожнего скрепера в исходное положение за новой порцией горной массы (в киловаттах):

зр

зз

дв

tNtNtN





где N

, N

– мощность привода в периоды времени t

, t

, кВт,

з з

п.м

S V

N 



р р

п.м

S V

N 



х х

п.м

S V

N 



;



п.м

– КПД передаточного механизма лебедки (одноступенчатого планетарного и двухступенчатого

редукторов); при этом можно принимать V

 V

3. ОБОРУДОВАНИЕ ЛОКОМОТИВНОЙ ОТКАТКИ

3.1. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЛОКОМОТИВНОЙ ОТКАТКИ

К рельсовой локомотивной откатке относятся следующие основные элементы:

 рельсовые пути с комплексом вспомогательных устройств;

 рудничные вагонетки;

 тяговая сеть;

 преобразовательные и зарядные подстанции.

Тяговая сеть необходима при откатке контактными и индукционно-высокочастотными элек-

тровозами. Преобразовательные подстанции используются при откатке контактными электровозами,

а зарядные подстанции – при откатке аккумуляторными электровозами (зарядка батарей), гировозами

(раскрутка маховика) и пневмовозами (смена баллонов со сжатым воздухом).

3.2. РУДНИЧНЫЕ РЕЛЬСОВЫЕ ПУТИ

3.2.1. Характеристика рельсовых путей

Расположение рельсового пути в пространстве определяется трассой, планом и профилем.

Трасса – ось пути, нанесенная на карту (на план выработки) или разбитая на местности с по-

мощью реперов.

План пути – проекция трассы на горизонтальную плоскость.

Профиль пути – проекция развернутой (не искаженной по длине) трассы на вертикальную

плоскость.

Рельсовый путь состоит из двух основных частей: нижнего (основания) и верхнего строений.

К нижнему строению относится земляное полотно с искусственными сооружениями (моста-

ми, путепроводами, акведуками), а для подземных путей – почва выработки с соответствующими

продольными и поперечными уклонами и водоотливными канавками.

Верхнее строение составляет балластный слой, шпалы, рельсы, рельсовые скрепления и различ-

ное путевое оборудование.

Рельсовые пути, представляющие собой две нити скрепленных между собой рельсов (рис.6),

характеризуются шириной рельсовой колеи S

, которая измеряется расстоянием между внутренними

поверхностями головок рельсов.

Колесная колея S

– расстояние между наружными (рабочими) кромками реборд колес под-

вижного состава (локомотивов и вагонеток). Связь между рельсовой и колесной колеей следующая:

,xSS





кp

где x – игра колеи, обеспечи-

вающая центрирование колес-

ных пар (или полускатов) в

движении и предотвращающая

возможность расклинивания

реборд колес между головками

рельсов, для подземных рель-

совых путей x = 10 мм.

Что касается ширины

рельсовой колеи, то она для

угольных шахт может быть 600

и 900 мм, для рудников –

750 мм. На поверхности, в

карьерах, чаще используется

нормальная колея S

= 1524 мм.

Колея меньше 1524 мм назы-

вается узкой колеей. Допуски

на колею для подземных

рельсовых путей – 2 + 4 мм.

Для рудничного рельсового транспорта применяют рельсы с различ-

ными линейными массами: 18, 24, 33 кг/м и более. Выбор типа рельса опре-

деляется величиной нагрузки на колесную пару от подвижного состава и

степенью ответственности рельсового пути. В последнее время применяют,

как правило, тяжелые рельсы.

Балластный слой предназначен для распределения давления от шпал

на возможно бόльшую площадь нижнего строения, образования под шпалой

упругой подушки, предупреждения относительного смещения шпал, дрена-

жа воды и создания постоянного уклона на участках рельсового пути.

Для формирования балластного слоя используют щебень из из-

верженных пород фракции 20-40 мм и дробленый гравий фракции 3-

20 мм.

Шпалы предназначены для укрепления на них рельсов и передачи

давления от рельсов на балластный слой. Применяют шпалы деревянные

(предварительно пропитанные антисептиком), металлические и из предвари-

тельно напряженного бетона.

Рис.6. Схема взаимодействия ходовой части подвижного состава

с рельсовым путем

1, 3 – рельсы; 2 – колесная пара или полускат



Рис.7. Схемы устройств

для перевода подвижного

состава на другой путь:

а, б, в – правый, левый и

симметричный стрелочные

переводы; г – съезд (правый)

Рельсовые скрепления

служат для соединения смеж-

ных рельсов в стыках и для

прикрепления рельсов к шпа-

лам, стык располагают между

сближенными шпалами.

Для перевода отдель-

ных вагонеток с одного пути

на другой применяют плиты и

поворотные круги, а для пере-

вода составов используют

стрелочные переводы или

съезды (рис.7), которые харак-

теризуются маркой крестови-

ны



 tgM

где  – угол между осями схо-

дящихся путей.

В зависимости от направления ответвления боковых путей различают правые, левые и симмет-

ричные стрелочные переводы (рис.7 а, б, в). Для соединения параллельных путей применяют съезды

(рис.7, г).

Для стрелок используют следующие переводные механизмы (рис.8):

 ручные индивидуальные;

 ручные групповые;

 с дистанционным управлением.

3.2.2. Особенности укладки рельсовых путей на закруглениях

На закруглениях рельсовые пути укладывают с превышением наружного рельса над внутрен-

ним и с уширением колеи.

Укладка наружной нитки с превышением (рис.9) обеспечивает прохождение равнодействую-

щей силы тяжести и центробежной силы через ось симметрии пути и вагонетки. Благодаря этому ис-

ключается сход подвижного состава с рельсов на закруглениях пути.

Рис.8. Схема стрелочного перевода

1, 2 – перья; 3, 9 – рамные рельсы; 4, 8 – контррельсы; 5 – крестовина;

6 – габарит приближения подвижного состава; 7 – предельный столбик;

10 – привод перевода



Из расчетной схемы (рис.9) находим превышение (в миллимет-

рах) наружного рельса над внутренним:

100 ,

R S

 

где v – скорость движения подвижного состава (вагонетки), м/с; R –

радиус криволинейного участка, м; S

– рельсовая колея, м.

Уширение рельсовой колеи на закруглении (рис.10) производит-

ся за счет сдвижки внутрь кривой внутреннего рельса из условия вписы-

вания реборд колес подвижного состава при заданной жесткой базе B в

рельсовую колею на участке закругления пути.

Величина уширения (в миллиметрах):

)/(

3000

S 

Разгон уширения и превышение наружного рельса над внут-

ренним осуществляют постепенно на примыкающих к кривой с обеих сторон участках, длина кото-

рых (в метрах) L

= (1/31/10)h.

Радиус закругления для подземных рельсовых путей R = (710)B.

3.3. РУДНИЧНЫЕ

ВАГОНЕТКИ

3.3.1. Классификация,

основные элементы

и требования к вагонеткам

Рудничные (шахтные)

вагонетки различаются по сле-

дующим признакам:

 по назначению – гру-

зовые, людские (пассажир-

ские), специальные (вспомога-

тельные);

 по грузоподъемности

Рис.9. Расчетная схема

к определению превышения

наружного рельса

над внутренним

Рис.10. Схема укладки рельсового пути на закруглении



(или вместимости кузова) – малой (до 1 т или 1,25 м

), средней (1-2 т или 1,25-2,8 м

); большой (боль-

ше 2 т или 2,8 м

);

 по типу кузова и способу его разгрузки – с глухим неопрокидным, с саморазгружающимся

(опрокидным, с откидными бортом, торцевой стенкой, днищами или донной разгрузкой);

 по форме поперечного сечения кузова – с прямоугольным (рис.11, а), трапецеидальным

(рис.11, б), анзеновским (рис.11, в), полукруглым (рис.11, г), прямоугольным с утопленными колеса-

ми (рис.11, д);

 по ширине колеи;

 по типу сцепок – с крюковыми вращающимися, штыревыми вращающимися, автоматиче-

скими (замыкание автоматическое, размыкание вручную с помощью тяги);

 по устройству ходовой части – с колесными парами и полускатами.

Наибольшее распространение получили в горной промышленности вагонетки с глухим ку-

зовом и полукруглым днищем (61  в рудной и 96  в угольной промышленности), благодаря вы-

сокой надежности при эксплуатации в тяжелых условиях горного производства.

Вагонетка состоит (рис.12, 13) из следующих основных элементов: кузова; рамы (имеются

безрамные вагонетки с самонесущим кузовом); полускатов (ось с двумя свободно вращающимися на

ней колесами) или колесных пар (ось с жестко закрепленными на ней колесами); подвагонного упора

(для взаимодействия с кулаками толкателя, подвагонной цепи или компенсатора высоты); двух буфе-

ров; двух сцепных приборов.

Комплект из двух полускатов называется скатом.

Рис.11. Формы поперечных сечений кузовов шахтных вагонеток

б в

К рудничным вагонет-

кам предъявляются следую-

щие требования:

 безопасность сцепки

и расцепки вагонеток на ко-

нечных станциях;

 минимальные размеры и масса при заданной вместимости кузова;

 прочность и жесткость конструкции, достаточная для восприятия всех нагрузок (постоянная

нагрузка – собственный вес и вес перемещаемого груза, сила тяги при установившемся движении;

кратковременные нагрузки – центробежная сила на закруглении рельсового пути, сила инерции при

неустановившемся движении – разгоне и торможении, удары кулака толкателя в подвагонный упор,

удары на стыках рельсов);

 устойчивость вагонетки при любом расположении груза в кузове, плане и профиле рельсо-

вого пути;

 малые сопротивления движению;

 легкое и полное опорожнение кузова при разгрузке вагонетки;

 низкие эксплуатационные расходы.

Рис.12. Шахтная (рудничная) вагонетка с глухим кузовом

1 – сцепной прибор; 2 – кузов; 3 – буфер; 4 – рама; 5 – подвагонный упор;

6 – колесная пара или полускат

Рис.13. Вагонетки с опрокидным кузовом (

) и с откидными днищами (

)

1 – рама; 2 – разгрузочная шина; 3 – ролик; 4 – кузов; 5 – откидной борт;

6 – секция откидного днища

3.3.2. Основные характеристики рудничных вагонеток

Основные конструктивные и эксплуатационные характеристики, определяющие уровень по-

казателя качества рудничной вагонетки как массового средства рудничного транспорта, следующие:

1. Вместимость кузова V (в кубических метрах). Принимается из ряда (предпочтительных чи-

сел) 1; 1,4; 2; 2,8; 4; 5; 6; 10 м

2. Грузоподъемность G (в тоннах). Этот показатель является производным от вместимости ку-

зова:

G = V,

где  – насыпная плотность транспортируемого груза, т/м

3. Коэффициент сопротивления движению вагонетки (рис.14). Определяется как отношение

суммарного сопротивления движению W (в ньютонах), возникающего при движении с равномерной

скоростью по прямолинейному горизонтальному пути, к полному весу вагонетки, т.е.

,10

3





w (3)

где g – ускорение свободного падения, м/с

; G

– масса вагонетки, т; для порожней вагонетки G

= G

а для груженой G

= G

+ G; G

– масса порожней вагонетки, т.

Расчетное значение коэффициента сопротивления движению вагонетки может быть найдено

следующим образом. Крутящий момент, необходимый для качения приведенного колеса по рельсам (в

килоньютонах на метр),

к в p

M gG r f K

 

 

 

 

где r – коэффициент (плечо) трения качения, м; f – коэффи-

циент трения в подшипниках (буксах) колесных пар; d –

диаметр цапфы оси колесной пары, м; K

– коэффициент

трения реборд колес о головки рельсов, K

> 1.

Суммарное сопротивление движению

,10

W 

где D

– диаметр колеса, м.

Отсюда в соответствии с формулой (3)

Рис.14. Расчетная схема к определению

коэффициента сопротивления движению

вагонетки

к р

D K r f



 



 

 

 

w .

Значения очень важного эксплуатационного показателя ,w



определяющего энергоемкость

транспортирования грузов, в зависимости от типа подшипников, состояния их смазки, условий экс-

плуатации, загруженности вагонетки транспортируемым грузом, изменяется в достаточно широких

пределах:



= 0,0050,012.

При расчете и выводе параметров локомотивной откатки часто удобнее пользоваться не ко-

эффициентом сопротивления движению, а удельным сопротивлением движению. Его физический

смысл – усилие (в ньютонах), которое необходимо приложить для перемещения по горизонтали с по-

стоянной скоростью один килоньютон состава.

Удельное сопротивление движению (в ньютонах на килоньютон)

.1000





Таким образом, если



– величина относительная (безразмерная), то

w – размерный показа-

тель, численное значение которого в 1000 раз превышает показатель



Использование показателя

w вместо



связано с тем, что сила тяги, необходимая для пе-

редвижения состава, на несколько порядков меньше его веса, поэтому вычисления существенно уп-

рощаются.

Различают следующие показатели



(или

w ): для груженой вагонетки при установившемся

движении



(

), порожней вагонетки при установившемся движении



(

), груженой ваго-

нетки при ее трогании с места

г.п 0г.п

( ),



w w порожней вагонетки при ее трогании с места

х.п 0х.п

( ).



w w Яс-

но, что ,ww







г х

 



w w

Для этого, ходовая часть вагонетки должна быть спроектирована так, что-

бы минимальные сопротивления были при перемещении груженого состава. Чем меньше коэффици-

ент сопротивления движению



или удельное сопротивление движению ,

w тем более совершенной

является вагонетка.

4. Коэффициент тары. Показывает эффективность конструкции транспортного средст-

ва, используемого для перевозки груза,

т 0

/ .

K G G



Обычно для угольных вагонеток K

= 0,450,7, а для рудничных K

= 0,40,6.

Чем меньше значения коэффициента тары, тем более совершенна вагонетка (конечно, при ус-

ловии выполнения всех остальных предъявляемых к ней требований).