Тарасов Ю.Д., Николаев А.К. Горно-транспортные машины периодического действия

Подождите немного. Документ загружается.

3.7.4. Определение веса поезда из условия торможения

В соответствии с действующими правилами безопасности

(ПБ) тормозной путь поезда на преобладающем уклоне не должен

превышать l

#=#40#м при перевозке грузов и

#=#20#м при

перевозке людей.

Уравнение движение поезда для этого режима при

кр

#=#0, i#=#i

ср

гр гр cр т

( )( )O P Q w i a B    

, (9)

где а

– тормозное замедление, м/с

дл

т т

2 2

l l

 

;

– скорость движения поезда перед его затормаживанием, м/с; l

–

нормативный (регламентируемый ПБ) тормозной путь, м.

Принимаем

т дл

v v

; значение v

дл

берется по тяговой

характеристике.

Тормозная сила, развиваемая локомотивом, оборудованным

механическими колодочными тормозами (см. рис.25),

1000B N P   

где N – сила нажатия тормозных колодок, H; φ – коэффициент

трения колодок о бандажи колес, φ#=#0,18÷0,20.

Наибольшая (предельно допустимая) сила нажатия колодок

1000 1000N P P



  



где δ – коэффициент нажатия тормозных колодок, δ.=.μ/φ; для

шахтных локомотивов принимают δ#=#0,6÷0,8.

Отсюда максимально возможная расчетная тормозная сила

1000B P 

а удельная тормозная сила (в ньютонах на килоньютон)

гр

1000P

P Q







. (10)

Решая совместно уравнения (9) и (10) относительно Q

гр

найдем максимально возможный вес состава из условия

торможения поезда:

гр

ср гр

1000

Q P

i w



 

 

а также минимальный вес локомотива из этого же условия:

гр

ср гр

1000 1

i w





 

   

 

 

В ряде случаев на действующих рудниках фактический

тормозной путь может превышать предусмотренные ПБ. В этом

случае должна быть увеличена тормозная сила за счет включения в

состав тормозных вагонеток или применены электромагнитные

рельсовые тормоза на электровозе.

Фактический тормозной путь l

т(ф)

может быть определен из

условия баланса кинетической энергии поезда, которой он обладал

перед началом торможения, и суммарной работы сил трения

(сопротивления движению с учетом тормозной силы), т.е.

   

гр и т

гр гр ср т(ф)

1000( )

P Q k

P Q w i b l



   

Отсюда фактический тормозной путь (в метрах)

т(ф)

гр ср

w i b



 

Необходимая удельная тормозная сила при заданной

величине тормозного пути l

(норматив)

ср гр

55b i w

  

Дополнительная удельная тормозная сила (реализуемая с

помощью дополнительных тормозных средств)

гр

1000P

b b

P Q



  



3.7.5. Выбор веса состава, локомотива

и числа вагонеток в составе

При заданном типе электровоза (и его сцепном весе Р) после

определения максимально возможного веса состава Q

гр

по трем

условиям, рассмотренным в п.3.7.4, выбирается минимальное

значение Q

гр#min

, которое и берется в основу дальнейшего

проектирования локомотивной откатки.

При заданном весе состава Q

гр

после определения

минимально необходимого веса локомотива P по трем условиям из

них выбирается максимальное значение P

max

, по которому

подбирается тип локомотива.

По величине Q

гр#min

определяется необходимое число

вагонеток в составе:

гр min

( )

g G G





Потребное число рабочих электровозов

э п в

/z n n

где n

, n

– потребное и возможное число рейсов в смену, n

#=#n

гр

#+#n

;

см

дв

30T



 

;

н ш

гр

k A



; n

гр

, n

– число грузовых и людских рейсов;

см

– продолжительность смены, ч; k

н –

коэффициент

неравномерности, k

#=#1,25; А

– сменная продолжительность

откатки (участка, всей шахты), т.

4. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА

4.1. ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ ГОРКИ

Испытательные горки используются для проверки ходовых

качеств рельсового подвижного состава шахт и рудников.

Испытательная горка представляет собой (рис.32) наклонную

выработку, оснащенную рельсовым путем, с точно фиксированным

углом наклона и длиной.

Испытательная горка позволяет очень эффективно оценивать

относительное качество ходовой части вагонеток, а именно

состояние подшипников колесных пар и полускатов, путем

сортировки вагонеток на годные для дальнейшей эксплуатации и

вагонетки, отправляемые на ревизию в механический цех для

восстановления или замены подшипниковых узлов.

