CC BY
424
------------------------------------------- © Ю.А. Кондрашин, 2009
УДК 622.001.89:622.68 Ю.А. Кондрашин
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОДВЕСНОЙ МОНОРЕЛЬСОВОЙ ДОРОГИ С ЛОКОМОТИВНЫМ ОРГАНОМ ТЯГИ
Изложен материал о преимуществах использования монорельсовых дорог с локомотивным органом тяги по сравнению с обычными способами доставки, а также изложена методика расчета технических параметров применения монорельсовых дорог.
Ключевые слова: подвесная монорельсовая дорога, техническая характеристика.
~П последнее годы на шахтах России успешно осуществля--Я-М ется техническое перевооружение вспомогательного шахтного транспорта с переходом на использование подвесных монорельсовых дорог с автономной дизельной локомотивной тягой, обеспечивающих поточную технологию доставки. Применение монорельсового транспорта по сравнению с рельсовым позволяет осуществлять доставку людей, оборудования и материалов непосредственно от околоствольного двора шахты до мест ведения горных работ по разветвлённой цепи горных выработок относительно большой протяжённости и углами наклона до ±250 без промежуточных технологических операций, что позволяет значительно сократить общее время доставки. К достоинствам данного вида транспорта также можно отнести то, что он является грузолюдским, т.е. позволяет обеспечить доставку, как людей, так и различных по габаритам и массе грузов, одной дорогой с минимальным набором технических средств. Подвижной состав дороги имеет возможность переформировываться для решения конкретной транспортной задачи наиболее эффективным образом. Нельзя не отметить, что трудоёмкость оборудования горных выработок транспортным полотном при монтаже (демонтаже) монорельсового пути существенно ниже, чем рельсового. Кроме того, устройство монорельсового пути, его поддержание в технически исправном состоянии при эксплуатации проще и легче, чем рельсового.
Применение подвесных монорельсовых дизельных дорог позволяет сократить номенклатуру и количество внутришахтного транспорта, уменьшить количество звеньев в транспортной цепочке и общее технологическое время доставки людей и грузов, снизить численность обслуживающего персонала, повысить надёжность, эффективность и безопасность работ по доставке в целом.
Расчет массы перевозимого груза
Расчет допустимой массы перевозимого груза по условиям сцепления колес с монорельсом при трогании дизелевоза с места и при движении на максимальном угле подъёма.
Расчет допустимой массы перевозимого груза по условиям сцепления колес с монорельсом при трогании дизелевоза с места.
Допустимая масса груза определяется через допустимую массу гружёного подвижного состава для наиболее тяжёлого случая при трогании на прямолинейном участке трассы с максимальным углом наклона монорельсового пути по формуле:
Qг =F - .
ЧЮИ + 1 + 110 • агшп у
где Qг - допустимая масса гружёного подвижного состава монорельсовой дорогой, т; F - тяговое усилие дизелевоза, т; ¥ - коэффициент сцепления колёс принимается согласно таблицы 6.2 “Основных положениях по проектированию подземного транспорта для новых и действующих шахт”, 1986 г. (далее «Основных положений...»); юп - основное удельное сопротивление движению гружёного состава принимаем согласно таблицы 6.3 «Основных положений.»; 1 - наибольший преобладающий уклон монорельсового пути; аш1п - минимальное ускорение подвижного состава при трогании с места принимаем согласно «Основных положений.».
Расчет допустимой массы груза при трогании на криволинейном участке трассы с максимальным углом наклона монорельсового пути
( 1000•¥ ^ --------!--------------------1
у ®п + 1 + ®кр + 110 • аш1п
где юкр - дополнительное удельное сопротивление движению гружёного состава при трогании на криволинейном участке пути.
где г - радиус криволинейного участка; 5 - коэффициент, учитывающий влияние загрузки состава; Р - коэффициент, учитывающий влияние состояния влажного пути; £ с - длина состава, м; £ кр -
длина кривой, м; к - ширина монорельса, м; 8б - расстояние между приводными блоками дизелевоза, м;
Расчет допустимой массы порожнего подвижного состава по условиям сцепления колес с монорельсом при установившейся скорости движении на подъём.
