Будішевський В.О. Проектування транспортних систем енергоємних виробництв

Подождите немного. Документ загружается.

де k

– коефіцієнт запасу сил зчеплення, приймається

=1,4...2,0 – для рушійного режиму;

= 1,4...3,0 – для генераторного режиму (більші значення

- для більших кутів нахилу);

μ – коефіцієнт зчеплення каната зі шківом тертя,

μ = 0,12...0,16;

α- кут обхвату канатом шківа тертя, α= 7π (3,5 витки).

Примітка. У випадку, якщо в процесі експлуатації дороги

має місце робота дороги як у рушійному, так і в генераторному

режимі то, перш ніж вибрати мінімальний натяг каната в

точці його збігання зі шківа тертя, необхідно вирішити насту-

пну систему нерівностей:

⎪

⎩

⎪

⎨

⎧

−

≥

−

≥

μα

min

eWk

сб

після чого вибрати максимальне значення і прийняти за

розрахункове.

min

сб

У зв'язку з тим, що монорейкова канатна дорога працює за

човниковою схемою, можливі наступні режими її роботи:

вантаж транспортується від шківа тертя до кінцевого

блоку, а назад іде порожній поїзд (або навпаки); у цьому

випадку може бути як рушійний, так і генераторний ре-

жими роботи установки залежно від напрямку перемі-

щення вантажу - «під ухил» або «на підйом»;

вантаж транспортується в обох напрямках (від шківа тер-

тя до кінцевого блоку і назад).

У зв'язку з технологічними особливостями ведення гірни-

чих робіт найбільш імовірний другий випадок, коли вантаж

(люди) переміщаються в обох напрямках (див. рис 8.1). Надалі

як приклад будемо розглядати саме цей випадок. Різниця в роз-

рахунках при транспортуванні вантажу в одному напрямку буде

полягати лише в режимі роботи транспортної установки (рушій-

251

ний або генераторний) і в тому, що в одному з напрямків на на-

вантаженій вітці варто враховувати вагу порожнього поїзда.

Рівняння для розрахунку натягу каната в характерних точ-

ках наведені в таблиці 8.1.

Таблиця 8.1.

Схема.1

(генераторний режим)

Схема.2

(руховий режим)

min

−

μα

еWk

сб

min

1 сб

SS =

′

;

WSS

′

;

3223 −

′

WSS ;

пор

WSS '''

+= ;

,)sincos(

)sincos()(

Lgfq

gGGW

кк

β−β

−

′

,)sincos( LfgqW

ккпор

β+β=

′

min

−

μα

сб

min

1 сб

SS = ;

пор

WSS

;

3223 −

= WSS ;

WSS

;

,)sincos(

)sincos()(

Lgfq

gGGW

кк

β+β

,)sincos( LfgqW

ккпор

β−β=

Перевірка тягового каната на міцність.

Передбачає визначення максимального натягу каната (під

час руху від шківа тертя і до шківа тертя). Більше із цих значень

використовується в розрахунку:

[

]

max

m =

де

max

– максимальний натяг каната, Н;

[

S] – припустиме розривне зусилля каната, Н;

[

m] – припустимий запас міцності каната;

252

m – розрахунковий запас міцності каната.

Запас міцності каната для пасажирських перевезень [

m] = 6,

для вантажних наведений у таблиці 8.2:

Таблиця 8.2.

Довжина

транспортування, м

300-

600

600-

900

900-

1200

Понад 1200

Припустимий запас

міцності каната [m]

5 4,5 4 3,5

Якщо розрахунковий коефіцієнт запасу міцності каната

менше припустимого, то необхідно вибрати більш міцний канат

або зменшити масу вантажу, що транспортується.

Визначення тягового зусилля:

− для рушійного режиму

))(05,0...03,0(

0 сбнбсбнб

SSSSW

−

= , Н;

− для генераторного режиму

))(05,0...03,0(

0 сбнбсбнб

SSSSW

′

−

′

−

′

, Н;

Споживана потужність електродвигуна.

Визначається потужність двигуна під час руху від шківа

тертя і до шківа тертя. При цьому:

для рушійного режиму

1000

, кВт,

де

v – швидкість руху каната, м/с;

– ККД привода,

=0,8...0,9;

для генераторного режиму

1000

′

N , кВт.

253

Примітка. При гальмовому режимі v варто приймати на

5 – 7% вище, ніж під час рушійного режиму, тому що швид-

кість обертання двигуна перевищує синхронну.

Середньоквадратична (ефективна) потужність.

Визначається потужність електродвигуна, споживана їм у

плині циклу руху монорейкової дороги:

θ+

рей

рр

ТNTN

, кВт,

де

рей

– тривалість рейсу, T

рей

= 2T

+ θ;

– тривалість руху поїзда в одному напрямку

= , м/с,

θ – тривалість пауз.

За величиною

перевіряють установлений на прийнятій

монорейковій дорозі електродвигун, потужність якого познача-

ють

, за перевантажувальною здатністю:

⋅=λ

25,1 ,

де λ – кратність максимального (перекидаючого) моменту дви-

гуна.

Якщо

λ перевершує кратність моменту прийнятого двигу-

на, то прийдеться збільшувати його потужність. Для асинхрон-

ного двигуна звичайного типу

λ = 1,8...2,2.

Примітка. У розрахунках вага порожнього поїзда визна-

чається з урахуванням наступних особливостей комплектації

поїзда монорейкової дороги:

321

43421

єколи

гпгп

єколи

ccmmnmnmmncm

zMzMzMMMG

де M

ст

– маса парашутної системи, M

ст

= 480 кг;

тп

– маса приводного візка:

тп

= 452 кг для доріг 6ДМКУ і ДМКМ;

тп

= 867 кг для дороги ДМКУ;

пт

– маса пасажирського візка, M

пт

= 490 кг;

254

пт

– число пасажирських вагонів, z

пт

=4(максимальне число);

гп

– маса вантажних платформ, M

пт

= 390 кг;

гп

– число вантажних платформ, приймається залежно від кі-

лькості перевезеного вантажу;

– маса сполучної тяги, M

= 13,2 кг;

– число сполучних тяг, z

= 2 на кожний візок;

– маса сполучної серги , M

= 4,5 кг;

– число сполучних серег, z

= 4 на кожний візок.

Варто врахувати, що найбільша маса перевезеного вантажу на

один візок (каретку) повинна бути не більше 2000 кг.

Маса одного пасажира дорівнює 90 кг.

Місткість одного пасажирського візка 8 осіб.

Найменший натяг каната за усім його контуром повинен

бути не менше 2000...2500 Н для запобігання його надмірного

провисання.

8.2.4. Приклад тягового розрахунку монорейкової дороги

Розрахунок монорейкової дороги проведемо для ухилу

блоку № 5 шахти «Красноармійська-Західна №1», що викорис-

товується для перевезення людей.

Вихідними даними для розрахунку є:

зм

– кількість людей, що доставляються дорогою, в зміну,

зм

= 50 чол.;

L – довжина транспортування, L = 550 м;

β– кут нахилу виробки, β = 6°.

Вибір монорейкової дороги для перевезення людей.

Залежно від довжини транспортування і кута нахилу

виробки приймається дорога 6ДМКУ.

Необхідна кількість рейсів у зміну для перевезення людей:

зм

п =

де R

– кількість людей, перевезена монорейковою дорогою за

1 рейс.

= z

пт

пм

= 4 · 8 = 32 чол.,

255

пт

– кількість пасажирських вагонів, z

пт

= 4;

пм

– місткість одного пасажирського візка; n

пм

= 8 чол;

6,1

п ,

приймаємо = 2 рейси.

Тривалість рейса під час перевезення людей

θ+=

де v – швидкість руху поїзда, м/с, v = 1,26 м/с;

θ – витрати часу, пов'язані з посадкою і висадженням людей:

θ = 1,7 R

= 1,7 · 32 = 54,4 сек.

Приймаємо θ ≈1 хв.

6,151

26,160

5502

⋅

лр

tТ хв.

Для виконання загальних положень з перевезення людей

на шахті повинна виконуватися наступна умова:

мон

≥ t

· ,

де Т

мон

– час, що залишається на перевезення людей монорейко-

вою дорогою, хв.

мон

≤ 45 – (Т

піш

+ Т

дв.м

+ Т

оч

) , хв,

де 45 хв – максимальний час руху людей до місця роботи від

поверхні шахти;

піш

– сумарний час руху робітників пішки, Т

піш

= 5 хв;

дв.м

– сумарний час руху людей на транспортних машинах до

монорейкової дороги, хв., у цьому випадку Т

дв.м

= 0;

оч

– сумарний час очікування робітниками транспортних за-

собів, хв, Т

оч

= 5 хв.

мон

≤ 45 - (5 + 0 + 5) = 35 хв.

Умова Т

мон

≥ t

виконується: 35 ≥ 31,2.

Тяговий розрахунок монорейкової дороги.

Опір руху тягового каната.

256

Якщо монорейкова дорога працює за човниковою схемою,

то опори руху потрібно розраховувати в обох напрямках.

При переміщенні людей убік приводного шківа (див. рис.

8.1 схема 2)

LfgqW

ккпор

)sincos(

−

;

580550)6sin6cos015,0(02,181,9 −=⋅−⋅=

пор

W Н;

= ((G + G

)(ω cosβ + sinβ) + q

cosβ + sinβ) L) g;

= ((2880 + 3175) · (0,04 cos6° + sin6°) + 1,02 (0,015 ·

cos6° + sin6°) 550) ⋅ 9,81= 9229 Н,

де q

– погонна вага каната, кг/м, q

= 1,02 кг/м;

L – довжина монорейкової дороги, L = 550 м;

– коефіцієнт опору руху канатів блоками, f

= 0,015;

G – маса вантажу, кг;

G = 90n= 90 · 32 = 2880 кг;

n – кількість людей, n = 32;

– маса елементів, які пересуваються монорейкою, кг,

= M

ст

+ М

тп

+М

пт

+ М

⋅

ст

– маса парашутної системи, M

ст

= 480 кг;

тп

– маса приводного візка, М

тп

= 452 кг;

пт

– маса пасажирського візка, М

пт

= 490 кг;

пт

– кількість пасажирських візків, z

пт

= 4;

– маса сполучної тяги, М

= 13,2 кг;

– кількість сполучних тяг, z

= 8;

– маса сполучної тяги, М

= 4,5 кг;

– кількість сполучних серг, z

= 16.

= 480 + 452 + 490 · 4 + 13,2 · 8 + 4,5 · 16 = 3175 кг;

ω – коефіцієнт опору руху пасажирських візків монорей-

кою, ω = 0,04.

Сумарна сила опору руху

257

= k

+ W

пор

) = 1,3 (9229 – 580) = 11244 Н.

Визначення натягу каната методом «обходу за контуром».

869

17,21

112446,1

min

−

⋅

−

μα

сб

Н,

де

– коефіцієнт запасу сил зчеплення, k

= 1,6;

μ – коефіцієнт зчеплення каната зі шківом тертя,

μ = 0,14;

α – кут обхвату канатом шківа тертя, α = 7°;

μα

– тяговий фактор, е

μα

= 21,7.

= 3000 Н,

= S

+ W

пор

= 3000 – 580 = 2420 Н,

= S

+ W

2-3

= S

+ 0,07S

= 1,07·2420 = 2590 Н,

= S

+ W

пор

= 2590 + 9229 = 11819 Н.

