5. Подвесные канатные дороги

Подвесные канатные дороги (ПКД) по принципу действия делятся на кольцевые и маятниковые. Их применение возможно при любом рельефе местности. Установлено, что при годовой производительности карьера А = 1 млн.т они могут успешно конкурировать с железнодорожным и автомобильным транспортом [6].

ПКД относятся к транспортным машинам смешанного действия, в которых элементом непрерывности является замкнутый контур, а элементом цикличности - вагонетки, перемещающиеся по несущему канату.

Целью расчета является определение необходимой грузоподъемности вагонетки, прочностных характеристик несущего и тягового канатов, мощности двигателя приводной станции.

Исходные данные: годовая производительность карьера; параметры, характеризующие режим работы предприятия; физико-механические свойства транспортируемого груза; расстояние транспортирования и высота подъема груза.

Расчет подвесных канатных дорог включает:

1. установление плана и продольного профиля трассы ПКД;

2. определение часовой производительности;

3. определение грузоподъемности и вместимости кузова вагонетки;

4. расчет распределенных сопротивлений движению груза;

5. определение сосредоточенных сопротивлений движению груза, напряжений тягового каната, тягового усислия и мощности привода;

6. установление прочностных характеристик тягового и несущего каната.

Установление плана и продольного профиля трассы ПКД. На открытых горных разработках для транспортирования грузов применяются в основном двухканатные кольцевые дороги (рис. 5.1). Трасса дороги устанавливается в зависимости от рельефа местности. В горных районах высота опор принимается с учетом исключения резких перегибов на выпуклых участках дороги и надежного прилегания несущих канатов к башмакам опор на выгнутых участках. При большой длине, дороги разбиваются на отдельные последовательные участки. Длины участков несущего каната назначаются исходя из практической нормы, чтобы суммарная сила трения его по башмакам не превышала 25% натяжения его грузом. Длины участков тягового каната в значительной степени зависят от профиля дороги: с увеличением длины участков возрастает диаметр, а следовательно стоимость каната, мощность двигателей приводной станции, но уменьшается количество конструктивных элементов дороги и численность обслуживающего персонала.

Определение часовой производительности ПКД

(125)

где: А- годовая производительность карьера, т; К_Н.Р= 1,1-1,2- коэффициент неравномерности работы карьера; n_РАБ- число рабочих дней в году; n_СМ- число смен в сутки; Т_СМ- продолжительность смены, ч.

Определение грузоподъемности и вместимости кузова вагонетки.

Необходимая грузоподъемность вагонеток определяется по формуле

(126)

где: t= 20-40с- интервал времени между поступлением вагонеток на линию.

Вместимость кузова вагонетки определяется по формуле

(127)

где: К_V= 0.95-1.05- коэффициент использования вместимости кузова вагонеток; γ- насыпная плотность груза.

Рис. 5.1. Схема подвесной двухканатной кольцевой дороги: 1- криволинейный рельс; 2- ведущий шкив;

3- загрузочный бункер; 4- несущий канат; 5- опорные башмаки; 6- вагонетка; 7- натяжной шкив;

8- грузы натяжения тягового каната; 9- грузы натяжения несущего каната; 10- тяговый канат;

11- роликоопоры тягового каната; 12- опора; 13- фундаменты для закрепления концов несущего каната.

Расстояние между вагонетками определяется по формуле

(128)

где: υ- скорость движения вагонетки, м/с.

Типовой ряд скоростей: 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 2,8; 3,15 м/с.

Число вагонеток на каждой ветви каната рассчитывают по выражению

(129)

где: L- расстояние транспортирования груза, м.

Определение распределенных сопротивлений движению груза

Сопротивления на грузовой и порожняковой ветвях ПКД определяется по формулам

(130)

(131)

где: q_Т- собственная масса вагонеток (табл. 5.1), т; q_К= 10-38 Н/м- линейная сила тяжести тягового каната; β- угол наклона дороги, град; ω_гр= 0,0050-0,0055; ω_пор= 0,0060-0,0065- коэффициенты сопротивления движению вагонетки соответственно на грузовой и порожняковой ветвях дороги.

Знак «+» ставится при движении вверх, знак «-» - вниз.

Таблица 5.1

Параметры типовых вагонеток

Вместимость, м3	0,5	0,65	0,8	1,0	1,25	2,0
Собственная масса вагонетки, т:
двухколесной	0,395	0,42	0,45	0,48	-	-
четырехколесной	0,485	0,51	0,54	0,57	0,6	0,69