I. Расчет параметров железнодорожного транспорта

Требуется произвести расчет железнодорожного транспорта.

Исходные данные: расчетная производительность карьера по руде – Q_кг=6,4 млн. т/год; тип экскаваторов – ЭКГ – 4; профиль пути – уступ (i_y=7 ‰, L_у=1,1 км); траншея (i_Т= 32 ‰, L_Т=1,7 км); поверхность (i_П=6 ‰, L_П=2,0 км); плотность разрыхленной руды – γ=2,6 т/м³.

Суммарный объем ковшей экскаваторов, работающих в карьере

8 м³ (1.1)

где t_Ц – время цикла экскавации (t_Ц=24 с), k_В – коэффициент использования рабочего времени (k_В=0,7), k_Н – коэффициент наполнения ковша экскаватора, Т – время одной смены (Т=7 ч), n_СМ – количество смен в сутки (n_СМ =2), n_ДН – количество рабочих дней в году (n_ДН=300).

Принимаем количество экскаваторов в карьере

=2

где V_К.Э – объем ковша экскаватора ЭКГ -4.

Поскольку глубина карьера менее 150 м, принимается элекровоз 26 Е со следующими параметрами: сцепная масса – 180 т, осевая (колесная) формула – 2₀+2₀+2₀ (три тележки по две оси и на каждой индивидуальный привод), сила тяги часовая – 311000 Н, скорость движения часовая – 28,7 км/ч, ток двигателей часовой – 304 А, ток двигателей длительный – 264 А, напряжение – 1500 В.

Одиночные электровозы целесообразно применять при глубине карьера до 150 м и грузообороте горной массы в год – 15 – 20 млн. т.

В карьерах с грузооборотом 30 – 50 млн. т в год и лубиной до 100 – 150 м целесообразно применять тяговые агрегаты на постоянном токе с напряжением 300 В или переменном – 10 кВ.

В карьерах с грузооборотом 60 – 100 млн. т в год и более и глубиной более 150 – 200 м применяются тяговые агрегаты переменного тока с напряжением 10 кВ.

Выбор типа и количества вагонов.

Тип вагона выбирается в зависимости от рода перевозимого груза. Для перевозки полезного ископаемого с насыпной плотностью γ˃1,35 т/м³ – то применяются думпкары.

Тип думпкара выбирается по оптимальному соотношению вместимостей кузова думпкара V_К.Д и ковша экскаватора V_К.Э , которое соответствует значению

= 4 – 6

Принимаем в качестве вагонов думпкары 4ВС – 50 с грузоподъемностью G=50 т, массой вагона G_ВАГ=31 т, объем кузова V_К.Д=24 м³ и количеством осей – 4. Следовательно, проверяя соответствие экскаватора и выбранного типа вагона, получим

=6,

что соответствует приведенному выше оптимальному соотношению (4 – 6).

Количество вагонов в поезде определяется по двум критериям: из условия установившегося движения поезда на руководящем уклоне i_p с полным использованием сцепной массы локомотива и из условия трогания состава на том же подъеме без буксования колес по рельсам. Значение руководящего уклона не должно превышать при тепловозной тяге – 25 ‰, электровозной тяге – 40 ‰, при тяге агрегатами – 60 ‰.

Масса груженого поезда при движении по руководящему подъему определится из выражения

=628732 кг, (1.2)

где Р_СЦ – сцепная масса локомотива, кг (Р_СЦ=180 т для электровоза 26Е), ѱ – коэффициент сцепления колес электровоза с рельсами (ѱ=0,2 – 0,24); ω ^/₀, ω^//₀ – соответственно удельное основное сопротивление движению локомотива по стационарным путям и вагонов, ω_ip – удельное сопротивление от уклона.

Величины ω ^/₀ и ω^//₀ определяются из выражений [2]:

=0,0044

для четырехосных груженных думпкаров

=0,0035

для шестиосных груженых думпкаров

,

где υ – скорость движения, км/ч (в расчетах принимается 20 – 25 км/ч).

