ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 3 1 РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА 4 1.1 Тяговый расчет железнодорожного транспорта 4 1.2 Проверка двигателя электровоза на нагрев и определение расхода электроэнергии 10 1.3 Эксплуатационный расчет железнодорожного транспорта 12 2 РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА 15 2.1 Тяговый расчет автотранспорта 15 2.2 Проверка тяговых двигателей на нагрев 23 2.3 Эксплуатационный расчет автотранспорта 24 2.4 Расчет пропускной и провозной способности автодорог 26 2.5 Определение расхода топлива 29 3 РАСЧЕТ КОНВЕЙЕРА 31 3.1 Определение расчетной производительности конвейера, предварительный выбор типа, параметров ленты и роликоопор 31 3.2 Определение погонных нагрузок и тяговый расчет 32 3.3 Определение мощности электродвигателя 37 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ Изм. Лист Разработал Проверил Н. контр. Утвердил № докум. 39 Подпись Дата Литера Лист 2 Листов 39 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. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 3 1 РАСЧЁТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА 1.1 Тяговый расчёт железнодорожного транспорта Тяговый расчет производится 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 локомотив EL-2. Таблица 1.1 – Техническая характеристика электровоза EL-2 Показатели Сцепной вес локомотива, кН Коэффициент сцепления приводных колес при равномерном движении ψ Коэффициент сцепления приводных колес при трогании с места ψтр Часовой ток Iчас, А Часовая сила Fч, кН Часовая скорость Vч, км/ч Мощность часового режима, кВт Число осей локомотива EL-2 1000 0,26 0,31 250 160 30 1350 6 Вес прицепной части поезда определяется по формуле, кН Q Q Рсц 1000 0 ip 0 ip Рсц 1000 mp 0 inp mp 108 0 inp mp 108 где Рсц – сцепной вес локомотива, кН; ψ, ψmp – коэффициенты сцепления приводных колес локомотива с рельсами соответственно при равномерном движение и трогании с места ψ=0,26 и ψmp=0,31; ω′0, ω″0 – основное удельное сопротивление движению локомотива и вагона, ω′0= 4 Н/кН и ω″0= 4,5 Н/кН; ωip – удельное сопротивление от уклона, численно равное величине руководящего уклона ip, Н/кН; Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 4 ωтp – удельное сопротивление при трогании поезда с места, численно равное величине уклона, на котором происходит трогание с места, Н/кН; α – ускорение поезда при трогании, м/с2; ωinp – удельное сопротивление от приведенного уклона, Н/кН. inp imp R где ωimp – удельное сопротивление от уклона при трогании, Н/кН; ωR – удельное сопротивление от кривизны пути (при R > 300 м ωR=2), Н/кН inp 0 2 2 Н / кН Q Q 1000 1000 0,26 4 0 42416, Н / кН , 4,5 0 1000 1000 0,31 4 2,0 0 108 0,05 16483, Н / кН 4,5 2,0 0 108 0,05 Принимаем тип вагона: 2ВС-145 Таблица 1.2 – Техническая характеристика думпкара ВС-145 Основные показатели Грузоподъемность, т Вместимость кузова, м3 Масса вагона, т Коэффициент тары Число осей вагона ВС-145 145 68 78 0,538 8 Число вагонов в составе поезда находится по меньшему из значений Q' и Q'' nваг Q mгр mваг g где mваг – масса пустого вагона, т; mгр – масса груза в вагоне, т mгр N E kн kр где Е – емкость ковша экскаватора, м3; kр –коэффициент разрыхления; kн – коэффициент заполняемости ковша экскаватора. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 5 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. Число ковшей, загружаемых в думпкар будет определяться по предельной грузоподъёмности N q kн Е 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; γр=γ/kр – плотность породы, т/м3 р 3,1 2,8 1,1 145 47 2,8 1,1 1 mгр 47 1 1,1 2,8 144, 8 т N nваг 16483 8 144,8 78 9,81 Принимаем 8 вагонов. Окончательный вес (кН) прицепной части груженого поезда и порожнего соответственно определяется Qгр nваг mгр mваг g Qпор nваг mваг g Qгр 8 (144,8 78) 9,81 17504 Н / кН Qпор 8 78 9,81 6240 Н / кН Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 6 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 локомотива при равномерном движении по каждому участку пути будет определяться Сила тяги локомотива при равномерном движении по каждому участку профиля пути определяется по выражению F P (0 i уч ) Q 0 i уч 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 F 1000 4 0 17504 4,5 0 110524 H Сила тяги локомотива по поверхности в порожняковом состоянии F 1000 4 0 6240 4,5 0 39940Н 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 LT Ln Lд Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 7 где Ln – подготовительный путь торможения на участках с уклоном i < 20 ‰, м Ln 0,278 Vн t 0 При i ≥ 20 ‰ Ln 0,278 Vн t0 4,62 103 i уч 0 t02 где Vн – начальная скорость движения, км/ч; t0=7 с – время предварительного торможения. Действительный путь Lд, м, торможения Lд 4,17 Vн2 1000 к 0 i уч где ω0 – основное удельное сопротивление поезда в целом, Н/кН 0 P 0 Q 0 P Q 1 Тормозной коэффициент поезда K P KQ PQ где K P K P nол и KQ KQ nод – суммарная сила нажатия тормозных колодок на оси локомотива и думпкара соответственно, кН; nол – число осей локомотива: nод – число осей прицепной части поезда; ψк – коэффициент трения колодки о колесо, ψк=0,15. Основное удельное сопротивление груженого поезда 0 1000 4 17504 4,5 1000 17504 4,5Н / кН 1 Основное удельное сопротивление порожнего поезда 0 1000 4 6240 4,5 1000 6240 4,4 Н / кН 1 K K Q P 138 4 552кН 142 6 8 6816кН Тормозной коэффициент груженого поезда Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 8 7368 0,4 1000 17504 Тормозной коэффициент порожнего поезда 7368 0,96 1000 6240 Подготовительный путь торможения по поверхности в груженом состоянии Ln 0,278 20 7 39 м Подготовительный путь торможения по поверхности в порожняковом состоянии Ln 0,278 40 7 77,8 м Действительный путь торможения по поверхности в груженом состоянии: 4,17 202 Lд 25,3м 1000 0,4 0,15 4,5 0 Полный путь торможения по поверхности, в груженом состоянии LT 39 25,3 64,3м Действительный путь торможения по поверхности, в порожняковом состоянии Lд 4,17 402 44,5 м 1000 0,96 0,15 4,4 0 Полный путь торможения по поверхности, в порожняковом состоянии LT 77,8 44,5 122,3м Скорость движения, км/ч Тормозной путь, м Время движения, мин 2 Сила тяги, кН По поверхности в груженом состоянии По поверхности в порожнем состоянии 1 Вес поезда, кН Участок пути Сопротивление движению, Н/кН № п/п Таблица 1.3 – Результаты тягового расчета 6 18504 110,5 20 64,3 25,5 5,9 7240 39,9 40 122,3 12,8 Общее время движения, мин; Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 9 tдв tгр tпор t р. з где tгр и tпор – общее время движения в грузовом и порожняковом направлениях, мин.; t р. з – поправка, вводимая в случаях остановок поезда на раздельных пунктах, составляет 2 мин на каждый разгон и 1 мин на замедление tдв 25,5 12,8 6 44,3мин 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 I эф I i2 t Tp 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; α = 1,1 – коэффициент, учитывающий нагревание двигателя в процессе погрузки и разгрузки составов. I эф 1,1 1002 25,5 802 12,8 66 А 94,3 Двигатели не перегреваются при условии I эф k з I дл Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 10 где Iдл – длительный ток двигателя, А; kз – коэффициент запаса; Iэф – эффективный ток двигателя, А 66 1,25 205 Для предварительных расчетов мощность, кВт, тяговых двигателей локомотива может быть определена из выражения Рл k р М л Vр 0,367 где kр – коэффициент мощности, для карьеров глубиной 100 м; Мл – масса локомотива, т; Vp – скорость движения на руководящем уклоне, км/ч; η – КПД тягового двигателя и зубчатой передачи Рл 0,18 100 20 1090кВт 0,367 0,9 Расход электроэнергии на движение поезда за один оборот локомотива, определяем по выполненной работе, кВт∙ч Адв 278 106 М л М с. г 0 L Н g М л М сл 0 g L Lm 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 H H i L 1000 0 5,0 0,0 м 1000 Адв 278 106 100 1750, 4 4,5 5,0 0,0 9,81 100 624 4, 4 9,81 5,0 0,0643 213,5кВт ч Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 11 Для оценки общего расхода энергии учитываются потери энергии на собственные нужды электровоза, маневровую работу, в контактной сети, тяговых подстанциях. кВт∙ч/т Аобщ Адв k с.