Классическая механика и общая теория транспортирующих машин сила тяги, вес груза, и сумма вредных сопротивлений. Структура сил сопротивления. Коэффициент сопротивления.

Классическая механика и общая теория транспортирующих машин сила тяги, вес груза. Сила является основным законом науки (природы), также является законом сохранения и превращения энергии.

где К – кинетическая энергия тела;

П – потенциальная энергия;

В соответствии с тер. механ. Сила является второй производной от энергии по закону:

Сила эффект взаимодействия тела, выражения качественной и количественной причины движения.

Однако подобное выражение энергии и силы характерно для замкнутой системы, не связано с внешним миром.

Основное уравнение транспортных машин представляет собой вид:

где ΣW – совокупность сил препятствующих движению машины.

Сумма вредных сопротивлений. Структура сил сопротивления.

Все совокупности сопротивления движению машины разделяются на два типа:

, (ктс, тс)

Основное сопротивление называется сопротивление движению транспортной машины развиваемое на прямолинейном, горизонтальном участках дороги или движение с постоянной скоростью. Дополнительное сопротивление, сопротивление от уклонов, сопротивление от кривизны, сопротивление от инерции, от воздуха.

.

В основе всей совокупности работ транспортной машины лежат силы трения в основе же сил трения, лежат силы молекулярного, атомного, ядерного, взаимодействия между ними. В соответствии с теорией трения, определяется выражение:

,

где, ω – коэффициент сопротивления;

G_6p – собственный вес и вес груза.

Коэффициент сопротивления. Значение, которое определяется для разных машин по виду, типам и параметрам:

.

Количество коэффициента сопротивления представляет собой отношение всей совокупности сопротивлений измеряемых динамометром, к полному весу машин.

Размерность коэффициента сопротивления движения машин, если вес измеряется (тс) или (кН), тогда коэффициент равняется ω = кгс/тс, (Н/км)

Если все измеряется, кгс, (Н), то тогда коэффициент сопротивления безразмерная величина.

У скреперных установок: ω'_скр = 500–800 кгс/тс; (или 0,5 – 0,8 в безразличной величине).

У автотранспорта: ω'_автотр= 50–150 кгс/тс; (или 0,05–0,15 в безразличной величине).

У конвейерные установки: ω’_конв = 50 кгс/тс; (или 0,05 в безразличной величине).

У ж/д: ω’_жд = 1,5 – 12 кгс/тс; (или 0,0015 – 0,012 в безразличной величине).

26.

Теория транспортирующих машин: работа, энергия, мощность. Потребное количество жидкого топлива автомобиля (тепловоза, трактора), если для выполнения сменной производительности требуется сделать N рейсов.

Теория транспортирующих машин: работа, энергия, мощность.

Работа – количество энергии затраченной машинной, которая расходует на изменение формы или способа существования природы. т.е. количество расходующегося на перемещение энергии.

Энергия – количество движения, как способ существования материи, которая может быть получена в результате изменения формы или его существа.

Мощность – это расход энергии, производимый за определённый промежуток времени.

С учетом трансмиссии энергии от двигателя машины к её исполнительному органу колесам, мощность транспортной машины определяется следующей формулой:

, кВт.

Потребное количество жидкого топлива автомобиля (тепловоза, трактора), если для выполнения сменной производительности требуется сделать N рейсов.

Для подсчёта расхода и энергию на работу транспортных машин:

, кгс · м;

При разделении полученного числа на 427, получим энергию в килограммах и теплопроводную способность топлива, разделяя на 11000 получим расход литров топлива.

Умножая количество литров израсходованную стоимость:

, кгс · м; (кВт · ч).

27.

Теория транспортирующих машин. Анализ качества машин: скреперных установок, автомобилей, конвейеров, локомотивов, самолётов, пароходов и т.п. по КПД, по коэффициенту сопротивления движению. Как окончательно решаются вопросы качества машины? Перспективы развития транспорта с этих позиций?

Теория транспортирующих машин. Общая теория транспортных машин предполагает выражение причинно-следственной связи и взаимозависимости между, горно-геологическими условиями залегания месторождения полезных ископаемых. Горнотехническими условиями его отработки, физико-механическими свойствами руды и породы, с заданной производительностью и видом, типом и параметров транспортных машин, выраженной физикой и формулами математики.

Анализ качества машин: скреперных установок, автомобилей, конвейеров, локомотивов, самолётов, пароходов и т.п. по КПД, по коэффициенту сопротивления движению.

