Передмова icon

Передмова




Скачати 135.74 Kb.
НазваПередмова
Дата12.07.2012
Розмір135.74 Kb.
ТипДокументи

Основи розрахунку транспортних засобів

ПЕРЕДМОВА



Механічне устанкування підземного транспорту характеризується великою різноманітністю використовуваних видів транспорту і типів машин. Це пов’язано різними гірничо-геологічними умовами розроблюваних родовищ, різнотипністю застосовуваних систем розробки і підготовки, різними масштабами видобувних робіт, а також неоднаковими властивостями переміщуваних вантажів.

Велика різноманітність транспортних машин, що експлуатують на одній і тій же шахті, приводить до різного їх поєднання. Тому один із основних напрямків дальшого удосконалення транспорту полягає у застосуванні способів виявлення систем розробки і підготовки, при яких забеспечується найбільш економічні схеми підземного транспорту.

Технологична схема підземного транспорту визначається головним чином засобами транспорту, що використовуються на окремих ланках і їхніх стиках. При цьому вибір виду транспорту для кожної ланки залежить не тільки від гірничо-технічних умов, але й від економічності застосування транспортніх засобів у певних умовах.

При встановленні найбільш вигідної технологічної схеми підземного транспорту для заданих гірничо-технічних умов шахти за основний економічний критерій оптимальності можуть бути прийняті експлуатаційні витрати на транспортування.

Експлуатаційні витрати для кожної окремої ланки визначаються чотирма елементами:

  1. витратами на заробітну плату;

  2. амортизацію;

  3. матеріали;

  4. електроенергію.

При цьому оптимальною вважається така технологічна схема підземного транспорту, при якій сумарні експлуатаційні витрати по всім транспортним ланкам шахти найменші.
^

1 Продуктивність транспортних машин



Продуктивність транспортних машин визначають кількістю вантажу, який переміщують за одиницю часу, і виражають в масових (т/г) або об’ємних (м3/г) одиницях. Маса залежить від вантажопідйоності посуди m та їхньої кількості z.

Якщо гкометричну місткість посуди, м3, позначити через V, щільність насипного материалу, т/ м3, - через  і коефіцієнт заповнення (відношення об’єму вантажу до V) – через 0, то вантажопідйомність, кг,

m=1000V0. (1.1)

Технічна продуктивність транспортних машин переривної дії т/г:

QT=3600mz(1000/TЦ)=3,6mz/ TЦ. (1.2)

Лінійною щільністю називають масу вантажу, яка припадає на одиницю довжини установки. Вона залежить від площі поперечного перерізу SВ, м2, і щілності насипного матеріалу , а також від коєфіцієнта заповнення робочого органу або жолоба 0:

mВ=1000 SВ0. (1.3)

що прийняти найбільш просте припущення, згідно з яким на плоскій стрічці переріз насипного матеріалу має форму рівнобедреного трикутника (рис. 1.1), площа SВ може бути виражена через ширину стрічки В.



^

Рисунок 1.1 – Поперечний переріз насипного вантажу на плоскій (а) і


жолобчатій (б) стрічках




Оскільки остання разом з вантажем знаходиться в русі, кут при основі трикутника приймають рівним половині кута природного укосу ? (тобто =0,5), а довжина основи В1=0,85В.

Тоді:

SВ= В1h/2=(0,85B0,85Btg(0,5?))/4=0,18B2tg(0,5 ?), (1.4)

де h – висота шару вантажу, м.

При жолобчатій стрічці (див. рис. 1.1) площа перерізу насипного матеріалу SВ=S1+S2, причому значення S1 находять за рівнянням (1.4), підставивши d замість В1, а параметр

S2= (a+d)h/2=((a+d)(B1 – a)sin)/4. (1.5)

Тут а – довжина, м, середньго ролика, звичайно а=0,5 B1;

d – довжина, м, основи трикутника або трапеції при розмірі похилих

сторін b, d=a+2bcos;

– кут нахилу бокових роликів. Його беруть рівним 20 при В<1 м, 20…30 при В=1,2…1,6 м, 20…35 при В>1,8 м.

Прийнявши а=0,5В1 і перетворивши рівняння (1.5), одержимо:

(1.6)

Коефіцієнт заповнення робочего органу 0 зростає із зменшенням кута нахилу установки . Підставівши зачення SВ, mВ відповідно у вирази (1.3), (1.2) і зробивши перетворення, маємо:

(1.7)

де КП – коєфіцієнт продуктивності. Для плоскої стрічки:

КП=648tg(0,5), (1.8)

а для жолобчатої

КП=162((1+cos)2tg(0,5)+(2+ cos) sin). (1.9)


^

2 Опір руху, сила тяги



Переміщення вантажів пов’язане з виникненням сил опору, які перешкоджають рухові і залежать від конструктивних особливостей транспортних машин, ступеня їхнього завантаження, кута нахилу виробки, кріволінійності шляху, швидкості руху та інших факторів. Розризняють два види таких сил: основні і допожні . До перших відносять сили, обумовлені тертям у підшипниках, шарнірах та ін.

Допоміжні сили включають сили опору, викликані такими факторами: продовжньою складовою частиною сили ваги вантажу і рухомих частин установки при переміщенні їх по похилій трасі.

У загальному вигляді сумарна сила опору рухові

(2.1)

Тут – сили опору від уклону, на криволінійних ділянках, на приводних і відхиляючих блоках, від динамічного навантаження відповідно.

Аналітична залежність тягового зусилля від статичних і динамічних сил опору рухові виражається рівнянням руху. У загальному вигляді рівняння руху записується так:

, (2.2)

де – сумарний статичний опір рухові, .

П
ри транспортуванні матеріалів (гірничої маси) ковзанням по горизонтальній площині з постійною швидкістю, виходячи із умов рівноваги (рис. 2.1 а)

^

Рисунок 2.1 – Схеми сил при переміщенні вантажу сковзанням (а), на


колесах, котках або роликах (б), по похилих площинах у

верх (в) і униз (г)




(2.3)

Тут – сила ваги, Н, матеріалу, , де – загальна маса вантажу і тари, кг; g – прискорення вільного падіння, м/с2; f – коефіцієнт тертя (опору при переміщенні матеріалів ковзанням).

Якщо вантажі транспортують за тих же умов, але на колесах, котках або роликах (рис. 2.1 б), сила тяги

(2.4)

Коєфіцієнти – це відношення сили тертя W до нормального тиску N.

Коли перевозка здійснюється по похилій площині, енергія витрачається на переборення не тільки основних, але й додаткових опорів (підйом вантажу). У цьому випадку (рис. 2.1 в) величину необхідно розкласти на нормальну силу і повздовжню (скатючу) силу . Тоді для переміщення вантажу з постійною швидкістю вгору (рис. 2.1 в), або вниз (рис. 2.1 г) потрібна сила

, (2.5)

де  - кут нахилу площини, ….


^

Рисунок 2.2 – Схеми сил при перемещенні посудини (а) і вантажу по


гвинтовій поверхні (б)




При транспортуванні матеріалу в посудинах по рейковий коліях (рис. 2.2, а) тягове зусилля, необхідне для переміщення вагонетки вниз по похилих рейкових коліях з постійною швидкистю V, знаходять за формулою:

(2.6)

У підземних горизонтальних виробках рейкові колії укладені із уклоном в бік приствольного двору, і порожні вагонетки транспортуються напідйом, а навантажені – на спуск. Уклон, при якому опір рухові в обох напрямках стає однаковим, називають уклоном рівних опорів. У цьому випадку

або , (2.7)

де — основні сили опору при переміщенні порожніх і наван­тажених вагонеток, Н; допоміжні сили опору від уклону, Н; G0 , G — сили ваги, Н, порожньої вагонетки і вантажу, G0 = m0g, G = mg; коефіцієнти основного опору рухові порожньої і навантаженої вагонеток; іруклон рівних опорів. Отже,

(2.8)

Уклон рівних опорів при переміщенні вагонеток в середньому ста­-
новить 0,002, що недостатньо для нормального стоку води. Тому
рейкові колії укладають із уклоном 0,003...0,005.

При визначенні опору рухові состава на криволінійних ділянках шляху величина додаткового опору Wк пропорційна кількості ваго­неток zкр, розташованих на кривій:

(2.9)

де — коефіцієнт опору на криволінійних ділянках.

Значення zкр при інших рівних умовах залежить від радіуса за­округлення ^ R колії і збільшується із збільшенням R, а опір рухові, навпаки, зменшується із збільшенням R. Тому при практичних роз­рахунках додаткові опори рухові на кривій звичайно враховують тільки при русі одиночних вагонеток.

Якщо вантаж рухається по гвинтовій поверхні (рис. 2.3, б), на нього, крім сили ваги G = mg, діє ще і відцентрова сила

(2.10)

Тут m — масса матеріалу, що переміщують, кг; R — відстань від вантажу до осі гвинтового спуску, м.

Відцентрова сила чинить на гвинтову поверхню тиск (рівний Fцsin), який викликає додаткову силу тертя

Wк = Fц f sin = mv2fsin /R, (2.11)

де  — кут нахилу гвинтової поверхні (радіальний кут), ...°. Зна­чення  вибирають таким, щоб вантаж при переміщенні знаходився на постійній відстані від осі.

Опір рухові стрічки па відхиляючих барабанах в основному ви­значається опорами жорсткості стрічки в точках її перегину і опорами в підпшипниках осі барабана.

Опір жорсткості стрічки в точках набігання на барабан і збіган­
ня з нього виражається емпіричною залежністю

Wб1 = (Sн.б, + Sз.б) /kж, (2.12)

де Sн.б, Sз.б — натяг стрічки в точках набігання на барабан і збігання з нього; kж — експериментальний коефіцієнт жорсткості стрічки.

П
^

Рисунок 2.3 – Схеми сил, прикладених до одіночної осі (а), локомотива (б) і


поїздів у режимі тяги (в)

ри переміщенні вантажу локомотивами виникають усі види опору. Поступальний рух поїзда зумовлюється значенням зовніш­ньої сили, тобто сили зчеплення коліс локомотива з рейками (рис. 2.3, а).

На приводній осі, припустимо, електровоза виникає обертовий (крутячий) момент М0, який стосовно локомотива є моментом внутрішніх сил. Він передається до ведучих осей, де утворюються дотичні сили тяги FK1, FK2, прикладені до коліс електровоза (рис. 2.3, б) .

Максимальні значення FK1, FK2 залежать від тиску на рейки коліс Р1, Р2, а також коефіцієнта тертя між ними f. У зв'язку з тим що цей тиск через коливні процеси змінюється, в розрахунках використовують коефіцієнт зчеплення , який менше f.

Максимальна сила тяги двигунів витрачається на подолання опорів руху поїзда, зумовлених тертям в підшипниках коліс і їхніх реборд на криволінійних ділянках, уклоном колії і т.д., а в момент пуску і з прискоренням руху — інерцією состава (рис. 2.3, а).

Сила тяги для переміщення волочінням 1 м вантажу, розподіле­ного за довжиною (рис. 2.4, a), становить


(2.13)

^

Рисунок 2.4 – Схеми сил при перемещенні вантажу, розподіленого по


довжини




При перенесенні па несучій поверхні, прикріпленій до тягоного органу (рис. 2.4, б), сила тяги

(2.14)

У випадку перенесення на несучій поверхні, що рухається по стаціо­нарних опорних роликах (рис. 2.4, в), сила тяги

(2.15

Тут q, qл, qc – сила ваги, Н/м, 1м насипного вантажу, лацюга і стрічки, q=mвg, qл=mлg, qс=mсg; fл – коефіцієнт основного опору рухові ланцюга; qp=mpg – сила ваги, Н/м, 1м обертових частин опорних роликів на навантаженій вітці

Натяг гнучкого тягового органу в кожній точці в напрямі руху контура визначається як сума натягу в попередній точці і опору на ділянці між ними точками. Для конвейєра простого профіля (рис. 2.5)



^

Рисунок 2.5 – Натяг у характерних точках гнучкого тяговогу органу





, , (2.16)


де S1, S2, S3, S4 — натяги у відповідних точках контура, Н; W1-2, W3-4 — сили опору рухові між точками 1—2 і 3—4, Н;  — коефі­цієнт, який пріїймають для врахування місцевих опорів на блоках.



Рисунок 2.6 – Схема сил при передачі зуссиля від барабана до стрічки




Передача зусилля тертям здійснюється гладенькими проводними барабанами на стрічкових конвейєрах і шківами в установках з нескінченним канатом. У стрічкових конвейєрах тяга передається від барабана до нескінченного робочого органу (стрічки) силами тертя, що виконають па поверхні їхнього зіткнення. Для аналітичного виводу закону тертя на стрічці, перекинутий через нерухомий барабан, виділяють елементарну ділянку АБ, яка визначається кутом d (рис. 2.6), і розглядають умови рівноваги цієї ді­лянки. Вважаться, то різниця натягу dS у точках А і В урівноважена елементарною силою тертя dW, яка з'являється в місцях зіткнення ділянки з поверхнею барабана.

Сила dW дорівнює добутку нормального тиску dN і коефіцієнта зчеплення  між стрічкою і барабаном, а сила dN приблизно відповидає рівнодіючій силі натягу S і S+dS. Тоді

(2.17)

Оскільки значення d мале,

або (2.18)

Інтегруючи рівняння (2.18) впродовж кута охоплення , одержуємо

(2.19)

Потенціюючи рівняння (2.19), знаходимо аналітичне вираження закону передачі зусилля тертям:

(2.20)

Тут е — основа натуральних логарифмів;  — кут охоплення, на якому натяг тягового органу змінюється від до .



Рисунок 2.7 – Схеми сил при переміщенні вантажу на криволінійних ділянках (a), на нескінченно малому відрізку (б), при притисненні роликів до криво­лінійних напрямних (в), малому куті повороту (г), великій довжині криволінійиого відрізка (д)





При встановленні конвейєра на криволінійній трасі виникають допоміжні сили опору, зумовлені радіальними складовими сил на­тягу робочого органу. Схема дії таких сил показана на рис. 2.7, а.

При нескінченно малому значенні підрізка dl тягового органу, якому відповідає кут d, приріст натягу dS (рис. 2.7, б) виклика­ний тертям на прямолінійній і криволінійній ділянках,

(2.21)

Тут dN — сила притиснення ходових роликів до криволінійної напрямної, Н; — коефіцієнт опору рухові на даній ділянці.

Сила притиснення (рис. 2.7, в)

(2.22)

Підставивши значення dN у вираз (2.21), замінивши dl на Rd і розділивши змінні, знаходимо:

(2.23)

д
е R— радіус кривизни, м.


Рисунок 2.8 – Схеми сил при переміщенні частинки вантажу турбулентним потоком у верткальному (а) і у горизонтальному (б, в) трубопроводах





При переміщенні насипного вантажу по вертикальному трубо­проводу завислий стан твердих частинок в рідині підтримується тур­булентним рухом струменя (рис. 2.8, а). Потік, зустрічаючи тіло і симетрично обтікаючи ного, зазнає опір рухові. Отже, крім сили ваги частинок вантажу і підйомної сили рідини, на нього діє сила опору, яка виникає внаслідок названого обтікання.

Основне гідродинамічне рівняння руху часіинок для цього спо­собу транспортування має такни вигляд:

(2.24)

де m — маса насипного вантажу, кг; G — сила їхньої ваги, Н; Gр— підйомна сила рідини, Н; Wpсила опору потоку, Н.

Якщо допустити, що частинка має форму кулі діаметром d, силу ваги вантажу щільністю ? можна визначити за формулою

, (2.25)

а підйомну силу рідини щільністю ?p— за виразом

, (2.26)

де g — прискорення вільного падіння, м/с2.

Оскільки для гідротранспорту характерний турбулентний режим, можна знехтувати силою опору в'язкості. Тоді

. (2.27)

Тут w — коефіцієнт опору обтікання частинок; u — підносна швидкість руху частинок, м/с.
^

3 Швидкість руху



Швидкість руху транспортних засобів визначається конструктив­ним параметрами машин, а необхідно її значення вибирають залежно від гірничо-техпічних умов (згідно з правилами техніки безпеки).

При переміщенні вантажу під дією сили ваги (рис. 3.1) значення V, як правило, безперервно змінюється. Прискорення в даному випадку визначають із діференційного рівняння руху. Так, для самопливного транспорту, коли Gsin?> Gfcos?,

або (3.1)

Оскільки V = dL/dt,

dt=dL ,V (3.2)

Розв'язуючи сукупно рівняння (3.1) і (3.2), одержуємо:

(3.3)
Інтегруючи вираз (3.3) при початкових умовах, маємо:

(3.4)
Тут — кінцева і початкова швидкості руху ватажу, м/с.






Рисунок 3.1 – Схема сил при переміщенні вантажу на похилій площині





Із рівняння (3.4) визначаємо

(3.5)

Для малих кутів нахилу (3.5) прийме такий вигляд:

(3.6)

де іп — уклон шляху.


На транспортних машинах залежно від їхньої конструкції, при­значення і умов експлуатації застосовують електричні, пневматичні, інерційні й дизельні двигуни. Передача зусилля на робочий орган здійснюється через механічну, гідромеханічну і електромеханічну трансмісії.