Кроме того, испытательная горка позволяет определять

численное значение коэффициента сопротивления движению

вагонетки w.

В основе решения первой и второй задачи лежит принцип

баланса потенциальной энергии и работы сил трения

скатывающейся с горки груженой или порожней вагонеток.

Рис.32. Схема испытательной горки





Уравнение баланса энергии

в в 1 в 2

cosgG h gG w l gG w l

 

  

где G

– масса вагонетки, т; h – разность в отметках центра масс

вагонетки на испытательной горке и после скатывания вагонетки

вниз, м; l

– длина наклонного участка испытательной горки, м; l

#–

путь, проходимый вагонеткой по горизонтальному участку при

скатывании вагонетки с горки, м; β – угол наклона испытательной

горки.

Фактический коэффициент сопротивления движению

вагонетки (в относительных единицах)

1 2

cos

l l





 

Для сортировки вагонеток на годные к дальнейшей

эксплуатации и подлежащие ремонту фиксируется (столбиком,

другой какой-либо меткой) положение



вагонетки, соответствующее

годным вагонеткам с допустимым коэффициентом сопротивления

движению



2 1

cos

l l



  



Если скатываемые с горки вагонетки проходят путь

2 2

l l





их возвращают в работу, если окажется, что l

.<.



, то вагонетку

направляют на ревизию или ремонт.

4.2. ОПРОКИДЫВАТЕЛИ

4.2.1. Назначение и классификация опрокидывателей

Опрокидыватели предназначены для разгрузки вагонеток с

глухим (жестко укрепленным на раме) кузовом. Они устанавливаются

в околоствольных дворах скиповых или конвейерных подъемов, а

также в надшахтных зданиях клетевых подъемов и других местах

перегрузки полезного ископаемого с транспортных устройств

периодического действия на транспортные устройства непрерывного

действия.

Используемые на горных предприятиях опрокидыватели

подразделяются по следующим признакам:

#по назначению – для разгрузки одиночных вагонеток и

нерасцепляемых составов;

#по направлению опрокидывания – круговые (разгрузка

через боковую стенку вагонетки) и лобовые (разгрузка через

торцевую стенку вагонетки);

#по величине угла поворота вагонетки при разгрузке –

неполноповоротные (реверсивные) и полноповоротные

(нереверсивные);

#по режиму работы двигателя привода – с непрерывной

работой и периодическим включением двигателя (при каждом цикле

разгрузки вагонетки);

#по числу одновременно разгружаемых вагонеток – на одну

и несколько вагонеток;

#по принципу действия привода механизма поворота – с

фрикционным и цепным приводами;

#по роду привода – с электрическим, гидравлическим или

пневматическим приводами.

Выпускаются также опрокидыватели, рассчитанные на

пропуск через них локомотивов (для сокращения протяженности

выработок в околоствольном дворе и упрощения маневровых

операций).

Наибольшее распространение имеют круговые

опрокидыватели неполноповоротные с боковой разгрузкой и

фрикционным механизмом поворота барабана, а также круговые

полноповоротные с боковой разгрузкой и цепным механизмом

поворота барабана.

Оба типа опрокидывателей позволяют разгружать

нерасцепляемые вагонетки и отличаются большой

производительностью.

4.2.2. Круговой опрокидыватель с фрикционным приводом

Круговой опрокидыватель с фрикционным приводом

(рис.33) состоит из барабана, в который закатывается одна или

несколько вагонеток.

Барабан выполнен в виде двух бандажей (колец),

соединенных между собой распорными плитами и опирающихся

на два приводных (с одной стороны от оси) и два опорных (с

другой стороны от оси) ролика. Приводные ролики

кинематически связаны с двигателем.

Ось вращения опрокидывателя совпадает с осью сцепки

вагонетки. Для взаимодействия с тормозными башмаками барабан

снабжен приливами. Двигатель постоянно включен, а приводные

ролики вращаются. После опускания тормозных башмаков бандажи

опускаются на приводные ролики, которые и приводят барабан во

вращение. После полного оборота барабана и разгрузки вагонетки в

расположенный под барабаном бункер приливы бандажей набегают

на тормозные башмаки, барабан

приподнимается над приводными

роликами и останавливается.

