Расчет электровозной откатки.

В общем виде расчет параметров электровозной откатки в зависимости от категории шахты, профиля пути и его состояния, грузопотоков на шахте или горизонте, протяженности и назначения горной выработки состоит в выборе и определении: типа, сцепного веса и числа локомотивов; типа, вместимости и числа вагонеток в поезде.

Расчет ведут по основному грузопотоку с учетом объема породы, выдаваемой в данную смену. Для новых шахт и горизонтов средний уклон откаточных путей принимают обычно 0,003-0,005 (3-5‰). На действующих шахтах следует принимать фактический профиль пути по данным маркшейдерской съемки.

В расчетах необходимо учитывать способ откатки. Если электровозы не закреплены за маршрутами и составами и на всех маршрутах отсутствуют преобладающие уклоны, то в расчетах массы состава можно пользоваться средневзвешенными значениями уклона и длины откатки.

По данным расчетной схемы определяют:

значение средневзвешенного уклона и длины откатки

, (1)

, (2)

где: А₁, А₂ – максимальный грузопоток погрузочного пункта в смену.

Максимальный грузопоток в данную смену на горизонте принимают равным сумме максимальных грузопотоков каждого погрузочного пункта.

Допустимую массу состава поезда определяют из условий: трогания состава с места; обеспечения сцепления при установившемся движении с равномерной скоростью. После расчета делается проверка: по нагреву тяговых двигателей, по тормозному пути и длине разминовки. Окончательно допустимую массу поезда принимают по наименьшему из полученных значений.

Вес поезда (кН) по условию трогания состава с места на прямолинейном рельсовом участке пути порожнего на подъем и груженого на спуске

, (3)

Вес поезда (кН) по условию сцепления колес с рельсами при установившемся движении с равномерной скоростью на расчетном преобладающем прямолинейном рельсовом пути на подъем или спуск

, (4)

где: Q_П(Г) – вес поезда, кН;

Р_Э – сцепной вес электровоза, кН;

- расчетный коэффициент сцепления колес при трогании с места электровоза. Принимают по таблице (для электровоза с тиристорным управлением значение принимается на 20-25% больше);

w_П(Г) – удельное основное сопротивление движению порожних и груженых вагонеток (секций), Н/кН. Принимают по таблицам в зависимости от вместимости кузова вагонетки;

i – откаточный уклон, вычисленный по формуле (1), для новых горизонтов принимают 3-5‰;

а_min – минимальное ускорение поезда при трогании с места (0,03 м/с²);

«+» - движение на подъем;

«-» - движение на спуск.

В случае использования одной расчетной схемы, объединяющей несколько маршрутов, при расчете массы состава по условиям трогания с места в формулу (3) вместо i подставляют значение i_СВ, вычисленное по формуле (1).

Число вагонеток в груженом и порожнем составе принимают одинаковым, определяя его по минимальным значениям расчета по формулам (3) и (4).

Число вагонеток

в порожнем составе

; (5)

в груженом составе

, (6)

где: , - минимальный вес соответственно порожнего и груженого состава, кН;

- вес вагонетки, кН;

V - вместимость кузова вагонетки, м³;

- плотность груза, т/м³;

- коэффициент заполнения, равный 1 для проектируемых шахт и определяемый по замеру для действующих шахт;

- ускорение свободного падения (≈10 м/с²).

Полученное число округляют до ближайшего меньшего четного целого и принимают меньшее из и .

Вес состава по принятому числу вагонеток:

груженого

; (7)

порожнего

. (8)

Сила тяги при движении груженого и порожнего составов (Н)

. (9)

Сила тяги на один двигатель

. (10)

По электромеханической характеристике принятого электровоза определяют и .

Проверку веса поезда по условию нагрева тяговых двигателей производят методом эквивалентного тока:

; (11)

, (12)

где: , - длительный и эффективный ток, А;

- коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев двигателей при выполнении маневровых работ ( = 1,15 ÷ 1,3 для контактных электровозов и 1,05 ÷ 1,15 для аккумуляторных);

, - ток двигателя при движении соответственно с груженым и порожним составом, А;

, - время движения груженого и порожнего составов, мин;

- время одного рейса, мин

, (13)

- скорость движения, км/ч.

Время одного рейса

, (14)

где: , – продолжительность пребывания электровоза соответственно в околоствольном дворе и на погрузочном пункте (10 мин);

- продолжительность дополнительных остановок в местах пересечения транспортных магистралей (5 ÷ 15 мин).

Скорость можно определить по тяговым характеристикам, если по формуле (10) вычислить силу тяги.

Если в результате расчета оказалось, что > , то необходимо уменьшить число вагонеток в составе и продолжать расчет до получения ≈ .

Проверку веса поезда по условию обеспечения тормозного пути производят в зависимости от допустимой скорости движения. В основе решения тормозных задач лежит допустимый тормозной путь, который устанавливается Правилами безопасности в угольных шахтах и который не должен превышать на преобладающем участке при перевозке грузов 40 м и людей – 20 м.

Допустимая скорость движения (км/ч) груженого состава на прямолинейном участке расчетного преобладающего уклона рельсового пути в направлении движения основного грузопотока

, (15)

где: - удельная тормозная сила

, (16)

где: - коэффициент трения между колодками (чугун) и бандажом колеса (0,18 ÷ 0,2);

- коэффициент нажатия тормозных колодок (0,8 ÷ 0,9).

Число рабочих электровозов определяют в зависимости от производительности (максимальной в данной смене) и длины откатки

, (17)

где: - полное число рейсов в смену;

- число возможных рейсов одного локомотива

, (18)

- время работы локомотива в смену, в среднем 5,5 ч.

Полное число рейсов с учетом перевозки людей

, (19)

где: - число рейсов по перевозке людей;

- число рейсов в смену по вывозке груза

, (20)

где: К - коэффициент неравномерности выдачи груза (1,5 и 1,25 соответственно при отсутствии и наличии аккумулирующей емкости);

- сменный максимальный грузопоток, т/смену;

- масса груза в составе, т.

Инвентарное число локомотивов

, (21)

где: - число резервных локомотивов;

- число локомотивов в ремонте.

Приняты следующие соотношения численности рабочих и резервных локомотивов: