Определение тяговой мощности электровоза

1. Расчёт вибротранспортной установки

Исходные данные для расчёта

масса неуравновешенного груза - m = 16 кг;

радиус эксцентриситета - r = 12 см = 0,12м ;

частота колебаний n = 1750 мин^-1;

амплитуда колебания А = 4 мм;

ширина стола В = 1,2м;

высота потока транспортируемого груза h = 0,45м;

насыпная плотность g = 3 т/м³;

угол наклона установки a = 14⁰.

Угловая скорость

рад/с

где n – частота колебаний, мин^-1

рад/с

Сила возмущения

, Н

где g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;

m – масса неуравновешенного груза, кг;

r – радиус эксцентриситета, м;

w – угловая скорость, рад/с.

Н

Скорость движения груза по столу

, м/с

где A – амплитуда колебания, мм;

a – угол наклона установки, град;

n – частота колебаний, мин^-1

Производительность виброустановки

, т/ч

где В – ширина стола, м;

h – высота потока транспортируемого груза (принимается 0,45 м)

g – насыпная плотность, т/м³

u – скорость движения груза по столу, м/с.

т/ч

Мощность привода

, кВт

где Кт – коэффициент транспортирования (принимается 1,5 – для абразивной массы);

h – кпд электродвигателя;

lэ – удельный расход энергии на транспортирование горной массы силой тяжести 1кН на расстояние 1м (принимается 1.75кН/м)

L – длина стола, ( принимается 6м);

Н – высота транспортирования, м

м

q – погонный вес перемещаемого груза по грузонесущему столу, Н/м

Н

кВт

2. Расчёт ленточного конвейера

Исходные данные для расчёта

рис. 1 схема конвейера

ширина ленты B = 1200 мм;

угол наклона конвейера b = 0⁰;

угол обхвата приводных барабанов a = 400⁰;

тип ленты РТЛО;

скорость движения u = 1,4 м/с;

длина конвейера L = 70м

часовая производительность 1924, 6 т/ч

Погонная масса груза на ленте q_г , кг/м

кг/м

где Qч - часовая производительность, т/ч;

u - скорость движения, м/с;

кг/м

Погонная масса ленты

где m- масса ленты т/м² (принимается 25 кг);

В – ширина ленты, м

кг/м

Погонная масса роликоопор порожней ветви

где lр.п – шаг порожних роликоопор, (принимается 2600мм);

Gр.п – масса порожней роликоопоры, (принимается 26 кг).

кг/м

Расчёт тягового усилия методом обхода контура по точкам

S₁ = S_сб

где S_сб – натяжение сбегающей ветви, Н

S₂ = S₁×k_у = S_сб×1,01

где k_у – коэффициент увеличения натяжения

S₃ = S₂+W_2-3 = S₂+(q_л+q_р.п)×L_П×w×g

где q_л – погонная масса ленты, кг/м;

q_р.п. – погонная масса роликоопор порожней ветви, кг/м;

L_п – горизонтальная проекция длины конвейера, м.

w – коэффициент сопротивления движению (принимается 0,04)

g – ускорение свободного падения, м/с²

S₄ = S₃×k_у = S₃×1,01

S₅ = S₄ + W_4-5 =S₄ + (q_г+ q_л)×L_Г×w×g

S_нб(5) = S_cб(1)×em^a

где em^a- тяговый коэффициент (для a =400°, em^a= 8,14)

S_нб(5) = S_cб(1)×8,14

S_нб(5) = S_cб×1,01×1,01+q_л×L_П×w×g×1,01+ q_р.п×L_П×w×g×1,01+ q_г×L_Г×w×g+ q_л×L_Г×w×g

S_нб(5) = S_cб×1,01² + 10868,11, S_cб×8,14 = S_cб×1,01² + 10868,11

Н

S_нб = S_cб×8,14 = 8,14×1526,44 = 12425,22 Н

F = S_нб - S_сб = 12425,22 - 1526,44 = 10898,7 Н

где F – тяговое усилие, Н

Мощность двигателя конвейера

, кВт

где F – тяговое усилие, Н

u - скорость движения, м/с;

Кз – коэффициент запаса (принимается 1,15)

h - КПД механической передачи (принимается 0,95)

кВт

3. Расчёт электровозной откатки

Исходные данные

Электровоз 7КР-1У

Вагонетка ВДК2,5

Уклон пути i = 4

Ускорение а = 0,04 м/с²

Начальная скорость торможения – 3,4 км/ч

L₁=2,5 км

L₂=3,5 км

L₃=2,8 км

Qч₁=Qч₂=Qч₃=1924,6 т/ч

g = 3 т/м³

Сменная производительность

, т

где Qч – часовая производительность, т/ч

т

Средневзвешенная длина откатки

где A₁, А₂, А₃ – сменные грузопотоки на каждом маршруте (производительности погрузочных пунктов), т;

L₁, L₂, L₃ – длина откаточных путей, м

км

Принимается локомотив АРП7-900

Вес порожней и грузовой прицепной части состава

, кН

где Рэ – масса электровоза, т;

g – ускорение свободного падение м/с²;

y – коэффициент сцепления колес локомотива с рельсами (принимается для рельс покрытых жидкой железорудной грязью с глинистыми примесями y=0,11);

w_п – основное удельное сопротивление движению порожних вагонеток, Н/кН (согласно таблице 4, w_п=10,5);

i– средневзвешенный уклон пути;

w_КР – коэффициент дополнительного сопротивления от криволинейности трассы, Н/кН;

а – ускорение при трогании состава с места, м/с²;

где S_Б – база вагонетки, м (согласно приложению 3, принимается 1,3);

S_К – колея рельсовых путей, м (принимается 0,9)

R – радиус криволинейности рельсового пути, м (для колеи в 900мм, R = 20);

К₁ – коэффициент, учитывающий состояние поверхности рельсов (К₁=0,45 – для мокрых рельс);

К₂– коэффициент, учитывающий влияние загрузки вагонеток (К₂,=1 – для порожних вагонеток).

Н/кН

кН

, кН

где w_г– основное удельное сопротивление движению гружёных вагонеток, Н/кН (согласно таблице 4, w_Г=6);

где К₁ – коэффициент, учитывающий состояние поверхности рельсов (К₁=0,45 – для мокрых рельс);

К₂– коэффициент, учитывающий влияние загрузки вагонеток (К₂,=0,85 для гружёных вагонеток)

Н/кН

кН

Число вагонеток в составе

где Gг – вес груза в вагонетки, т

где g – насыпная плотность руды, т/м³;

Кз – коэффициент заполнения вагонетки (принимается 0,9);

Gв – масса порожней вагонетки, т.

т

шт

где С – коэффициент тары, учитывающий часть налипшего груза в вагонетке (принимается 0,1).

шт

Ориентировочно принимается 12 шт.

Уточняется вес прицепного состава

кН

кН

Производим проверку допустимой массы состава по нагреву электродвигателей электровоза, для этого определяется тяговая сила на 1 электродвигатель.

где n– количество тяговых двигателей (для электровоза АРП-7-900,n=2)

Н

Согласно электромеханической характеристике электродвигателя ЭГ-46 (рисунок 2) полученным значениям соответствуют токи I_Г = 42 А, I_П = 42А; скорости u_Г = 13,5 км/ч, u_П = 13,5 км/ч.

Время одного рейса

где t_П – время движения состава в порожнем направлении, мин;

t_Г – время движения состава в грузовом направлении, мин;

q – время загрузки, разгрузки состава, мин

где L – средневзвешенная длина откатки, км;

u_П, u_Г – скорость движения состава соответственно в порожняковом и грузовом направлении, км/ч;

мин

мин

где z – число вагонов в составе;

t_З – время загрузки одной вагонетки (принимается по таблице 5), мин;

t_Р – время разгрузки одной вагонетки (принимается по таблице 5), мин;

мин

мин

Эффективный ток

где a –коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев двигателей при выполнении манёвров в пунктах загрузки вагонеток (принимается 1,4 – для рудных шахт); I_Г, I_П – токи двигателя, соответственно при движении с гружёным и порожним составами, А; Тр – время рейса, мин.

А

;

где I_Ч – часовой ток двигателя, принимается по электромеханической характеристики, А.

А

Проверка веса поезда по торможению

Допустимая скорость

где u_ДОП – допустимая скорость гружёного состава под уклон при установившемся движении, км/ч;

– максимальный тормозной путь для грузового состава,= 40м;

– основное удельное сопротивление движению гружёных вагонеток, Н/кН;

Н

Н/кН

км/ч. Тогда

мин

мин

мин

Возможное число рейсов за смену 1-м электровозом.

рейсов

Потребное число рейсов

Потребное количество электровозов

шт

Фактическая производительность электровоза в смену

т×км/смену

Расход электроэнергии за 1 рейс

, кВт×ч

кВт×ч

Расход электроэнергии за смену

кВт×ч/смену

Удельный расход электроэнергии

кВт×ч/т×км

Возможное число рейсов без замены батарей

, мДж

мДж

Определяется суммарная сменная производительность всех ортов откаточного горизонта

Qсм =Q₁ +Q₂ +Q₃,(1.176)

Qсм =600+1000+800 =2400 т

Определяется масса поезда при трогании на подъём на засоренных путях у погрузочных пунктов.

где P – масса электровоза, т;

j - коэффициент сцепления колёс электровоза с рельсами, j=0,2;

w_Г – основное удельное сопротивление движению w_Г = 5;

i – уклон пути, i = 4;

w_КР – сопротивление движению на криволинейных участках, принимается w_КР = 0;

а – ускорение, а = 0,04 м/с²

Масса вагонетки ВГ2 G₀ = 1,3, вместимость кузова Vв = 2м³. Тогда число вагонеток в составе определяется по формуле:

где g - насыпная плотность транспортируемой горной массы, g = 2,5;

принимается 13 вагонеток.

Определяются параметры состава:

масса груза в одном вагоне

действительная масса порожнего поезда

масса гружёного поезда без локомотива

длина поезда

где - длина электровоза, = 4500 мм, (4.311)

- длина вагонетки, = 3070 мм, (2.324)

Проверяется масса поезда по условию торможения. Допустимая скорость гружёного поезда n_ДОП.ГР на расчётном преобладающем уклоне определяется по формуле, учитывая, что £ 40 м, B_ДОП = 0 (на электровозе не установлены рельсовые электромагнитные тормоза) и

Таким образом, допустимая скорость

где - тормозной путь от начала торможения до полной остановки поезда, м

Проверяется масса поезда по условию нагрева тяговых двигателей электровоза. Эффективный ток тягового двигателя Iэф электровоза 7КР-1У определяется по формуле, а длительно-допустимый ток Iдл = 50 А (по его технической характеристике (2.267)).

Предварительно по формулам определяется установившаяся сила тяги , отнесённая к одному двигателю в грузовом и порожняковом направлениях:

где n_ДВ – число тяговых двигателей электровоза, n_ДВ = 2;

g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²

Согласно электромеханической характеристике электродвигателя ЭГ-46 рисунок 1 (2.112) полученным значениям соответствуют токи I_Г = 30 А ; I_П = 35А.

Время движения гружёного состава определяется исходя из допустимой по торможению скорости движения n_ДОП.ГР = 14,1 км/ч

где Lг – длина транспортирования гружёного состава, км;

k_Г – коэффициент учитывающий снижение скорости в периоды разгона и торможения

а время движения порожнего состава – исходя из скорости движения n_П.; согласно электромеханической характеристике (рисунок 1): при силе тока I_П = 35 А скорость n_П.= 18,35 км/ч. Таким образом,

где Lп – длина пути в порожняковом направлении, км;

k_П – коэффициент учитывающий снижение скорости в периоды разгона и торможения k_П = 0,8

Продолжительность пауз q_Ц – включает продолжительность маневровых операций (таблица 10.4, 1.180) и резерв времени на различные задержки – 10 мин.

где t_З – время загрузкиодной вагонетки, мин;

t_Р – время разгрузки одной вагонетки, мин;

Определяется продолжительность одного рейса

Определяется эффективный ток

где a - коэффициент учитывающий дополнительный нагрев двигателей при выполнении манёвров, принимаем a = 1,2, (1.179) 23,1 < 50

По полученным результатам расчётов массы состава по условиям трогания, торможения и нагрева двигателей принимаем окончательное число вагонеток в составе z = 13.

Длина поезда составляет 44,41 м, следовательно длина разминовки для размещения поезда должна быть не менее 50 м.

Определяется число электровозов и их производительность:

число рейсов одного электровоза за смену

где t_СМ – продолжительность смены, принимаем 6 ч;

k_Э – коэффициент учитывающий время подготовки электровоза к эксплуатации, принимаем k_Э = 0,8

потребное число рейсов за смену

где k_Н – коэффициент неравномерности поступления груза, принимаем 1,6 (при отсутствии аккумулирующей ёмкости; n_Л, n_Л – число рейсов на одно крыло соответственно с людьми и вспомогательным материалом.

число электровозов необходимых для работы

Принимаем резерв электровозов N_РЕЗ = 2 (из условия, что N_Р от 12 —N_РЕЗ=3), (1.187). Инвентарное число электровозов

Определяется сменная производительность электровоза

Определяется расход энергии на электровозный транспорт.

Расход энергии за один рейс, отнесённый к колёсам электровоза

где Fг и Fп - сила тяги в грузовом и порожнем направлениях, Н

Расход электровозом энергии за рейс, отнесённый к шинам подстанции

где h_Э,h_С,h_П – КПД соответственно электровоза, тяговой сети и подстанции, принимается h_Э = 0,6; h_Э = 0,95; h_Э = 0,93;

Удельный расход энергии на шинах подстанции, отнесённый к 1 т*км транспортируемого груза

Общий расход энергии за смену

Потребная мощность тяговой подстанции при коэффициенте одновременности

и среднем токе

Таким образом потребная мощность тяговой подстанции

Список литературы

1. Ю.С. Пухов Рудничный транспорт М., Недра, 1991

2. Справочник подземный транспорт шахт и рудников. Под редакцией Г.Я. Пейсаховича М., Недра, 1985

3. Справочник шахтный транспорт. Под редакцией И.Г. Штокмана М., Недра, 1964

4. Справочник по шахтному транспорту. Под редакцией Г.Я. Пейсаховича М., Недра, 1977