Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова
(технический университет)
Кафедра горных транспортных машин
Расчетно – графическое задание
Расчет автомобильного карьерного транспорта.
Эксплуатация карьерного оборудования
По дисциплине
Выполнил: студент гр. ТО-08 /Князев В.В,/
(подпись) (Ф.И.О.)
П
РОВЕРИЛ: /Коптев В.Ю./
(подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2011
Цель работы: Выбор рационального типа автосамосвала по его основному параметру – грузоподьемности – для заданных горно – технических условий и определение инвентарных парков автосамосвалов, обеспечивающих заданный грузопоток.
Исходные данные.
Аг = 24 млн.т. годовая производительность карьера по горной массе
Н= 50 - глубина подъема горной массы
Пр = 357 дн - число рабочих дней в году
nсм = 2 - число смен в сутки
Кнер = 1,3 - коэффициент неравномерности работы карьера
P = 1,7 т/м – плотность ГП
Таблица. Основные показатели профиля пути.
, ‰ |
, ‰ |
, ‰ |
, ‰ |
, ‰ |
, ‰ |
, ‰ |
, ‰ |
, ‰ |
0 |
40 |
0 |
50 |
0 |
48 |
55 |
75 |
0 |
, м |
, м |
, м |
, м |
, м |
, м |
, м |
, м |
, м |
300 |
300 |
500 |
220 |
500 |
200 |
230 |
300 |
750 |
, кН |
, кН |
, кН |
, кН |
, кН |
, кН |
, кН |
, кН |
, кН |
60 |
60 |
40 |
40 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
Для равномерного движения динамический фактор D = о+ i,
причем о = 60 Н/кН - удельное сопротивление качению груженого автомобиля в забое;
о= 40 Н/кН - для укатанных временных, а/дорог;
о= 25 Н/кН - для главных щебеночных, а/дорог;
i - уклон участка, ‰
Исходя из годовой мощности карьера по горной массе выбираем экскаватор ЭКГ-6,3.
Грузоподъемность автосамосвала = т. Выбираю автосамосвал БелАЗ-7523.
Техническая характеристика БелАЗ-7523.
- грузоподъемность 42 т;
- масса без груза 29,5 т;
- колесная формула 4 2;
- мощность двигателя 368 кВт;
- метрический объем кузова 21 м3;
- радиус поворота габаритный номинальный 10,2 м;
- база 4200 мм;
- максимальная скорость 50 км/час;
- тип трансмиссии электромеханическая;
- габариты, мм 8120 3800 3787.
Расчетная часть
Автосамосвал работает в комплексе с экскаватором ЭКГ-6,3, - масса руды в ковше:
;
где: Е = 6,3 м3 - емкость ковша экскаватора,
Кэ = - коэффициент экскавации;
Кн – коэффициент наполнения ковша экскаватора, Кн=0,9.
Кр – коэффициент разрыхления породы, Кр=1,1.
γ = 1,7 т/м3 - плотность породы в целике (объемная масса вскрытых пород)
= 6,3 . 0,8 . 1,7 = 8,6,
qа.ф. =
где: n – число загружаемых ковшей, необходимых, чтобы использовать грузоподъемность автосамосвала в полном объеме.
qа.р. = т
Коэффициент использования грузоподъемности равен:
=
Кg= =0,9
Тяговый расчет
а) Определение силы тяги.
Касательная сила тяги на ведущих колесах автомобиля определяется по формуле:
Fк = ;
где: Nдв = 368 кВт - мощность двигателя,
V = 10 км/ч - скорость движения
тр = 0,75 - КПД передачи для электромеханических трансмиссий
к= 0,95 - КПД колеса
ом=0,95 - коэффициент отбора мощности на вспомогательные нужды (привод вентилятора, компрессора и т.д.)
Fк = = 96875 Н
Расчетную силу тяги Fк проверяем по условию сцепления движущихся колес с дорожным полотном:
Fк 1000 Рсц . ,
где: Рсц - сцепной вес автосамосвала, для БелаЗа-7523 в порожнем состоянии
Рсц = = ,
где: mа - полный вес автосамосвала,
= 0,45- коэффициент сцепления колеса с дорогой.
Fк 1000 .455 .0,45 204750Н
96875Н 204750н - условие выполнено.
б) определяем силы сопротивления движению.
Суммарное сопротивление движению гружёного автосамосвала:
Wобщ = Wо + Wi + Wв, Н
где: Wо=w .Р. - основное сопротивление движению, Н
w = 60 Н/кН – удельное сопротивление качению груженого автомобиля в забое;
Р.=(29,5+42)9,8= 700,7кН
Wо = 60 · 700,7 = 42042Н
Wi = i · Рсц - сопротивление от уклона
i - уклон дороги в ‰, i = 75‰
Wi = 75 700,7 =52556Н
Wобщ = 42042+52556 =94598Н
Нормативное движение автосамосвала будет обеспечено, если Fк Wобщ
96875 Н 94598н - условие выполнено.
г) Определение скорости и времени движения автосамосвала.
Для равномерного движения динамический фактор D = о+ i,
причем о = 60 Н/кН - удельное сопротивление качению груженого автомобиля в забое;
о= 40 Н/кН - для укатанных временных, а/дорог;
о= 25 Н/кН - для главных щебеночных, а/дорог;
i - уклон участка, ‰
Теперь определим динамический фактор для каждого участка пути от рудного забоя до перегрузочного склада - движение с грузом и движение порожняком в обратном направлении методом расчета скоростей движения автомобиля, широко применяемым при проектных и эксплуатационных расчетах, графоаналитическим, реализуемым с помощью динамической характеристики автомобиля. Для равномерного движения динамический фактор автомобиля: . По известному продольному профилю пути, типу и состоянию дорожного покрытия вычисляем значение D для каждого характерного элемента продольного профиля трассы., а затем по тяговой характеристике находим техническую скорость автомобиля и время прохождения участка.