н k ман к .с т . п э 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); ηк.с, ηт.п, ηэ – КПД соответственно контактной сети (0,9),тяговой подстанции (0,95), электровоза (0,85). Аобщ 213,5 1,1 1,15 386кВт ч / т 0,9 0,95 0,85 1.3 Эксплуатационный расчет железнодорожного транспорта Время рейса (оборота) локомотивосостава, мин Т об t погр t дв t разг t ож где tпогр – время погрузки состава, мин t погр 1,1 nд N tцик t погр 1,1 8 8 0,41 29 где tцик – время цикла экскаватора, tцик=0,41 мин; tразг=tрд·nд – время разгрузки состава, мин; tрд – время разгрузки вагона, tрд=2 мин; Σtдв – 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 Т об 29 44,3 16 5 94,3 мин Производительность локомотивосоставов измеряется количеством полезного ископаемого или горной массы, вывезенных из карьера в единицу времени (обычно сутки). Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 12 Суточная производительность, (т/сут.) определяется числом вагонов в составе, емкостью вагонов временем оборота локомотивосостава по выражению Q лс r nд mгр где Т – время работы транспорта в сутки, ч; nд·mгр – масса груза в составе, т; r – представляет собой число рейсов, которое может совершить локомотивосостав в сутки r r T Tоб 1440 15 94,3 Принимаем 15 рейсов в сутки. Qлс 15 8 144,8 16896т Необходимое количество рейсов всех локомотивосоставов в сутки определяется R К нт Qкар.сут nд q где Кнт=1,25– коэффициент неравномерности работы транспорта; Qкар.сут – суточная производительность карьера, т/сут; Qкар.сут Qк.год nсм Тр где Тр – число рабочих смен работы экскаватора в году; nсм – число смен в сутки; Qк.год – годовая производительность карьера, млн. т/год. Qкар.сут 10 106 3 39090т / сут. 770 R 1, 25 39090 42 рейса 8 145 Принимаем 42 рейса. Необходимый рабочий парк электровозов Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13 N раб N раб R r 42 2,8эл. 15 Принимаем 3 электровоза. Инвентарный парк локомотивов N л.инв N раб N рем N рез N хоз N рем 0,15 N раб 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 N л.инв 3 1 1 1 6эл. Число рабочих думпкаров, шт. N д. раб nд N л. раб N д. раб 8 3 24думп. Инвентарный парк думпкаров N д.инв k д N д. раб где kд – коэффициент, учитывающий число думпкаров, находящихся в ремонте и в резерве N д. раб 1, 25 24 30думп. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 14 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 тя- гового 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 КамАЗ серии 5511 (таблица 2.1) Таблица 2.1 – Техническая характеристика автосамосвала КамАЗ-5511 Трансмиссия Грузоподъемность, т Собственная масса, т Распределение массы по осям, %: – на переднюю ось – на заднюю ось Номинальная мощность, кВт Номинальный ток электродвигателя, А Удельный расход топлива, г/(кВт ч) Наименьший радиус поворота, м Вместимость платформы (геом.), м³ Вместимость платформы (с «шапкой» 2:1), м³ Вместимость платформы для легких грузов (геом.), м³ Вместимость платформы для легких грузов (с «шапкой» 2:1), м³ Время подъема платформы с грузом, с Время опускания платформы, с Механическая 13 9 22 78 176 520 240 9,5 6,6 – – – 20 20 Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 15 Наибольшая касательная сила тяги, необходимая для преодоления суммарного сопротивления движению, для случая разгона груженого автомобиля на затяжном подъеме (в выездной траншее) может быть определена из соотношения FK W0 Wi WK W j где W0 – основное сопротивление движению, Н; Wi – сопротивление от уклона дороги, Н; Wк – сопротивление на криволинейных участках пути, Н; Wj – сопротивление сил инерции, Н W0 0 P g где Р – масса груженного автомобиля, т; g – ускорение свободного падения, м/с2; ω0 – удельное основное сопротивление. Р Ра Ргр где Ра – масса порожнего автомобиля, т. Ргр – масса груза в кузове