Плютов Ю.А., Карепов В.А., Щелконогов П.В. Транспортные машины. Учебное пособие для практических занятий

Подождите немного. Документ загружается.

1. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

1.1. Расчет электровозного транспорта



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-21-

Таблица 1.8

Значения сил нажатия тормозных колодок на колеса

Подвижной состав

Действительные нажатия, кН,

при давлении в тормозном цилиндре, МПа

0,4

0,14

ΣК

Электровозы с осевой формулой 2

+ 2

и тепловозы с осевой формулой 3

– 3

69 828 20 240

Электровозы с осевой формулой 2

+ 2

или 2

− 2

69 552 20 160

Тепловозы с осевой формулой

+ 2

) − ( 2

+ 2

)

69 1 104 20 320

Тяговые агрегаты

43/19

2 064/912

12/5

576/240

Вагоны:

четырехосные

шестиосные

восьмиосные

37/24

38/22

296/192

420

608/352

11/5

12/7

88/72

132

192/112

Примечание. В числителе приведены данные для чугунных колодок, в знаменате-

ле − для композиционных.

Суммарная сила нажатия всех тормозных колодок на колеса поезда

ΣК, кН, складывается из суммарной силы нажатия тормозных колодок на ко-

леса локомотива, суммарной силы нажатия тормозных колодок на колеса

всех вагонов в составе (см. табл. 1.8

ваглок

КnКК ∑⋅+∑=∑

. (23)

Общая длина тормозного пути для карьерных условий не должна пре-

вышать 300 м, в противном случае следует уменьшить скорости движения

на данных участках трассы.

Проверка тяговых электродвигателей на нагревание. Цель провер-

ки − убедиться, что мощность двигателей принятого локомотива достаточна

для данных условий работы.

Проверка производится по значению эффективного тока I

эф

, А:

дв

эф

)(

⋅∑

, (24)

где α − коэффициент, учитывающий нагревание двигателей в процессе по-

грузки и разгрузки состава, а также при маневрах, α = 1,05−1,10; I

− ток дви-

гателя на i-м участке пути, А; t

дв

− время движения по i-му участку пути, мин.

Двигатели не перегреваются при следующем условии:

1. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

1.1. Расчет электровозного транспорта



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-22-

длзэф

IКI ⋅≤

, (25)

где К

− коэффициент запаса, учитывающий увеличение температуры двига-

теля в отдельные периоды с большими нагрузками, К

= 1,1−1,2; I

дл

− дли-

тельный ток двигателя (см. табл. 1.2

, табл. 1.3), А.

Если данное условие не выполняется, то необходимо либо выбрать бо-

лее мощный локомотив, либо уменьшить число вагонов в составе.

Определение расхода электроэнергии. Общий расход электроэнергии

общ

, кВт·ч, за один рейс локомотивосостава рассчитывают по формуле

общ

= А

дв

+ А

, (26)

где А

дв

− расход электроэнергии на движение поезда, кВт·ч,

срдв

000160

)(

⋅

⋅∑

(27)

ср

− средняя величина напряжения в контактной сети, В); А

−

расход элек-

троэнергии на собственные нужды, кВт·ч,

= (0,05−0,10) А

дв

; (28)

− расход электроэнергии на маневры, кВт·ч,

= (0,10−0,20) А

дв

. (29)

По результатом проведенного тягового расчета окончательно выбира-

ется подвижной состав железнодорожного транспорта.

Целью эксплуатационного расчета является определение рабочего и

инвентарного парков локомотивов и вагонов.

Эксплуатационный расчет предусматривает:

1) определение времени рейса и производительности одного локомоти-

восостава;

2) расчет локомотивного и вагонного парков;

3) определение пропускной и провозной способности карьерных же-

лезнодорожных перегонов.

После выполнения эксплуатационного расчета производится построе-

ние графика движения поездов.

Определения времени рейса локомотивосостава. Время рейса локо-

мотивосостава Т

, мин, рассчитывают по формуле

1. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

1.1. Расчет электровозного транспорта



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-23-

допрдвпр

ttttТ +++=

, (30)

где t

− время погрузки вагонов, мин; t

− время разгрузки состава, мин; t

доп

−

дополнительное время, затрачиваемое на маневры, мин.

