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 i_св, находят по формуле

, (1.1)

где i₁,i₂,i_n - спрямленный уклон каждого из маршрутов, ⁰/₀₀;

L₁,L₂,L_n- длина откатки каждого из маршрутов, м

Средневзвешенная длина откатки L_св, м, определяется из выра­жения

(1.2)

где A₁,A₂,A_n- грузопоток на каждом из маршрутов, т/смену.

Сменная производительность откатки A, т/смену, принимается равной сумме всех грузопотоков

А=А₁+А₂+…+А_n. (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;

w_г(п) – основное удельное сопротивление движению груженых (порожних) вагонеток, Н/кН, принимается по табл.1.3;

w_кр– дополнительное удельное сопротивление вагонетки от движения в кривой, w_кр=70/R (где R – радиус закругления) или принимается равным 1,5…2,5 Н/кН.

i_c – спрямленный откаточный уклон (знак «-« ставится при спуске, знак «+« ставится при подъеме), ⁰/₀₀;

a_min– 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 z_n=Q_nmin / (q₀×_×g) ; (1.5)

- груженом z_г=Q_гmin / ((q+q₀)×g), (1.6)

где Q_nmin,, Q_гmin–минимальное значение веса соответственно порожнего и груженого составов, кН;

q₀ – масса вагонетки, т;

q – масса груза q=k_з×V×j, т;

k_з– коэффициент заполнения вагонетки (для проектируемых шахт k_з=1);

V – вместимость вагонетки, м³;

j - плотность транспортируемого груза, т/м³.

Число вагонеток в груженом и порожнем составах принимают одинаковым, округляя z_nиz_г 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 I_эф, А, значение которого, обеспечивающее нормальную работу тяговых двигателей, не должно превышать значение длительного тока I_дл, А, т.е.I_эф£I_дл.

Длительный ток находится от величины часового тока I_дл=(0,4-0,45) I_ч, значение часового тока берется из технической характеристики электровоза или находится по электромеханической характеристике тягового электродвигателя от часовой скорости u_ч.

Средний эквивалентный (эффективный) ток I_эф, 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);

I_г, I_п– токи двигателя соответственно при движении с груженым и порожним составами, А;

t_г, t_п- время движения соответственно груженого и порожнего составов, мин: t_г=60×L/u_г и t_п=60×L/u_п;

u_г, u_п - скорости движения соответственно в грузовом и порожняковом направлениях, км/ч;

T – время рейса, мин.

Время рейса , мин, определяется по формуле

T=t_г+t_п+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 = t_пог×z_г ,

где t_заг– 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 I_г,,I_п, определяют по элект­ромеханическим характеристикам тяговых двигателей по силе тяги в грузовом и порожняковом направлениях F_гиF_п,приходящейся на один двигатель.

Скорости движения соответственно груженого и порожнего сос­тавов u_г, u_п, 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 F_гиF_п,, Н,приходящаяся на один двигатель определяется по формулам:

, (1.9)

, (1.10)

где п_дв– 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 u_доп, км/ч.

Допустимая скорость движения u_доп, км/ч, состава на преобладающем уклоне определяется по формуле

, (1.11)

где l_т– тормозной путь, по ПБ при перевозке грузов l_т=40 м, при перевозке людей l_т=20 м;

b_т – удельная тормозная сила, Н/кН.

Удельная тормозная сила b_т.г(п), Н/кН, определяется по формуле:

, (1.12)

где В_м – дополнительная тормозная сила электромагнитных рельсовых тормозов В_м=1000Р_мf_м , Н;

где Р_м– сила прижатия электромагнитных тормозов к рельсам (60 кН на 1 м полозьев), кН;

f_м– коэффициент трения колодки тормоза о рельс (0,15…0,24 по ДГИ).

Если скорость начала торможения больше допустимой скорости движения u_доп<u_н , 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 N_р, 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

N_р=n_n/n , (1.14)

где n_n – полное число рейсов в смену, n_n= n_г+ n_л;

n_г– число рейсов для вывоза груза;

n_л– число рейсов для перевозки людей или вспомогательных грузов;

n - число возможных рейсов одного электровоза в течение одной смены, n=60(Т_см-0,5)/Т;

Т_см – продолжительность смены, ч.

Число рейсов для вывоза груза определяют по формуле

, (1.15)

где k_н – коэффициент неравномерности выдачи груза (1,5 – при отсутствии аккумулирующих ёмкостей: 1,25 – при наличии аккумулирующих ёмкостей).

Инвентарное число электровозов

N_и=N_р+N_рез, (1.16)

где N_р– число резервных электровозов, принимают: N_рез=1 приN_р£6; N_рез=2 приN_р=7-12; N_рез=4 приN_р³13.

Расчет показателей производительности электровозной откатки сводится к определению средней сменной производительности одного рабочего и инвентарного электровоза.

Сменная производительность, т км, одного рабочего локомотива

А_р=LA/N_р. (1.17)

Сменная производительность , т км, одного инвентарного локомотива:

А_и=LA/N_и. (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