Вибір рухомого составу

УДК 622.68

ББК 33.16

Р39

Рекомендовано до друку рішенням Вченої ради НГУ (протокол       від           2008р.)

 

Рецензент:

О.С. Пригунов, доктор технічних наук, професор (Інститут геотехнічної механіки Національної академії наук України, ведучий науковий співробітник)

 

Ренгевич О.О., Денищенко О.В.

Д60 Експлуатаційні розрахунки транспортних комплексів кар’єрів: Навч. посібник. -Дніпропетровськ: Національний гірничий університет, 2008. – 126 c.

 

Викладено методику експлуатаційних розрахунків транспортних комплексів залізничного, автомобільного, конвеєрного і скіпового транспорту, що виконуються з метою вибору із серійних промислових машин устаткування відповідних типорозмірів і визначення його основних технічних показників при експлуатації у конкретних гірничотехнічних умовах.

Прийнято єдину послідовність викладу: задачі розрахунку, вихідні дані, методика виконання розрахунків, приклади розрахунків. Наведено методику виконання курсового проекту з кар’єрного транспорту та вихідні дані для нього.

Навчальний посібник призначений для студентів гірничих спеціальностей вищих навчальних закладів.

 

 

УДК 622.68

ББК 33.16

 

О.О. Ренгевич, О.В. Денищенко, 2008

Національний гірничий університет, 2008

 

 

ПЕРЕДМОВА

 

Нині в Україні відкритим способом добувається понад чотирьох п’ятих залізної руди, двух третин марганцевої руди, майже весь обсяг будівельних гірничих порід.

На сучасних кар’єрах основними видами транспорту є залізничний та автомобільний, що перевозять понад 80 % гірничої маси. Однак, незважаючи на зростання обсягів перевезень окремими видами транспорту, співвідношення між ними поступово змінюється на користь безперервних і особливо комбінованих видів транспорту, при використанні яких досягаються найбільш високі техніко-економічні показники. Так, у загальних обсягах перевезень останнім часом питома вага автомобільного і залізничного транспорту знизилась, однак зросла питома вага комбінованого автомобільно-конвеєрного та автомобільно-залізничного транспорту.

Зараз до ряду діючих стають нові гірничодобувні підприємства з відкритим способом розробки, розвиваються діючі, що потребує притоку нових кадрів гірників-відкритчиків.

Кар’єрний транспорт – це технологічний процес із спеціальною технікою та організацією робіт, тісно пов’язаний з суміжними процессами відкритої розробки.

Для вивчення цього важливого технологічного процесу для студентів спеціа­льності 7.090301 „Розробка родовищ корисних копалин”, спеціалізації „Відкриті гірничі роботи” створено спеціальні учбові дисципліни – „Основи теорії транспорту ” та „Транспортні системи гірничих підприємств”, які містять усі аспекти переміщення гірничої маси (теорія процесу, технічні засоби, організація робіт, експлуатаційні показники). Окрім цього, програмою передбачено виконання курсового проекту за темою „Кар’єрний транспорт”.

У даному посібнику систематизовано методики розрахунку транспортних комплексів залізничного, автомобільного, конвеєрного і скіпового транспорту, наведено відомості довідкового характеру та приклади розрахунків кожного з перелічених видів транспорту.У порівнянні з другим виданням книга доповнена новими довідковими даними та методичними вказівками до виконання курсового проекту.

Навчальний посібник призначений для студентів гірничих спеціальностей вищих навчальних закладів.

 

РОЗРАХУНОК ЗАЛІЗНИЧНОГО ТРАНСПОРТУ

 

  У розділі розглядаються питання тягових розрахунків рухомого складу залізничного транспорту кар’єрів.Наведено методику та приклади розрахунків, основні довідкові відомості.