автомобиля, т Ргр N E k где N – количество полных ковшей, загруженных в автосамосвал, шт; Е – емкость ковша экскаватора, м3; γ – плотность породы, т/м3; k – коэффициент заполняемости ковша экскаватора N 13 3,81 3ковша 3,1 1,1 1 Ргр 3 1 1,1 3,1 10, 23т Р 9 10, 23 19, 23т Wi i P g где i – уклон по поверхности, ‰ WK P g K где ωк – удельное сопротивление на кривых участках дороги, Н/кН Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 16 К 30 200 R 200 где R – радиус кривых автодороги, м. По забою и поверхности К 30 200 15 27,9 Н / кН 200 По траншее К 30 200 30 21Н / кН 200 W j 102 P g (1 ) где γ=0,03 – коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс автомобиля; α=0,1 – ускорение или замедление автомобиля; Касательная сила тяги автосамосвала по забою в грузовом состоянии: W0 50 19, 23 9,81 9432 Н Wi 1 19, 23 9,81 189 Н Wк 19, 23 9,81 27,9 5263Н W j 102 19, 23 9,81 1 0,03 0,1 1982 Н Fк 9432 189 5263 1982 16866 Н Касательная сила тяги автосамосвала по забою в порожняковом состоянии W0 50 9 9,81 4414 Н Wi 1 9 9,81 89 Н Wк 9 9,81 27,9 2463Н W j 102 9 9,81 1 0,03 0,1 928 Н Fк 4414 89 2463 928 7716 Н Касательная сила тяги автосамосвала по траншее в грузовом состоянии W0 50 19, 23 9,81 9432 Н Wi 47 19, 23 9,81 9966 Н Wк 19, 23 9,81 21 3962 Н W j 102 19, 23 9,81 1 0,03 0,1 1982 Н Fк 9432 9966 3962 1982 25342 Н Касательная сила тяги автосамосвала по траншее в порожняковом состоянии Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 17 W0 50 9 9,81 4414 Н Wi 47 9 9,81 4150 Н Wк 9 9,81 21 1854 Н W j 102 9 9,81 1 0,03 0,1 928 Н Fк 4414 4150 1854 928 3046 Н Касательная сила тяги автосамосвала по поверхности в грузовом состоянии W0 50 19, 23 9,81 9432 Н Wi 0 19, 23 9,81 0 Н Wк 19, 23 9,81 27,9 5263Н W j 102 19, 23 9,81 1 0,03 0,1 1982 Н Fк 9432 0 5263 1982 16677 Н Касательная сила тяги автосамосвала по поверхности в порожняковом состоянии W0 50 9 9,81 4414 Н Wi 0 9 9,81 0 Н Wк 9 9,81 27,9 2463Н W j 102 9 9,81 1 0,03 0,1 928 Н Fк 4414 0 2463 928 7805Н Полученное значение касательной силы тяги проверяем по условию Fк Рсц где Рсц – сцепной вес автосамосвала, кН; ψ – коэффициент сцепления колес с дорогой Рсц k сц Р g где kсц – коэффициент сцепного веса. Сцепной вес автосамосвала в грузовом состоянии Рсц 0,67 19, 23 9,81 126, 4 кН Сцепной вес автосамосвала в порожнем состоянии Рсц 0,67 9 9,81 59, 2кН Условие выполняется 16,866 126,4 0,4 51 7,716 59,2 0,4 23,68 Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 18 25,342 126, 4 0, 4 51 3,046 59, 2 0, 4 23,68 16,677 126, 4 0, 4 51 7,805 59, 2 0, 4 23,68 Условие проверки полученное значение касательной силы тяги самосвала выполняется, поэтому принятый тип автосамосвала КамАЗ-5511 выбран правильно. Скорость движения гружёного автосамосвала определяем по формуле Vi 3600 N m ом Fki где N – мощность дизеля, кВт; ηт – КПД трансмиссии, передающий вращающий момент от вала двигателя к приводным колесам (при механической 0,72÷0,82); ηт = 0,85÷0,88 – коэффициент, учитывающий отбор мощности на вспомогательные устройства автомобиля; Fki – касательная сила тяги (Н), необходимая для преодоления на конкретном участке трассы суммарного сопротивления, определяемая по формуле Fki Wo Wi Wk Касательная сила тяги автосамосвала по забою в грузовом состоянии Fкi 9432 189 5263 14884 Н Касательная сила тяги автосамосвала по забою в порожняковом состоянии Fкi 4414 89 2463 6788Н Касательная сила тяги автосамосвала по траншее в грузовом состоянии Fкi 9432 9966 3962 23360Н Касательная сила тяги автосамосвала по траншее в порожняковом состоянии Fкi 4414 4150 1854 2118Н Касательная сила тяги автосамосвала по поверхности в грузовом состоянии Fк 9432 0 5263 14695Н Касательная сила тяги автосамосвала по поверхности в порожняковом состоянии Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 19 Fкi 4414 0 2463 6877 Н Скорость движения автосамосвала по забою в грузовом состоянии Vi 3600 176 0,8 0,88 30км / ч 14884 Однако на забойных временных дорогах скорость ограничивается правилами безопасности 15÷20 км/ч, принимаем Vi 15км / ч Скорость движения автосамосвала по забою в порожняковом состоянии Vi 3600 176 0,8 0,88 65км / ч 6788 Как выше указывалось, на забойных временных дорогах скорость ограничивается правилами безопасности 15÷20 км/ч, принимаем Vi 20км / ч Скорость движения автосамосвала по траншее в грузовом состоянии Vi 3600 176 0,8 0,88 19км / ч 23360 Скорость движения автосамосвала по траншее в порожняковом состоянии Vi 3600 176 0,8 0,88 210км / ч 2118 По правилам безопасности на временных отвальных дорогах ограничиваем скорость движения порожнего автосамосвала до 20 км/ч. Скорость движения автосамосвала по поверхности в грузовом состоянии Vi 3600 176 0,8 0,88 30км / ч 14695 Скорость движения автосамосвала по поверхности в порожняковом состоянии Vi 3600 176 0,8 0,88 44км / ч 6877 Полный путь торможения Lпт Lдв Lт Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 20 где Lдв – путь, пройденный автомобилем за время реакции водителя, м Lдв 0,278 Vmp t tp≈1 с – время реакции водителя; Lm – тормозной путь автосамосвала, м 3,9 1 V 2 Lm 0 i 1000 Путь, пройденный груженым автомобилем по забою за время реакции водителя Lдв 0,278 15 1 4,15м Путь, пройденный порожним автомобилем по забою за время реакции водителя Lдв 0,278 20 1 5,6 м Путь, пройденный груженым автомобилем по траншее за время реакции водителя Lдв 0,278 19 1 5,3м Путь, пройденный порожним автомобилем по траншее за время реакции водителя Lдв 0,278 20 1 5,6 м Путь, проходящий груженым автомобилем по поверхности за время реакции водителя Lдв 0,278 30 1 8,3м Путь, проходящий порожним автомобилем по поверхности за время реакции водителя Lдв 0,278 44 1 12,2 м Тормозной путь груженого автосамосвала по забою 3,9 1 0,03 152 Lm 2,0 м 50 1 1000 0,4 Тормозной путь порожнего автосамосвала по забою Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 21 3,9 1 0,03 202 3,56 м 50 1 1000 0,4 Lm Тормозной путь груженого автосамосвала по траншее 3,9 1 0,03 192 Lm 2,92 м 50 47 1000 0,4 Тормозной путь порожнего автосамосвала по траншее 3,9 1 0,03 202 Lm 3,23м 50 47 1000 0,4 Тормозной путь груженого автосамосвала по поверхности Lm 3,9 1 0,03 302 8,0 м 50 0 1000 0,4 Тормозной путь порожнего автосамосвала по поверхности 3,9 1 0,03 442 Lm 17,3м 50 0 1000 0,4 Полный путь торможения груженого автомобиля по забою Lпт 4,15 2,0 6,15 м Полный путь торможения порожнего автомобиля по забою Lпт 5,6 3,56 9,16 м Полный путь торможения груженого автомобиля по траншее Lпт 5,3 2,92 8,22 м Полный путь торможения порожнего автомобиля по траншее Lпт 5,6 3,23 8,83м Полный путь торможения груженого автомобиля по поверхности Lпт 8,3 8,0 16,3м Полный путь торможения порожнего автомобиля по поверхности Lпт 12,2 17,3 29,5 м По условиям безопасного торможения, полный тормозной путь автомобиля должен быть меньше расстояния видимости в данной местности на менее чем на длину машины Lм. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 22 Lв 70 м Lм 7,125 м Таким образом, должно соблюдаться условие Lпт Lв L м Lпт 70 7,125 Lпт 77,125 м Условие соблюдается для всех значений полного пути торможения. Условие возможного заноса автосамосвала на поворотах V 3,9 g R f ск iв где fск= 0,45 – коэффициент бокового скольжения; iв=0,04 – поперечный уклон виража. По забою и поверхности V 3,9 9,81 15 0, 45 0,04 33,1км / ч По траншее V 3,9 9,81 30 0, 45 0,04 46,83км / ч Ограничим скорость порожнего автомобиля по поверхности до 33 км/ч. 2.2 Проверка тяговых двигателей 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) с длительным током, известным из токовой характеристики I эф I 2 i t Tp где Ii – ток двигателя на отдельных участках пути, определяемый по характеристике двигателя, взятый из тягового расчета, А; Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 23 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 I эф 1,1 6502 0,05 3902 0,1 8402 0,04 1402 0,03 6302 0,04 380 2 0,045 72 А 20,6 Двигатели не перегреваются при условии I эф k з