Расчёт железнодорожного транспорта

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Введение

Под комплексом карьерного транспорта надо понимать управляемую систему, объединяющую основное и вспомогательное оборудование, а также транспортные коммуникации, и предназначенную для перемещения горной массы при открытых разработках.

Работа транспорта при открытых разработках заключается в формировании и распределении грузопотоков по коммуникациям, связывающим пункты погрузки горной массы с пунктами ее назначения.

Основным транспортным процессом на открытых горных работах является перемещение пород из вскрышных забоев во внешние или внутренние отвалы и полезного ископаемого из добычных забоев к обогатительной или агломерационной фабрикам, складам и погрузочным пунктам или непосредственно к потребителям.



1. Расчёт железнодорожного транспорта

1.1 Тяговый расчёт железнодорожного транспорта

Тяговый расчет производиться с целью определения массы поезда, условий и результатов торможения, установления времени и скорости движения по отдельным участкам пути, степени нагрева тяговых двигателей, расхода энергии на транспортирование.

Весовая норма поезда Q?, (кН) из условия равномерного движения по руководящему подъему и Q?, (кН) по условию трогания на приведенном уклоне. При этом первоначально примем локомотивEL-2.

Таблица 1.1 - Техническая характеристика электровоза EL-2

Показатели	EL-2
Сцепной вес локомотива, кН	1000
Коэффициент сцепления приводных колес при равномерном движении ш	0,26
Коэффициент сцепления приводных колес при трогании с места штр	0,31
Часовой ток Iчас, А	250
Часовая сила Fч, кН	232.3
Часовая скорость Vч, км/ч	30.5
Мощность часового режима, кВт	2100
Число осей локомотива	4

Вес прицепной части поезда определяется по формуле, кН;

(1)

(2)



где Рсц - сцепной вес локомотива, кН;

ш, шmp - коэффициенты сцепления приводных колес локомотива с рельсами соответственно при равномерном движение и трогании с места ш=0,26 и шmp=0,26;

щ?0,щ?0 - основное удельное сопротивление движению локомотива и вагона, щ?0= 4 Н/кН и щ?0= 4,5Н/кН;

щip- удельное сопротивление от уклона, численно равное величине руководящего уклона ip, щip= [ip]=1,5Н/кН;

щтp- удельное сопротивление при трогании поезда с места, численно равное величине уклона, на котором происходит трогании с места, щтp= [imp]=1,5Н/кН;

б - ускорение поезда при трогании, м/с2;

щinp - удельное сопротивление от приведенного уклона, Н/кН.

где щimp- удельное сопротивление от уклона при трогании, Н/кН;

щR- удельное сопротивление от кривизны пути (при R>300 м щR=2)Н/кН.

,(3)

,

,

Принимаем тип вагона: 2ВС-145

Таблица 1.2 - Техническая характеристика думпкара ВС-145

Основные показатели	ВС-145
Грузоподъемность, т	145
Вместимость кузова, м3	68
Масса вагона, т	78
Коэффициент тары	0,538
Число осей вагона	8

Число вагонов в составе поезда находится по меньшему из значений и

, (4)

где mваг - масса пустого вагона, т;

mгр - масса груза в вагоне, т;

, (5)

где Е - емкость ковша экскаватора, м3;

kр -коэффициент разрыхления;

kн - коэффициент заполняемости ковша экскаватора.

Необходимо учитывать, что вес и объём груза, загружаемого в вагон, не совпадают с паспортными данными вагона по грузоподъёмности и геометрическому объёму. Поскольку для обеспечения эффективной и производительной работы экскаватора машинист экскаватора должен загружать в каждый вагон целое число полных ковшей. Таким образом, в зависимости от плотности груза, вагон загружается по объёму или по грузоподъёмности. Следует учитывать, что при погрузке лёгких пород гр<1,7-1,8 возможно заполнение ковша с “шапкой”.

Число ковшей, загружаемых в думпкар будет определяться по предельной грузоподъёмности, т.к:

,(6)

где q - паспортная грузоподъёмность думпкара, т;

Vв-паспортная вместимость кузова думпкара, м3;

kн - коэффициент наполнения ковша, kн=1,1;

kр - коэффициент разрыхления, kр=1,1;

гр=г/kр - плотность породы, т/м3.

mгр=8·8·1,1·2=140,8, т

Принимаем 8 вагонов.

Окончательный вес (кН) прицепной части груженого поезда и порожнего соответственно определяется:

, (7)

, (8)

Тяговый расчет предусматривает далее определение скорости времени движения поезда. При тяговых расчетах карьерного транспорта часто используется приближенный метод установившихся скоростей, основанный на предположении, что в пределах каждого элемента профиля пути поезд движется равномерно с установившейся скоростью.