Для одноковшовых экскаваторов время погрузки вагонов вычисляют

по выражению

эк

γ КV

tqn

⋅⋅

, (31)

здесь t

− время цикла экскаватора, мин; V

− вместимость ковша экскаватора,

; γ − насыпная плотность груза, т/м

; К

− коэффициент экскавации,

= 0,75−0,6 − для скальных и полускальных пород.

Для многоковшовых экскаваторов

иэ

КQ

⋅⋅

, (32)

где Q

− техническая производительность экскаватора, м

/ч; К

−

коэффици-

ент использования экскаватора во времени, К

= 0,72−0,80.

Время разгрузки t

зависит от числа вагонов в составе и времени раз-

грузки каждого вагона t

р.в

= n·t

р.в

). При одновременной разгрузке вагонов

= t

р.в

, при попарной

р.вр

t ⋅= . В летних условиях время разгрузки каждого

вагона составляет 1,5−2 мин, в зимних − 3−5 мин.

Время на маневры t

доп

определяется схемой путевого развития и спосо-

бом связи между раздельными пунктами. Для расчетов рекомендуется при-

нимать эту величину в пределах 5−10 мин.

Определение производительности одного локомотивосостава.

Смен-ную производительность локомотивосостава Q

лс

, т, вычисляют по

формуле

см

лс

Q ⋅=

(33)

где Т

см

− производительность смены, ч.

Расчет локомотивного и вагонного парков. Инвентарный парк локо-

мотивов, необходимый для работы карьера с заданным объемом перевозок,

определяют по выражению

1. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

1.1. Расчет электровозного транспорта



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-24-

хозрезремрабл.инв

NNNNN +++=

, (34)

где N

раб

, N

рем

, N

рез

, N

хоз

− число локомотивов, занятых, соответственно, на по-

ездной работе по перевозке горной массы, находящихся в ремонте, в резерве

и занятых на хозяйственных работах.

Для определения N

раб

сначала находят грузооборот карьера в смену Q

см

, т:

смраб

н.р

см

КА

⋅

, (35)

где А − годовая производительность карьера, т; К

н.р

− коэффициент неравно-

мерности работы карьера, К

н.р

= 1,1−1,2; n

раб

− число рабочих дней в году;

см

− число смен в сутки.

Тогда

лс

см

н.драб

КN =

, (36)

где К

н.д

− коэффициент неравномерности движения поездов, К

н.д

= 1,25.

По практическим данным

рем

= 0,15 N

раб

; N

рез

= (0,05−0,10)N

раб

; N

хоз

= 2−3.

Количество рабочих вагонов рассчитывают по выражению

рабв.раб

NnN ⋅=

. (37)

Инвентарный парк вагонов определяют по формуле

в.рабинвв.инв

NКN ⋅=

, (38)

где К

инв

− коэффициент, учитывающий вагоны, находящиеся в ремонте, ре-

зерве и пр., К

инв

= 1,25−1,30.

Определение пропускной и провозной способности карьерных же-

лезнодорожных перегонов. Пропускную способность железнодорожного пе-

регона N, пар поездов/смену, рассчитывают по формуле

1. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

1.1. Расчет электровозного транспорта



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-25-

дв

псм

⋅⋅

nТ

, (39)

где n

− число путей на перегоне (1 или 2); τ − время на связь между раздельны-

ми пунктами, ограничивающими железнодорожный перегон, мин. При теле-

фонном способе связи τ = 3−4 мин; при радиосвязи τ = 1−2 мин; при электро-

жезловой связи τ = 0,5 мин; при полуавтоматической блокировке τ = 0,1 мин;

при автоблокировке τ = 0.

Провозную способность железнодорожного перегона М, т/смену, опре-

деляют по формуле

рез

М ⋅⋅=

(40)

где К

рез

− коэффициент резерва провозной способности, К

рез

= 1,1−1,2.

Построение графика движения поездов. График движения поездов

представляет собой масштабную сетку, на которой условно прямыми на-

клонными линиями изображается движение каждого поезда. Горизонтальные

линии сетки графика соответствуют осям раздельных пунктов, вертикальные

линии − часовым полосам с подразделением на десятиминутные интервалы.

Для составления графика движения устанавливаются следующие ос-

новные элементы:

время погрузки и разгрузки состава каждым экскаватором;

время движения поезда на отдельных участках трассы;

время, затрачиваемое на маневры;

приемная способность каждого отвала.

