Определение тяговой мощности электровоза

1. Расчёт вибротранспортной установки

Исходные данные для расчёта

масса неуравновешенного груза - m = 16 кг;

радиус эксцентриситета - r = 12 см = 0,12м ;

частота колебаний n = 1750 мин^-1;

амплитуда колебания А = 4 мм;

ширина стола В = 1,2м;

высота потока транспортируемого груза h = 0,45м;

насыпная плотность = 3 т/м³;

угол наклона установки = 14⁰.

Угловая скорость

рад/с

где n - частота колебаний, мин^-1

рад/с

Сила возмущения

, Н

где g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;

m - масса неуравновешенного груза, кг;

r - радиус эксцентриситета, м;

- угловая скорость, рад/с.

 Н

Скорость движения груза по столу

, м/с

где A - амплитуда колебания, мм;

- угол наклона установки, град;

n - частота колебаний, мин^-1

Производительность виброустановки

, т/ч

где В - ширина стола, м;

h - высота потока транспортируемого груза (принимается 0,45 м)

- насыпная плотность, т/м³

- скорость движения груза по столу, м/с.

т/ч

Мощность привода

, кВт

где Кт - коэффициент транспортирования (принимается 1,5 - для абразивной массы);

- кпд электродвигателя;

lэ - удельный расход энергии на транспортирование горной массы силой тяжести 1кН на расстояние 1м (принимается 1.75кН/м)

L - длина стола, ( принимается 6м);

Н - высота транспортирования, м

м

q - погонный вес перемещаемого груза по грузонесущему столу, Н/м

Н

кВт

2. Расчёт ленточного конвейера

Исходные данные для расчёта

рис. 1 схема конвейера

ширина ленты B = 1200 мм;

угол наклона конвейера = 0⁰;

угол обхвата приводных барабанов = 400⁰;

тип ленты РТЛО;

скорость движения = 1,4 м/с;

длина конвейера L = 70м

часовая производительность 1924, 6 т/ч

Погонная масса груза на ленте q_г , кг/м

кг/м

где Qч - часовая производительность, т/ч;

- скорость движения, м/с;

кг/м

Погонная масса ленты

где m- масса ленты т/м² (принимается 25 кг);

В - ширина ленты, м

кг/м

Погонная масса роликоопор порожней ветви

где lр.п - шаг порожних роликоопор, (принимается 2600мм);

Gр.п - масса порожней роликоопоры, (принимается 26 кг).

кг/м

Расчёт тягового усилия методом обхода контура по точкам

S₁ = S_сб

где S_сб - натяжение сбегающей ветви, Н

S₂ = S₁k_у = S_сб1,01

где k_у - коэффициент увеличения натяжения

S₃ = S₂+W_2-3 = S₂+(q_л+q_р.п)L_Пg

где q_л - погонная масса ленты, кг/м;

q_р.п. - погонная масса роликоопор порожней ветви, кг/м;

L_п - горизонтальная проекция длины конвейера, м.

- коэффициент сопротивления движению (принимается 0,04)

g - ускорение свободного падения, м/с²

S₄ = S₃k_у = S₃1,01

S₅ = S₄ + W_4-5 =S₄ + (q_г+ q_л)L_Г g

S_нб(5) = S_cб(1)e

где e - тяговый коэффициент (для =400, e = 8,14)

S_нб(5) = S_cб(1)8,14

S_нб(5) = S_cб1,011,01+q_лL_Пg1,01+ q_р.пL_Пg1,01+ q_гL_Гg+ q_лL_Гg

S_нб(5) = S_cб1,01² + 10868,11, S_cб8,14 = S_cб1,01² + 10868,11

Н

S_нб = S_cб8,14 = 8,141526,44 = 12425,22 Н

F = S_нб - S_сб = 12425,22 - 1526,44 = 10898,7 Н

где F - тяговое усилие, Н

Мощность двигателя конвейера

, кВт

где F - тяговое усилие, Н

- скорость движения, м/с;

Кз - коэффициент запаса (принимается 1,15)

- КПД механической передачи (принимается 0,95)

кВт

3. Расчёт электровозной откатки

Исходные данные

Электровоз 7КР-1У

Вагонетка ВДК2,5

Уклон пути i = 4

Ускорение а = 0,04 м/с²

Начальная скорость торможения - 3,4 км/ч

L₁=2,5 км

L₂=3,5 км

L₃=2,8 км

Qч₁=Qч₂=Qч₃=1924,6 т/ч

= 3 т/м³

Сменная производительность

, т

где Qч - часовая производительность, т/ч

т

Средневзвешенная длина откатки

где A₁, А₂, А₃ - сменные грузопотоки на каждом маршруте (производительности погрузочных пунктов), т;