Задачі розрахунку і вихідні дані

 

Задачі розрахунку:

1) складання розрахункової схеми залізничного транспорту кар'єру;

2) вибір рухомого составу;

3) визначення припустимої маси потяга і кількості вагонів у составі;

6) перевірка тягових двигунів на нагрівання;

7) визначення кількості локомотивів і вагонів та продуктивності локомотивосостава;

8) розрахунок витрати електроенергії;

9) установлення місць розташування і параметрів роздільних пунктів і шляхового розвитку на уступах;

10) складання переліку устаткування транспортного комплексу.

Вихідні дані: річна і змінна продуктивність кар'єру по корисній копалині і породам розкриву; план і подовжній профіль внутрішньокар’єрних шляхів і шляхів поверхні до кінцевих пунктів транспортування; тип, кількість і розміщення екскаваторів; загальна організація транспорту(з закріпленням чи без закріплення локомотивосоставів за екскаваторами); режим роботи кар'єру і кліматична зона, в якій він знаходиться.

Розрахунок виконують по вантажопотоку найбільш завантаженої зміни окремо для вантажопотоку корисної копалини та порід розкриву, маючи на увазі можливу відмінність фізико-механічних властивостей гірничої маси, кінцевих пунктів транспортування і типів рухомого складу.

 

Методика розрахунку

                                    1.2.1. Розрахункові схеми

Підставою для розробки розрахункових маршрутів є схема шляхового розвитку кар'єру (рис. 1.1.). В одному випадку, можна скласти єдину схему шляхового розвитку власно кар'єру і шляхів поверхні, як це представлено на рис.1.1.; в іншому, коли шляховий розвиток складний, цю схему поділяють на дві: схему внутрішньокар'єрних шляхів і схему шляхів поверхні кар'єру від виходу виїзної траншеї на поверхню до кінцевих пунктів транспортування (збагачувальна фабрика, відвали й ін.).

Показаний на рис. 1.1. кар'єр має два розкривних уступи з вантажопотоками Q₁ з горизонту 1 і Q₂ з горизонту 2 і три добувних- з вантажопотоками Q₃, Q₄, Q₅. Транспортування корисної копалини на збагачувальну фабрику і розкриву на зовнішній відвал здійснюється по внутрішніх групових траншеях 4-5 і далі по шляхах поверхні кар'єру.

Розрахунок залізничного транспорту доцільно виконувати для одного чи

 

 

Рис. 1.1. Схема шляхового розвитку кар’єру

 

декількох характерних маршрутів, розрахункові дані по яких далі використовують для рішення деяких задач по кар'єру в цілому. У розглянутому прикладі доречно виділити два розрахункових маршрути: по корисній копалині маршрут 4.1-4.9 з поширенням розрахункових даних на маршрут,що забезпечує перевезення з горизонтів 3,5 і по розкриві - маршрут 2.1 - 2.9 з поширенням розрахункових даних на маршрут, що забезпечує перевезення з горизонту 1.

Основними характеристиками розрахункового маршруту (рис. 1.2.), що використовуються у наступних розрахунках, є: профіль траси із указівкою пункту навантаження (А) і розвантаження (В). Цей профіль на рис. 1.2. виділений більш жирною лінією і, власне, є розрахунковим маршрутом; розгорнутий план траси; проектні ухили і довжини елементів траси; граничні позначки елементів траси; кілометрові відмітки траси; найменування елементів траси.

Для скорочення кількості окремих елементів траси виконуються випрямлення профілю.

За правилами тягових розрахунків залізничного транспорту спрямляти дозволяється тільки близькі по крутості елементи профілю одного знака; площадки і зупинні пункти не спрямляють. Для будь-якого елемента профілю довжиною L_iна ділянці, що випрямляється повинна бути витримана умова

, м,                         (1.1)

де Δі- абсолютна різниця між еквівалентним ухилом ділянки, що спрямляється і дійсним ухилом і-го елемента.

Еквівалентний ухил спрямленої ділянки

‰,             (1.2)

де  - середній ухил спрямленої ділянки;   -додатковий (фіктивний) ухил, що враховує опір руху кривих, які зустрічаються на ділянці випрямлення;  - сума добутків ухилу елемента спрямленої ділянки на його довжину; - довжина спрямленої ділянки; A- коефіцієнт, рівний 700 для стаціонарних і 1300 для пересувних шляхів колії 1520 мм; R– радіус кривої;  - довжини кривих на ділянці випрямлення.

Випрямлення профілю роблять окремо для внутрішньокар'єрних шляхів, шляхів поверхні кар'єру і відвалів. Керівний ухил i_p, по якому розраховують масу потяга по зчепленню, установлюють з розгляду профіля виїзної траншеї. При мінливості профілю виїзної траншеї випрямлення цієї ділянки роблять за правилами, викладеними вище, за винятком ділянки і_р, яку спрямляти не можна.

Приклад випрямлення профілю ілюстрований рис.1.3. Тут ділянка 1-6, що має п'ять елементів 1-2, 2-3, 3-4, 4-5, 5-6, у тому числі дві криві (2-3) і (4-5) замінена однією ділянкою загальною довжиною 1902,2 м без кривих з еквівалентним ухилом: для одного напрямку + 6,6 ‰ (рух по підйому) і -5,4 ‰

 

Рис. 1.2. Характеристика розрахункового маршруту

для протилежного.

Перевірка допустимості заміни дійсного профілю ділянки випрямлення на еквівалентний полягає у виконанні умови (1.1.). Для приклада, представленого рис. 1.3., ця умова виконана ():

Елемент профілю                                  1-2 2-3 3-4 4-5 5-6

∆i=|i_э-i|                                                             1,6 1,6 2,6 2,6 3,6

2000/∆і                                                  1250 1250 769 769 556

Довжина елементів ділянки 1-6 ( l _i)           400 183,3 500 418,9 400

 

Припустимість заміни дійсного профілю на еквівалентний (спрямлений) полягає в тому, що робота потяга в обох випадках буде однаковою, але спрощуються розрахунки в зв'язку зі зменшенням кількості елементів траси.

Розрахунки по випрямленню профілю, що відповідають рис. 1.3. приведені в табл. 1.1.

 

Вибір рухомого составу

Тип засобу тяги - електровоз, тепловоз чи тяговий агрегат приймають з урахуванням продуктивності кар'єру, глибини розробки, розрахункового ухилу виїзних траншей, системи електрозабезпечення, наявності чи відсутності

буровибухових робіт - за даними техніко-економічного аналізу варіантів.

Рекомендується застосовувати [7. с. 244]:

електровози постійного струму зчіпною масою 150-180 т на напругу

 

Рис. 1.3. Випрямлення профілю (приклад)

1500, 3000 В на кар'єрах з вантажообігом до 20 млн. т/рік з ухилом виїзних траншей до 40‰ і невеликою глибиною кар'єру (до 100-150 м);

тепловози зчіпною масою 2х127т (2 ТЕ-3) і 2х130 т (2ТЕ-10) з ухилами до 30‰, вантажообігом до 25 млн.т/рік і невеликою глибиною кар'єру. Важливим достоїнством цього засобу тяги є відсутність необхідності в контактній мережі усередині кар'єру, захист якої при буровибуховій відбійці утруднений;

тягові агрегати  постійного (1500 і 3000 В) і змінного (10000 В) струму зчіпною масою 3х120 т, при великих вантажообігах і глибині кар'єру. Їхнє застосування можливе при ухилах до 50(60)‰. У кар'єрах з буровибуховою відбійкою гірничих порід вигідно застосовувати тягові агрегати, що мають дизельну секцію, яка забезпечує переміщення локомотивосостава по внутрішньокар'єрних шляхах, не обладнаних контактною мережею.

Для перевезення породи у відвали застосовують думпкари, для перевезення корисної копалини на склади й збагачувальні фабрики, розташовані поблизу кар'єру, можливе застосування як думпкарів, так і гондол, а на далекі відстані - гондол, думпкарів, хоперів. В окремих випадках, наприклад для перевезення штучного каменю, можливе використання платформ.