Пример расчета. Выполнить тяговый и эксплуатационный расчеты

локомотивосостава, движущегося по трассе (рис. 1.7

), при следующих ис-

ходных данных:

годовая производительность карьера А = 10 млн.т;

коэффициент неравномерности работы карьера К

н.р

= 1,1;

число рабочих дней в году n

раб

= 305;

число смен в сутки n

см

= 3;

продолжительность смены Т

см

= 8 ч;

тип локомотива − электровоз 26Е;

тип вагона − думпкар 2ВС-105;

тип выемочно-погрузочного оборудования − экскаватор ЭКГ-10;

насыпная плотность транспортируемого груза γ = 2 т/м

;

породы полускальные;

число путей на перегоне N

= 2.

1. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

1.1. Расчет электровозного транспорта



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-26-

Рис. 1.7. План и продольный профиль

расчетной трассы

1. Массовую норму поезда при его движении по руководящему уклону

определяем по формуле

1903

1581,95,47

)1581,95123,081,90001(180

)ωψ0001(

ро

росц

пр

⋅+

⋅−−⋅⋅

⋅+

′′

⋅−

′

−⋅

iggМ

т,

где

23,0ψ =

(см. табл. 1.7);

517,288,028υ8,028ω

4о

=⋅+=⋅+=

′

Н/т;

5,477,284,036υ4,036ω

4о

=⋅+=⋅+=

′

Н/т;

= 15 ‰ − максимальный уклон на трассе.

2. Массовую норму поезда по условию его трогания с места рассчиты-

ваем по формуле

ñö òð î òð òð

ïð

òð òð

(1000 1080 )

1080

Ì g gi à

gi à

′

⋅ψ −ω −ω − ⋅ −

= =

′′

ω +ω + ⋅ +

3123

05,00801081,9505,47

)05,00801081,950513,081,90001(180

⋅+⋅++

⋅−⋅−−−⋅⋅⋅

т,

1. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

1.1. Расчет электровозного транспорта



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-27-

где

3,0ψ

тр

(см. табл. 1.7); i

тр

= 0 ‰ − уклон участка, на котором произво-

дится трогание поезда с места.

Для дальнейших расчетов принимаем М

пр

= 1 903 т.

3. Число вагонов в составе находим следующим образом:

5,12

25,47105

9031

пр

Принимаем n = 12, тогда масса прицепной части поезда составит:

с грузом

8271)25,47105(12)(

тпр

=+⋅=+= qqnМ

т;

без груза

56725,4712

тпр

=⋅=⋅= qnМ

т.

4. Определяем значение силы тяги (тормозной силы) локомотива, ско-

рости и времени движения поезда на одном участке расчетной трассы в гру-

зовом и порожняковом направлениях.

На первом участке:

ãð1 ñö î 1 ï ð 1

()()

F Ì gi Ì gi

′ ′′

= ω+ ⋅ + ω+ ⋅ =

96Н96395)081,95,47(8271)081,951(180 ==⋅++⋅+=

кН;

ïîð1 ñö 1 ïð î 1

()()

F Ì gi Ì gi

′ ′′

= ω+ ⋅ + ω+ ⋅ =

42Н49941)081,957(567)081,951(180 ==⋅++⋅+=

кН;

где i

= 0 ‰ − величина уклона на 1-м участке;

′′

= 57 Н/т − удельное основное

сопротивление движению вагонов без груза (на 20 % больше, чем с грузом).

С помощью универсальной электромеханической характеристики

(см. рис. 1.6

) определяем значение скоростей и токов двигателя на 1-м участке:

3131,0

311

гр1

===

гр1

= 36 % = 0,36;

10930436,036,0

чгр1

=⋅=⋅= II

А;

гр1

= 180 % = 1,8;

5228,71,8υ1,8υ

чгр1

=⋅=⋅=

км/ч

(ограничиваем по условию безопасности движения поезда

гр1

= 40 км/ч);

1. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

1.1. Расчет электровозного транспорта



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-28-

%5,13135,0

311

пор1

===

;

135,0%5,13

пор1

;

41304135,0

пор1

=⋅=I

А;

пор1

> 200 % > 2.

По условию безопасности движения поезда

пор1

= 40 км/ч.