Допустимую массу порожнего подвижного состава при движении вверх на участке трассы с максимальным углом наклона монорельсового пути определяется по формуле:
0п = р[ юоо•¥ —
V Юп + 1 + 1Кр у
где Qп - допустимая масса порожнего подвижного состава монорельсовой дорогой, т; юп - основное удельное сопротивление движению гружёного состава принимаем согласно таблицы 6.3 «Основных положений.»; 1кр - фиктивный подъём, учитывающий влияние кривых.
о • I
у _ кр кр кр- ь
кр
где Lкр - длина участка с преобладающим уклоном (длина состава плюс длина тормозного пути), м.
Расчет допустимой массы гружёного подвижного состава по условиям сцепления тяговых колес с монорельсом при установившейся скорости движении под уклон.
Допустимую массу гружёного подвижного состава при движении вниз на участке трассы с максимальным углом наклона монорельсового пути определяем по формуле:
Qг _ р
( 1000•¥ ^
-------------1
ш + У — 1
V г кР
Расчет допустимой массы перевозимого груза по условиям торможения, скорости начала торможения и длины тормозного пути.
Расчет выполнен по методике расчёта локомотивной откатки, приведённой в «Основных положений.».
Проверка ведётся при движении гружёного подвижного состава вниз на участке трассы с максимальным углом наклона монорельсового пути.
Допустимая скорость движения (скорость начала торможения) гружёного подвижного состава на участке трассы с углом наклона из условия обеспечения нормируемой длины тормозного пути определяется по формуле:
%доп --у/0,24 • Чт(Ьт + Ют + Скр — Ір) ^ %
фак
где Удоп - допустимая скорость движения гружёного подвижного состава на преобладающем уклоне, км/ч; Уфак - фактическая (рабочая) скорость движения гружёного подвижного состава на преобладающем уклоне при движении вниз, км/ч; Чт - длина тормозного пути, в соответствии с действующими правилами безопасности длина тормозного пути не должна превышать Чт — 10 м; Ьт -удельная тормозная сила, даН/т, которая рассчитывается по формуле:
1000•F•¥
ЬТ —----------- ,
Т F+ег
где о г - максимальный вес гружёного подвижного состава.
Допустимая масса гружёного состава по условию торможения при движении на участке трассы с углом наклона определяется по формуле:
_ — 1000 • F •у
4,17У2
—— сс — со + і
іт г кр
Расчет допустимой массы перевозимого груза по условиям устойчивости крепления выработок.
Допустимая масса перевозимого груза монорельсовой дорогой определяется разностью, между создаваемым отпором установленной крепи в выработках и величиной действующего горного давления на эту же крепь.
Расчет и определение параметров крепи производятся согласно положений действующей «Инструкции по выбору рамных податливых крепей горных выработок» (СПб, 1991 г.) (далее по тексту «Инструкция...»).
Оценка устойчивости крепи выработок с монорельсовой дорогой производится с учетом их расположения в массиве горных пород, прочностных показателей, вмещающих выработку пород, глубины расположения, сечений и углов наклона выработок, способа их проведения.
Согласно пункта12 раздела III «Инструкции.» смещения пород кровли вне влияния очистных работ определяются по формуле:
ио.кр Цг.кр х Ка х Кш х Кв х К1 ,
где иткр. - типовое смещение пород кровли, определяемое по графикам (рис. 2), с учетом расчетной величины прочности пород кровли Rc.кр и глубины расположения выработки Н.
При нахождении выработки в зоне влияния геологического нарушения на расстоянии менее Ш (№ - амплитуда нарушения, м) к расчётной величине прочности пород вводится коэффициент на-рушенности массива КС = 0,3, при нахождении выработки от нарушения на расстоянии 4^..Ш - Кс = 0,6, а при удалении нарушения более, чем на 4N - Кс = 0,9.
Ка - коэффициент влияния угла залегания пород и направления проходки выработки, определяемый по табл. 2 «Инструкции...»;
Кш - коэффициент влияния ширины выработки;
Кш = 0,2(Вр-1);
КВ - коэффициент воздействия других выработок;
К - коэффициент влияния времени на смещения пород определяется по графикам рис. 3 «Инструкции.».
Расчетная нагрузка на равную податливую крепь определяется по формуле:
Р = Рн х КП х КПР х ВР,
где Рн - нормативная удельная нагрузка, определяемая по табл. 4 «Инструкции.»; КП - коэффициент, характеризующий пере-
грузку и степень надежности определяется по табл. 5 «Инструкции.»; КПР - коэффициент влияния способа проведения выработки определяется по табл. 6 «Инструкции.».
Расчетная плотность установки рамной крепи определяется по формуле:
Р
пР =-----,
Р
где № - сопротивление одной рамы крепи, кН.
По расчетной плотности выбирается из разработанного типа ряда фактическая паспортная плотность установки рамной крепи с соблюдением условия: Пф > пр
Величина максимальной дополнительной нагрузки на раму крепи, создаваемой перевозимым дизелевозом грузом опосредованно, через подвешенный к ней монорельсовый путь, может быть определена из выражения:
Р < пфМ- -Р д < Пф
При этом обеспечивается работа рамной крепи в податливом режиме.
Расчёт параметров крепи выработок, находящихся в зоне ПГД производится согласно положениям раздела VI «Инструкции.». При этом расчётные смещения пород кровли в зоне ПГД определяются по формуле:
ио.кр Цг.кр х Ка х КШ х КВ х К1 х Ко.д. ,
где Код. - коэффициент увеличения смещений за счёт концентрации напряжений в зоне ПГД.
При нахождении выработок в зонах подработки или надработ-ки расчётные смещения ио.кр. принимаются с понижающим коэффициентом 0,8 Вывод
Из всех полученных расчетных значений допустимой массы перевозимого груза выбирается наименьшее.
Для упрощенного расчета массы перевозимого груза по значениям технических характеристик можно использовать ходовые диаграммы дизельных локомотивов.
Ходовая диаграмма дизелевоза ЛСП 76.ДО фирмы «FERRIT» с 3 приводными блоками
Ходовая диаграмма дизелевоза ЛСП 70.ДО фирмы «FERRIT» с 4 приводными блоками
Тяговая диаграмма дизелевоза DLZ110F фирмы «FERR[T» с тремя приводными блоками
Тяговая диаграмма дизелевоза DLZ110F фирмы «FERR[T» с четырьмя приводными блоками
Тяговая диаграмма дизелевоза DLZ110F фирмы «FERRIT» с пятью приводными блоками
—LL^_----------_l--- ------------------------ —-I о 0 —-—r-1----------------I-—I--------U_——1 .......—-—I------------ —--------
2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
v [m/s] (G+Q)
Ходовая диаграмма дизелевоза DZ1500 2+2 фирмы «SMT SCHARF» с 4 приводными блоками
г г 1 * « и я я я
ЖГОСПфж) МАССАШЗД
Ш МАССЫ МАНЕНРОВОГОУСГРОбСП
Ходовая диаграмма маневрового устройства ША-МАН-Д. 1Э-2 фирмы «ГЕКШТ»
СКОРОСТЬ (км/час) МАССА ГРУЗА (т)
БЕЗ МАССЫ МАНЕВРОВОГО УСТРОЙСТВА
Ходовая диаграмма маневрового устройства ША-МАН-Д.1 фирмы «ГЕКШТ»
Условия эксплуатации Эксплуатационная высота по отношению к нопмапкнпму НУЛЮ -ЧПҐ) т
Температура окружающей среды Относительная влажность воздуха Сопротивление движению Передаточное число редуктора е 300 21 і І0 X :/,
Г
1 /
)
А /
/
2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2
Скорость движения (V) Ст/е ]
(Є+О) Ш
Ходовая диаграмма дизелевоза DZ 66-2+2 тип 95^ фирмы <&МТSCHARF»
Соблюдать доп. общие нагрузки согласно директивами
Уклон [доп)
Ходовая диаграмма дизелевозаLZH-60.D.01 фирмы «ВЕУЕХ> с 2 приводными блоками
Ходовая диаграмма дизелевоза LZH-60.D.01 фирмы «БЕУЕХ» с 3 приводными блоками
Ходовая диаграмма дизелевоза LZH-60.D.01 фирмы «ББУБХ> с 4 приводными блоками
Расчет расхода воздуха в выработках, обслуживаемых дизельной монорельсовой дорогой.
Расчет расхода воздуха для проветривания выработок по трассе дороги выполняется согласно “Инструкции по расчету вентиляции выработок, обслуживаемых транспортными машинами с дизельным приводом” (приложение 1 к “Техническим требованиям по безопасной эксплуатации транспортных машин с дизельным приводом в угольных шахтах”), «Правил безопасности в угольных шахтах» и «Руководства по проектированию вентиляции угольных шахт»
Расход воздуха Q на проветривание выработок, в которых работают транспортные машины с дизельным приводом, по факту разжижения выхлопных газов определяется выражением:
где Сыо^ - максимальная концентрация оксидов азота, в пересчете на N0^ в неразбавленных выхлопных газах двигателей, % по объему; осыо^ - предельно допустимая концентрация оксидов азота,
приведенных на N02 в атмосфере выработок, % по объему, согласно п.231 ПБ аж>2 = 0,00025%; q - удельный выход выхлопных газов,
м3/мин л.с.; N2 - номинальная мощность работающего в горной выработке (или в системе последовательно проветриваемых выработок) дизельного двигателя; к - коэффициент одновременности работы и степени загрузки двигателей, зависящий от числа машин (п), эксплуатируемых в системе последовательного проветриваемых, при п = 1 к = 1, при п=2 к=0,85; при п>3 к=0,6; к! - коэффициент, учитывающий снижение объема выхлопных газов у дизельных двигателей с отключением цилиндров (при малой нагрузке); кобв -коэффициент обводнённости выработки, учитывающий уменьшение концентрации оксидов азота вследствие обводнённости выработки;
С учётом обеспечения 5 м3/мин на одну л.с. мощности дизельного локомотива при одновременной работе по трассе подвесной дороги нескольких машин требуемый расход воздуха составит:
Q = 5 • м3/мин
Расход воздуха для проветривания пунктов технического обслуживания дизелевоза.
Q = 0,25 м3/мин
Возможность эксплуатации дизельных локомотивов по условию вентиляции выработок определяется сравнением расчётных данных расхода воздуха с фактическим расходом воздуха в этих выработках.
Запрещается одновременная работа двух и более дизельных двигателей в гараже и пунктах технического обслуживания дизеле-возов.
Проверка объёмов камер пунктов технического обслуживания дизелевозов из условия обеспечения четырёхкратного обмена воздуха в этих камерах в течение часа:
Г • ^ЕПО )4 • £ Д • $ ,
где ^ = 60 мин; £ д - длина пункта технического обслуживания, м; S
- сечение выработки, в которой размещён пункт технического обслуживания, м2.
Расчет расхода рабочих наполнителей Расход дизельного топлива.
Суточный расход дизельного топлива машины с дизельным приводом определяется по формуле:
Q = п • 0,75 • N • е • Т,
л^сут 5 о’
где N - максимальная рабочая мощность машины, кВт; п - количество дизелевозов (маневровых устройств); g - удельный расход топлива, кг/кВтч; Т - среднее время работы двигателя дизельной машины в сутки
Согласно требований безопасности количество дизельного топлива в подземном складе ГСМ не должно превышать трехсуточного запаса.
Расход смазочных материалов.
Количество моторного, трансмиссионного и других масел, применяемых в узлах и механизмах подвижного состава определяется регламентом их технического обслуживания согласно эксплуатационной документации завода-изготовителя:
а) Полная замена масла в двигателе Q =п•V•Т/5,л
сут
где V - заправочный объём двигателя, л; S - периодичность замены моторного масла.
б) Полная замена масла в гидросистеме определяется аналогично.
В складе ГСМ допускается хранение моторного и трансмиссионного масел в количестве не превышающем трёхсуточный запас.
Расход воды в баках охлаждения системы очистки и охлаждения выхлопных газов (кондиционере) и охлаждения двигателя.
Расход воды определяется регламентом технического обслуживания дизельной машины, приведённого в эксплуатационной документации завода-изготовителя, а именно:
1. Полная замена воды в кондиционере не менее одного раза в сутки.
2. Полная замена воды в системе охлаждения двигателя инструкцией по эксплуатации локомотивов не предусматривается, но предусматривается ежесменный контроль за её уровнем и при необходимости дозаливка. птш
J.A. Kondrashin
DESIGN PROCEDURE OF TECHNICAL CHARACTERISTICS OF OVERHEAD MONORAIL WITH LOCOMOTIVE BODY TRACTION
It is stated the material about advantages of monorail with locomotive body traction use in comparison with usual ways of delivery, and it is also stated the design procedure of technical parameters of monorail application.
Key words: overhead monorail, technical characteristics.
— Коротко об авторе ------------------------------------------------
Кондрашин А.Ю. - инженер, ГОУ ДПО «Институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов», [email protected]