Для определения установившейся скорости движения воспользуемся тяговыми или электромеханическими характеристиками локомотива. Сила тяги F, Н, локомотива при равномерном движении по каждому участку пути будет определяться

Сила тяги F (Н) локомотива при равномерном движении по каждому участку профиля пути определяется по выражению:

, (9)

где Р - вес локомотива; кН

iуч - уклон участка пути, ‰;

Q- вес прицепной части поезда ( в грузовом или порожняковом состояниях),кН.

Сила тяги локомотива по поверхности в грузовом состоянии:

Сила тяги локомотива по поверхности в порожняковом состоянии:

По тяговой характеристике определяются скорость движения[Рис.П.2.1а]. При этом стремимся к движению с максимальной скоростью, но не превышая скорости, ограниченного условиями безопасности движения по торможению или состоянию пути.

Скорость груженого поезда-20 км/ч.

Скорость порожнего поезда-40 км/ч.

Тормозной путь на карьерном железнодорожном транспорте не должен превышать 300 м.

Тормозной путь при колодочном торможении (м):

,(10)

где Ln- подготовительный путь торможения, м, на участках с уклоном i<20‰

,(11)

приi?20‰

(12)

где Vн - начальная скорость движения, км/ч;

t0=7 с - время предварительного торможения.

Действительный путь Lд, м, торможения

, (13)

где -основное удельное сопротивление поезда в целом, Н/кН;

Тормозной коэффициент поезда

, (14)

где и - суммарная сила нажатия тормозных колодок на оси локомотива и думпкара соответственно, кН;

nол - число осей локомотива:

nод - число осей прицепной части поезда;

шк - коэффициент трения колодки о колесо, шк=0,15.

Основное удельное сопротивление груженого поезда

Н/кН

Основное удельное сопротивление порожнего поезда

Н/кН

Тормозной коэффициент груженого поезда:

Тормозной коэффициент порожнего поезда:

Подготовительный путь торможения по поверхности в груженом состоянии:

Подготовительный путь торможения по поверхности в порожняковом состоянии:

Действительный путь торможения по поверхности в груженом состоянии:

Полный путь торможения по поверхности, в груженом состоянии:

Действительный путь торможения по поверхности, в порожняковом состоянии:

Полный путь торможения по поверхности, в порожняковом состоянии:

Таблица 1.3 - Результаты тягового расчета

№ п/п	Участок пути	Сопротивление движению, Н/кН	Вес поезда, кН	Сила тяги, кН	Скорость движения, км/ч	Тормозной путь, м	Время движения, мин
1	По поверхности в груженом состоянии	6	18504	110,5	20	64,3	25,5
2	По поверхности в порожнем состоянии	5,9	7240	39,9	40	122,3	12,8

Общее время движения, мин;

, (15)

где и - общее время движения в грузовом и порожняковом направлениях, мин.;

- поправка, вводимая в случаях остановок поезда на раздельных пунктах, составляет 2 мин на каждый разгон и 1 мин на замедление.

1.2 Проверка двигателя электровоза на нагрев и определение расхода электроэнергии

При электровозной тяге производиться проверка тяговых двигателей на нагрев, чтобы убедиться, что мощность двигателей принятого локомотива достаточна для условий эксплуатации. Степень нагрева, определяемая значением тока и длительность его протекания по обмоткам, зависит в итоге от характера профиля и протяженности пути.

Нагрев тяговых электродвигателей определяем путем сравнения эффективного тока (среднеквадратическому) Iэф(А) с длительным током Iдл, известным из токовой характеристики

, (16)

где Ii - ток двигателя на отдельных участках пути, определяемый по характеристике двигателя, взятый из тягового расчета, А;

t - время движения по участку пути данного профиля, мин;

Тp - время рейса подвижного состава, мин;

a = 1,1 - коэффициент, учитывающий нагревание двигателя в процессе погрузки и разгрузки составов.

,А

Двигатели не перегреваются при условии:

(17)

где Iдл - длительный ток двигателя, А;

kз - коэффициент запаса;

Iэф - эффективный ток двигателя, А;

,

Для предварительных расчетов мощность, кВт, тяговых двигателей локомотива может быть определена из выражения

,(18)

где kр - коэффициент мощности, для карьеров глубиной 100 м;

Мл- масса локомотива, т;

Vp- скорость движения на руководящем уклоне, км/ч;

з - кпд тягового двигателя и зубчатой передачи.

,кВт

Расход электроэнергии на движение поезда за один оборот локомотива, определяем по выполненной работе, кВт•ч

, (19)

где Мл, Мс.г, Мсл - масса соответственно локомотива, груженного и порожнего составов, т;

L - длина транспортирования, км;

Lm - длина участка транспортирования, на котором производится торможение;

H - разность отметок исходного и конечного пунктов откатки (глубина карьера), м:

, (20)

,м

, кВт•ч

Для оценки общего расхода энергии учитываются потери энергии на собственные нужды электровоза, маневровую работу, в контактной сети, тяговых подстанциях. кВт•ч/т

,(21)

где kс.н и kман - коэффициенты, учитывающие расход энергии соответственно на собственные нужды (1,1) и при маневрах - в основном передвижение составов при погрузке и разгрузке (1,15);

зк.с, зт.п, зэ - КПД соответственно контактной сети (0,9),тяговой подстанции (0,95), электровоза (0,85).



,кВт•ч/т

1.3 Эксплуатационный расчет железнодорожного транспорта карьера

Время рейса (оборота) локомотивосостава, мин

,(22)

где tпогр - время погрузки состава, мин, при.

, (23)

где tцик - время цикла экскаватора, tцик=0,41 мин;

tразг=tрд·nд - время разгрузки состава, мин;

tрд - время разгрузки вагона, tрд=2мин;

Уtдв - суммарное время движения по участкам трассы соответственно груженного и порожнего поездов, мин;

tож - время простоя локомотиво-состава в ожидании погрузки и остановки на раздельных пунктах, мин.

,мин

Производительность локомотивосоставов измеряется количеством полезного ископаемого или горной массы, вывезенных из карьера в единицу времени(обычно сутки).

Суточная производительность, (т/сут.) определяется числом вагонов в составе, емкостью вагонов временем оборота локомотивосостава по выражению

,(24)

где Т - время работы транспорта в сутки, ч;

nд·mгр - масса груза в составе, т;

r - представляет собой число рейсов, которое может совершить локомотиво-состав в сутки.

, (25)

.

Принимаем 15 рейсов в сутки.

Необходимое количество рейсов всех локомотивосоставов в сутки определяется;

,(26)

где Кнт=1,25- коэффициент неравномерности работы транспорта;

Qкар.сут - суточная производительность карьера, т/сут;

,(27)



где Тр - число рабочих смен работы экскаватора в году;

nсм- число смен в сутки;

Qк.год- годовая производительность карьера, млн т/год.

.

Принимаем 118 рейсов.

Необходимый рабочий парк электровозов

,(28)

.

Принимаем 8 электровозов.

Инвентарный парк локомотивов

,(29)

, (30)

где Nрем=0,15·Nраб - число локомотивов, находящихся в ремонте;

Nрез=0,05·Nраб - число резервных локомотивов, принимаем число резервных локомотивов равным 1;

Nхоз=1- число локомотивов, находящихся на хозяйственных работах;



Число рабочих думпкаров, шт;

,(31)

Инвентарный парк думпкаров:

,(32)

где kд - коэффициент, учитывающий число думпкаров, находящихся в ремонте и в резерве;



2. Расчет автомобильного транспорта

2.1 Тяговый расчет автотранспорта

В задачи тягового расчета входят:

- определение силы тяги, развиваемой двигателем на ведущих колесах автомобиля (касательная сила тяги);

- определение суммарного сопротивления движению и необходимого тягового усилия автомобиля для преодоления этого сопротивления;

-определение условий результатов торможения, учитывая ограничение по сцеплению колес с дорожным покрытием, исходя из допустимых скоростей, обеспечивающих безопасность движения при торможении;

- проверка тяговых электродвигателей на нагрев (для автосамосвалов с электромеханической трансмиссией).

Для выполнения поставленной цели, прежде всего, выберем по грузоподъемности тип автосамосвала в зависимости от принятого экскаватора, который принимается исходя из годовой производительности карьера. По объему ковша принимаем автосамосвал БелАЗ серии 7549 (техническая характеристика табл.2.1)

Таблица 2.1 - Техническая характеристика автосамосвала БелАЗ 7549

Трансмиссия	Электромеханическая
Грузоподъемность, т	80
Собственная масса, т	67
Распределение массы по осям, %
- на переднюю ось	33
- на заднюю ось	67
Тяговый электродвигатель	ДК-722Д
Номинальная мощность, кВт	618
Мощность тягового двигателя, кВт	360
Номинальный ток электродвигателя, А	520
Удельный расход топлива, г/(кВт ч)	206,6
Наименьший радиус поворота, м	11
Вместимость платформы (геом.), мі	35
Вместимость платформы (с "шапкой" 2:1), мі	59,7
Вместимость платформы для легких грузов (геом.), мі	39
Вместимость платформы для легких грузов (с "шапкой" 2:1), мі	74
Время подъема платформы с грузом, с	25
Время опускания платформы, с	15

2.1.1 Определение силы тяги и сопротивлений движению

Наибольшая касательная сила тяги Fk, Н, необходимая для преодоления суммарного сопротивления движению, для случая разгона груженого автомобиля на затяжном подъеме (в выездной траншее) может быть определена из соотношения

, (33)

где W0 - основное сопротивление движению, Н;

Wi - сопротивление от уклона дороги, Н;

Wк - сопротивление на криволинейных участках пути, Н;

Wj - сопротивление сил инерции, Н;

, (34)

где Р - масса груженного автомобиля, т;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

щ0 - удельное основное сопротивление.

,(35)

где Ра - масса порожнего автомобиля, т.

Ргр - масса груза в кузове автомобиля, т;

,(36)

где N- количество полных ковшей, загруженных в автосамосвал, N=4;

Е - емкость ковша экскаватора, м3;

г - плотность породы, т/м3;

k - коэффициент заполняемости ковша экскаватора;

,т

Р=67+77,4=144,4,т

,(37)

где i- уклон по поверхности, ‰.

,(38)

где щк - удельное сопротивление на кривых участках дороги, Н/кН;

,(39)

где R - радиус кривых автодороги, м.

По забою и поверхности:

,Н/кН

По траншее:

,Н/кН

, (40)

где г=0,03 - коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс автомобиля;

б=0,1 - ускорение или замедление автомобиля;

Касательная сила тяги автосамосвала по забою в грузовом состоянии:

W0=50·144,4·10=72200,Н

Wi=3,5·144,4·10=5054,Н

Wк=144,4·10·27,9=40287,6,Н

Wj=102·144,4·10·(1+0,03)·0,1=15170,7,Н

Fк=72200+5054+40287,6+15170,7=132712,3,Н

Касательная сила тяги автосамосвала по забою в порожняковом состоянии:

W0=50·67·10=33500,Н

Wi=3,5·67·10=2345,Н

Wк=67·10·27,9=18693,Н

Wj=102·67·10·(1+0,03)·0,1=7039,Н

33500-2345+18693+7039=56887,Н

Касательная сила тяги автосамосвала по траншее в грузовом состоянии:

W0=50·144,4·10=72200,Н

Wi=65·144,4·10=93860,Н

Wк=144,4·10·21=30324,Н

Wj=102·144,4·10·(1+0,03)·0,1=15170,7,Н

72200+93860+30324+15170,7=211554,7,Н

Касательная сила тяги автосамосвала по траншее в порожняковом состоянии:

W0=50·67·10=33500,Н

Wi=65·67·10=43550,Н

Wк=67·10·21=14070,Н

Wj=102·67·10·(1+0,03)·0,1=7039,Н

33500-43550+14070+7039=11059,Н

Касательная сила тяги автосамосвала по поверхности в грузовом состоянии:

W0=50·144,4·10=72200,Н

Wi=1,5·144,4·10=2166,Н

Wк=144,4·10·27,9=40287,6,Н

Wj=102·144,4·10·(1+0,03)·0,1=15170,7,Н

72200+2166+40287,6+15170,7=129824,3,Н

Касательная сила тяги автосамосвала по поверхности в порожняковом состоянии:

W0=50·67·10=33500,Н

Wi=1,5·67·10=1005,Н

Wк=67·10·21=14070,Н

Wj=102·67·10·(1+0,03)·0,1=7039,Н

33500-1005+14070+7039=53604,Н

Полученное значение касательной силы тяги проверяем по условию:

,(41)

где Рсц - сцепной вес автосамосвала, кН;

- коэффициент сцепления колес с дорогой.

, (42)

где kсц - коэффициент сцепного веса

Сцепной вес автосамосвала в грузовом состоянии:

Рсц=0,67·144,4·10=967,5,кН

Сцепной вес автосамосвала в порожнем состоянии:

Рсц=0,67·67·10=448,9,кН

Условие выполняется:

132<967,5·0,4=387

211<387

129,8<387

56<448,9·0,4=179,56

11<179,56

53<179,56

Условие проверки полученное значение касательной силы тяги самосвала выполняется, поэтому принятый тип автосамосвала БелАЗ-7549 выбран правильно.



2.1.2 Определение допустимой скорости движения автосамосвала на отдельных участках

Скорость движения гружёного автосамосвала определяем по формуле:

(43)

гдеN-мощность дизеля, кВт;

-КПД трансмиссии, передающий вращающий момент от вала двигателя к приводным колесам(при электромеханической =0,69-0,71);

=0.85-0.88-коэффициент, учитывающий отбор мощности на вспомогательные устройства автомобиля;

-касательная сила тяги (Н),необходимая для преодоления на конкретном участке трассы суммарного сопротивления, определяемая по формуле:

(44)

Касательная сила тяги автосамосвала по забою в грузовом состоянии:

72200+5054+40287,6=117541,6,Н

Касательная сила тяги автосамосвала по забою в порожняковом состоянии:

33500-2345+18693=49848,Н

Касательная сила тяги автосамосвала по траншее в грузовом состоянии:

72200+93860+30324=196384,Н

Касательная сила тяги автосамосвала по траншее в порожняковом состоянии:

33500-43550+14070=4020,Н

Касательная сила тяги автосамосвала по поверхности в грузовом состоянии:

72200+2166+40287,6=114653,6,Н

Касательная сила тяги автосамосвала по поверхности в порожняковом состоянии:

33500-1005+14070=46565,Н

Скорость движения автосамосвала по забою в грузовом состоянии:

км/ч

Скорость движения автосамосвала по забою в порожняковом состоянии:

км/ч

Скорость движения автосамосвала по траншее в грузовом состоянии:



км/ч

Скорость движения автосамосвала по траншее в порожняковом состоянии:

км/ч

По правилам безопасности на временных отвальных дорогах ограничиваем скорость движения порожнего автосамосвала до 20 км/ч.

Скорость движения автосамосвала по поверхности в грузовом состоянии:

км/ч

Скорость движения автосамосвала по поверхности в порожняковом состоянии:

км/ч

Полный путь торможения

, (45)

где- путь проходящий автомобилем за время реакции водителя, м;

tp?1 с - время реакции водителя;

Lm - тормозной путь автосамосвала, м

, (46)

Путь, проходящий груженым автомобилем по забою за время реакции водителя:

, м

Путь, проходящий порожним автомобилем по забою за время реакции водителя:

, м

Путь, проходящий груженым автомобилем по траншее за время реакции водителя:

, м

Путь, проходящий порожним автомобилем по траншее за время реакции водителя:

, м

Путь, проходящий груженым автомобилем по поверхности за время реакции водителя:

, м

Путь, проходящий порожним автомобилем по поверхности за время реакции водителя:

, м

Тормозной путь груженого автосамосвала по забою:

, м

Тормозной путь порожнего автосамосвала по забою:

, м

Тормозной путь груженого автосамосвала по траншее:

, м

Тормозной путь порожнего автосамосвала по траншее:

, м

Тормозной путь груженого автосамосвала по поверхности:

, м



Тормозной путь порожнего автосамосвала по поверхности:

, м

Полный путь торможения груженого автомобиля по забою:

, м

Полный путь торможения порожнего автомобиля по забою:

, м.

Полный путь торможения груженого автомобиля по траншее:

, м.

Полный путь торможения порожнего автомобиля по траншее:

, м.

Полный путь торможения груженого автомобиля по поверхности:

, м.

Полный путь торможения порожнего автомобиля по поверхности:

, м.



По условиям безопасного торможения, полный тормозной путь автомобиля должен быть меньше расстояния видимости Lв, м, в данной местности на менее чем на длину машины Lм.

Lв=70м; Lм=10,3 м.

Таким образом, должно соблюдаться условие

Условие возможного заноса автосамосвала на поворотах

,(45)

где fск= 0,45 - коэффициент бокового скольжения;

iв=0,04 - поперечный уклон виража.

По забою и поверхности:

По траншее:

Ограничим скорость порожнего автомобиля до 30 км/ч.



2.2 Проверка тягового двигателя БелАЗ-7549 на нагрев

В процессе эксплуатации автосамосвалов с электромеханической трансмиссией допускается кратковременный перегрев тяговых электродвигателей - до двукратной и более величины, который приводит лишь к кратковременному повышению температуры обмоток.

Нагрев тягового электродвигателя определяем путем сравнения эффективного тока (среднеквадратическому) Iэф с длительным током Iдл, известным из токовой характеристики

, (46)

где Ii - ток двигателя на отдельных участках пути, определяемый по характеристике двигателя, взятый из тягового расчета, А;

t - время движения по участку пути данного профиля, мин;

Тр - время рейса подвижного состава, мин;

a- коэффициент, учитывающий нагревание двигателя в процессе погрузки и разгрузки составов.

,А

Двигатели не перегреваются при условии:

(47)

где Iдл - длительный ток двигателя, определяемый по универсальной характеристике карьерных электровозов и силе тяги на отдельных участках, взятых из тягового расчёта, А;

k3- коэффициент запаса, учитывающий увеличение температуры двигателя в период работы с большими нагрузками;

Iэф- эффективный ток двигателя, А;

,

90 ? 520

2.3 Эксплуатационный расчет автотранспорта

2.3.1 Определение потребного парка автосамосвалов

Целью данного расчета является определение потребного парка автосамосвалов, расхода топлива и провозной способности автодорог.

Рабочий парк автосамосвалов для карьера определяется по средневзвешенным величинам расстояния транспортирования, высоты подъёма(спуска) груза и, в конечном счёте, времени рейса автосамосвала.

Время рейса автосамосвала (мин) определяем по формуле

,(48)

где tn, tдв - время соответственно погрузки и движения в грузовом и порожняковом направлениях, мин;

tр, tдоп - время разгрузки и дополнительное время на маневры, мин

Время погрузки автосамосвала определяем по формуле

,(49)

где N - число ковшей экскаватора, разгружаемых в кузов автосамосвала;

tцикл - время цикла экскаватора, мин;

,мин

Время движения автосамосвала tдв (мин) определяем по формуле

,(50)

где tдвi - время движения автомобиля на i-м участке дороги, определяется по скорости движения, рассчитанной для каждого участка дороги;

li - длина участка;

Vi - скорость автосамосвала на i-м участке, км/ч;

60•(0,6/12+0,8/7+0,5/12+0,6/20+0,8/20+0,5/11)=18,3,мин

Время разгрузки складывается из времени подъёма и опускания кузова автосамосвала:

Тр=1,64+18,3+0,4+0,25=20,6,мин

Число рейсов r одного самосвала за смену определяем по формуле

(51)

где Тсм - длительность смены, мин;

kв=0,7 - коэффициент использования сменного времени;

Сменная эксплуатационная производительность (т/смену) самосвала

,(52)

где kq - коэффициент использования грузоподъемности автосамосвала;

,(53)

где qф - фактическая масса груза в кузове машины, т.

Qа см=16·80•0,97=1241,6,т/смену

Рабочий парк самосвалов определяется по формуле

,(54)

где Qк см - сменная производительность карьера, т

,(55)

где Тр - число рабочих смен автотранспорта в году;

kн=1,1 - коэффициент неравномерности грузопотока.

,т



Инвентарный парк самосвалов

,(56)

где уm - коэффициент технической готовности автопарка.

2.3.2 Определение пропускной и провозной способности транспортной системы

Правильно спроектированная и хорошо функционирующая транспортная система карьера позволяет получать на выходе к приёмным пунктам грузопотоки с заданными параметрами и определённым уровнем вероятности их достижения, меньшим единицы. Мощность грузопотока будет, как правило, меньше или больше расчётной величины. Чтобы обеспечить надёжную реализацию расчётных грузопотоков, необходимо проверить возможности запроектированной транспортной системы по формированию этих потоков.

Пропускная и провозная способность транспортной системы определяется для наиболее нагруженного участка трассы, где концентрируются грузопотоки. Таким обычно является выездная траншея.

Пропускная способность полосы автодороги (количество автосамосвалов в час) при двустороннем движении машин определяется из выражения:

,(57)



где V - расчётная скорость движения автосамосвала на данном участке, км/ч;

kн=1,5- коэффициент неравномерности движения;

Sб - безопасный интервал между автосамосвалами

, (58)

где SТ - полный тормозной путь автосамосвала (с учетом тормозного пути), м;

la - длина автосамосвала, м.

Безопасный интервал между гружеными автосамосвалами по забою:

,м

Безопасный интервал между порожними автосамосвалами по забою:

,м

Безопасный интервал между гружеными автосамосвалами по траншее:

,м

Безопасный интервал между порожними автосамосвалами по траншее:

,м

Безопасный интервал между гружеными автосамосвалами по поверхности:



,м

Безопасный интервал между порожними автосамосвалами по поверхности:

,м

Пропускная способность груженных автосамосвалов по забою:

Пропускная способность порожних автосамосвалов по забою:

Пропускная способность груженных автосамосвалов по траншее:

Пропускная способность порожних автосамосвалов по траншее:

Пропускная способность груженных автосамосвалов по поверхности:



Пропускная способность порожних автосамосвалов по поверхности:

Провозная способность транспортной системы определяется также для наиболее нагруженного участка дорожной трассы:

,(59)

где N- пропускная способность участка дороги;

qa - грузоподъёмность автосамосвала, т;

kq - коэффициент использования грузоподъёмности автосамосвала;

f- коэффициент резерва пропускной способности.

Для гружёного автосамосвала:

Полученный по данной зависимости расчётная суточная величина провозной способности должна быть проверена по условию:

М ? Qсут/Tсут , (60)

где Qсут - максимальный расчётный суточный грузопоток на данном участке трассы, т;

Tсут - число часов работы карьера в сутки.

35917?2772/24=115,5



Условие выполнено.

Коэффициент резерва провозной способности

kp=M/Qч , (62)

kp=24477/115,5=212

Повысить провозную способность при прочих равных условиях можно путём увеличения грузоподъёмности автосамосвалов

для порожнего автосамосвала:

32510 ?2772/24=115,5

kp=432510/115,5=281

Повысить провозную способность при прочих равных условиях можно путём увеличения грузоподъёмности автосамосвалов.

2.3.3 Определение расхода топлива

Расход топлива, (л) при движение на каждом участке маршрута определяется зависимостью

(63)

где qe - удельный расход топлива, кВт•ч;

Ne- мощность дизеля,кВт;

Va - средняя скорость движения автомобиля, км/ч;

?S - протяженность участка маршрута, м;

гт- плотность топлива,кг/м3;

зтр - КПД трансмиссии;

зв - коэффициент использования максимальной мощности двигателя;

По забою:

,л

,л

По траншее:

,л

,л

По траншее:

,л

,л

Расход топлива за один рейс составит

(64)

,л

где n - число участков движения.



3. Расчет конвейера

3.1 Определение расчетной производительности конвейера, предварительный выбор типа, параметров ленты и роликоопор

Потребная производительность транспортирующей установки определяется количеством насыпного груза, который поступает на нее в единицу времени и должен быть перемещен в заданном направлении на заданное расстояние.

Расчетная часовая производительность конвейера Qч (т/ч) определяем в соответствии с режимом подачи сырья на предприятие:

,(65)

где Qг - средняя годовая производительность, т.к. объём добываемого полезного ископаемого составляет 30% от объёма горной массы, т/год

kн - коэффициент неравномерности загрузки конвейера;

m0 - число рабочих смен в году;

Тсм - продолжительность смены;

Kм - коэффициент использования конвейера в течение смены.

,т/ч

Величина скорости движения ленты весьма существенно влияет на общую характеристику работы конвейера. Поэтому принимаем оптимальное значение скорости движения ленты из стандартного ряда V=3,15 м/с.

Ширина ленты зависит в основном от потребной производительности конвейера и скорости движения ленты, а так же угла наклона боковых роликов рабочей роликоопоры.

Потребная ширина ленты может быть определена по формуле

,(66)

где c- коэффициент, зависящий от числа роликов и угла наклона боковых роликов вв желобчатой роликоопоре.

г- насыпная плотность транспортируемого материала, т/м3;

kв - коэффициент, учитывающий уменьшение поперечного сечения материала на ленте при наклонном положение конвейера;

V- скорость движения ленты, м/с

,мм

Для данного груза ширину ленты проверяем по условию

,(67)

где bmax - максимальный геометрический размер куска горной массы, полученный после дробления на дробильно-сортировочном комплексе.

,(68)

где - коэффициент дробления;

n - количество циклов дробления при емкости ковша 10 м3;

(69)

Тогда неравенство будет иметь вид

Из стандартного ряда по ГОСТ-20-85 выбираем ленту с В=1000 мм=1м.

3.2 Определение погонных нагрузок и тяговый расчет

Среднее количество груза на единицу длины грузонесущего элемента - погонная нагрузка - выражается в единицах массы (кг/м).

Погонный вес груза может быть определен из заданной производительности и насыпному весу груза

, (70)

Погонный вес ленты может быть определен с достаточной для расчета точностью по эмпирической зависимости

, (71)

где В - ширина ленты, м;

i - число прокладок в ленте;

д1 и д2 - толщина защитного резинового слоя соответственно па рабочей и нерабочей поверхности ленты, мм;

дпр - толщина одной тканевой прокладки, мм.

Поскольку на рабочей и холостой ветвях конвейера стоят разные роликоопоры (на рабочей - многороликовые, а на холостой -однороликовые), то погонные нагрузки от веса вращающихся частей роликоопор будут разные.

На рабочей ветви q/р определяется по формуле

,(72)

где Gр/ - вес вращающихся частей роликоопор на груженой ветви, даН;

, (73)

lр/- расстояние между роликоопорами на груженой ветви, м;

Погонный вес роликоопорqр// на порожней ветви определяется по формуле

,(74)



где Gр// - вес вращающихся частей роликоопор на порожней ветви, даН;

, (75)

lр//- расстояние между роликоопорами на порожней ветви, м.

Общее сопротивление (Н) для участка груженой и порожней ветви наклонного участка конвейера определяется по формуле:

, (76)

, (77)

где щ/=0,03 и щ//=0,22

К сосредоточенным сопротивления относятся: сопротивления на барабанах, на выпуклых участках, на погрузочный пунктах в местах промежуточной нагрузки.

Сопротивления на погрузочном пункте

Сопротивление на погрузочном пункте обусловлены сообщением грузу скорости ленты, а также трением груза о стенки воронки и направляющие борта. Скорость поступления груза равна скорости движения ленты.

,(78)

где с - коэффициент, учитывающий трение груза о неподвижные борта;

Пользуясь общей формулой для определения натяжения гибкого тягового органа, определим сопротивление на всех участках конвейера

Определение усилий в различных точках тягового органа (ленте) осуществляется методом обхода по контуру. Суть этого метода заключается в том, что весь контур конвейера (по тяговому органу) разбивается на отдельные участки.

Каждый такой участок отличается неизменностью характера движения тягового органа и груза. Граница таких участков отмечается точками, нумерация которых ведется с точки сбегания тягового органа с приводного барабана.

Таким образом, весь контур конвейера разделен на прямолинейные участки горизонтальные прямолинейные 1-2 и 3-4 и криволинейные 2-3 и 4-1. Участок 1-2 - порожний, участок 3-4 - груженый.

Рис. 3.1 - Схема разделения конвейера на участки

Видно, что условия (натяжения) в каждой точке тягового органа разные. Основной задачей тягового расчета является определение усилий во всех характерных точках тягового органа.

Если усилие в точке № 1 обозначить как S1, то усилие в последующей по ходу конвейера точке № 2 будет превышать его на величину того сопротивления, которое должен преодолеть тяговый орган при движении от точки № 1 до точки № 2, т.е.

,(79)

где W1-2 - сопротивление движению на участке 1-2.

Сопротивление движению ленты на прямолинейных участках зависит от угла наклона ленты в, длины участка L, погонных нагрузок от веса груза, ленты, вращающихся частей роликоопор, коэффициента сопротивления движению ленты щ.

При движении ленты присутствуют две группы сопротивлений:

- вредные, которые присутствуют всегда, затрудняют движение ленты,исчитаются положительными по знаку;

- продольные, зависящие от угла наклона конвейера, веса материала и ленты (в расчетах примем положительными, т.к. их направление совпадает с направлением движения ленты).

Сопротивление на барабанах

Sнб - натяжение ленты перед барабаном;

Sсб - натяжение ленты после барабана.

Sсб=Sнб•k , (80)

При угле обхвата а=180? - k=1,05, то есть Sсб= 1,05·Sнб

Формула для определения натяжения гибкого тягового органа:

,(81)



В качестве второго, связывающего между собой усилие в точке набегания ленты Sнб и точке сбегания ее с барабана Sсб= S1, можно взять уравнение Эйлера

,(82)

где е - основание натурального логарифма;

бугол обхвата барабана лентой, рад;

м - коэффициент сцепления ленты с барабаном

, (83)

, (84)

, (85)

, (86)

Решая совместно находим:

,

.

,

,

.

Найдя характерную точку с минимальными натяжением на груженой ветви и рассчитав ее натяжение поверяем ее по условию минимального натяжения обеспечивающего величину нормального провеса ленты между роликоопорами

где =0,8м - расстояние между роликоопорами на груженой ветви

Выбранную ранее ленту проверяют на прочность по максимальному натяжению,

,(83)

откуда находится число прокладок в ленте

,(84)

где Sнб - наибольшее натяжение в ленте, Н;

m- запас прочности;

В - ширина ленты, см;

д - предел прочности одной прокладки, Н/см

Окружное усилие на приводном барабане равно

, (85)

.

Для нормальной работы привода необходимо, чтобы

, (86)

Исходя из полученных значений окружного усилия на приводном барабане W0max, определим потребную мощность приводного двигателя, кВт.

железнодорожный транспорт конвейер производительность

, (87)

где з - КПД передаточного механизма;

VA - скорость движения ленты, м/с.

Для ленточных конвейеров применяются обычно электродвигателя единой серии 4А с повышенным моментом (4АР) или с повышенным скольжением (4АС).

Принимаем электродвигатель серии 4А мощностью N=3 кВт.



Список литературы

1. Транспортные машины и комплексы открытых горных работ. Методическое указание по выполнению курсового проекта для студентов специальности 170100. МГТУ 2001. 45 с.

2.Спиваковский А.О., Потапов М.Г. Транспортные машины и комплексы открытых горных разработок. М.: Недра, 1974. 440 с.

3. Курсовое проектирование грузоподъемных машин: Учебное пособие/ С.А. Казак, В.Е. Дусье и др.; Под ред. С.А. Казака. - М.: Высш. шк., 1989.-319 с.

4. Дьяков В.А. Транспортные машины и комплексы открытых разработок.: Учебник для вузов - М.: Недра, 1986. - 344с.

5. Справочник механика открытых работ. Эксковационно - транспортные машины циклического действия/М. И. Щадов, Р. Ю. Подэрни и др.; Под ред. М. И. Щадов, Р. Ю. Подэрни. - М.: Недра, 1989. - 374с.

6. Васильев М. И., Волотковский В. С., Кармаев Г. Д. Конвейеры большой протяженности на открытых работах. М., Недра, 1977. - 248 с.

7. Мариев П. Л., Кулешов А. А., Егоров А. Н., Зырянов И. В. Карьерный автотранспорт стран СНГ в XXI веке. - СПб.: Наука, 2006. - 387 с.

Размещено на Allbest.ru