Время движения поезда на 1-м участке составит:

в грузовом направлении

25,2

4060

15006,3

υ60

6,3

гр1

⋅

мин;

в порожняковом направлении

25,2

4060

15006,3

υ60

6,3

пор1

⋅

мин.

Результаты расчетов по остальным участкам представлены в виде

табл. 1.9

Рассчитываем время движения поезда на трассе:

07,26610,997,10

р.зпоргрдв

=++=∑+∑+∑= tttt

мин,

где

р.з

t∑

= 6 мин − поправка, учитывающая два разгона и два замедления по-

езда в пунктах погрузки и разгрузки.

1. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

1.1. Расчет электровозного транспорта



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-29-

Таблица 1.9

Результаты расчетов электровозного транспорта

Участок

Формула

Расчет

F(B), кН

I, А

υ, км/ч

t, мин

Грузовое направление

опросцгр1

ωω

′′

⋅+

′

⋅= ММF

5,47827

151180 ⋅+⋅

96 109 40 2,25

)ω(

2опр

2осцгр2

igМ

igМF

⋅+

′′

+⋅+

′

)1081,95,47(8271

)1081,951(180

⋅++

+⋅+

293 295 29 2,69

)ω(М

)ω(

3опр

3осцгр3

igМВ

⋅−

′′

+⋅−

′

)581,95,47(8271

)581,951(180

⋅−+

+⋅−

−3,2

0 40 1,80

)ωω(

4опр

4осцгр4

igМ

igМF

+⋅+

′′

++⋅+

′

)501581,95,47(8271

)501581,951(180

+⋅++

++⋅+

492 420 26 3,48

опросцгр5

ωω

′′

⋅+

′

⋅= ММF

5,47827

151180 ⋅+⋅

96 109 40 0,75

97,10

гр

=∑t

Порожняковое направление

опросцпор5

ωω

′′

⋅+

′

⋅= ММF

5756751180 ⋅+⋅

42 41 40 0,75

)ωω(

4опр

4осцпор4

igМ

igМВ

+⋅−

′′

++⋅−

′

)501581,957(567

)501581,951(180

+⋅−+

++⋅−

-31 0 40 2,25

)ω(

3опр

3осцпор3

igМ

igМF

⋅+

′′

+⋅−

′

)581,957(567

)581,951(180

⋅++

+⋅+

77 46 40 1,80

)ω(

2опр

2осцпор2

igМ

igМВ

⋅−

′′

+⋅−

′

)1081,957(567

)1081,951(180

⋅++

+⋅−

-32 0 40 1,95

опросцпор1

ωω

′′

⋅+

′

⋅= ММF

5756751180 ⋅+⋅

42 41 40 2,25

10,9

пор

=∑t

1. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

1.1. Расчет электровозного транспорта



Расчеты транспортных машин открытых горных разработок. Учеб. пособие для практических занятий

-30-

5. Тормозной путь поезда определяем на 1-м участке до полной оста-

новки порожнего состава:

5,81375,44

пор1пор1пор1

дтптт

=+=+= LLL

м,

5,44440278,0υ278,0

пнпт

пор1

=⋅⋅=⋅⋅= tL

= 4 с − время приведения в действие пневматических тормозов);

081,96,557271

)040(6,41

)υ41,6(υ

1ок

дт

пор1

⋅++

−

⋅−+

−

igв

м;

7271

567180

8685

22,000010001

прсц

кк

⋅=

∑

⋅ϕ⋅=

ММ

Н/т;

;22,0

100404,1

100

81,91006920

81,

9100695

603,0

100υ4,1

100

10020

00015

603,0

+⋅

⋅

⋅+⋅

+⋅

⋅

⋅=ϕ

gК

К = 69 кН (см. табл. 1.8

);

868542012828

ваглок

=⋅+=∑⋅+∑=∑ КnКК

кН;

лок

К∑

= 828 кН,

ваг

К∑

= 420 кН (см. табл. 1.8);

567180

5675718051

ωω

прсц

просцо

⋅+⋅

⋅

′′

+⋅

′

ММ

= 55,6 Н/т.

Полученное значение тормозного пути не превышает 300 м, что удов-

летворяет условию безопасного движения поезда.

6. Эффективный ток двигателя определяем по формуле