Тягове зусилля

= S

нб

– S

сб

+ 0,04(S

нб

+ S

сб

) Н;

= 11819 – 3000 + 0,04( 11819 + 3000) = 9412 Н.

Потужність двигуна

8,01000

26,19412

1000

⋅

N кВт.

При переміщенні людей від приводного шківа (див. рис.

8.1 схема 1).

пор

′

= g q

cosβ + sinβ)L =

= 9,81 · 1,02 (0,015 · cos6° + sin6°) · 550 = 657 Н,

′

= ((G + G

)(ω cosβ – sinβ) + q

cosβ – sinβ) L) g =

= ((2880 + 3175) · (0,04 cos6° – sin6°) + 1,02 (0,015 · cos6° –

–sin6°) 550) ⋅ 9,81= –4339 Н.

Сумарна сила опору

258

= k

( + ) = 1,3 (–4339 + 657) = –4787 Н.

′

пор

′

Визначення натягу каната методом «обходу за контуром».

10037

17,21

7,2147872

min

−

⋅⋅

−

μα

eWk

сб

Н,

де k

– коефіцієнт запасу сил зчеплення, k

= 2.

′

= 10039 Н;

′

= + W'

= 10039 – 4339 = 5700 Н,

′

= 1,07 = 1,07·5700 = 6099 Н,

′

= + W'

пор

= 6099 + 657 = 6756 Н.

′

Визначення тягового зусилля:

′

= – – 0,04( + ) Н;

нб

′

сб

′

нб

′

сб

′

= 6756 – 10039 – 0,04(6756 + 10039) = – 3955 Н.

Визначення потужності двигуна

5,4

1000

85,034,13955

1000

⋅⋅

′

N кВт.

де v

= 1,06v = 1,34 м/с.

Перевірка тягового каната на міцність:

[

]

max

m =

де m - розрахунковий запас міцності каната;

[S] - припустиме розривне зусилля, Н, [S] = 115500 Н.

max

= S

= 11819 Н,

67,9

11819

115500

>==m .

Канат витримає максимальне розрахункове навантаження.

Середньоквадратична потужність

259

рей

рр

ТNTN

′

= ,

де T

– тривалість руху поїзда в одному напрямку

437

26,1

550

===

с;

4,544372

4375,443714

+⋅

⋅+⋅

N кВт.

На дорозі 6ДМКУ встановлений двигун з N

уст

= 45 кВт. З

розрахунків видно, що цей двигун буде працювати без переван-

таження в даних умовах. Гірничі роботи в блоці №5 тривають,

тому в перспективі цей двигун буде працювати на повну потуж-

ність.

8.3. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО НАГРУНТОВІ КАНАТНІ ДОРОГИ

Канатні нагрунтові дороги типу ДКН і ДКНЛ застосову-

ють для транспортування вантажів і перевезення людей дільни-

чними гірничими виробками, які мають змінний профіль рейко-

вих шляхів, окремі ділянки з ухилом ± 5° і в яких утруднене або

взагалі неможливе локомотивне відкочування або відкочування

кінцевим канатом.

Дороги варто застосовувати у виробках зі стійкими ґрун-

тами, з перетином у світлі 6 м

і більше, з радіусами закруглення

12 і 20 м.

З'єднання рейок під час застосування нагрунтових доріг

здійснюється спеціальними скобами за підошву рейки.

Канатна нагрутова дорога (рис. 8.2а) має наступні вузли:

рейковий шлях 1; буксирувальну вагонетку 2 з важелем 3; робо-

чий канат 4, що переміщається шляховими роликами 5; холосту

вітку каната 6, що переміщається напрямними роликами 7; при-

водну станцію 8 зі шківом тертя 9; вантажний натяжний при-

стрій 10; пасажирські і вантажні вагонетки 11, 12; балки 13 для

кріплення обвідного блоку 14.

260