Расчет электровозного транспорта

Matn

Исходные данные для расчета

Для расчета должны быть известны следующие данные:

I) производительность карьера по добыче (по горной массе)

, т/год,

2) характеристика транспортируемого груза - объемная масса в массиве (т/м³) и в разрыхленном состоянии, т.е. в насыпке (т/м³);

3) расстояние транспортирования от забоя до разгрузочного пункта с разбивкой на отдельные участки: внутри карьера =2000 выездной траншеи =3000 на поверхности =6200 , м;

4) профиль путей (средние уклоны) от забоя до разгрузочного пункта, соответственно: внутри карьера .= 6%₀ выездной траншей =10%₀ и на поверхности =8 %₀ ;

5) основные данные об организации работы электровозного транспорта и добычной машины (число рабочих дней в году, число смен в сутки и число часов работы в смену).

Выбор типа экскаватора и определение его

производительности

В связи с тем, что в исходных данных для расчета электровозного транспорта дается производительность карьера без указания типа и количества экскаваторов, то в данном параграфе предусматривается выбор типа экскаватора, исходя из таблицы 1 и определение их количества.

Сменная производительность экскаватора определяется по формуле:

, м / смену. (1)

где V - емкость ковша экскаватора, м ;

T - продолжительность рабочей смены, ч;

t - время рабочего цикла экскаватора, мин.;

Q -техническая производительность экскаватора.

, м³/ч (2)

k - коэффициент наполнения ковша, (таблица 2);

Таблица 1.

Характеристика карьерных экскаваторов

Показатели	Э к с к а в а т о р ы
Показатели	ЭKГ-3	ЭКГ-4,6Б	ЭКГ-6,3У	ЭКГ-8И	ЭКГ-12,5	ЭКГ-20
Емкость ковша,м	3,2	4,6	6,3	8	12,5	20
Максималь-ная высота черпания, м	9,8	10,3	29,2	12,5	15,6	17,9
То же, разгрузки, м	6,3	6,8	-	9,1	10	12
Максимальный радиус черпания, м	13,5	14,4	35	17,8	22,5	21,6
То же, разгрузки, м	12	12,7	32,9	16,3	19,9	19,4
Продолжительность рабочего цикла при угле поворота 90 С	23	23	40	28	32	30
Мощность сетевого электродвигателя, квт	250	250	1250	520	1250	2500
Рабочая масса, т	140	196	670	370	653	870

k - коэффициент разрыхления породы в ковше, (таблица 2);

k - коэффициент экскавации,

k = 0.8 - для угля, k = 0.7^:- для руды и породы;

k - коэффициент использования экскаватора во времени в течение смены;

по транспортным условиям определяется из выражения:

(3)

t - время; погрузки состава; ч; t - время обмена составов, ч,

Таблица 2

Коэффициенты наполнения ковша экскаватора и разрыхления породы в ковше

Характеристика пород	Коэффициент наполнения k		Коэффициент разрыхления k
Характеристика пород	Для лопат	Для драглайнов
Легкие, влажные суглинки	1,1-1,0	1,05-0,9	1,1-1,2
Глинистые легкие суглинистые породы средней плотности и вязкости	1,0-0,75	0,9-0,6	1,2-1,25
Плотные и вязкие глины	0,8-0,6	0,7-0,4	1,3-1,4
Плотные песчано-глинистые породы с галькой и валунами	0,7-0,6	-	1,4-1,6
Взорванные скальные породы на карьерах:
-качество взрывания хорошее	0,75-0,6	-	1,8-2,2
-качество взрывания плохое	0,6-0,4	-	2,2-2,5

Годовая, эксплуатационная производительность экскаватора определяется

м³/год (4)

где n - число смен в сутки;

N - число рабочих дней в году.

Количество необходимых экскаваторов для обеспечения производительности карьера

, шт (5)

Выбор типа локомотива и определение количества

вагонов в составе.

Основными параметрами при выборе локомотивов являются сцепной вес, мощность двигателей и источник автономного питания. Рациональный сцепной вес локомотива в значительной степени зависит от руководящего уклона, глубины карьера, расстояния транспортирования. На отечественных карьерах используются четырехосные и шестиосные карьерные электровозы сцепным весом 80-100 и 150-180 тс (таблица 1.3)

При выборе вагонов емкость кузова зависит от параметров погрузочного экскаватора. Карьерные экскаваторы ЭКГ-4,6, ЭКГ-8 и ЭКГ-12,5 имеют удельную емкость ковша (на1 м его ширины), равную соответственно 2,3 и 4 м .