У скреперных установок: ш'_С1ф=500-800 кгс/тс; (или 0,5-0,8 в безразличной величине)

У автотранспорта: ω'_скр = 50–150 кгс/тс; (или 0,05– 0,15 в безразличной величине).

У конвейерные установки: ω'_конв = 50 кгс/тс; (или 0,05 в безразличной величине).

У ж/д ω'_скр = 1,5–12 кгс/тс; (или 0,0015–0,012 в безразличной величине.)

При анализе качества машин по коэффициенту сопротивления, можно наибольшее сопротивление возникает при работе скреперных установок, а наименьшее сопротивление у ж/д транспорта. Из чего можно определить, что перевозка грузов на ж/д транспорте самая выгодная, относительно других видов транспорта. У скреперных установок сопротивление передвижению груза будет наибольшим, и следовательно энергии будет затрачиваться значительно больше на тонну груза, по сравнению с другими видами транспорта.

Из всего выше сказанного можно сделать вывод о КПД различного вида транспорта.

Так КПД автомобиля составляет 25% − 100кг/т;

КПД ж/д транспорта составляет 98% − 1,5 кг/т.

Как окончательно решаются вопросы качества машины? Перспективы развития транспорта с этих позиций?

Повышение качества машины определяется, заключается в увеличении КПД, и снижении коэффициента сопротивления при перемещении груза.

28.

Общая теория транспортирующих машин: сила тяги и работа, сила тяги и мощность, сила тяги и энергия, сила тяги и электрически ток. Какой двигатель разовьет большее усилие при перемещении одного и того же веса груза: однокиловатный или 100 - киловатный? Что экономичнее: наземный, воздушный, или водный транспорт и почему?

Общая теория транспортирующих машин: сила тяги и работа, сила тяги и мощность, сила тяги и энергия, сила тяги и электрически ток. Общая теория транспортных машин предполагает выражение причинно-следственной связи и взаимозависимости между, горно-геологическими условиями залегания месторождения полезных ископаемых. Горно-техническими условиями его отработки, физико-механическими свойствами руды и породы, с заданной производительностью и видом, типом и параметров транспортных машин, выраженной физикой и формулами математики. Из этого следует сказать, что одним из важнейших параметров теории транспортных машин является сила, которая в свою очередь взаимодействует с остальными параметрами (энергия, мощность, работа).

Сила является основным законом науки (природы), также является законом сохранения и превращения энергии:

,

где К – кинетическая энергия тела;

П – потенциальная энергия/

В соответствии с тер. механ. Сила является производной от энергии по закону:

.

Сила эффект взаимодействия тела, выражения качественной и количественной причины движения. Однако подобное выражение энергии и силы характерно для замкнутой системы, не связано с внешним миром.

Основное уравнение транспортных машин представляет собой вид:

,

где ΣW – совокупность сил препятствующих движению машины.

В большинстве расчетов силой инерции пренебрегают, так как она кратковременна по сравнению с режимом установившегося движения.

Отсюда сила тяги называется эффективность работы транспортной машины создающей движение. Качественная сила тяги создаётся приводом транспортных машин, а количественное определение внешними условиями движения (суммой сил сопротивления).

Связь силы тяги и энергии:

;

Сила тяги и работа:

;

Мощность и сила тяги:

.

Какой двигатель разовьет большее усилие при перемещении одного и того же веса груза: однокиловатный или 100 - киловатный? Что экономичнее: наземный, воздушный, или водный транспорт и почему?

100 - киловатный разовьет большее усилие.

При определении экономичности транспорта надо судить по его себестоимости. Это главный параметр при его выборе.

29.

Транспортные дороги. Их роль и значение. Как возвращаются расходы на сооружение дорог? Рудничный рельсовый путь: строение, параметры, радиусы кривых и горных выработок? Уклон равного сопротивления, руководящий уклон и преобладающий уклон. Почему рельсы блестят?

Транспортные дороги. Их роль и значение. Как возвращаются расходы на сооружение дорог?

Положение дороги в пространстве – определяется планом, трассой и профилем.

Трассой – называется проекция от пути на горизонтальную плоскость, ось пути разбита в выработки.

Профиль пути – проекция разреза пути. На вертикальную плоскость.

