Розрахунок локомотивної відкатки

Завдання розрахунку локомотивної відкатки: визначення кількості вагонеток у складі і кількості електровозів; пропускної спроможності електровозного транспорту; витрати енергії; потрібної потужності перетворю­вальної підстанції та їх кількості.

Вихідні дані для розрахунку — тип і характеристика електровоза і вагонеток, план і профіль колії та її утримання, довжина відкатки, продуктивність пунктів навантаження, вид організації відкатки і т. ін.

Тип електровоза (контактний або акумуляторний) визначають відповідно з правилами безпеки й іншими вимогами. Зчіпна вага електровоза, тип вагонетки, її місткість визначають згідно з умовами експлуатації і продуктивності рудної вахти.

Профіль і план відкаточних горизонтів приймають на підставі маркшейдерської зйомки. Якщо по трасі руху потяга на окремих її ділянках профіль рейкової колії змінює ухил, то здійснюють випрямлення профілю.

Випрямлений середньозважений уклін:

,

де — ухил кожної ділянки колії;

— довжина кожної ділян­ки колії, м.

Ділянка колії довжиною м, ухил якої відрізняється від суміжних понад 1…2% , є керуючою і такою, що не випрямляється.

Якщо електровози не закріплені за навантажувальними пунктами, то за розрахункову приймають середньозважену довжину відкатки (м):

,

де — змінні вантажопотоки на кожному з маршрутів (продуктивності навантажувальних пунктів), т/зміну.

Необхідну силу тяги електровоза без урахування опору повітряного середовища й опору на криволінійних ділянках колії можна визначити за формулою:

,

де — відповідно маса вантажу і вагонетки, т;

z — кількість вагонеток у складі.

Сила тяги не може бути більше сили зчеплення ведучих коліс електровоза з рейками:

,

де Р — маса електровоза, т.

На підставі попереднього запишемо рівняння:

.

Із цього рівняння можна визначити причіпну масу потяга (т):

.

Допустима причіпна маса потяга (т) визначається з таких умов: зрушення з місця, забезпечення зчеплення коліс локомотива з рейками при русі з рівномірною швидкістю при мінімальних коефіцієнтах зчеплення; нагрівання тягових двигунів; забезпечення довжини гальмового шляху в межах допустимого правилами безпеки при русі вантажного потяга вниз на переважаючому ухилі.

Остаточно допустиму масу потяга приймають за найменшим отрима­ним значенням.

Причіпна маса завантаженого потяга (т) при зрушенні під ухил:

,

і порожнього потяга на підйом:

,

де — коефіцієнт зчеплення коліс електровоза з рейками при зрушенні (0,24);

= 0,03 м/с² — мінімальне прискорення при зрушенні;

— питомий опір руху від ухилу колії, який чисельно дорівнює ухилу колії, виз­наченому в ⁰/₀₀;

— питомий опір руху навантаженої і порожньої вагонетки (табл. 2).

Із двох значень вибирають максимальне. Причіпна маса вантажного потяга (т) за умов зчеплення коліс електровоза з рейками при рівномірному русі і порожнього потяга (т) .

Критерієм визначення маси потяга за нагріванням двигунів є величина ефективного струму І_еф (А), значення якого не може перевищувати І_тр, позначеного в характеристиці електровоза (І_еф < І_тр).

Для одного рейсу:

,

де — відповідно струм (А) двигуна і час (хв) при русі завантаже­ного і порожнього потягів;

— час одного рейсу, хв;

а — коефіцієнт, який враховує додаткове нагрівання під час виконання маневрів, для рудних шахт а = 1,3-1,4. Час одного рейсу (хв):

.

Таблиця 2

Місткість кузова, м3	Питомий опір руху, Н/кН
	порожньої	навантаженої при у, т/м3
		0,8-1,4	1,5-2,1	2,2-3,2	3,3 і більше
0,8-1,6	11	9	8	7	6,5
2,2-2,5	10	8	7	6	5,5
3,3-4,0	8	6	5,5	5	4,5
5,6-8,0	7	5,5	5	4,5	4
10	6	4,5	4	3,5	3

Примітка. При зрушенні з місця і на засмічених ділянках колії біля навантажувальних пунктів значення і потрібно збільшувати в 1,5 рази.

Час руху (хв) завантаженого і порожнього потягів:

,

де — дійсні швидкості руху (км/год) відповідно завантаженого і порожнього потягів;

= 0,75 і = 0,8 — коефіцієнти, які враховують зниження швидкості під час розгону і гальмування;

— довжина маршруту відповідно в вантажному і порожньому напрямках, км;

— тривалість маневрових операцій (хв) — час завантаження вагонеток та їх розвантаження в кругових перекидачах (табл. 3).

Таблиця 3

Місткість кузова, мз	Час завантаження однієї вагонетки під люком, хв	Час розвантаження в перекидачах, хв
		однієї вагонетки	двох вагонеток
2,2	1,5	0,58	0,75
4,0	2,0	0,67	0,83
8,0	3,0	0,83	-

Значення швидкостей і струмів визначають за допомогою електромеханічної характеристики тягового двигуна електровоза за силою тяги (Н) в завантаженому і в (Н) в порожньому напрямках. визначають з розрахунку на один двигун:

де — кількість тягових двигунів електровоза.

Якщо після визначення І_еф з'ясується, що І_еф > І_тр, то необхідно зменшити кількість z вагонеток у потязі і знову повторити розрахунки до дотримання умови І_еф < І_тр

Екстрена зупинка в межах допустимої довжини гальмового шляху (від початку гальмування до повної зупинки) забезпечується встановленням допустимої швидкості руху (км/год) для завантаженого потягу на найбільшому керуючому ухилі і_к колії:

.

Питома тягова сила (Н/кН):

.

Гальмовий шлях, згідно з правилами безпеки, на переважаючому ухилі при перевезенні вантажу — l_г= 40 м, а при перевезенні людей — l_г = 20 м.

Для визначення кількості електровозів знаходять кількість рейсів одного електровоза за зміну:

і потрібну кількість рейсів за зміну п_зм для вивезення гірничої маси при змінній продуктивності Q_зм (т/зміну):

,

де — тривалість зміни, год;

— коефіцієнт, який враховує час підготовки електровоза до експлуатації; = 0,9 для контактних і = 0,85 для акумуляторних електровозів;

— коефіцієнт нерівномірності надхо­дження вантажу ( = 1,25 — при наявності акумулюючої місткості, = 1,5 — без акумулюючої місткості);

= 1 і = 1 — кількість рейсів на одне крило шахти відповідно з людьми і допоміжними матеріалами.

Потрібна кількість рейсових електровозів

.

Інвентарна кількість електровозів

,

де — кількість резервних електровозів (на п'ять працюючих електрово­зів = 1, але не менше одного резервного на відкаточний горизонт).

Змінна продуктивність одного електровоза (ткм/зміну):

,

де — довжина пробігу електровоза за зміну, км.

Необхідний парк вагонеток

,

де — кількість вагонеток, задіяних на перевезенні допоміжних матеріалів.

Витрати енергії під час одного рейсу, віднесені до коліс електровоза (МДж),

,

де і — сила тяги локомотива при русі в вантажному і порожньому напрямках, Н.

Витрати енергії для контактних електровозів (МДж) на шинах тягової підстанції:

,

де — к.к.д. відповідно електровоза, тягової мережі і підстанції.

Питомі витрати енергії за зміну (МДж/ткм):

.

Загальні витрати енергії за зміну (МДж):

.