Для думпкаров грузоподъемностью 85 и 105 т удельная емкость кузова ( на 1 м его длины) равна 3,3 и 4,2 м соответственно. Для производительной работы экскаватора необходимо, чтобы удельная емкость ковша не превышала удельной емкости кузова. Выбор вагонов производится по таблице 1.4.

Определение веса состава. Максимально допустимый вес груженного состава определяется из условия равномерного движения поезда по руководящему подъему с полным использованием сцепного веса локомотива и проверяется по условиям трогания на руководящем уклоне.

При равномерном движении сила тяги равна силе сопротивления движению

кгс (6)

где P – полный вес локомотива, тс;

Q - вес прицепной части груженного поезда, тс;

i - руководящий уклон, %;

w ’- удельное основное сопротивление движению локомотива, кгс/тс.

w ” – удельное основное сопротивление движению вагонов

( думпкаров), кгс/тс.

Расчетные величины удельного основного сопротивления w ’ и w определяется по эмпирическим формулам, полученным на основе данных массового измерения.

Таблица 3

Техническая характеристика электровозов постоянного и

переменного тока

Показатели	Постоянный ток				Переменный ток
	EL -2	EL-1	13Е (21Е)	26 Е	D-100M	D-94
Сцепной вес, тс	100	150	150	180	100	94
Масса электровоза, т	100	150	150	180	100	94
Осевая формула	2o+ 2₀	2o+ 2₀+2o	2o+2₀+ 2₀	2o+ 2₀+ 2₀	2o - 2₀	2o - 2₀
Напряжения на токоприемнике, в	1500	1500	1500	1500	100000	10000
Мощность часового режима, квт	1400	2100	1560	2550	1420	1650
Тяговое усилие часового режима, тс	16000	24200	19800	31700	16500	20000-
Скорость часовая, км/ч	30,5	30,5	28,0	28,7	31,0	30
Ток двигателя, А:
часовой	234	234	130	300	353	380
длительный	200	200	148	260	255	340
Нагрузка на ось, тс .	25	25	25	X	25	23,5
Наименьший радиус кривой, м	60	60	60	60	75	75
Год начала изготовления	1958	1956	1958	1961	1961	1963
Страна поставщик	ГЕРМ	ГЕРМ	ЧЕХ	ЧЕХ	РОСС	РОСС

Таблица 4

Техническая характеристика думпкаров

Показатели	Д у м п к а р ы
Показатели	5ВС-60	ВС-80	ВС-85	ВС-100	2ВС-105	ВС-180
Грузоподъем-ность,т	60	80	85	100	105	180
Подъемная сила вагона,тс	60	80	85	100	105	180
Емкость кузова геометрическая, м	26,2	36	38	44,6	48,5	58,0
Тара вагона, тс	29,0	40,0	35,0	50,6	48,0	68,0
Вес вагона, тс	29	40	35	50	48	68
Коэффициент тары	0,484	0,5	0,41	0,505	0,45	0,38
Число осей	4	6	4	6	6	8
Нагрузка на ось,тс	22	25	30	25	25	31
Число разгрузочных цилиндров	4	4	4	4	6	8
Угол наклона кузова при разгрузке, градус	45	45	45	45	45	45
Длина вагона по осям автосцепок, мм	11720	14620	12170	16080	15020	17580

Эмпирические формулы строятся обычно с учетом трех основных

факторов: конструкции подвижного состава, его веса и скорости движения и имеют один из видов:

;

где - удельное основное сопротивление движению (локомотива, вагона) , кгс/тс;

- эмпирические коэффициенты, отражающие влияние состояния пути, конструкции подвижного состава. рода смазки и пр.;

v - скорость движения поезда, км/ч, (скорости движения поезда обычно не превышают по передвижным путям 20-25 км/ч, а по стационарным 30-40 км/ч);

q - вес вагона (порожнего или груженого в зависимости от направления движения поезда),тc.

При точных тяговых расчетах удельное основное сопротивление движению для думпкаров четырехосных:

груженых кгс/тс

порожних кгс/тс (7)

Для промышленных электровозов на постоянных путях по данным Промтранспроекта и ИГД им.А.Н.Скочинокого:

при передвижении под током , кгс/тс (9)

При движении по передвижным балластированным путям:

, кгс/тс (10)

Из формулы (6) определяем вес прицепной части груженого поезда

; (11)

Значение cилы тяги может быть принято из условия:

Тогда вес состава определяется

, тс , (12)

где P - сцепной вес локомотива, тс;

- коэффициент оцепления колес локомотива с рельсами.

Величина коэффициента сцепления для электровозов с параллельным соединением двигателей при движении составляет 0,25-0,26, при трогании 0,32-0,34. Для электровозов с последовательно-параллельным соединением двигателей коэффициент сцепления можно принимать при движении равным 0,22-0,23, при трогании с места 0,28-0,3.

При электровозной откатке, когда все оси ведущие, сцепной вес P равен полному весу Р , тогда формула (12) примет вид:

; тс (13)

Вычисленный по формуле (I3) вес состава проверяется по условиям трогания на руководящем уклоне по формуле

, тс (14)

где

- коэффициент оцепления при трогании;

,- дополнительное удельное сопротивление при трогании

(принимается = 4кгс/тс);

- ускорение при трогании ( = 0,025 + 0,05м/с )

- уклон пути, на котором происходит трогание состава, ^: кго/то (наиболее тяжелый - руководящий уклон = ).

Если > , то вес состава принимается из условия трогания [формула (14)], если < , то вес состава принимается из условия равномерного движения [ формула (13)] .

Определение количества вагонов в составе. Количество вагонов в составе определяется по формуле:

, шт. (15)

где q₀- вес тары вагона, тс;

q_гр- грузоподъемность вагона, тс;

K_T - коэффициент тары вагона.

Определяется число ковшей экскаватора по емкости или грузоподъемности вагона.

Число ковшей экскаватора по емкости кузова думпкара

, (16)

Число ковшей по грузоподъемности

, (17)

где V_ном - номинальный объем кузова, м^э; . ,

1,2 - коэффициент загрузки "с верхом";

V_K - объем ковша экскаватора, м³;

k_н и k_p - коэффициенты наполнения ковша и разрыхления породы в ковше (табл.2 );

q_ном - номинальная грузоподъемность кузова, тc;

- плотность породы в массиве, т/м³;

k_y- коэффициент уплотнения породы в кузове по сравнение c состоянием ее в ковше, равный:

0.94 - для легких пород и угля,

0.87 - для скальных пород средней крепости, и

0.79- для тяжелых крепких скальных пород.

Принимают из и меньшее число и округляет до целого : дроби менее 0,73 в меньшую сторону, остальные -в большую.

Коэффициент использования грузоподъемности

(I8)

Коэффициент использования емкости кузова

(19)

и - неокругленные значения чисел ковшей из (I6) и (I7).

Фактическая грузоподъемность вагона

, тс (20)

Определяется действительный вес груженого и порожнего

Состава

, тс (21)

, тс (22)

Проверка выбранного веса состава поезда по торможению.

Тормозная сила поезда определяется по формуле:

,тс. (23)

где - расчетный коэффициент трения тормозных колодок;

Кр - расчетная сила нажатия колодок на ось, тс;

тормозные усилия от нажатия колодок на

оси локомотива и вагонов, тс.

Расчетный коэффициент трения чугунных колодок

(24)

композиционных колодок

(25)

где K- сила нажатия на одну колодку, тс (при одностороннем расположении колодок К= 0,5 k_p, при двустороннем К = 0,25 Кр); .

v- скорость движения, км/ч (обычные пределы скорости

по торможению v=- 30-40 км/ч). Расчетные силы нажатия колодок на ось Кp, тс:

Двухосные вагоны, груженый режим 7

Четырехосные вагоны, груженый режим 6,5

Шестиосные вагоны, груженый режим 12

Вcе вагоны в порожнем режиме 4

Электровозы 8

Для каждого участка пути определяется тормозное замедление по формулам:

при движении груженого поезда вверх м/с² (26)

при движении порожнего поезда вниз

, м/с² (27)

Затем определяют допускаемые скорости -по торможению для груженого и порожнего поезда

км/ч (28)

км/ч

где t_n - время подготовки тормозов к действию, (t_n=7 с);

l_t =300 м, нормативный путь торможения по ПБ.

Если окажется, что V_доп<V , то требуется или уменьшить скорость движения до допускаемой или уменьшить число вагонеток и повторить расчет.

Проверка веса состава по нагреву двигателей.

Для проверки двигателей на нагрев определяется сила тяги в установившемся режиме, для каждого участка и по электромеханической характеристике двигателя (рис.1 и 2) находятся ток и скорость движения.

Сила тяги электровоза при равномерном движении по каждому • элементу профиля пути определяется по формуле

, кгс

Сила тяги для одного двигателя

,кгс (30)

где - число двигателей электровоза.

По величине F_g по электромеханической характеристике определяются ток двигателя и скорость движения при параллельном соединении двигателей в следующей последовательности (см.риc.1 -или 2): на оси F находят точку, соответствующую величине F_g и проводят от нее горизонтальную прямую до пересечения с кривой ,затем от точки пересечения опускают перпендикуляр на оcь абcциcс и находят J .Потом от точки J поднимают перпендикуляр до пересечения с кривой V=f(J)соответствующей максимальному напряжению U_g (при установившемся режиме), а от нее проводят горизонтальную линию на оcь ординат и находят v .

Максимальные скорости при движении по передвижным забойным путям обычно ограничиваются значениями 20-25 км/ч, а по стационарным - 40 км/ч.

По найденной скорости движения на каждом участке v_уч определяется время хода по данному участку пути длиной l_уч (м)

, мин (31)

k_c - коэффициент скорости, учитывающий периоды пуска и торможения, изменения скорости при переходе с одного элемента трассы на другой,k_c=0,9:

Расчет ведется последовательно для всех участков по ходу движения поезда. При движении порожняком расчет ведется на значение Q_пор

Расчетная схема представляется следующей формой (табл. 5).

Таблица. 5

Расчетные данные для отдельных участков

N участков пути

Сопротивление движению w₀I, кгс/тс

Вес поезда P+Q,тс

Сила тяги F,кгс

Скорость движения v_уч на участке по характеристике и скорректированная по ПТЭ, км/ч

Время хода по участку, t_уч, мин

Сила тока на участке по характеристике J_уч, а

1

2

3

4

5

6

3.69+6=9.69

3.69+10=13.6

3.69+8=11.69

4.06-8=3.94

4.06-10=5.94

4.06-6=1.94

1161.35

448

4673.37

5872.34

5254.04

1409.47

1185.47

1633.47

24

22

23

34

34.5

32

5.55

9.09

17.97

12.15

5.79

4.16

265

320

300

120

117

123

Обычно v_уч,найденные по электромеханической характеристике, принимаются без корректировки только для движения вверх по

траншее; для отдельных же участков v_уч приходится снижать в соответствии с ПТЭ.

Электромеханическая характеристика карьерных электровозов ЕL-1; EL-2

Общее время движения мин. (32)

где - общее время движений в грузовом направлении, мин.;

- общее время движения в порожняковом направлении, мин. Полное время рейса (оборота)

мин (33)

где

t_пог- время погрузки состава

, мин (34)

где Q_техн- технически производительность экскаватора, т/ч;

Время разгрузки t_раз одного думпкара по данным Гипроруды: на приемные ямы фабрики - 1,5 мин.;

на плужных отвалах - 1 мин; на экскаваторных отвалах -1,5 мин.

Время на маневры t_ман=15мин.

Время задержек в пути t_зад=5-10 мин на постах и станциях, а также время на перемену направления движения в тупиках.

Двигатели не нагреваются выше допустимой температуры, если:

(35)

где J_дл - длительный ток двигателя по технической характеристике электровоза, а;

k_з- 1,1-1,25 - коэффициент запаса, учитывающий увеличение температуры двигателя в отдельные периоды работы с большими нагрузками;

- эквивалентный ток двигателя за рейс.

,а (36)

где =1.05-1.1- коэффициент, учитывающий нагревание двигателей в процессе экскаваторной погрузки и разгрузки составов, а также при маневрах;

J_n и t_n – ток двигателя и время движения на n- том участке профиля пути;

Т- время рейса.

Определение инвентарного парка электровозов и думпкаров

Инвентарный парк электровозов определяется из выражения

, шт , (37)

где - количество электровозов, находящихся на поездной работе ;

- то же в ремонте

- то же, в резерве

- тo же, на хозяйственных работах (перевозка оборудования, балласта, людей и т.д., =1-2единицы).

Для определения находится необходимое число рейсовых электровозов для обеспечения заданного суточного грузооборота,

, (38)

где f=1.25 - коэффициент неравномерности поступления груза;

Q_сут - суточный грузооборот карьера, т.

Количество рейсов одного электровоза в сутки:

(39)

Количество электровозов, находящихся на поездной работе ,

(40)

Инвентарный парк думпкаров

, шт. (41)

Определение расхода электроэнергии электровозом.

Расход электроэнергии на движение поезда в течение рейса, отнесенный к токоприемнику электровоза, определяется суммированием расхода энергии по отдельным элементам профиля

,квт.ч

(42)

где - число двигателей электровоза;

- ток, потребляемый на каждом элементе профиля (из таблицы 5), А

- время движения по данному элементу профиля (из таблицы 1.5), мин;

=1500 в средняя величина напряжения в контактном проводе.

Общий расход энергии за один оборот локомотиво-состава А_общ складывается из расхода энергии на движение А_дв, собственные нужды электровоза А_с и маневровую работу А_м.

(43)

Расход энергии на собственные нужды (44)

Расход энергии на меневровую работу ( в основном передвижение состава при погрузке и разгрузке)

(45)

Удельный расход энергии, отнесенный к 1 т груза и 1 т.км, равен соответственно:

, квт/ч (46)

Похожие песни