Асинхронні електродвигуни з короткозамкнутим роюром мають жорстку механічну характеристику, тому для захисту робочих ор­ганів транспортних машин в період пуску і негайного гальмування застосовують різні пускові і запобіжні муфти. На поіужпих транспортних машинах у ролі електропривода використовують асинхрон­ні двигуни з фазним ротором і контакторним пуском. Здобули ши­рокого розповсюдження електроприводи з двигунами постійного струму послідовного збудження, яким властива м'яка механічна ха­рактеристика. Підвід електроенергії до таких двигунів може бути зовнішнім (по кабелю через контактний провід), автономним (з живленням від акумуляторних батарей) і комбінованим (акуму­ляторно- або кабельно-контактним).

Приводом машин непереривної і переривної (циклічної) дії слу­жать, як правило, асинхронні електричні двигуни. Оскільки режим роботи транспортних установок характеризується перемінними на­вантаженнями (в період циклу і зміни), потужність двигуна N, кВт, визначають допустимим нагріванням обмоток за формулою

N = Fеv/1 000, (3.7)

де Fееквівалентне зусилля, Н; v — номінальна швидкість руху, м/с.

Величина Feце постійне зусилля безперервно працюючого привода, коли обмотки двигуна нагріваються до тієї ж температури, що й в дійсному режимі:

(3.8)

Тут F1, F2, F3 —сили тяги привода, Н; t1, і2, і3 час дії цих сил, с; с1коефіцієнт, що враховує погіршення умов охолодження при зупинці двигуна, c1 = 0,25...0,35; tп — час пауз за цикл, с.

З

Рисунок 3.2 - Навантажувальна діаграма двигуна


начення величин, які входять в формулу (3.8), виявляють за циклом

навантаження двигуна (рис. 3.2). Його розрахункова по­тужність Np з врахуванням витрат в передачі ? становить

(3.9)

де kn — коефіцієнт запасу потужності.

ВИСНОВКИ



Зменшення витрат електроенергії – одне із найважливіших питань підвищення ефективності транспортних машин. Економія може бути досягнута за разрахунок правильного вибору потужності двигуна залежно від навантаження, забезпечення оптимальних режимів роботи установок, скорочення невиправдвних холостих пробігів, утримання машин в доброму стані, а також використання регульованого тристорного керування і мікропроцесорних систем.

Використання ЕОМ для вибору і визначення основних параметрів транспортних машин дозволяє автоматизувати складні разрахунки, підвищити точність і скоротити час на їхнє виконання. Для того щоб здійснити вибір за допомогою ЕОМ, необхідно розробити алгоритм і програми розрахунку транспортніх засобів, які набули широкого розповсюдження при будівництві шахт або підземних споруд.

Список використаної літератури





  1. Мухопад М.Д. Транспортні машини. – Х: Вид-во “Основа” при Харк. Ун-ті, 1993 – 192 с.

  2. Насонов И.Д., Фелюкин В.А., Шуплик М.Н. Технология строительства подземних сооружений. М.: Недра, 1980. 199 с.

  3. Григорьев В.Н., Дьяков В.А., Пухов Ю.С. Транспортные машины для подземных разработок. М.: Недра, 1980. 303 с.

Схожі:

Передмова iconЗміст С. Передмова Як користуватися словником-довідником Словник Додаток а (довідковий) Додаток б (довідковий) Список літератури Предметний покажчик Передмова
Землі – земна кора. У процесі диференціації та інтеграції геології в кінці XIX – на початку XX ст виникла геоморфологія – наука про...
Передмова iconЗміст С. Передмова Як користуватися словником-довідником Словник Додаток а (довідковий) Додаток б (довідковий) Список літератури Предметний покажчик Передмова
Землі – земна кора. У процесі диференціації та інтеграції геології в кінці XIX – на початку XX ст виникла геоморфологія – наука про...
Передмова iconЗміст с. Передмова 4 програмний матеріал 5 контрольні запитання 6 вказівки до виконання контрольної роботи 10 завдання для контрольних робіт 10 зразки 34 розв\'язування завдань контрольної роботи 34 список рекомендованої літератури 66 передмова
Пропоновані методичні вказівки призначені для організації самостійної роботи студентів-заочників, які мають оволодіти навичками розв'язування...
Передмова iconПередмова

Передмова iconМетафізика. Нарис теорії буття
Передмова
Передмова iconПередмова Розділ 1
Виникнення І становлення психології праці як самостійної науки
Передмова iconДокументи
1. /Передмова до книги.doc
Передмова iconЗміст передмова Вступ
Технологія спорудження станцій метрополітену відкритим способом
Передмова iconЗміст передмова Вступ
Технологія спорудження станцій метрополітену відкритим способом
Передмова iconДокументи
1. /Передмова до книги.doc
Передмова iconДокументи
1. /ПЕРЕДМОВА Света.doc
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи