Эксплуатационный расчет локомотивного транспорта
В общем виде расчет параметров электровозной откатки в зависимости от размера грузопотока, протяженности и назначения горной выработки сводится к определению величины состава поезда и числа вагонеток (секций) в составе; числа и производительности электровозов, числа аккумуляторных батарей и зарядных столов (при откатке аккумуляторными электровозами); параметров зарядной и тяговой подстанций (выбирается тип оборудования и определяется его мощность); параметров контактной сети (для контактных электровозов); расхода электроэнергии на электровозную откатку.
Таблица 1.1. Области применения подвижного состава для рудников цветной металлургии
Производственная мощность рудника, млн.т/год | Масса локомотива, т | Вместимость кузова вагонетки, м3 | |
типа ВГ | типа ВБ и ДВО | ||
до 0,2 0,2 - 0,5 0,5 – 1,0 1,0 – 3,0 3,0 и выше | 5 – 7 7 – 10 20 - 28 | 0,7; 1,2 1,2; 2,2 2,2 4,5 4,5; 9,0; 11,0 | 0,5; 0,8 1,6 1,6; 2,5 - - |
Исходными данными для проектирования являются: план и профиль пути всех откаточных выработок, включая околоствольный двор и места погрузки или составления поездов; число, производительность и местонахождение погрузочных пунктов; сменный грузопоток от добычных и подготовительных участков; способ организации откатки.
При проектировании средний уклон откаточных путей принимают обычно равнымi= 3…5 0/00, в сторону околоствольного двора.
Расчет массы состава, при закреплении электровозов за маршрутами и составами, следует вести для каждого маршрута отдельно.
Если электровозы не закреплены за маршрутами и составами, то в расчетах массы состава можно пользоваться средневзвешенными значениями уклона и длины откатки.
Средневзвешенное значение уклона iсв, находят по формуле
, (1.1)
где i1,i2,in - спрямленный уклон каждого из маршрутов, 0/00;
L1,L2,Ln- длина откатки каждого из маршрутов, м
Средневзвешенная длина откатки Lсв, м, определяется из выражения
(1.2)
где A1,A2,An- грузопоток на каждом из маршрутов, т/смену.
Сменная производительность откатки A, т/смену, принимается равной сумме всех грузопотоков
А=А1+А2+…+Аn. (1.3)
Допустимую массу поезда G, т, определяют по условию трогания состава с места и по условию сцепления колес электровоза с рельсами при движении с установившейся скоростью, принимая наименьшее из полученных значений. Масса поезда G определяется через вес поезда Q, с которым она связана соотношением G=Q/g (где g=9,81 м/с2 – ускорение свободного падения).
В общем виде вес поезда Q, кН, по условию трогания состава с места вычисляется по формуле:
, (1.4)
где Р - масса электровоза, т;
y- коэффициент сцепления колес с рельсами, принимается по табл. 1.2;
wг(п) – основное удельное сопротивление движению груженых (порожних) вагонеток, Н/кН, принимается по табл.1.3;
wкр– дополнительное удельное сопротивление вагонетки от движения в кривой, wкр=70/R (где R – радиус закругления) или принимается равным 1,5…2,5 Н/кН.
ic – спрямленный откаточный уклон (знак «-« ставится при спуске, знак «+« ставится при подъеме), 0/00;
amin– минимальное ускорение поезда при трогании с места 0,03…0,05 м/с2.
Таблица 1.2. Значения расчетных коэффициентов сцепления y при движении
Характеристика пути | Без подсыпки песка | С подсыпкой песка |
Чистые сухие рельсы | 0,17-0,18 | 0,18-0,24 |
Влажные практически чистые рельсы: на рудниках на угольных шахтах | 0,12-0,17 0,09-0,13 | 0,17-0,20 |
Мокрые, покрытые грязью рельсы: на рудниках на угольных шахтах | 0,09-0.12 0,07-0,08 | 0,12-0,16 |
Таблица 1.3 Значение удельного основного сопротивления движению шахтных вагонеток, Н/кН
Вместимость вагонетки, м3 | Груженых, wг | Порожних wn | ||
при плотности транспортируемого материалаg,т/м3 | ||||
1,6 | 1,8 | 2,5 | ||
До 1,6 | ||||
До 2,5 | ||||
До 4,5 | ||||
До 9,5 |
Допустимый вес поезда принимается по минимальным значениям, полученным по вышеприведенной формуле.
Число вагонеток в составе:
- порожнем zn=Qnmin / (q0××g) ; (1.5)
- груженом zг=Qгmin / ((q+q0)×g), (1.6)
где Qnmin,, Qгmin–минимальное значение веса соответственно порожнего и груженого составов, кН;
q0 – масса вагонетки, т;
q – масса груза q=kз×V×j, т;
kз– коэффициент заполнения вагонетки (для проектируемых шахт kз=1);
V – вместимость вагонетки, м3;
j - плотность транспортируемого груза, т/м3.
Число вагонеток в груженом и порожнем составах принимают одинаковым, округляя znиzг до ближайшего меньшего целого числа.
Предварительно выбранную массу поезда проверяют по условиям нагрева тяговых двигателей и обеспечению тормозного пути.
Критерием проверки массы поезда по нагреву тяговых двигателей является величина эффективного тока Iэф, А, значение которого, обеспечивающее нормальную работу тяговых двигателей, не должно превышать значение длительного тока Iдл, А, т.е.Iэф£Iдл.
Длительный ток находится от величины часового тока Iдл=(0,4-0,45) Iч, значение часового тока берется из технической характеристики электровоза или находится по электромеханической характеристике тягового электродвигателя от часовой скорости uч.
Средний эквивалентный (эффективный) ток Iэф, А, определяется по следующей формуле
, (1.7)
где a - коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев двигателей при выполнении маневров (1,15…1,3 для контактных электровозов; 1,05…1,15 для аккумуляторных);
Iг, Iп– токи двигателя соответственно при движении с груженым и порожним составами, А;
tг, tп- время движения соответственно груженого и порожнего составов, мин: tг=60×L/uг и tп=60×L/uп;
uг, uп - скорости движения соответственно в грузовом и порожняковом направлениях, км/ч;
T – время рейса, мин.
Время рейса , мин, определяется по формуле
T=tг+tп+q1+q2+q3, (1.8)
где q1 – продолжительность нахождения электровоза (время маневров) в околоствольном дворе за цикл (15 мин - для вагонеток с глухим кузовом; 10 мин - с донной разгрузкой);
q2 – продолжительность нахождения электровоза в пункте погрузки при проталкивании вагонов под погрузку локомотивом принимается по табл.1.4 (при маневрах с предварительно груженным составом 10мин для вагонеток с глухим кузовом и донной разгрузкой);
q3 – продолжительность дополнительных остановок в местах пересечения транспортных магистралей, 5…10 мин.
Время загрузки состава, мин
q2 = tпог×zг ,
где tзаг– время загрузки одной вагонетки, мин (табл. 1.4).
Таблица 1.4. Продолжительность маневровых операций.
Вместимость кузова вагонетки, м3 | Время загрузки одной вагонетки под люком, мин | Время разгрузки в опрокидывателе, мин | |
одной вагонетки | двух вагонеток | ||
0,7-0,8 1,2 2,2 4,5 9,5 | 1,0 1,25 1,5 2,0 3,0 | 0,5 0,5 0,58 0,67 0,83 | 0,67 0,67 0,75 0,83 - |
Необходимые для расчета эффективного тока, значения токов двигателя с груженым и порожним составами Iг,,Iп, определяют по электромеханическим характеристикам тяговых двигателей по силе тяги в грузовом и порожняковом направлениях FгиFп,приходящейся на один двигатель.
Скорости движения соответственно груженого и порожнего составов uг, uп, км/ч, определяют по электромеханическим характеристикам тяговых двигателей как u=f(I).
Таблица 1.5 Величина длительного тока
Тип электровоза | Часовой ток, А | Длительный ток, А | Тип двигателя |
4КР | ЭДР11П | ||
7КР-1У | 112,5 | ЭДР-25Б | |
К10 | ЭТ-31 | ||
К14 | ЭТ-46 | ||
КТ-14 (2КТ28) | ЭТП-46 | ||
4,5АРП2М (5АРВ2М) | ЭДР-7П | ||
АРП7 (АРВ7) | ДРТ10А | ||
АМ8Д (2АМ8Д) | ДПТР12 | ||
АРП10 | ДРТ13 | ||
АРП14 (АРП28) | ДРТ23,5 |
Сила тяги в грузовом и порожняковом направлениях FгиFп,, Н,приходящаяся на один двигатель определяется по формулам:
, (1.9)
![]() |
, (1.10)
где пдв– число тяговых двигателей электровоза.
Если Iэф>Iдл, необходимо уменьшить число вагонеток в составе и произвести проверочный расчет.
Проверка массы поезда по условию обеспечения тормозного пути производится в зависимости от допустимой скорости движения uдоп, км/ч.
Допустимая скорость движения uдоп, км/ч, состава на преобладающем уклоне определяется по формуле
, (1.11)
где lт– тормозной путь, по ПБ при перевозке грузов lт=40 м, при перевозке людей lт=20 м;
bт – удельная тормозная сила, Н/кН.
Удельная тормозная сила bт.г(п), Н/кН, определяется по формуле:
, (1.12)
где Вм – дополнительная тормозная сила электромагнитных рельсовых тормозов Вм=1000Рмfм , Н;
где Рм– сила прижатия электромагнитных тормозов к рельсам (60 кН на 1 м полозьев), кН;
fм– коэффициент трения колодки тормоза о рельс (0,15…0,24 по ДГИ).
Если скорость начала торможения больше допустимой скорости движения uдоп<uн , то для движения состава принимают полученную допустимую скорость.
Из полученных значений прицепного веса поезда по условиям трогания, сцепления колес электровоза с рельсами при равномерном движении, нагрева двигателя и торможения выбирают наименьшее значение.
При наличии разминовок производят проверку числа вагонеток в составе по условию размещения длины состава на минимальной длине разминовок горной выработки.
Расчет инвентарного числа электровозов в целом по шахте (горизонту) сводится к определению числа рабочих электровозов Nр, в зависимости от производительности погрузочного пункта и длины откатки по соответствующему маршруту и к суммированию полученных результатов. Если электровозы не закреплены за погрузочными пунктами, то суммируют дробные значения, которые затем округляют до целого числа.
Число рабочих электровозов на участке
Nр=nn/n , (1.14)
где nn – полное число рейсов в смену, nn= nг+ nл;
nг– число рейсов для вывоза груза;
nл– число рейсов для перевозки людей или вспомогательных грузов;
n - число возможных рейсов одного электровоза в течение одной смены, n=60(Тсм-0,5)/Т;
Тсм – продолжительность смены, ч.
Число рейсов для вывоза груза определяют по формуле
, (1.15)
где kн – коэффициент неравномерности выдачи груза (1,5 – при отсутствии аккумулирующих ёмкостей: 1,25 – при наличии аккумулирующих ёмкостей).
Инвентарное число электровозов
Nи=Nр+Nрез, (1.16)
где Nр– число резервных электровозов, принимают: Nрез=1 приNр£6; Nрез=2 приNр=7-12; Nрез=4 приNр³13.
Расчет показателей производительности электровозной откатки сводится к определению средней сменной производительности одного рабочего и инвентарного электровоза.
Сменная производительность, т км, одного рабочего локомотива
Ар=LA/Nр. (1.17)
Сменная производительность , т км, одного инвентарного локомотива:
Аи=LA/Nи. (1.18)
Необходимое число вагонеточного парка определяют путем расстановки составов по рабочим местам, исходя из условий: на каждый рабочий электровоз принимается по одному составу, на каждый погрузочный пункт - по одному обменному (находящемуся под погрузкой) составу плюс число составов, предусмотренных в качестве аккумулирующей емкости.
Задание 2. Транспортирование горной массы самоходными транспортными машинами
Задание: Произвести тяговый и эксплуатационный расчет самоходной транспортной машины.
№ п/п | Тип ПТМ | Сменная производительность, Q т/см | Насыпная плотность руды g, т/м3 | Характеристика транспортных выработок | |||
Погрузочный заезд или очистное пространство | Транспортный щтрек | ||||||
Длина выработки, L, м | Уклон пути i, 0/00 | Длина выработки, L, м | Уклон пути i, 0/00 | ||||
1. | Автосам. TH 320 | 2.2 | |||||
2. | ПТМ: LH 201E | 2.1 | |||||
3. | ПТМ: ПД-2Э | 2.0 | |||||
4. | ПТМ: LH 203E | 1.9 | |||||
5. | ПТМ: ST 710 | 1.8 | |||||
6. | Автосам. МТ5020 | 1.7 | |||||
7. | ПТМ: LH 209L | 1.6 | |||||
8. | Автосам.МТ2010 | 1.5 | |||||
9. | ПТМ: ST1520 | 1.5 | |||||
10. | ПТМ: ЕST2D | 1.6 | |||||
11. | Автосам. TH 540 | 1.7 | |||||
12. | ПТМ: ST1030 | 1.8 | |||||
13. | ПТМ: LH 514E | 1.9 | |||||
14. | ПТМ: LH 306E | 2.0 | |||||
15. | ПТМ: ST1030 | 2.1 | |||||
16. | ПТМ: ST 710 | 2.2 | |||||
17. | ПТМ: LH517 | 2.2 | |||||
18. | ПТМ: ST7LP | 2.1 | |||||
19. | Автосам. МТ2010 | 2.0 | |||||
20. | ПТМ:ЕST3,5 | 1.9 | |||||
21. | ПТМ: ST14 | ||||||
22. | Автосам. TH 320 | 1.8 | |||||
23. | ПТМ: LH 201E | 1.7 | |||||
24. | ПТМ: ПД-2Э | 1.6 | |||||
25. | ПТМ: LH 203E | 1.5 | |||||
26. | ПТМ: ST 710 | 1.5 | |||||
27. | Автосам. МТ5020 | 1.6 | |||||
28. | ПТМ: LH 209L | 1.7 | |||||
29. | Автосам.МТ2010 | 1.8 | |||||
30. | ПТМ: ST 1030 | 1.9 | |||||
31. | ПТМ: ЕST2D | 2.0 | |||||
32. | Автосам. TH 540 | 2.1 | |||||
33. | ПТМ: ST1030 | 2.2 | |||||
34. | ПТМ: LH 514E | 2.2 |