L₁, L₂, L₃ - длина откаточных путей, м

км

Принимается локомотив АРП7-900

Вес порожней и грузовой прицепной части состава

, кН

где Рэ - масса электровоза, т;

g - ускорение свободного падение м/с²;

- коэффициент сцепления колес локомотива с рельсами (принимается для рельс покрытых жидкой железорудной грязью с глинистыми примесями =0,11);

_п - основное удельное сопротивление движению порожних вагонеток, Н/кН (согласно таблице 4, _п=10,5);

i - средневзвешенный уклон пути;

_КР - коэффициент дополнительного сопротивления от криволинейности трассы, Н/кН;

а - ускорение при трогании состава с места, м/с²;

где S_Б - база вагонетки, м (согласно приложению 3, принимается 1,3);

S_К - колея рельсовых путей, м (принимается 0,9)

R - радиус криволинейности рельсового пути, м (для колеи в 900мм, R = 20);

К₁ - коэффициент, учитывающий состояние поверхности рельсов (К₁=0,45 - для мокрых рельс);

К₂- коэффициент, учитывающий влияние загрузки вагонеток (К₂,=1 - для порожних вагонеток).\

Н/кН

кН

, кН

где _г- основное удельное сопротивление движению гружёных вагонеток, Н/кН (согласно таблице 4, _Г=6);

где К₁ - коэффициент, учитывающий состояние поверхности рельсов (К₁=0,45 - для мокрых рельс);

К₂- коэффициент, учитывающий влияние загрузки вагонеток (К₂,=0,85 для гружёных вагонеток)

Н/кН

кН

Число вагонеток в составе

где Gг - вес груза в вагонетки, т

где - насыпная плотность руды, т/м³;

Кз - коэффициент заполнения вагонетки (принимается 0,9);

Gв - масса порожней вагонетки, т.

т

шт

где С - коэффициент тары, учитывающий часть налипшего груза в вагонетке (принимается 0,1).

шт

Ориентировочно принимается 12 шт.

Уточняется вес прицепного состава

кН

кН

Производим проверку допустимой массы состава по нагреву электродвигателей электровоза, для этого определяется тяговая сила на 1 электродвигатель.

где n- количество тяговых двигателей (для электровоза АРП-7-900,n=2)

Н

Согласно электромеханической характеристике электродвигателя ЭГ-46 (рисунок 2) полученным значениям соответствуют токи I_Г = 42 А, I_П = 42А; скорости _Г = 13,5 км/ч, _П = 13,5 км/ч.

Время одного рейса

где t_П - время движения состава в порожнем направлении, мин;

t_Г - время движения состава в грузовом направлении, мин;

- время загрузки, разгрузки состава, мин

где L - средневзвешенная длина откатки, км;

_П, _Г - скорость движения состава соответственно в порожняковом и грузовом направлении, км/ч;

мин

мин

где z - число вагонов в составе;

t_З - время загрузки одной вагонетки (принимается по таблице 5), мин;

t_Р - время разгрузки одной вагонетки (принимается по таблице 5), мин;

мин

мин

Эффективный ток

где -коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев двигателей при выполнении манёвров в пунктах загрузки вагонеток (принимается 1,4 - для рудных шахт); I_Г, I_П - токи двигателя, соответственно при движении с гружёным и порожним составами, А; Тр - время рейса, мин.

А

;

где I_Ч - часовой ток двигателя, принимается по электромеханической характеристики, А.

А

Проверка веса поезда по торможению

Допустимая скорость

где _ДОП - допустимая скорость гружёного состава под уклон при установившемся движении, км/ч;

- максимальный тормозной путь для грузового состава,= 40м;

- основное удельное сопротивление движению гружёных вагонеток, Н/кН;

Н

Н/кН

км/ч. Тогда

мин

мин

мин

Возможное число рейсов за смену 1-м электровозом.

рейсов

Потребное число рейсов

Потребное количество электровозов

шт

Фактическая производительность электровоза в смену

ткм/смену

Расход электроэнергии за 1 рейс

, кВтч

кВтч

Расход электроэнергии за смену

кВтч/смену

Удельный расход электроэнергии



кВтч/ткм

Возможное число рейсов без замены батарей

, мДж

мДж

Определяется суммарная сменная производительность всех ортов откаточного горизонта

Qсм = Q₁ +Q₂ +Q₃,(1.176)

Qсм = 600+1000+800 =2400 т

Определяется масса поезда при трогании на подъём на засоренных путях у погрузочных пунктов.

где P - масса электровоза, т;

- коэффициент сцепления колёс электровоза с рельсами, =0,2;

_Г - основное удельное сопротивление движению _Г = 5;

i - уклон пути, i = 4;

_КР - сопротивление движению на криволинейных участках, принимается _КР = 0;

а - ускорение, а = 0,04 м/с²

Масса вагонетки ВГ2 G₀ = 1,3, вместимость кузова Vв = 2м³. Тогда число вагонеток в составе определяется по формуле:

где - насыпная плотность транспортируемой горной массы, = 2,5;

принимается 13 вагонеток.

Определяются параметры состава:

масса груза в одном вагоне

действительная масса порожнего поезда

масса гружёного поезда без локомотива

длина поезда

где - длина электровоза, = 4500 мм, (4.311)

- длина вагонетки, = 3070 мм, (2.324)

Проверяется масса поезда по условию торможения. Допустимая скорость гружёного поезда _ДОП.ГР на расчётном преобладающем уклоне определяется по формуле, учитывая, что 40 м, B_ДОП = 0 (на электровозе не установлены рельсовые электромагнитные тормоза) и

Таким образом, допустимая скорость

где - тормозной путь от начала торможения до полной остановки поезда, м

Проверяется масса поезда по условию нагрева тяговых двигателей электровоза. Эффективный ток тягового двигателя Iэф электровоза 7КР-1У определяется по формуле, а длительно-допустимый ток Iдл = 50 А (по его технической характеристике (2.267)).

Предварительно по формулам определяется установившаяся сила тяги , отнесённая к одному двигателю в грузовом и порожняковом направлениях:

где n_ДВ - число тяговых двигателей электровоза, n_ДВ = 2;

g - ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²

Согласно электромеханической характеристике электродвигателя ЭГ-46 рисунок 1 (2.112) полученным значениям соответствуют токи I_Г = 30 А ; I_П = 35А.

Время движения гружёного состава определяется исходя из допустимой по торможению скорости движения _ДОП.ГР = 14,1 км/ч

где Lг - длина транспортирования гружёного состава, км;

k_Г - коэффициент учитывающий снижение скорости в периоды разгона и торможения

а время движения порожнего состава - исходя из скорости движения _П.; согласно электромеханической характеристике (рисунок 1): при силе тока I_П = 35 А скорость _П.= 18,35 км/ч. Таким образом,

где Lп - длина пути в порожняковом направлении, км;

k_П - коэффициент учитывающий снижение скорости в периоды разгона и торможения k_П = 0,8

Продолжительность пауз _Ц - включает продолжительность маневровых операций (таблица 10.4, 1.180) и резерв времени на различные задержки - 10 мин.

где t_З - время загрузки одной вагонетки, мин;

t_Р - время разгрузки одной вагонетки, мин;

Определяется продолжительность одного рейса

Определяется эффективный ток

где - коэффициент учитывающий дополнительный нагрев двигателей при выполнении манёвров, принимаем = 1,2, (1.179) 23,1 50

По полученным результатам расчётов массы состава по условиям трогания, торможения и нагрева двигателей принимаем окончательное число вагонеток в составе z = 13.

Длина поезда составляет 44,41 м, следовательно длина разминовки для размещения поезда должна быть не менее 50 м.

Определяется число электровозов и их производительность:

число рейсов одного электровоза за смену

где t_СМ - продолжительность смены, принимаем 6 ч;

k_Э - коэффициент учитывающий время подготовки электровоза к эксплуатации, принимаем k_Э = 0,8

потребное число рейсов за смену

где k_Н - коэффициент неравномерности поступления груза, принимаем 1,6 (при отсутствии аккумулирующей ёмкости; n_Л, n_Л - число рейсов на одно крыло соответственно с людьми и вспомогательным материалом.

число электровозов необходимых для работы

Принимаем резерв электровозов N_РЕЗ = 2 (из условия, что N_Р от 12 --N_РЕЗ=3), (1.187). Инвентарное число электровозов

Определяется сменная производительность электровоза

Определяется расход энергии на электровозный транспорт.

Расход энергии за один рейс, отнесённый к колёсам электровоза

где Fг и Fп - сила тяги в грузовом и порожнем направлениях, Н



Расход электровозом энергии за рейс, отнесённый к шинам подстанции

где _Э,_С,_П - КПД соответственно электровоза, тяговой сети и подстанции, принимается _Э = 0,6; _Э = 0,95; _Э = 0,93;

Удельный расход энергии на шинах подстанции, отнесённый к 1 т*км транспортируемого груза

Общий расход энергии за смену

Потребная мощность тяговой подстанции при коэффициенте одновременности

и среднем токе

Таким образом потребная мощность тяговой подстанции

Список литературы

1. Ю.С. Пухов Рудничный транспорт М., Недра, 1991

2. Справочник подземный транспорт шахт и рудников. Под редакцией Г.Я. Пейсаховича М., Недра, 1985

3. Справочник шахтный транспорт. Под редакцией И.Г. Штокмана М., Недра, 1964

4. Справочник по шахтному транспорту. Под редакцией Г.Я. Пейсаховича М., Недра, 1977