Технические характеристики грузовых вагонеток
| Тип и типоразмер | Вместимость кузова, м3 | Грузоподъ-емность, т | Колея, мм | Длина по буферам, мм | Ширина кузова, мм | Высота головки рельса, мм | Жесткая база, мм | Диаметр колеса, мм | Масса, кг |
| С глухим кузовом: | |||||||||
| ВГ0,7 | 0,7 | 1,8 | |||||||
| ВГ1,2 | 1,2 | 2,5 | 600; 750 | ||||||
| ВГ2,0 | 750; 900 | ||||||||
| ВГ2,2 | 2,2 | 5,5 | 600; 750 | ||||||
| ВГ4,5А__ | 4,5 | 13,5 | 750; 900 | 4100 8000 | 4200. | ||||
| ВГ9А | |||||||||
| ВГ10А | |||||||||
| С откидным бортом: | |||||||||
| ВБ1,6 | 1,68 | 600; 750 | |||||||
| ВБ4,0А | |||||||||
| С глухим опрокидным кузовом: | |||||||||
| ВО-0,4 | 0,4 | ||||||||
| ВО-0,8 | 0,8 | 600; 750 |
Вагонетки типа ВД с откидными днищами выполняют двух видов: с шарнирно закрепленным на кузове днищем с защелками, раскрывающимися при разгрузке вагонетки на рельсовых путях, и с шарнирно закрепленным на кузове днищем, на котором расположены колесные пары. Первый вид вагонеток применяют, в основном, на угольных шахтах, так как их сложно использовать для транспортирования крупнокусковых тяжелых грузов ввиду быстрого выхода из строя защелок откидного днища.
В вагонетках второго вида днище вместе с колесными парами шарнирно соединено с кузовом 1 вдоль его боковой стенки и полностью открывается при разгрузке в момент прохождения опорных лыж вагонетки по батареям стационарных роликов 4 (рис. 9.3). Опорные лыжи закреплены на оси жестко. Подшипники качения расположены в буксах, на которые через резинометаллические амортизаторы опираются кузов и днище вагонетки. Кузов вагонетки выполнен таким образом, что в составе поезда торцовые стенки смежных вагонеток перекрывают друг друга, образуя секционный поезд и обеспечивая загрузку состава на ходу.
При проходе состава к разгрузочному устройству 2 в месте обрыва рельсовых путей электровоз и вагонетки за счет сил инерции перемещаются своими опорными лыжами по батареям стационарных роликов 4. При этом днище вагонетки постепенно открывается, а опорный ролик, смонтированный на днище, и колеса вагонетки перемещаются по криволинейной направляющей 3. После разгрузки вагонетки на ходу при дальнейшем движении опорного ролика по направляющей днище поджимается к кузову вагонетки, и ее колеса плавно переходят на рельсы.
Рис. 9.3. Рудничные вагонетки типа ВД с откидным днищем
За рубежом вагонетки аналогичной конструкции типа ОК вместимостью от 3 до 10 м3 выпускает фирма АСЕА (Швеция).
Институтом ВНИПИрудмаш разработаны, созданы и внедрены вагонетки типа ВД-16 с откидным днищем и межкузовным перекрытием. Вместимость вагонетки 5,6 м3, грузоподъемность 16 т, скорость движения состава вагонеток по стационарным роликам разгрузочного устройства 0,8—0,9 м/с.
Новый тип вагонеток с откидным днищем обеспечивает загрузку и разгрузку состава на ходу, а в комплексе со средствами погрузки непрерывного действий (вибропитателями) позволяет осуществить проточную технологию перемещения горной массы от забоя до околоствольного двора, повысить производительность электровозной откатки в 2—3 раза и снизить себестоимость транспортирования руды в 2—2,5 раза.
Рис. 9.4. Конструкция (а) и схемы работы бункер-вагонов отечественного (б и в) и фирмы «Хэглунд» (Швеция) (г)
Вагон с донным конвейером типа ВК (бункер-вагон) предназначен для приема, аккумулирования, транспортирования и разгрузки горной массы при проведении горизонтальных горных выработок. Бункер-вагон (рис. 9.4, а) состоит из кузова 2, установленного на тележках 1. В днище кузова встроен двухцепной скребковый конвейер, работающий от пневмо- или электродвигателей, подключаемых в местах погрузки и разгрузки. С передней тележкой кузов шарнирно соединен двумя рычагами 3, а с задней тележной — горизонтальными шарнирами 4, которые позволяют поднимать и опускать кузов в вертикальной плоскости. С помощью гидроцилиндра 5, расположенного под днищем кузова, осуществляются подъем передней части кузова и его надвижка на заднюю часть кузова предыдущего вагона (рис. 9.4, б), чем обеспечивается равномерное заполнение горной массой всех вагонов, соединенных в поезд (бункер-поезд, образуемый из отдельных бункер-вагонов).
После загрузки вагоны опускают в транспортное положение, отказывают локомотивом и разгружают горную массу в рудоспуск поочередно из каждого вагона с помощью донного скребкового конвейера (рис. 9.4, в).
Преимущества бункер-вагонов — перемещение горной массы донным скребковым конвейером вдоль кузова большой вместимости, разгрузка вагонов без дополнительных механизмов, а также формирование из вагонов бункер-поезда вместимостью, обеспечивающей транспортирование всей горной массы, отбитой в подготовительном забое проводимой горной выработки за буровзрывной цикл.
Институтом ВНИПИрудмаш разработаны вагоны проходческие с донным конвейером типа ВПК-7Б и ВПКНЭ-7 на колею 600, 750 и 900 мм. Основным отличием этих вагонов является тип привода донного скребкового конвейера: пневматический — на вагоне ВПК-7Б и электрический — на вагоне ВПКНЭ-7. Параметры вагона: грузоподъемность 23 т; вместимость кузова 7 м3; длина без сцепных устройств 8900 мм; ширина 1350 мм; высота 1500—1650 мм; время разгрузки одного вагона 60—90 с.
Фирма «Хэглунд» (Швеция) выпускает бункер-вагоны со скребковым конвейером, расположенным в кузове наклонно. При этом переднюю часть вагона не приподнимают, а вводят в погрузочную (заднюю) часть предыдущего вагона (рис.9.4, г).
Отечественные бункеры-поезда, состоящие из шарнирно соединенных секций с боковыми стенками и днищем, со скребковым конвейером, смонтированным в днище по всей длине поезда, не получили широкого распространения ввиду заклинивания и всплывания скребковой цепи при работе на закругленных участках и неровностях рельсового пути. Другой тип бункерпоезда, в котором вместо скребкового конвейера использовалась скреперная установка, расположенная на самом бункер-поезде, также не нашел промышленного применения ввиду громоздкости и небольшой эксплуатационной производительности.
9.2. Устройство и область применения вагонеток
Вагонетка типа ВГ (см. рис. 9.1, а) состоит из кузова 1, рамы 2, полускатов 3, буферов 4, сцепок 5 и подвагонного упора 6.
Кузов вагонетки выполняют сварным из стальных листов толщиной 4—8 мм с днищем полукруглой или прямоугольной формы. Для повышения жесткости кузов усиливают ребрами жесткости и наружной обвязкой. С целью увеличения долговечности и коррозионной стойкости кузова вагонеток изготовляют из низколегированных сталей.
Раму вагонетки также выполняют сварной. На ней крепят кузов, оси полускатов[4], буфера и сцепки.
Оси полускатов в зависимости от вместимости кузова соединены с рамой вагонетки либо жестко (см. рис. 9.1, а), либо с помощью резинометаллических амортизаторов 7 (см. рис. 9.1, б, в), которые предназначены для снижения динамических нагрузок на ходовую часть при движении вагонетки по неровностям рельсового пути и стрелочным переводам, а также для равномерного распределения нагрузки от всех колес вагонетки на рельсы.
Буфера вагонеток выполняют жесткими литыми или эластичными с пружинными или резиновыми амортизаторами.
В зависимости от назначения вагонетки и вместимости кузова устанавливают звеньевые или автоматические сцепки, которые выполняются невращающимися или вращающимися. Вращающиеся сцепки обеспечивают возможность разгрузки вагонеток в круговых опрокидывателях без расцепки состава. Все сцепки имеют шестикратный запас прочности.
В вагонетках с кузовом небольшой вместимости применяют звеньевые сцепки 5 (см. рис. 9.1, а). Соединение вагонеток осуществляется вручную набрасыванием звена одной сцепки на крюк второй сцепки. В вагонетках с кузовом большой вместимости (см. рис. 9.1, 6, в) применяют автоматические вращающиеся сцепки, обеспечивающие соединение вагонеток автоматически при их соударении.
Наиболее совершенными конструкциями являются модернизированные институтом ВНИПИрудмаш вагонетки с глухим кузовом типа ВГ4,5А, ВГ9А, ВГ10А и с откидным бортом ВБ4А, которые предназначены для транспортирования горной массы плотностью в насыпке до 3 т/м3. В этих вагонетках применены унифицированные полускаты (рис. 9.5, а), состоящие из двух колес 1, посаженных на ось 2 с помощью роликоподшипников. Уплотнение подшипников с внутренней стороны осуществляется лабиринтным кольцом 3, а с наружной стороны — крышкой 4.
В большегрузных вагонетках типа ВГ9А (см. рис. 9.1, в) кузов опирается на двухосные ходовые тележки (рис. 9.5, б) с помощью приваренных к днищу сферических спор 5. Тележка состоит из балки 6, шарнирно соединенных с ней боковин 7, полускатов 1 и резинометаллических амортизаторов 8. Благодаря такой конструкции ходовых тележек улучшаются условия прохождения вагонеток на неровностях и криволинейных участках рельсового пути.
Рис. 9.5. Унифицированные полускаты рудничных вагонеток (а) и двухосная ходовая тележка вагонетки ВГ9А (б)
Вагонетки ВГ4.5А и ВГ9А оснащены автоматической или вращающейся звеньевой сцепкой.
Автоматическая вращающаяся сцепка (рис. 9.6, а) состоит из корпуса 1 в сборе, амортизатора 2 и фиксирующего устройства 3. В пустотелый корпус сцепки встроен замковый механизм. Амортизатор сцепки включает в себя две пружины: наружную, воспринимающую ударно-тяговые усилия, и внутреннюю, обеспечивающую центрирование корпуса автосцепки в осевом напряжении.
Рис. 9.6. Сцепки вагонеток: а— автоматическая вращающаяся; б — звеньевая вращающаяся
Фиксирующее устройство 4 состоит из двух кулачковых полумуфт, одна из которых поворачивается вокруг тяги, а другая — скользит по ней. Полумуфты под воздействием центрирующей внутренней пружины находятся постоянно в зацеплении и удерживают корпус автосцепки в фиксируемом осевом положении.
Сцепление вагонеток, оборудованных автосцепкой, происходит автоматически при их соударении, а рассоединение — при нажатии на рычаг механизма расцепления одной из сцепок. Разгрузка вагонеток, оборудованных вращающимися сцепками, осуществляется в круговых опрокидывателях без расцепки состава.
Звеньевая вращающаяся сцепка (рис. 9.6, б) аналогична по конструкции автосцепке.
Основные параметры вагонеток (см. табл. 9.1): вместимость кузова (указывается в метрах кубических после буквенного обозначения типа вагонетки); собственная масса; грузоподъемность; коэффициент тары (отношение собственной массы к грузоподъемности); удельное сопротивление движению; габариты; ширина колеи и жесткая база (расстояние между осями колес полускатов).
Тип и параметры вагонеток для конкретных рудных шахт выбирают на основании технико-экономических расчетов с учетом стоимости содержания вагонного парка, погрузочно-разгрузочных комплексов и других затрат. Критерий оптимальности — минимум приведенных затрат.
При выборе вместимости кузова вагонетки учитывают длину откатки и производительность рудника или горизонта (табл. 9.2). Кроме того, тип и вместимость кузова вагонеток для транспортирования насыпных грузов следует выбирать также с учетом сопрягаемого горно-шахтного оборудования (клети, опрокидыватели, стопоры, толкатели и др.).
Таблица 9.2
Вместимость кузова рудничной вагонетки, м3
| Длина откатки, км | Годовая производительность рудника или горизонт, тыс. т | |||||
| ≥ 2000 | ||||||
| 0,3 | 0,7 | 1,2 | 1,2 | — | — | — |
| 0,5 | 2,2 | 4,5 | — | |||
| 2,2 | 9—10 | |||||
| 1,2 | 4,5 | |||||
| — | — | — | ||||
| — | — | — | — | 9—10 |
9.3. Эксплуатация вагонеток
Поступающие на шахту вагонетки подвергают тщательной проверке, снабжают инвентарным номером и регистрируют в журнале ремонта.
Техническое обслуживание вагонеток, производят согласно графикам планово-предупредительных ремонтов, включающим ежесменное обслуживание, текущий и капитальный ремонты.
Ежесменно дежурный слесарь контролирует состояние реборд и обода катания колес вагонеток, сварных швов, буферно-сцепных устройств, надежность крепежных соединений и др. Юдин раз в месяц производят смазку сборочных единиц и деталей согласно карте смазки вагонеток, а также подтяжку и регулировку подшипниковых узлов ходовых колес.
В процессе эксплуатации вагонеток внутренние стенки и днище кузова необходимо своевременно и регулярно очищать от налипших частиц горной массы. Для очистки кузовов вагонеток применяют электро- и пневмовибраторы, гидромониторные устройства и различные механические приспособления ротационного и скребкового типов.
На рудниках, где необходима очистка вагонеток, применяют вибрационные очистные устройства, установленные на круговых опрокидывателях (для вагонеток типа ВГ). Главные преимущества виброочистительных устройств — их высокая производительность и совмещение процессов разгрузки и очистки вагонеток. Очистка осуществляется при переворачивании вагонетки и автоматическом прижатии вибратора к ее днищу. При правильном выборе частоты и амплитуды колебаний налипшие частицы отделяются от кузова.
При гидромониторной очистке налипшие частицы смываются струей воды при перевернутом или наклонном положении кузова. Преимущества такого способа очистки — полное устранение налипших частиц, отсутствие пыли, недостаток — необходимость специального места для очистки, отсутствие процесса очистки в технологической схеме обмена вагонеток, а также необходимость специального шламового хозяйства и др.
Механические приспособления для очистки вагонеток выполняют в виде вращающихся щеток или шарошек, различных скребковых устройств, вводимых внутрь кузова. Эти механические устройства разнообразны по конструкции, изготовляются силами мастерских шахт и применяются при различных условиях эксплуатации. Механические устройства обеспечивают высокую степень очистки и хорошо вписываются в технологическую линию рельсового транспорта.
Текущий ремонт вагонеток, проводимый один раз в год, включает замену изношенных колес и подшипниковых узлов, деталей буферных устройств и сцепок, подварку разрушенных сварных швов.
Основной объем текущего ремонта вагонеток занимают сборка, разборка колес и правка кузова. Выполнение ремонтных работ производят с помощью специальных приспособлений для снятия, разборки и сборки колес и заправки их смазкой, различных винтовых и гидравлических устройств для восстановления деформированных кузовов и др.
Капитальный ремонт вагонеток, производимый ориентировочно один раз в два года, включает все работы текущего ремонта, а также замену отдельных сборочных единиц, окраску вагонетки.
Правилами безопасности по эксплуатации вагонеток при движении состава запрещается: расцеплять вагонетки; брать руду для анализа или для других целей в процессе движения вагонетки; перевозить людей в вагонетках; снимать или устанавливать по своему усмотрению стоп-сигналы; выполнять ремонт вагонетки, находящейся в опрокидывателе; эксплуатировать вагонетку с неисправными буферно-сцепными устройствами; транспортировать вагонетки с выступающими за габариты кузова кусками горной массы.
При сцеплении вагонеток, оборудованных звеньевыми сцепками, необходимо пользоваться специальным крюком, исключающим возможность попадания руки человека между буферами. Вагонетку, сошедшую с рельсов, необходимо устанавливать только с помощью самоставов или других подъемных механизмов.
Вопросы для самопроверки.
1. Дайте классификацию рудничных вагонеток по конструкции кузова и способу разгрузки.
2. Начертите схемы вагонеток типа ВГ, ВБ и ВО, укажите основные сборочные единицы и объясните их устройство.
3. Перечислите основные параметры вагонеток.
4. Изложите основные правила эксплуатации вагонеток и техники без опасности.
10. РУДНИЧНЫЕ ЛОКОМОТИВЫ
10.1. Классификация и область применения
Локомотивы, применяемые в подземных условиях, можно классифицировать по ряду основных функциональных и конструктивных признаков:
- по роду потребляемой энергии — на электровозы, работающие на постоянном или переменном токе промышленной или повышенной частоты, дизелевозы, работающие от двигателя внутреннего сгорания, и гировозы, работающие на энергии, запасенной вращающимся маховиком, установленным на локомотиве;
- по способу подвода энергии — на локомотивы с автономным источником питания (аккумуляторные батареи, двигатель внутреннего сгорания), с внешним источником питания (контактный провод или кабель) и комбинированным источником питания (контактно-кабельным или контактно-аккумуляторным);
- по исполнению с точки зрения взрывозащиты — на рудничное нормальное (РН), рудничное повышенной надежности (РП) и рудничное взрывобезопасное (РВ).
На отечественных рудных и угольных шахтах наибольшее распространение получили контактные электровозы в исполнении РН и аккумуляторные электровозы в исполнении РП и РВ, причем на абсолютном большинстве рудных шахт применяют контактные электровозы, а на отечественных угольных шахтах из всего электровозного парка более 70% приходится на долю аккумуляторных электровозов.
Область применения контактных и аккумуляторных электровозов в подземных условиях определяется действующими в горно-добывающей промышленности правилами безопасности (ПБ), а также конструкцией и исполнением электровоза.
На шахтах, не опасных по газу и пыли, целесообразно использовать только контактные электровозы, которые по сравнению с аккумуляторными проще по конструкции, дешевле и удобнее в эксплуатации, имеют большие мощность и скорость движения, меньший расход энергии. Недостаток контактных электровозов — искрообразование между контактным проводом и токоприемником, что не позволяет использовать их в шахтах, опасных по газу или пыли (большинство угольных шахт, шахты по добыче калийных руд). Неизолированный контактный провод является также источником электротравматизма и пожаров.
В шахтах I и II категорий по газу или опасных по пыли допускается применение контактных электровозов с двумя токоприемниками для уменьшения искрообразования в выработках, проветриваемых свежей струей воздуха. Во всех остальных случаях в шахтах, опасных по газу или пыли, применяют аккумуляторные электровозы в исполнении РВ. Допускается откатка аккумуляторными электровозами в исполнении РП во всех откаточных выработках шахт I и II категорий по газу или опасных по пыли, а также в откаточных выработках со свежей струей воздуха шахт III категории и сверхкатегорных по газу.
В рудных шахтах, не опасных по газу и пыли, при небольшой годовой производительности горизонтов (до 100 тыс. т) и разработке жильных месторождений в технически обоснованных случаях допускается применение аккумуляторных электровозов. Однако аккумуляторным электровозам присущи такие существенные недостатки, как сложное и дорогостоящее хозяйство для зарядки и замены батарей, худшие технические показатели по сравнению с контактными электровозами. Их преимущества — взрывобезопасность, автономность питания и низкий электротравматизм.
Отечественной промышленностью серийно выпускаются контактные, электровозы 4КР, 7КРМ1, К10, К14М, КТ14, КТ28 и аккумуляторные электровозы АК2У, АРВ7, АРП7, АМ8Д, 2АМ8Д, АРП10 и АРП14 (табл. 10.1). В обозначениях марок электровозов цифры, стоящие перед или после букв, указывают массу электровоза в тоннах, буквы КР — контактный рудничный, К — контактный (по типажному ряду), Т — с тиристорным управлением тяговыми двигателями, АРВ — аккумуляторный рудничный взрывобезопасный, АРП — аккумуляторный рудничный повышенной надежности, М — модернизированный. Обозначения ранее выпускаемых электровозов не соответствуют обозначениям новых электровозов согласно типажному ряду, например, электровозы АК2У (аккумуляторный, массой 2 т, унифицированный) и АМ8Д (аккумуляторный, модернизированный, массой 8 т).
Таблица 10.1