I дл где Iдл – длительный ток двигателя, определяемый по универсальной характеристике карьерных электровозов и силе тяги на отдельных участках, взятых из тягового расчёта, А; kз – коэффициент запаса, учитывающий увеличение температуры двигателя в период работы с большими нагрузками; Iэф – эффективный ток двигателя, А. 72 1,25 520 90 520 2.3 Эксплуатационный расчет автотранспорта 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 Т р t n t дв t р t доп 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 Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 24 t погр N t цик где N – число ковшей экскаватора, разгружаемых в кузов автосамосвала; tцикл – время цикла экскаватора, мин tпогр 3 0,36 1,08 мин Время движения автосамосвала определяем по формуле i i 1 1 t дв t двi 60 li Vi 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; 0,15 0,1 0,1 0,15 0,1 0,1 tдв 60 2,05 мин 19 30 20 20 33 15 Время разгрузки складывается из времени подъёма и опускания кузова автосамосвала. Дополнительное время на маневры складывается на подъезды и установку автомашины к месту погрузки и разгрузки. Тогда Т р 1,08 2,05 0,6 1,5 5, 23 мин Число рейсов одного самосвала за смену определяем по формуле r Т см k в ТР где Тсм – длительность смены, мин; kв=0,7 – коэффициент использования сменного времени; r 480 0,7 64 рейса 5,23 Сменная эксплуатационная производительность самосвала Qа см r q k q где kq – коэффициент использования грузоподъемности автосамосвала Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 25 qф kq q где qф – фактическая масса груза в кузове машины, т 10, 23 0, 79 13 64 13 0, 79 657, 3т / смену kq Qасм Рабочий парк самосвалов определяется по формуле Nр Qк см Qа см где Qксм – сменная производительность карьера, т Qк см Qк год k н Тр где Тр – число рабочих смен автотранспорта в году; kн=1,1 – коэффициент неравномерности грузопотока Qксм 10 106 1,1 14286т / смену 770 Nр 14286 21,73 22автомобиля 657,3 Инвентарный парк самосвалов N инв Nр т где σm – коэффициент технической готовности автопарка N инв 22 27,5 28автомобилей 0,8 2.4 Расчет пропускной и провозной способности автодорог 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. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 26 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 N 1000 V k Sб где V – расчётная скорость движения автосамосвала на данном участке, км/ч; kн=1,3 – коэффициент неравномерности движения; Sб – безопасный интервал между автосамосвалами S б SТ l а где SТ – полный тормозной путь автосамосвала (с учетом тормозного пути), м; la – длина автосамосвала, м. Безопасный интервал между гружеными автосамосвалами по забою Sб 6,15 7,125 13,275м Безопасный интервал между порожними автосамосвалами по забою Sб 9,16 7,125 16,285 м Безопасный интервал между гружеными автосамосвалами по траншее Sб 8,22 7,125 15,345 м Безопасный интервал между порожними автосамосвалами по траншее: Sб 8,83 7,125 15,955м Безопасный интервал между гружеными автосамосвалами по поверхности Sб 16,3 7,125 23,425 м Безопасный интервал между порожними автосамосвалами по поверхности Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 27 Sб 29,5 7,125 36,625 м Пропускная способность груженных автосамосвалов по забою N 1000 15 869авт. 1,3 13,275 Пропускная способность порожних автосамосвалов по забою N 1000 20 945авт. 1,3 16,285 Пропускная способность груженных автосамосвалов по траншее N 1000 19 952авт. 1,3 15,345 Пропускная способность порожних автосамосвалов по траншее N 1000 20 964авт. 1,3 15,955 Пропускная способность груженных автосамосвалов по поверхности N 1000 30 985авт. 1,3 23,425 Пропускная способность порожних автосамосвалов по поверхности N 1000 33 693авт. 1,3 36,625 Провозная способность транспортной системы определяется также для наиболее нагруженного участка дорожной трассы M N qa k q f где N – пропускная способность участка дороги; qa – грузоподъёмность автосамосвала, т; kq – коэффициент использования грузоподъёмности автосамосвала; f – коэффициент резерва пропускной способности. Для гружёного автосамосвала M 985 13 0,79 5780т 1,75 Полученный по данной зависимости расчётная суточная величина провозной способности должна быть проверена по условию Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 28 М Qсут Tсут где Qсут – максимальный расчётный суточный грузопоток на данном участке трассы, т; Tсут – число часов работы карьера в сутки. 5780т 14286 3 42858 1785,75т 24 24 Условие выполнено. Коэффициент резерва провозной способности kp kp M Qч 5780 3, 24 14286 8 где Qч – часовой грузопоток, т. Повысить провозную способность при прочих равных условиях можно путём увеличения грузоподъёмности автосамосвалов. 2.5 Определение расхода топлива Расход топлива при движении на каждом участке маршрута определяется зависимостью Qs qe N e S 1000 Va T тр в где qe – удельный расход топлива, кВт∙ч; Ne – мощность дизеля, кВт; Va – средняя скорость движения автомобиля, км/ч; ∆S – протяженность участка маршрута, м; γт – плотность топлива, кг/м3; ηтр – КПД трансмиссии; ηв – коэффициент использования максимальной мощности двигателя. По забою Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 29 Qs. гр 240 176 150 0,56 л 1000 15 830 0,95 0,95 Qs. гр 240 176 150 0,42 л 1000 20 830 0,95 0,95 По траншее Qs. гр 240 176 100 0,3л 1000 19 830 0,95 0,95 Qs. гр 240 176 100 0,28 л 1000 20 830 0,95 0,95 Qs. гр 240 176 100 0,19 л 1000 30 830 0,95 0,95 Qs. гр 240 176 100 0,17 л 1000 33 830 0,95 0,95 По поверхности Расход топлива за один рейс составит n Qs Qs i где n – число участков движения Qs 0,56 0,42 0,3 0,28 0,19 0,17 1,92 л Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 30 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 определяется в соответствии с режимом подачи сырья на предприятие Qч Qг k н m0 Т см k м 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 10 30 6 10 1,1 100 Qч 765т / ч 770 8 0,7 Величина скорости движения ленты весьма существенно влияет на общую характеристику работы конвейера. Поэтому принимаем оптимальное значение скорости движения ленты из стандартного ряда V=2,0 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 Qч B 1,1 0,05 c V k Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 31 где c – коэффициент, зависящий от числа роликов и угла наклона боковых роликов β в желобчатой роликоопоре; γ – насыпная плотность транспортируемого материала, т/м3; kβ – коэффициент, учитывающий уменьшение поперечного сечения материала на ленте при наклонном положение конвейера; V– скорость движения ленты, м/с 765 B 1,1 0,05 0,68 680 мм 470 3,1 2,0 1 Из стандартного ряда принимаем ленту B 800 мм Для данного груза ширину ленты проверяем по условию B (2 2,5) bmax где bmax – максимальный геометрический размер куска горной массы, полученный после дробления на дробильно-сортировочном комплексе bmax k Дn d max где kД–п – коэффициент дробления; n – количество циклов дробления при емкости ковша 10 м3; d max 0,5 3 Е d max 0,5 3 1 0,5м bmax 2,52 0,5 0,08 м Тогда неравенство будет иметь вид B 2 0,08 0,16 м 0,8 м 0,16 м 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 скорости движения ленты Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 32 qг qг Qч 3,6 V 765 106,25 3,6 2 Погонный вес ленты может быть определен с достаточной для расчета точностью по эмпирической зависимости q л 1,1 В ( пр i 1 2 ) где В – ширина ленты, м; i – число прокладок в ленте; δ1 и δ2 – толщина защитного резинового слоя соответственно па рабочей и нерабочей поверхности ленты, мм; δпр – толщина одной тканевой прокладки, мм. qл 1,1 0,8 (1,5 4 5 3) 12,32 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 qр Gр l р где G'р – вес вращающихся частей роликоопор на груженой ветви, даН; Gр 10 В 7 Gр 10 0,8 7 15 l'р – расстояние между роликоопорами на груженой ветви, м qр 15 15 1,0 Погонный вес роликоопорqр на порожней ветви определяется по формуле qр Gр l р где G''р – вес вращающихся частей роликоопор на порожней ветви, даН G р 10 В 3 Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 33 Gр 10 0,8 3 11 l''р – расстояние между роликоопорами на порожней ветви, м. qр 11 3,67 3,0 Общее сопротивление для участка груженой и порожней ветви наклонного участка конвейера определяется по формуле Wгр ( qл qг qр ) L cos ( qг qл ) L sin Wпор ( qл qр ) L cos qл L sin где ω'=0,03 и ω''=0,22 Wгр 12,32 106,25 15 0,1 cos0,35 0,3 12,32 106,25 0,1 sin0,35 7,83 Wпор 12,32 3,67 0,1 cos0,35 0,22 12,32 0,1 sin0,35 0,75 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. Wпогр с Qч V где с – коэффициент, учитывающий трение груза о неподвижные борта Wпогр 1,3 765 2 1989 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. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 34 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. 4 3 2 L 1 Рисунок 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. S2 S1 W1 2 где W1-2 – сопротивление движению на участке 1-2. Сопротивление движению ленты на прямолинейных участках зависит от угла наклона ленты β, длины участка L, погонных нагрузок от веса груза, ленты, вращающихся частей роликоопор, коэффициента сопротивления движению ленты ω. 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; Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 35 Sсб – натяжение ленты после барабана Sсб Sнб k При угле обхвата α=180° – k=1,05, то есть Sсб Sнб 1,05 Формула для определения натяжения гибкого тягового органа n S n S n 1 W n 1 В качестве второго, связывающего между собой усилие в точке набегания ленты Sнб и точке сбегания ее с барабана Sсб= S1, можно взять уравнение Эйлера S нб S сб е где е – основание натурального логарифма; α – угол обхвата барабана лентой, рад; μ – коэффициент сцепления ленты с барабаном S 2 S1 W12 S3 K S2 K S1 W12 S4 S3 W34 K S1 W12 W34 S4 K S1 W12 W34 S4 S1 e Решая совместно находим S4 1,05 S1 0,75 7,83 1,05 S1 8,06 , S4 S1 1,87 S1 9,3 S2 9,3 0,75 10,05 S3 1,05 10,05 10,55 S4 10,55 7,83 18,38 Найдя характерную точку с минимальным натяжением на груженой ветви и рассчитав ее натяжение, проверяем ее по условию минимального натяжения, обеспечивающего величину нормального провеса ленты между роликоопорами Sгрmin 5 10 qг qл l Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 36 где l' =0,8 м – расстояние между роликоопорами на груженой ветви Sгрmin 8 (12,32 106,25) 0,8 758,8 Выбранную ранее ленту проверяют на прочность по максимальному натяжению S доп B i m откуда находится число прокладок в ленте i S нб m B где Sнб – наибольшее натяжение в ленте, Н; m – запас прочности; В – ширина ленты, см; δ – предел прочности одной прокладки, Н/см i 18,38 12 1 80 18 Sдоп 80 1 18 120 12 Окружное усилие на приводном барабане равно W0 S нб S сб W0 18,38 9,3 9,08 Для нормальной работы привода необходимо, чтобы S нб S сб e 18,38 9,3 1,87 18,38 18,38 3.3 Определение мощности электродвигателя Исходя из полученных значений окружного усилия на приводном барабане W0max, определим потребную мощность приводного двигателя, кВт W0max V A N 102 Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 37 где η – КПД передаточного механизма; VA – скорость движения ленты, м/с. N 9,08 103 2 180кВт 102 0,95 Для ленточных конвейеров применяются обычно электродвигателя единой серии 4А с повышенным моментом (4АР) или с повышенным скольжением (4АС). Принимаем электродвигатель серии 4А мощностью N=186 кВт. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 38 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Транспортные машины и комплексы открытых горных работ. Методическое указание по выполнению курсового проекта для студентов специальности 170100. – Магнитогорск: 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.: Высшая школа, 1989. – 319 с. 4. Дьяков В.А. Транспортные машины и комплексы открытых разработок: Учебник для вузов – М.: Недра, 1986. – 344 с. 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. – С-Пб.: Наука, 2006. – 387 с. Размещено на Allbest.ru Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 39