Рис.3.
Движение с грузом |
Движение порожняком |
D1= о + i1 = 60 + 0 = 60 D2= о + i2= 60 + 40 = 100 D3 = 40+0 =40 D4 = 40+50=90 D5 = 25+0=25 D6 = 25+48=73 D7 = 25+55=80 D8 = 25+75=100 D9 = 25 |
D9 = 9о – i9 + j = 25-0=25 D8 = 8о – i8 = 25-75=0 D7 = 7о – i7 = 25-55=0 D6= 6о – i6= 25 –48 = 0 D5 = 25-0=25 D4 = 40-50= 0 D3 = 40 D2 = 60-40= 20 D1 = 60 |
Скорость движения с грузом |
Скорость движения порожняком |
V1 = 12 км/ч, l1= 300 м t1=1.5 мин. V2 = 5 км/ч, l2 = 300 м t2=3.6 мин. V3 = 36 км/ч, l3 = 500 м t3=0,83 мин. V4 = 9 км/ч, l4 = 220 м t4=1.46 мин. V5 = 36 км/ч, l5 = 500 м t5=0,83 мин. V6 = 10 км/ч, l6 = 200 м t6=1,3 мин. V7 = 10 км/ч l7= 230 м t7=1.38 мин. V8 = 10 км/ч l8= 300 м t8=1.8 мин V9 = 36 км/ч l9= 750 м t9=1.55 мин |
V9 = 40 км/ч l9= 750 м t9=1.25 мин V8 = 40 км/ч l8= 300 м t8=0,45 мин V7 = 40 км/ч l7 = 230 м t7=0,35 мин. V6 = 40 км/ч l6 = 200 м t6=0,3 мин. V5 = 36 км/ч l5 = 250 м t5=0,41 мин. V4 = 40 км/ч l4 = 220 м t4=0,33 мин. V3 = 36 км/ч l3 = 500 м t3=0,8 мин. V2 = 40 км/ч l2 = 300 м t2=0,45 мин. V1 = 12 км/ч l1 = 300 м t1=1.5 мин. |
=14.3мин ; =5.83мин
Время движения для каждого отрезка пути определяется по формуле:
Зная длины участков дороги и скорости движения на участках, определяем техническую скорость движения в груженом и порожнем направлении:
Vгр= ;
В груженом направлении Vгр= 27 км/ч
Фактическое значение средневзвешенной скорости (т.е. технической скорости):
Vтс= Vгр . К; км/ч
где: К - поправочный коэффициент
при L 1км, К = 0,9
Vтсг= 27 . 0,9 = 24.3 км/ч
Средневзвешенная скорость движения в порожняковом направлении:
Vп = 36 км/ч
Фактическая средневзвешенная скорость движения в порожняковом направлении:
Vтсп = 36 . 0,9 = 32.4 км/ч
Определяем время движения автосамосвала по всему маршруту:
tдв = (∑tгр +∑ t пор) .К рз, мин
где: tгр - время движения в грузовом направлении;
tпор - время движения в порожнем направлении
где: Крз - коэффициент, учитывающий разгон и замедление автосамосвала
tдв = (14,3 + 5,83) .1,1 = 22 мин.
При движении по криволинейному участку дороги следует учитывать необходимость снижения скорости до значения безопасного по условиям заноса автомобиля:
Vбез =
где: R = 30 м - радиус поворота дороги
ск - коэффициент бокового скольжения
ск = 0,4
iск = 0,04 - поперечный угол виража
Vбез = км/час
д) определение тормозного пути:
Lп = +0,278Vтt; м
где: V = 40 км/час - скорость автосамосвала;
t = 0,5 сек - время реакции водителя;
= 0,1 - коэффициент инерции вращающихся масс;
= 0,45 - для зимних условий коэффициент сцепления;
wо=25 - удельное сопротивление движению; зависит от категории дорог и покрытий;
i = 75 ‰ - руководящий уклон пути;
Vт=19 км/час – начальная скорость торможения.
Расчет ведется для случая движения порожнего автомобиля на руководящем уклоне при спуске:
Lп = +0,278400,5= 23 м
с) Расход топлива и смазочных материалов.
Расход топлива за рейс:
;
где: =42 т - грузоподъемность автосамосвала;
L= 3300 м - расстояние транспортирования;
Н= 50 м - глубина подъема горной массы;
= 25 H/кН – основное удельное сопротивлению движению;
=0,83 кг/л – плотность топлива;
КТ=0,734 –коэффициент собственной массы автосамосвала.
=10,5 кг/рейс
Фактический расход топлива:
qф= qm . Kз .Кн .Км,
где: Кз= 1,1 - коэффициент, учитывающий повышение расхода топлива в зимнее время
Км=1,14 - коэффициент, учитывающий повышенный расход топлива в тяжелых карьерных условиях
Кн=1,051,06 – коэффициент учитывающий дополнительные расходы на внутригаражные службы
qф = 10,5 . 1,1 . 1,051,14 = 13,8кг/рейс
Расход топлива на 100 км пробега:
qт 100 = ;
qm100 = = 209кг/100 км
Расход топлива в литрах:
qm’100 = ;
qm’100 = = 251л/100 км
где: q = 0,83 кг/л - объемная масса дизельного топлива
Расход смазочных материалов составляет 1% расходуемого топлива:
= 2,51л/100км.