Удельное основное сопротивление движению порожнего думпкара по стационарным путям увеличивается на 20 – 25 %. При движении поезда по передвижным путям удельное сопротивление локомотива и думпкаров увеличивается на 20 – 25 %.

Масса груженого поезда из условия трогания груженого состава на руководящем подъеме находится из выражения

=767012 кг, (1.3)

где ѱ_тр – коэффициент сцепления приводных колес локомотива при трогании (для локомотивов постоянного тока ѱ_тр=0,24 – 0,26, переменного тока ѱ_тр=0,32 – 0,32), a – ускорение поезда при спуске (а = 0,025 – 0,05). Принимаем а = 0,04 м/с², ω_тр – удельное сопротивление при трогании поезда (ω_тр = 0,003 – 0,004).

Принимаем массу прицепной части по меньшему из двух выполненных расчетов (формулы 1.2 и 1.3), т.е. Q_гр = 628732 кг.

Количество вагонов в поезде

=7,76 (1.4)

Принимаем n_ваг =7. Количество вагонов в составе принимается равному целому числу с уменьшением до меньшего значения в случае не целого полученного числа.

Таким образом,

Q_гр=n∙(G+G_ваг)=7∙(50000+31000)=567000 кг;

Q_пор= n∙ G_ваг=7∙31000=217000 кг.

Определение скоростей и времени движения поезда.

При расчетах профиль пути разделяется на несколько существенно различающихся участков. Обычно это три участка пути: по уступу, по выездной траншее и на поверхности.

Скорость движения поезда при тяговых расчетах карьерного транспорта определяется по методу «установившихся скоростей», принимая движение поезда на каждом участке трассы равномерным с установившейся скоростью, величина которой мгновенно меняется при переходе с одного участка к другой.

1. Движение по уступу

Сила тяги приходящаяся на один двигатель электровоза при установившемся движении груженого поезда определится как

= 10568 Н (1.5)

Поскольку на уступе имеем временный путь, то ω ^/₀ и ω^//₀ увеличиваем на 25 %. То есть ω^/₀=0,0044∙1,25=0,0055; ω^//₀=0,0035∙1,25=0,0044.

По электромеханической характеристике для электровозов 26Е находим скорость движения υ_гр=45 км/ч, сила тока I_гр=100 А. Принимаем допустимую скорость движения по временным путям υ _пор=15 км/ч.

Сила тяги приходящаяся на один двигатель электровоза при движении порожнего состава

=-974 Н (1.7)

Поскольку при движении порожнего думпкара удельное основное сопро-тивление увеличивается на 20 – 25%, получим ω^/₀=0,0044∙1,25=0,0055.

По электромеханической характеристике находим υ_пор=56 км/ч, сила тока I_пор=60 А.

Время движения по уступу

- груженого состава

≈5 мин; (1.8)

- порожнего состава

≈5 мин. (1.9)

2. Движение по выездной траншее

Аналогично расчетам по уступу определяем

=42623 Н

По электромеханической характеристике находим υ_гр=57 км/ч, I_гр=327 А. Принимаем υ_гр=45 км/ч.

=-17591 Н

Величину ω^//₀ увеличиваем на 25 %, т.е. ω^/₀=0,0035∙1,25=0,0044.

При движении без тока [2]

=0,0055

Так как режим движения поезда тормозной, то принимаем из условия допустимой скорости по постоянным путям υ_пор=45 км/ч.

Время движения по траншее

- груженного поезда

≈5 мин;

- порожнего поезда

≈3 мин.

3. Движение поезда по поверхности

=11868 Н

По электромеханической характеристике находим υ_гр=44 км/ч, I_гр=101 А.

=-1039 Н

По электромеханической характеристике находим υ_пор= 60 км/ч, I_пор=53 А. Принимаем допустимую скорость движения по постоянному пути υ_пор = 45 км/ч.

Время движения по поверхности

- груженного поезда

≈3 мин;

- порожнего поезда

3 мин.

Результаты тяговых расчетов поезда сводим в таблицу 1.1

При движении поезда по уклону, когда сила тяги F_i ≤0, скорость движения поезда может бить определена из условия торможения на длине установлен-ного тормозного пути, которая принимается равной 300 м.

Тормозной путь при колодочном торможении определится как

=131,1 м<[300 м] (1.10)

где ω₀ – удельное основное сопротивление поезда в целом;

=0,0049, (1.11)

где υ_Н – начальная скорость движения поезда, км/ч; t₀ – время предвари-тельного торможения (t₀=5 с при экстренном торможении); φ_К – коэффициент трения тормозной колодки о колесо (для чугунных колодок φ_К =0,12 – 0,18, для композиционных φ_К = 0,286 – 0,32); ν – тормозной коэффициент поезда

=0,94 (1.12)

где ƩК_Р и ƩК_Q – соответственно суммарные силы нажатия тормозных колодок на обода колес электровоза и вагонов

ƩК_Р = К_Э ∙n_к ∙n_ос=44∙4∙6=1056 кН;

ƩК_Q= К_Д ∙n_ваг ∙n_к∙n_ос=36∙9∙2∙4=2592 кН,

где К_Э и К_Д – расчетные силы нажатия на ось подвижного состава (для электровозов 26Е, К_Э=44 кН, для думпкаров 4ВС – 50 К_Д=36 кН); n_к - количество колодок (у электровоза 26Е - n_к=4, на каждую ось), n_ос – количество осей (у электровоза 26Е – n_ос =6, у думпкара 4ВС – 50– n_ос =4).

Полученная в (1.10) длина пути торможения допустима.

Проверка двигателей локомотива на нагрев.

Для окончательного выбора прицепной части поезда к предложенному типу локомотива для работы в данных условиях с расчетным временем оборота Т_об необходима проверка двигателей по нагреву. Двигатели не перегреваются при соблюдении условия

I_эф ≤ к_з·I_дл

где I_эф – длительный ток двигателя, А, к_з – коэффициент запаса, учитываю-щий увеличение температуры двигателя в периоды работы с большими нагрузками (к_з = 1,1 – 1,2 – при увеличении карьера до 300 м).

=98,5 А< I_дл = 264 А,

где α – коэффициент, учитывающий нагрев двигателей в процессе погрузки, разгрузки и при маневрах (α = 1,05 -1,1); I_i, t_i – соответственно сила тока (А) и время движения поезда (мин) на отдельных участках трассы. Величины силы тока определяются по электромеханической характеристике.

Эксплуатационные расчеты.

Производительность локомотив состава

=4593,8 т/сут, (1.16)

где Т_сут – время работы транспорта в сутки, ч; K_G – коэффициент использования грузоподъемности вагона.

=1,25 (1.17)

Количество локомотивов необходимое для работы при заданном грузопотоке

=5,11≈5 локомотива,

где Q_сут – суточный грузопоток карьера, т; f – коэффициент неравномерности суточного грузопотока (f = 1,1 – 1,15).

=21350 т/сут

Общее количество локомотивов для работы в карьере

N_ИНВ=N_P+N_PEM+N_РЕЗ+N_ХОЗ=5+1+1+1=8 локомотивов; N_РЕМ=0,15∙N_P=0,15∙5=0,75 локомотива; N_РЕЗ=(0,05 – 0,1) ∙ N_P=0,1∙ 5=0,5 локомотива.

Принимаем: N_РЕМ = 1 локомотив; N_РЕЗ = 1 локомотив; N_ХОЗ = 1 локомотив, где N_РЕМ, N_РЕЗ, N_ХОЗ – соответственно количество локомотивов, находящихся в ремонте (N_РЕМ = 0,15·N_Р); в резерве (N_РЕЗ =(0,05 – 0,1)· N_Р); на хозяйственных работах (N_ХОЗ = 1 – 2).

Количество рабочих вагонов (думпкаров) определится как

N_ваг.р =N_P∙n_ваг=5∙7=35 вагонов

Инвентарный парк думпкаров

N_{ваг.инв} = N_ваг.р ∙ к^/_д =35∙1,25≈44 вагонов

где к^/_д – коэффициент, учитывающий думпкары, находящиеся в ремонте, резерве и пр. (к^/_д = 1,25 – 1,3).

Поиск по сайту: