Будішевський В.О. Проектування транспортних систем енергоємних виробництв

Подождите немного. Документ загружается.

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

+ω−

≤

110

1000

max

iа

порт

пор

, кН,

де а

– уповільнення, м/с

14,0

402

33,3

⋅

а м/с

– швидкість початку гальмування, v

= 3,33 м/с;

– гальмовий шлях, згідно ПБ l

= 40 м;

– коефіцієнт зчеплення, ψ

= 0,17 – з підсипанням піску

на вологі рейки (див. додаток 4);

13081

51014,0110

17,01000

80 =

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

+−⋅

⋅

≤

пор

Q кН.

З визначених Q

і Q

пор

вибираємо мінімальні. У цьому ви-

падку Q

пор

= 966 кН ; Q

=878 кН.

Визначаємо можливе число платформ у складі.

143

6,6

966

===

пор

платформи;

6,46

878

платформ,

де G

– вага порожньої вагонетки, для ПВГ 2,5 приймаємо за її

технічною характеристикою G

=6,6 кН.

До подальшого розрахунку приймемо число платформ

n=18.

Уточнюємо вагу навантаженого і порожнього поїзда за

прийнятим числом платформ.

− Вага навантаженого поїзда

839)6,640(18)(

⋅

GGпQ

кН.

− Вага порожнього поїзда

201

1196,618

⋅

nGQ

пор

кН,

Перевірка тягових двигунів на нагрівання

Розглянемо найбільш важкий випадок для роботи двигуна,

коли навантажений поїзд рухається на підйом, а порожній

− під

ухил.

Оскільки довжина відкочування не перевищує 1000 м для

визначення еквівалентного струму використаємо трапецієподіб-

ну діаграму швидкості.

Визначаємо силу тяги в сталому режимі, що припадає на

один двигун

()

(

)

5,4)46)(83980(

=++⋅=−ω+⋅=

cpнн

дв

iQР

F кН;

()

(

)

6,0)410)(11980(

=−+⋅=−ω+⋅=

cpпорпор

дв

пор

iQР

F кН,

де п

дв

– число двигунів електровоза, п

дв

=2.

Визначаємо струми і швидкості в сталому режимі роботи

двигуна.

За електромеханічними характеристиками двигуна ДПТР-

12 (див. додаток 5) визначаємо

і I

nop

– струм, споживаний електровозом під час устале-

ного руху відповідно з вантажем і порожняком:

= 100 А; I

nop

= 20 А;

і v

пор

– сталу швидкість руху составів у вантажному і по-

рожньому напрямку:

= 6,5 км/година; v

пор

= v

= 14,4 км/година.

Визначаємо струми і час руху поїзда під час пуску.

Вважаємо, що пусковий струм дорівнює годинному

=125А.

За електромеханічною характеристикою двигуна визнача-

ємо силу тяги під час пуску F

пуск

= 6,2 кН.

Уточнюємо пускові прискорення.

Під час руху навантаженого поїзда:

202

()

01,0

110

)44,8(

83980

10002,62

110

+−

⋅⋅

+ω

′

−

⋅

срн

пускдв

QР

а м/с

Під час руху порожнього поїзда

()

47,0

110

)414(

11980

10002,62

110

−−

⋅⋅

+ω

′

−

⋅

српор

пор

пускдв

пор

QР

м/с

Визначаємо тривалість періоду прискорення під час руху

навантаженого і порожнього поїздів.

Під час руху навантаженого поїзда:

6,5

01,060

33,3

⋅

уст

хв.

Під час руху порожнього поїзда

12,0

47,060

33,3

⋅

пор

уст

пор

хв.

Визначаємо припустиму швидкість руху порожнього поїз-

да під ухил за фактором гальмування.

.км/година23510

11980

8017,01000

7,2

1000

7,2

max

=−+

⋅⋅

=−ω+

≤ i

пGР

пор

пордоп

де ψ

− коефіцієнт зчеплення при гальмуванні, ψ

=0,17.

Відповідно до отриманого результату швидкість поїзда в

порожньому стані під час його руху під ухил не обмежена у

всьому інтервалі швидкостей руху електровоза. Для подальшого

розрахунку приймаємо v

пор

= v

= 14,4 км/година.

Визначаємо еквівалентний (середньоквадратичний) струм

203

А,7,68

302,14

4,4208,9100)12,06,5(125

05,1

)(

222

⋅+⋅++

θ+

+++

α=

дв

порпорннпорнпус

ек

ТIТIttI

пп

де Т

і Т

пор

– час руху навантаженого і порожнього поїздів:

8,9

5,675,0

608,0

75,0

⋅

Т хв.;

4,4

4,1475,0

608,0

75,0

⋅

пор

хв.;

– тривалість руху:

= Т

+ Т

пор

= 9,8+4,4=14,2 хв;

– тривалість пауз:

123

=θ +θ +θ

= 10+10+10=30 хв.,

– тривалість маневрів електровоза в пристовбурному

дворі, θ

=10 хв;

– тривалість маневрів електровоза в пункті навантажен-

ня, θ

=10 хв;

– тривалість додаткових зупинок у місцях перетинання

транспортних магістралей, θ

=10 хв;

α – коефіцієнт, що враховує погіршення охолодження дви-

гуна під час зупинок, а також роботу двигуна під час

маневрів, α = 1,05.

Оскільки умова

длек

≤

не виконується послідовно змен-

шуємо число платформ доти, поки тривалий струм не стане

більше еквівалентного. Опускаємо проміжні розрахунки і в ос-

таточному підсумку одержимо число платформ у складі n=14.

При цьому:

пор

= 92 кН; Q

= 652 кН; I

= 90 А; I

nop

= 18 А;

204

=9,1 хв; Т

пор

=4,4 хв; І

ек

=49,8 А; Т

дв

=13,5 хв .

Інвентарне число електровозів

= N

+ N

рез

= 1 + 0 = 1;

де N

– число робочих електровозів;

рез

– число резервних електровозів,

N .

Примітка. Результат округляємо до найближчого більшо-

го цілого числа;

τ – число можливих рейсів одного електровоза,

305,13

5,56060

⋅

θ+

=τ

дв

рейсів;

– „чистий час” роботи електровозного відкочування в

зміну, прийнятий на 0,5 годин менше тривалості зміни;

– повне число рейсів у зміну,

= τ

пг

+ τ

= 2+1 = 3 рейси;

пг

– необхідне число рейсів для виведення вантажу,

414

903,1

⋅

==τ

пG

змн

пг

рейси.

Примітка. Результат округляємо до найближчого більшо-

го цілого числа;

– коефіцієнт нерівномірності видачі вантажу, k

= 1,3;

зм

– змінний вантажопотік;

– необхідне число рейсів для перевезення людей, τ

= 1;

n – кількість платформ.

Число резервних електровозів приймаємо

рез

= 0.

Можлива змінна продуктивність одного локомотива з ви-

везення вантажу

3924147

⋅

nGQ

ел

т/зміна.

205

Розрахунок параметрів електропостачання.

Енергоємність батареї необхідна для роботи електровоза

протягом зміни

(

)

година,кВт287

100060

)4,4181,990(129205,1

1060

⋅=⋅

⋅

⋅+⋅⋅⋅⋅

=τ

⋅

порпорннpдв

tItIUn

де U

– середня розрядна напруга батареї, U

= 129В;

Необхідне число робочих батарей на один електровоз:

4,0

===

бр

батареї,

де A

′

– енергоємність батареї, A′ = 65кВт·година.

Загальне число батарей на один електровоз:

211

збр

тmm

батареї,

де m

– число батарей під зарядкою, m

=1.

Загальне число батарей

3112

⋅

рк

тNтт батареї,

де m

– резервне число батарей(1 батарея на 10 працюючих).

Інвентарне число зарядних столів

211

ремиисз

пNт столи,

де п

рем

– додаткове число зарядних столів для обміну і ремонту

батарей.

Питома витрата енергії

()

[]

кмт

годинаВт

8,244)610(17,0605,155

⋅

=−++⋅⋅=−ω+ωλ+ωα=

cpнпорн

iа

Абсолютна витрата енергії

А = аQ

зм

L = 24,8·90·0,8 = 1784,2 Вт·година,

де λ - коефіцієнт тари, λ=0,17.

206

6.5. ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ ЛОКОМОТИВНОГО ВІДКОЧУВАННЯ

КОНТАКТНИМ ЕЛЕКТРОВОЗОМ

Проведемо розрахунок стосовно шахти «Росія» ВО «Селі-

діввугілля». Шахта не є газовою і пилонебезпечною , тому на

ній є можливість застосовувати контактні електровози.

У даному прикладі локомотив використовується для

транспортування основного вантажопотоку і людей корінним

відкаточним штреком.

Вихідні дані до розрахунку:

Категорійність шахти з газу і пилу - безпечна.

Сумарний змінний вантажопотік Q

зм

= 750 т/зміна.

Число навантажувальних пунктів - 1.

Довжина відкочування L = 1400 м.

Середній ухил рейкового шляху i

ср

= 4 ‰.

Схема відкочування наведена на малюнку 6.3.

ОД

=1400 м

Рисунок 6.3. Схема електровозного відкочування

З урахуванням категорійності шахти, довжини транспор-

тування, змінного вантажопотоку приймаємо для переміщення

вантажу контактний електровоз К10.

Технічні характеристики електровоза:

Зчіпна маса - 10 т.

Сила тяги:

годинна - 18000 Н;

тривала - 4800 Н.

Швидкість:

годинна - 12,2 км/година;

тривала - 18,0 км/година.

207

Тип двигуна - ЭТ-31.

Струм:

годинний - 142 А;

тривалий - 62 А.

Сумарна годинна потужність двигунів - 2×31(кВт).

Як транспортні посудини приймемо наявні на шахті ваго-

нетки ВГ2,5-900 місткістю – 2,5 м

і масою – 11,3 кН.

Визначення величини поїзда.

За умовою зчеплення коліс електровоза з рейками.

Максимально припустима вага поїзда під час зрушення на-

вантаженого поїзда під мінімальний ухил за умовою зчеплення

коліс із рейками

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

+−ω

′

≤ 1

110

1000

min

, кН;

18201

03,011022,11

24,01000

100 =

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

⋅+−

⋅

≤

Q кН,

де Р– зчіпна вага електровоза, Р = 100 кН;

′

– пусковий опір руху вагонетки;

ω – питомий опір навантажених вагонеток, = 8 Н/кН;

2,1184,1

⋅

′

Н/кн.;

а – пускове прискорення, приймаємо а = 0,03 м/с

;

– коефіцієнт зчеплення, ψ

= 0,24 – з підсипанням піску

на чисті сухі рейки(див. додаток 4).

Максимально припустима вага поїзда під час зрушування

порожнього поїзда на максимальний підйом

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

++ω

′

≤ 1

110

1000

max

пор

, кН;

208

9761

03,0110514

24,01000

100 =

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

⋅++

⋅

≤

пор

Q кН,

де – пусковий опір руху вагонетки;

пор

′

пор

ω – питомий опір навантажених вагонеток, = 10 Н/кН

пор

14104,1 =⋅=ω

′

пор

Н/кН.

За умовою гальмування електровоза, що рухається під

максимальний ухил

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

+ω−

≤ 1

110

1000

max

нт

, кН,

де а

– уповільнення, м/с

3,0

402

⋅

а м/с

– швидкість початку гальмування, v

= 5 м/с;

– гальмовий шлях, згідно ТБ l

= 40 м;

– коефіцієнт зчеплення, ψ

= 0,24 – з підсипанням піску

на чисті сухі рейки(див. додаток 4).

7001

583,0110

24,01000

100 =

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

+−⋅

⋅

≤

Q кН.

За потужністю тягових двигунів

()

српор

тр

пор

−

⋅+ωζα

≤

−3

106,0

, кН,

()

471100

1041016,0

8,4

=−

⋅+⋅

−

пор

Q кН,

де F

тр

− тягове зусилля в тривалому режимі, визначається за

технічною характеристикою локомотива. Для К10

тр

=4,8 кН;

ας у більшості випадків можна вважати, що 1

ς= .

209

З визначених Q

і Q

пор

обираємо мінімальне. У розгляну-

тому прикладі Q

пор

= 471 кН і Q

= 700 кН.

Визначаємо число вагонеток у поїзді

3,11

471

===

пор

вагонетка,

3,118,20

700

вагонетки,

де G

– вага порожньої вагонетки, для ВГ2,5-900 G

=11,3 кН;

G – вага вантажу у вагонетці, G =20,8 кН (вважаємо, що кое-

фіцієнт заповнення вагонетки дорівнює 1).

До подальшого розрахунку приймемо число вагонеток

n = 22.

Уточнюємо вагу навантаженого і порожнього поїзда за

прийнятим числом вагонеток.

Вага навантаженого поїзда

706)3,118,20(22)(

⋅

GGпQ

кН.

Вага порожнього поїзда

2493,1122

⋅

nGQ

пор

кН.

Перевірка тягових двигунів на нагрівання.

Сила тяги в сталому режимі, що припадає на один двигун

()

(

)

6,1)48)(706100(

=−+⋅=−ω+⋅=

cpнн

дв

iQР

F кН;

()

(

)

4,2)410)(249100(

=++⋅=−ω+⋅=

cpпорпор

дв

пор

iQР

F кН,

де п

дв

– число двигунів електровоза, п

дв

=2.

Визначаємо струми і швидкості в сталому режимі роботи

двигуна.

За електромеханічними характеристиками двигуна ЭТ-31

(див. Додаток 5) визначаємо:

і I

nop

– струм, споживаний електровозом під час сталого

руху відповідно з вантажем і порожняком:

210