План пути – проекция пути на горизонтальную плоскость. Характерны радиусы кривых закруглений, углы поворотов и длины прямолинейных отрезков (ответвления, разветвления, ПП, ПР и т.п.)

Дороги – обычно очень дорогие по капитальным затратам сооружение. Однако все затраты на сооружение дорог многократно окупаются обществу, вследствие:

1.Уменьшение сопротивление движению машин, что уменьшает потребную силы тяги, мощность двигателя, упрощает его конструкцию и конструкцию всех машин, сокращается расход энергии, топлива и т.д.

2.Увелечение скорости движения машин, что увеличивает их производительность, снижает их потребное количество, в 3 раза снижает затраты по зарплате и потребность в рабочей силе, уменьшает параметры ремонтных баз, зданий и сооружений, запчастей и материалов.

3.Увеличение пробег машины и срок их службы.

Назначение дорог – создать кратчайшее, экономически наиболее выгодные пути сообщения для перевозки грузов по суше.

Дороги, их качество и количество входят в теорию транспортных машин и их расчет по средствам коэффициента сопротивления, КПД и т.д.

Рудничный рельсовый путь: строение, параметры, радиусы кривых и горных выработок?

Рельсовый путь на подземных разработках состоит из 2-х параметров:

1) основание;

2) верхнего строения.

Роль основания выполняет почва выработки. К верхнему строению пути относят:

1) балластный слой;

2) шпалы;

3) рельсы;

4) рельсовые скрепления;

5) стрелочные переводы.

Балластный слой служит для восприятия и передачи основанию пути нагрузок от проходящих составов, а так же для регулирования продольного и поперечного профилей пути. Кроме того, балласт обеспечивает упругость путей и отвод воды от верхнего строения от рельсов, шпал.

Основные требования к балласту: механическая прочность, водопроницаемость, отсутствие химических примесей вредно влияет на другие элементы пути.

Как правило балласт применяется из щебня, твёрдых горных пород с размером 20 – 70 мм или гравием с размером частиц 3 – 40 мм.

1 – подкладка; 2 - костыль; 3 – болт; 4 – рельс; 5 – противоугон; 6 – шпала; 7 – балласт; 8 – накладка.

Шпалы служат для крепления рельсов и передачи давления на балластный слой.

Шпалы бывают деревянные, железобетонные и металлические. Кроме того шпалы обеспечивают неизменность взаимного расположения рельсовых нитей.

Для рудничных путей наибольшее распространение получили шпалы деревянные из сосны, кедра, пихты, лиственницы. Эти шпалы достаточно прочные, упругие, хорошо впитывают антисептики (вещества предотвращающие гниение), дешёвы и удобны при укладки и ремонте путей. Срок службы непропитанных 2 – 3 года, а пропитанных 5 – 8 лет. Количество шпал на 1 км пути составляет 1500 шпал. Длина шпалы на колею 600 мм – 1200 мм; 750 – 1500мм; 900 – 1700мм.

Железобетонные шпалы имеют большой срок службы, хорошая жесткость, дорогие. Применяются для стационарных путей большими грузопотоками и больших сроков эксплуатации.

Металлические шпалы применяются при переносных путях и на отвалах самовозгорания, изготавливают из специального стального профиля.

Рельсы – рельсы изготавливают из специальной рельсовой стали и термически обрабатывают.

Рельсы состоят из головки, шейки, подошвы.

Рельсовые скрепления. Рельсы к шпалам крепятся с помощью костылями забиваемые в шпалы в предварительно насверленные отверстия меньшего диаметра.

Особенно тщательно должны крепится рельсы с внутренней стороны колеи по два костыля потому что рельсы работают на выдёргивание, внешний костыль работает на срез.

Рельсы различают по типам в зависимости от веса 1 м длины (погонный метр) например Р18, Р25, Р33 и т.д. Р24 Р – рельс, 24 – масса.

Рельс от Р8 до Р24 называется узкоколейным.

Минимальный вес рельса по прочности определяется выражением

, кг

где Р_о – конструктивный вес локомотива, кг.

Стрелочные переводы.

1 – перья; 2 – рамные рельсы; 3 – переводной кривой; 4 – мертвое пространство; 5 – контррельс; 6 – крестовина; 7 – предельный столбик;

8 – крестовинная часть; 9 – соединительные пути; 10 – стрелка.

Основным элементом стрелочного перевода является крестовина, она характеризуется маркой

где α – угол ответвления.

Для рудничных рельсовых путей нашли распространение .

Механизм перевода стрелок бывает с ручным, дистанционным и автоматическим управление (ЧУС) – частотное управление стрелками.

Стрелочные переводы обозначаются ПО933 – 1/5 – 20П – перевод односторонний (ПО), колея 900 мм, для рельсовых путей (33), марка крестовины (1/5), радиус закругления 20 м, правый (П).

Уклон равного сопротивления, руководящий уклон и преобладающий уклон. Руководящий уклон - наибольший подъём пути, по величине которого определяется весовая норма поезда или автомобиля. Продольный профиль горных выработок должен иметь по возможности постоянный уклон, при этом лучшим уклоном является - уклон равного сопротивления – это уклон при котором сопротивление движение вниз груженого состава будет равняться сопротивлению движению вверх порожнего состава.

Почему рельсы блестят? Ввиду разности диаметров колес получается проскальзывание колес, вследствие чего и происходит шлифование рельса.

30.

Рудничные вагонетки. Общие сведения, конструкция, типы вагонеток, и область их применения. Выбор типа и емкости вагонетки. Определение количества вагонеток в составе. Определение вагонного парка рудника.

Вагонетки классифицируют по следующим признакам:

По назначению:

− грузовые;

− пассажирские;

− для материалов;

− специальные.

По конструкции кузова и способу разгрузки грузовых вагонеток:

− с глухим кузовом;

− разгружающиеся опрокидыванием;

− с шарнирно закрепленным на раме кузовом и откидным бортом;

− разгружающиеся наклоном кузова;

− с кузовом, имеющим откидные днища;

− разгружающиеся через дно;

− с глухим опрокидным кузовом, разгружающиеся опрокидыванием кузова.

По емкости кузова грузовых вагонов:

− малой ёмкости 1,25 м³;

− средней ёмкости 2,8 м³;

− большой емкости более 2,8 м³.

По области применения пассажирских вагонеток:

− для горизонтальных выработок;

− для наклонных выработок.

Основными элементами грузовой вагонетки являются: кузов, рама, колесные пары, подвагонный упор, буфер, сцепка.

Скаты – состоят из оси неподвижно соединенной с рамой и вращаются на ней колёса диаметром 300, 350, 400, 450 мм с обточенной на конус (1:40) поверхностей качения (обод качения). Конусность поверхности колеса обеспечивает центрирование колеса автоматически по оси рельсовой колеи. Ширина обода качения 100 – 130 мм.

Кузов – изготавливают из мягкой листовой стали толщиной 5 – 12 мм. Форма кузова должна обеспечивать максимальное использование габаритов вагонетки и предотвращать налипание груза.

Буфера – служат для восприятия удара вагонеток, для создания зазоров между вагонетками при сборке разборке составов. По конструкции бывают жёсткими и эластичными (пружины, прорезиненные ленты, дерево).

Рама – представляет собой несущую часть вагонеток на которой крепятся кузов, полиспасты, буфера и сцепные устройства.

Сцепка – служит для передачи тягового усилия между вагонетками и соединение вагонеток в составы. Изготавливают с запасом прочности 6 – для грузовых, 13 – для людских.

Типы: вагонетки с глухим не опрокидным кузовом (тип ВГ) получили наибольшее распространение. Они просты и надежны в эксплуатации. Вагонетки с глухим опрокидным кузовом распространены на рудниках цветной металлургии, а на железнорудных и угольных шахтах используются на строительстве и для вспомогательных целей.

Вагонетки с откидным бортом (тип ВБ) получили распространение на рудниках черной и цветной металлургии. Существуют две разновидности вагонеток с откидным бортом — с разгрузкой при наезде разгрузочного ролика на разгрузочную рамку и с разгрузкой при помощи штокового опрокидывателя.

Вагонетки с откидными днищами (тип ВД) получили распространение на шахтах угольной промышленности.

Выбор типа и емкости вагонеток для заданных условий эксплуатации производится при проектировании новых шахт и рудников и реконструкции старых. При этом выбор типа вагонетки производится на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом конкретных горно-геологических условий залегания МРПИ и физико-механических. свойств транспортир, грузов руды и породы.

31 Локомотив откатка: общ сведения, типы локомотивов и область их применения, принцип действия локомотивов. На каких подшипниках стоят колеса локомотива?

При локомотивной откатки, являющийся основным видом подземного транспорта на относительно большие расстояния, перемещение грузов производиться в составе вагонеток образующих вместе с локомотивом поезд. Локомотив – силовая установка, движущаяся по рельсовым путям.

В зависимости от способа питания двигателей энергией, различают. 2 типа локомотивов.:

1) У локомотивов 1 типа источник питания энергия сосредоточен на локомотиве и по мере расхода пополняются на заправочных или зарядных станциях (аккумуляторные электровозы, дизелевозы, воздуховозы, гировозы).

2)Локомотивы 2 типа не несут запасы энергии, а получают ее из вне (контактные, высокочастотные, контактно-кабельные).

Иногда выделяют 3 тип – комбинированные локомотивы. (контактно-аккумуляторные, дизель-электровоз).

Аккумуляторные электровозы, типа АРП разрешается применять на шахтах 1 и 2 категории по газу и пыли , но только в выработках, омываемых свежей струей воздуха и АВР для работы в шахтах 3 категории. Они питаются от батареи, установленной на самом электровозе.

Контактные разрешается применять на шахтах 1 и 2 категории по газу и пыли, но только в выработках, омываемых свежей струей воздуха. Они работают в основном на постоянном токе для получения, которого служат преобразовательные подстанции.

Питание двигателей электроэнергией производиться по 2 проводникам:

1)контактный провод (1 фаза);

2)рельсовый путь (2 фаза).

Контактно-кабельные имеют токосъемник и специальный кабельный барабан, позволяющий питать двигатель электровоза по кабелю на определенные расстояния от контактного провода (при заходке в выработки опасные по газу и пыли).

Высокочастотные питаются переменным током высокой частоты по проложенным в выработках кабелям. При этом приемник энергии электровоза не имеет непосредственного механического контакта с кабелем, но ток в токоприемнике наводится по законам электромагнитной индукции. При высокочастотных электровозах повышается безопасность при передвижении людей по главным откаточным выработкам, отсутствие блуждающих токов.

Дизелевозы локомотивы с двигателем внутреннего сгорания. Работают на тяжелом жидком топливе.

Воздуховозы локомотивы, приводимые в действие энергией сжатого воздуха, запасаемых в баллонах, абсолютная взрывобезопасность, поэтому главная область применения – выработки рудников и шахт, сверхкатегорные по газу и пыли в которых другие локомотивы применены быть не могут. Заряжаются от специальной пневматической сети высокого давления и общешахтной сети низкого давления.

Гировозы разновидность аккумуляторного локомотива. Роль аккумулятора играет маховик весом 3 т. раскручивающийся до 3000 об. в мин. Зарядка маховика осуществляется либо от пневмо турбины, либо от электродвигателя в выработках не опасных по газу и пыли. Применяется в свехкатегорных выработках.

Из всех видов локомотивов в подавляющем большинстве рудников и шахт применяют локомотивы с электроприводом – электровозы, которые по своей экономичности и производительности превосходят все виды локомотивного транспорта. Электровозы основное транспортное средство на горизонтальных откаточных выработках угольных 94% и рудных шахт 6%. При этом на угольных шахтах 70% парка локомотивов аккумуляторных., и 30% − контактные.

32

Локомотивная откатка: сцепной вес, тормозной вес, конструктивные, вес локомотива. Вес состава поезда и его значения в тяговых расчетах локомотивной откатки. Локомотивная откатка: тяговая сеть рудника, преобразовательные установки локомотивной откатки. Управление электровозом. Регулирование скорости, механическое и электрическое торможение.

Локомотивная откатка: сцепной вес, тормозной вес, конструктивный вес локомотива.

Сцепным весом называется вес локомотива, приходящийся на ведущие оси.

Ведущими осями называется оси оборудованными приводными двигателями остальные (прочие) остальные бегунковые для продольной устойчивости. У рудничных подземных локомотивов все оси ведущие, т.е. сцепной вес – конструктивный вес.

Тормозным весом локомотива называется вес, приходящийся на те оси, где установлены тормозные устройства.

Вес состава поезда и его значения в тяговых расчетах локомотивной откатки.

Вес поезда одна из важных составляющих при расчете локомотивной откатки, которая присутствует на всем протяжении расчете.

1) Определение весовой нормы поезда:

где Q – вес прицепной части поезда;

Р – вес локомотива.

2) Проверка весовой нормы поезда:

а) По троганию на преобладающем уклоне;

б) По нагреву тяговых двигателей;

в) По торможению.