Тарасов Ю.Д. Горно-транспортные машины периодического действия

Подождите немного. Документ загружается.

Бетонированное или железобетонное покрытие дорог применяется в пунктах погрузки, на на-

клонных съездах, напряженных участках транспортных горизонтальных выработок.

6.5.3. Параметры горных выработок

На предприятиях, применяющих самоходное оборудование, все выработки в зависимости от

их назначения, интенсивности и скорости движения в них машин подразделяются на погрузочные,

доставочные, транспортные, промежуточные (поэтажные) и вспомогательные.

Пункты погрузки могут располагаться непосредственно в проходческих забоях, камерах или

на днище очистных блоков. В днище блоков через выработки пункта погрузки выпускают отбитую

горную массу. Это их главная технологическая функция. Длина погрузочных выработок колеблется

от 8 до 17 м. Дорожное покрытие чаще всего находится в неудовлетворительном состоянии, поэтому

движение во время заполнения ковша осуществляется по неровной скальной почве при ограниченной

скорости 1,5-2,5 км/ч. Однако в последнее время в пунктах погрузки и выработках погрузки

предусматривают искусственное покрытие из бетона, асфальтобетона или других материалов.

Доставочные выработки могут быть горизонтальными или наклонненными под углом 6-8

и иногда до 12. Длина зависит от системы разработки, схемы нарезных работ и порядка отработ-

ки запасов блока. Обычно она изменяется от 30 до 500 м. Четкого разграничения между погру-

зочными и доставочными выработками нет. Скорость движения машин в доставочных выработках

зависит от профиля пути, состояния дорожного покрытия и длины. При асфальтобетонном по-

крытии скорость груженой машины может составлять 15-18 км/ч, а без груза 20-40 км/ч. При пло-

хом состоянии дорожного покрытия скорость машины с грузом не превышает 3,5-5 км/ч, а без

груза – 6-10 км/ч.

К транспортным выра-

боткам относятся выработки

основных откаточных гори-

зонтов: квершлаги, штреки,

штольни, наклонные стволы и

спиральные спуски. По этим

выработкам осуществляется

основной грузопоток руды,

грузов, материалов и людей.

Они проводятся горизонтально

или под углом до 12, имеют

дорожное покрытие. При от-

сутствии ограничений и длине

выработок до 3000 м скорость

машин возможна до 40 км/ч.

Промежуточные выра-

ботки располагаются выше

доставочного горизонта и

предназначаются для бурения

и заряжания скважин при от-

бойке руды. Почву выработок

в этих случаях присыпают

мелким щебнем и разравнива-

ют. Скорость движения машин

не превышает 12 км/ч.

Вспомогательные вы-

работки служат для вентиля-

ции, доставки крупногабаритного оборудования и грузов. Это могут быть горизонтальные выработки,

уклоны, съезды. Протяженность их от 15 до 5000 м, а иногда и более. Угол наклона съездов – 6-14.

Скорость движения транспортных средств колеблется от 4 до 15 км/ч. Конструктивные параметры

выработок зависят от их технологического назначения (рис.55).

Уклон выработок выбирается с учетом их назначения, типа применяемого оборудования, сро-

ка службы. С увеличением угла наклона растут эксплуатационные расходы, особенно когда транс-

портирование руды идет на подъем. С другой стороны, с увеличением угла наклона резко сокраща-

ются протяженность выработок и капитальные затраты на их проведение.

Рис.55. Поперечное сечение выработок для самоходного оборудования:

а – транспортного; б – бурового и вспомогательного

1 – магистрали сжатого воздуха и воды; 2 – знак пешеходной дорожки; 3 – подвеска

светильников; 4 – знак ограничения скорости (20 км/ч); 5 – вентиляционная труба;

6 – крепление кабелей; 7 – самоходная машина; 8 – водоотливная канавка; 9 –

пешеходный трап; 10 – знак, запрещающий движение людей

Размеры: R, r – большой и малый радиусы свода; х – минимальное расстояние между

кузовом и наиболее выступающей частью подвески (не менее 500 мм); b – ширина

машины; А – ширина проезжей части (при поворотах); а – ширина тротуара; с – мини-

мальный зазор; общая ширина транспортной выработки В = b + 1700 мм, а вспомо-

гательной В = А + а + с (или В = А + 1000 мм и В = b + 2с); h

– высота кузова;

– высота прямой стенки (не менее 1800 мм); h

– общая высота выработки, мм

= h

+ 2r)

1200

500

(600)

500

(600)

6.5.4. Узлы сопряжений

Прямая погрузка, дос-

тавка, разгрузка широко при-

меняются при фронтальной

отработке мощных крутопа-

дающих месторождений этаж-

ным и подэтажным принуди-

тельным обрушением. Один из

вариантов такого комплекса с

применением погрузочно-

транспортной машины показан

на рис.56.

Входящая в состав

комплекса машина осуществ-

ляет погрузку руды в забое,

перемещение ее по квершлагу

и подэтажному штреку, раз-

грузку в рудоспуск.

Перегрузочный узел –

это специально оборудованная

устьевая часть вертикального

или наклонного рудоспуска.

Устье рудоспуска бетонирует-

ся, сверху устанавливается

грохот, а по периметру – тру-

бопровод с оросительными

форсунками. Для обеспечения

безопасности и уменьшения

пылеобразования устье рудоспуска после разгрузки ковша перекрывается металлической лядой,

управляемой дистанционно машинистом.

При проведении горно-капитальных и горно-подготовительных выработок в блоке с самоход-

ными машинами или при отработке отдельных небольших залежей, когда отсутствует рудоспуск на

нижний горизонт, сооружают перегрузочный узел (рис.57, 58).

Рис.56. Погрузка руды из погрузочно-транспортной машины в рудоспуск

1 – проход; 2 – ляда; 3 – блок; 4 – лебедка; 5 – сопла для подавления пыли водой

Рис.57. Перегрузка руды из погрузочно-транспортной машины в вагонетку

1 – погрузочно-доставочная машина (ПДМ); 2 – вагонетка; 3 – отбойный щит

6700

2200

3900

250

7600

3000

2700

500

2950

1800

Рис.58. Схема перегрузки руды на конвейер: а – из ПДМ;

б – из самоходного вагона

Камера оборудована оросительной системой для пылеподавления и отбойным щитом ме-

жду боком выработки и бортом вагонетки для уменьшения просыпания горной массы на рельсо-

вые пути.

6.6. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ

Результатом тягового расчета является определение скоростей и времени движения маши-

ны на различных участках трассы при известном уклоне или выбор уклона соответствующего

участка; определение тормозного пути, пропускной способности выработки [5].

Суммарное сопротивление движению

0 0

к в

( ) 1000

W g P P w w i W

 

      

 

 



где g – ускорение свободного падения, м/с; Р – фактическая грузоподъемность транспортной маши-

ны, т; Р

– масса машины; w



–удельное сопротивление движению, Н/кН; w

– удельное дополни-

тельное сопротивление движению от кривизны трассы, w

= = (0,05-0,08)w

; i – уклон дороги, ‰; 

– коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс машин (для машин с двигателем

внутреннего сгорания  = 1,10, для машин с электроприводом  = 22,25); а – ускорение движе-

ния, м/с

; W

– сопротивление воздуха, Н.

В подземных условиях по сравнению с условиями работы машины на поверхности сопротив-

ление воздуха увеличивается в 1,5 раза:

1,5

3,6

W g

 

 

 

 

где  – аэродинамический коэффициент обтекания,  = 0,080,10;  – площадь лобовой поверхности

машины, м

; v – скорость движения, км/ч.

Скорость движения принимается по динамической характеристике машины, но не более

20 км/ч. На прямолинейных участках горизонтальной выработки длиной более 500 м допускается уве-

личение скорости до 40 км/ч. Для самоходных вагонов с электроприводом максимальная скорость с

грузом 7 км/ч, порожняком 8 км/ч [7].

В зависимости от типа дорожного покрытия (щебеночное, песчаное влажное, грунтовое ука-

танное, рудная залежь, бокситовая руда, бетонное, асфальтовое, бетонное или асфальтовое с загряз-

нением) удельное сопротивление движению (w

) меняется от 10-15 до 90-210 Н/кН, а коэффициент

сцепления колес с покрытием () колеблется от 0,6 до 0,7 (сухое покрытие) и от 0,25 до 0,6 (влаж-

ное покрытие).

Сила тяги, развиваемая машиной на ободе колеса,

дв

к п к о.м

3600N

   

где N

дв

– суммарная мощность ходовых двигателей, кВт; 

– КПД передачи от вала двигателя до ве-

дущих колес, 

= 0,800,93;

– КПД ведущего колеса,

= 0,70,9; 

о.м

– коэффициент отбора

мощности для бортовых систем.

Сила тяги, развиваемая машиной по условиям сцепления ведущих колес с почвой выработки

(в ньютонах),

сц

= 1000Р

сц

,

где Р

сц

– сцепной вес машины, кН.

Для подземных автосамосвалов и вагонов с телескопи-

ческим кузовом

сц

= 0,7(Р + P

)g.

Для электрических самоходных вагонов со всеми веду-

щими колесами

сц

= (Р + P

)g.

Для двухосных электрических самоходных вагонов с

одной ведущей осью

сц

( )

P P g



 .

Для обеспечения движения машины в режиме тяги

должно быть соблюдено условие, при котором

cц

F W





Уклоны дороги при выбранных скоростях движения опре-

деляются с использованием так называемого динамического фак-

тора (силы тяги, отнесенной к общему весу машины). Динамический фактор

D = w

+ w

± i ± j,

где j – относительное ускорение, j = 1000 (a/g).

Зависимость динамического фактора от скорости движения называется динамической ха-

рактеристикой (рис.59). Для определения скорости движения строят расчетный профиль, на кото-

ром указывают длину и уклон каждого элемента пути. Затем

определяют соответствующее каждому элементу значение дина-

мического фактора D = w

± i. Если w

= 40 Н/кН, уклон

i = 150 ‰ или i = 0,15 (в относительных единицах), то удель-

ное сопротивление от уклона 150 Н/кН.

По известному значению D для каждого элемента про-

филя пути определяется скорость движения автосамосвала на

этом элементе. Для этого откладывают значение D по оси ор-

динат (рис.59), проводят горизонтальную линию до пересече-

ния с кривой и проецируют точку пересечения на ось абсцисс.

Для самоходных вагонов с электроприводом обычно за-

дают механическую характеристику ходового электродвигателя

Рис.59. Динамическая характеристика

автомобиля-самосвала МоАЗ-6401-9585

1-4 – номера передач

Рис.60. Механические характеристики

ходовых электродвигателей АВТ-15-4/6/12,

установленных на вагонах 5ВС15 (р – число

пар полюсов)

2р = 6

3 6 9

21 24 v, км/ч

0,45

0,40

0,35

0,30

0,25

0,20

0,15

0,10

0,05

0 250

500 750 1000 1250 п, об/мин

150

100

М, Н



2р = 12

2р = 4

как зависимость крутящего момента на валу электродвигателя до частоты его вращения (рис.60).

Скорость движения вагона

3,6



v ,

где n – частота вращения ходовых электродвигателей, об/мин; i

– передаточное отношение редукторов; r

–

кинематический радиус колеса, м.

Соответствующий скорости динамический фактор при движении по прямой

д 0

( )

D а

r P P g

 



где а – число ходовых электродвигателей; М – крутящий момент одного электродвигателя, Н·м; r

–

динамический радиус колеса, м; 

– КПД передачи от вала электродвигателя к оси колеса.

При произвольной загрузке машины (Р) фактическое значение динамического фактора приво-

дится к значению динамического фактора, указанного в динамических характеристиках,

0 к

ном 0

( )

P P

D w w i j

P P



   



где Р

ном

– номинальная загрузка машины, т.

При равномерном движении

0 к

ном 0

( )

P P

D w w i

P P



  



Если задан тип дорожного покрытия (w

) и уклон дороги, то вычисляют динамический фактор

и определяют скорость движения по динамической характеристике. При известной скорости движе-

ния и типе дорожного покрытия вначале находят по характеристике динамический фактор, затем вы-

числяют уклон дороги:

ном 0

к 0

P P

i D w w

P P



  



Кроме того, в подземных условиях максимальный уклон i

mах

принимается равным 100 ‰ (6).

Безопасная скорость на повороте

без сц в

3,6 ( )

gR f i

 v ,

где R – радиус поворота, м; f

сц

– коэффициент бокового скольжения, f

сц

= (0,30,4)i

– поперечный

уклон виража, i

= 0,020,03.

По характеристике продольного профиля трассы и скорости движения машины на каждом

элементе профиля определяется продолжительность движения машины в грузовом и порожнем

направлениях:

дв.гр р.з дв.х р.з

гр х

60 ; 60

i i

l l

t k t k

 

 

v v

где l

– длина i-го участка трассы, км;

гр

– скорость движения машины соответственно в гру-

зовом и холостом направлениях на i-м участке, км/ч; k

р.з

– коэффициент, учитывающий разгон и за-

медление машины на трассе, k

р.з

= 1,11,2.

В этом случае общее время движения

дв

= t

дв.гр

+ t

дв.х

Тормозной путь машины

т р д

L L L

 

где L

– путь, проходимый за время реакции водителя, м, L

= 0,28v

; v

– скорость в начале тормо-

жения, км/ч; t

– время реакции водителя, t

= 0,71,0 с; L

– путь, проходимый машиной за время дей-

ствия тормозов, м.

Когда тормозной вес машины Р

= (Р + Р

)g,

254( )

w i





  

При одной паре тормозных колес

254

w i

P P





 

  

 



 

где Р

– тормозной вес, Р

= 0,7(Р + Р

)g.

Интервал между движущимися машинами

l > (L

+ L

где L

– габаритная длина машины.

Пропускная способность автотранспортного уклона, тоннеля, штольни, штрека при дви-

жении автосамосвалов в одном направлении

1000



где v – расчетная скорость движения, км/ч; k – коэффициент неравномерности движения, k = 1,21,3.

6.7. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ РАСЧЕТ

При эксплуатационном расчете самоходных машин определяют: расчетный грузопоток, про-

должительность одного рейса, производительность машины, количество машин на участке, горизон-

те, руднике, расход электроэнергии, топлива и смазочных масел 5.

Расчетный грузопоток

рj

= k

см

р.см

где Q

см

– сменная производительность забоя, т; k

– коэффициент неравномерности поступления по-

лезного ископаемого; T

р.см

– рабочее время смены, ч, T

р.см

= T

см

– t

пер

; T

см

– продолжительность смены,

ч; t

пер

– время перерывов в работе транспортной установки, включающее технологические перерывы в

работе забоя (взрывание, проветривание и др.), при работе самоходных машин t

пер

= 0,70,8 ч.

Продолжительность рейса

= t

дв

+ t

погр

+ t

разг

+ t

доп

где t

дв

– время движения; t

погр

– время погрузки машины, которое определяется вместимостью кузова,

способом погрузки (погрузочная машина, погрузочно-транспортная машина, экскаватор, люковая по-

грузка, вибропитатель и т.п.) и мощностью погрузочных средств; t

разг

– время разгрузки машины; t

доп

– дополнительное время на задержки в пути, t

доп

= 13 мин.

Производительность одной машины при работе в забое

м р нр.з

60 /( )

Q P T k



где k

нр.з

– коэффициент неравномерности подачи машин в забой, при отсутствии промежуточной бун-

керизации k

нр.з

= 1,5, при наличии промежуточного бункера k

нр.з

= 1,25.

Потребное количество автосамосвалов или других самоходных машин для обслуживания j-го

забоя

р j

= Q

р j

м j

Если машины закреплены за определенными забоями, то N

р j

округляют до ближайшего

большего значения. Эти значения суммируют.

Машины, не закрепленные за определенными забоями и обслуживающие любой забой,

= N

р j

Инвентарное количество машин

инв

= k

инв

где k

инв

– коэффициент инвентарности парка, k

инв

= 1,31,4.

Расчетный расход топлива на транспортирование за один рейс автосамосвала

p т

(1 )

0,78 (1 2 )

1000 1000

j j

h k

q k L P



 

  

 

 

где k

– коэффициент тары машины; L

– расстояние транспортирования из j-го забоя, км; h

– высота

подъема груза при транспортировании из j-го забоя, м.

Удельный расход топлива подсчитывают на 100 км пробега или в час. Для автосамосвалов

расход дизельного топлива составляет в среднем 0,4-0,5 л/кВт мощности двигателя (на 100 км пробе-

га).

Фактический расход топлива

= q

т.г

т.м,

где k

т.г

и k

т.м

– коэффициенты, учитывающие расход топлива соответственно на внутригаражные нуж-

ды и на маневры, k

т.г

= 1,06; k

т.м

= 1,051,1.

Расход смазочных масел составляет 8-10 % от расхода топлива. Расход топлива на один тон-

но-километр

т.км

= q

/(2L

P).

Расход топлива по руднику в смену

q = q

т.км

св

см.р