Разгруженная вагонетка

автоматически или с помощью

толкателя выкатывается из

барабана, а вместо нее

закатывается другая вагонетка.

Далее цикл повторяется.

Рис.33. Круговой опрокидыватель с

фрикционным приводом барабана

1,7 – приводные и опорные ролики;

2 – тормозной башмак с приводом; 3 –

прилив; 4 – бандаж; 5 – вагонетка; 6 –

патрубок для отсоса запыленного воздуха;

8 – бункер для приема горной массы

Барабан опрокидывателя размещен в кожухе с отсосом

запыленного воздуха аспирационной системой шахты.

Расчет опрокидывателя сводится к определению мощности

двигателя привода, работающего в повторно-кратковременном

режиме. Из условия равновесия системы барабан опрокидывателя

с разгружаемой вагонеткой – приводные и опорные ролики

найдем (рис.34):

1 1 2 2

1 1 2 2 в б

sin sin ;

cos cos ( ),

P P

P P g G G

  





    



(11)

где P

, P

– усилия нажатия бандажей барабана на приводные и

опорные ролики, кН; 

, 

– центральные углы установки

приводных и опорных роликов относительно оси барабана

опрокидывателя; G

– масса вагонетки, т; G

– масса барабана, т; g –

ускорение свободного падения, м/с

Рис.34. Схема к расчету

кругового опрокидывателя

с фрикционным приводом



g(G

+ G

)



Кроме того,

в 0

G G G 

. Решая систему уравнений (11),

определяем усилия нажатия бандажей барабана на приводные и

опорные ролики:

1 в б

1 2

sin

( )

sin( )

P g G G



 

  

;

2 в б

1 2

sin

( )

sin( )

P g G G



 

  

С целью увеличения усилия нажатия бандажей барабана на

приводные ролики при одновременном обеспечении устойчивости

барабана, который свободно лежит на приводных и опорных

роликах, принимают углы установки роликов 

#<#

, 

#=#30°,



#=#45°.

Найденные усилия P

и P

позволяют рассчитать элементы

опрокидывателя на прочность.

Для подсчета мощности привода следует определить

крутящие моменты на валу приводных роликов в период

установившегося движения и в период разгона барабана с

находящейся в ней вагонеткой.

Момент сопротивления вращению на валу приводных

роликов (в ньютон-метрах) при установившемся движении (с

постоянной угловой скоростью)

1 1 2

( )

M P P k f

 

  

 

 

где k – коэффициент трения качения роликов (приводного и

опорного) по бандажам барабана, м; f – коэффициент трения в

цапфах роликов; d – диаметр цапф роликов, м.

В период разгона барабана от нулевой до номинальной

угловой скорости  (рис.34) к статическому моменту M

добавится

момент, возникающий при проскальзывании приводных роликов

относительно бандажей барабана до тех пор, пока окружные

скорости приводных роликов и бандажей барабана не сравняются.

Следовательно, момент сопротивления вращению при пуске

2 1 2 1

( )

2 2

M P P k f P f

 



   

 

 

где f

' – коэффициент трения скольжения бандажей барабана по

поверхности приводных роликов; D

– диаметр приводных

роликов,#м.

Мощность, развиваемая двигателем привода опрокидывателя

при установившемся движении (в киловаттах),

1 п.р

1 1 п.р п.м

п.м

M n

N M



   



где 

п.р

, n

п.р

– угловая скорость (c

–1

) и частота вращения (мин

-1

)

приводных роликов; η

п.м

– КПД передаточного механизма привода

(редуктора, муфт).

Мощность, развиваемая двигателем привода опрокидывателя

при его пуске (в киловаттах),

2 п.р 2 п.р

п.м п.м

М М n

 

 

 

Период ускоренного движения кратковременен, поэтому

установленную мощность двигателя привода опрокидывателя с

фрикционным приводом барабана выбирают из соотношения

1 дв 2

N N N 

где N

дв

– установленная мощность двигателя, кВт.

В качестве приводных используют обычные асинхронные

или крановые двигатели с относительной продолжительностью

включения (ПВ) 35-40#%.

4.2.3. Круговой опрокидыватель с цепным приводом

В последние годы все большее распространение получают

круговые опрокидыватели с приводом барабана через цепную

передачу, кинематически жестко связывающую барабан с ротором

двигателя (рис.35).

Приводной двигатель и все элементы привода

опрокидывателя работают в повторно-кратковременном режиме.