Обоснование рациональной области применения наклонного карьерного подъемника с тяговым агрегатом Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Выполненная обработка экспериментальных данных показала:

- распределение концентрации гидросмеси при скорости движения до 20%, превышающей критическую, может рассчитываться по формуле (6);

- распределение скорости течения гидросмеси по сечению трубопровода можно определять по полученной зависимости (3).

1. Попов Ю.А. Гидравлический способ производства работ при возведении земляных сооружений в суровых климатических условиях. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. - М.: 1983.

2. Гуселъникова Е.Н. Работа гидравлических систем при сложных видах оледенения трубопроводов. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. - Новосибирск: 1996.

— Коротко об авторак -------------------------

Николаев А.К. - СПГГИ (ТУ).

МаларевВ.И. - СПГГИ (ТУ).

¥ ¥ а открытых горных работах транс-Л портная система занимает ведущее место среди затрат на добычу полезного ископаемого, а затраты на транспортирование достигают 45 % и более от общей стоимости полезного ископаемого. По мере развития открытых горных работ наблюдается четко выраженная тенденция увеличения глубины карьеров. За последние 30 лет глубина сред-

На основании вышеизложенного можно сделать следующий вывод: зависимости распределений концентрации (6) и скорости (3) гидросмеси адекватно описывают экспериментальные данные и могут быть использованы при определении температурного поля потока гидросмеси.

----------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Силин Н.А., Витошкин Ю.К., Карасик В.М. Распределение консистенции по глубине взвесенесущего потока. Труды координационных совещаний по гидротехнике, вып. 57. - Л.: Энергия, 1971.

4. Durand R., Condolios E. Cogres du centenaire de la Societe de l’industrie minerale. - Paris. Juin 22 F, 1955.

5. Силин H.A., Витошкин Ю.К., Карасик В.М. Гидротранспорт (вопросы гидравлики). - Киев: Наукова думка, 1971.

© П.Ю. Ланков, 2004

Семинар № 15

няя карьеров увеличилась с 60-80 м до 300400 м.

В настоящее время самым распространенным видом сборочного и магистрального транспорта на открытых горных работах являются автосамосвалы, ими перевозится свыше 60 % всей горной массы при различных схемах транспортирования.

УДК 622.678.001 П.Ю. Ланков

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НАКЛОННОГО КАРЬЕРНОГО ПОДЪЕМНИКА С ТЯГОВЫМ АГРЕГАТОМ

Угол трассы Усилие для движения, кН Усилие прижатия, кН Количество точек касания потребное (принятое) Скорость движения, м/с Производи- тельность. млн.т/год Удельные энерго- затраты, кВтч/т. Суммарная мощность привода, кВт

Масса 5 т (масса груза 4 т). Индивидуальный привод. Мощность одного двигателя 15кВт.

10 8,52 37,03 2,5 (4) 6 (100м) 0,218 (200м) 0,163 (300м) 0,131 (400м) 0,109 , , 5 7 0 2 60

20 16,78 72,94 4,9 (6) 4,6 (100м) 0,252 (200м) 0,105 (300м) 0,173 (400м) 0,149 2.9 3,6 4,2 4.9 90

30 24,52 106,63 7,1 (8) 4,2 (100м) 0,269 (200м) 0,228 (300м) 0,199 (400м) 0,176 3.6 4,3 4,9 5.6 120

40 31,53 137,08 9,1(10) 4,0 (100м) 0,279 (200м) 0,244 (300м) 0,216 (400м) 0,194 4,4 5,0 5,6 6,3 150

Масса 5 т (масса груза 4 т). Индивидуальный привод. Мощность одного двигателя 20кВт.

10 8,52 37,03 2,5 (4) 6 (100м) 0,228 (200м) 0,175 (300м) 0,142 (400м) 0,120 2,9 3,7 4,6 5,4 80

20 16,78 72,94 4,9 (6) 4,6 (100м) 0,261 (200м) 0,217 (300м) 0,186 (400м) 0,163 3,7 4,5 5,2 6,0 120

30 24,52 106,63 7,1 (8) 4,2 (100м) 0,276 (200м) 0,240 (300м) 0,212 (400м) 0,189 , , , , 9 2 4 7 160

40 31,53 137,08 9,1(10) 4,0 (100м) 0,285 (200м) 0,254 (300м) 0,228 (400м) 0,208 5.7 6,4 7,1 7.8 200

Масса 10 т (масса груза 7 т). Индивидуальный привод Мощность одного двигателя 15кВт.

10 17,03 74,06 4,9(6) 4,5 (100м) 0,360 (200м) 0,263 (300м) 0,207 (400м) 0,171 2,0 2,8 3,5 4,3 90

20 33,55 145,87 9,7 (10) 3,8 (100м) 0,429 (200м) 0,344 (300м) 0,287 (400м) 0,246 2,8 3,6 4,3 5,0 150

Масса 10 т (масса груза 7 т). Индивидуальный привод. Мощность одного двигателя 20кВт.

10 17,03 74,06 4,9(6) 4,5 (100м) 0,381 (200м) 0,286 (300м) 0,229 (400м) 0,191 2,6 3,4 4,3 5,1 120

20 33,55 145,87 9,7 (10) 3,8 (100м) 0,447 (200м) 0,367 (300м) 0,312 (4 00**) 0 271 3,6 4,4 5,2 6 0 200

С увеличением глубины карьеров увели- дит к возрастанию числа их отказов, кроме

чиваются нагрузки на отдельные узлы и опор- того, ухудшается экологическая ситуация в

ные конструкции автосамосвалов что приво- карьерах. Опыт показывает, что на каждые

100 м понижения горных работ себестоимость транспортирования возрастает в 1,4—1,5 раза, что требует поиска возможностей уменьшения удельных затрат на транспортирование горной массы.

Такое положение на открытых работах требует отказа от какого-то единого вида транспорта и перехода в процессе отработки месторождения на комбинированную транспортную схему. Так как комбинированные схемы транспорта связаны с эксплуатацией двух или более видов транспортных средств, то это усложняет их обслуживание, ремонт и содержание, а наличие пунктов перегрузки полезного ископаемого усложняет технологический процесс. Тем не менее, включение в транспортную схему подъемников, позволяющих осуществить выдачу горной массы на поверхность по наиболее короткому маршруту за малый период времени при меньших количествах потребных транспортных средств, позволяет достичь экономии, оправдывающей применение комбинированных схем.

Комбинированные виды транспорта для карьеров обычно состоят из трех звеньев: первое - внутрикарьерный сборочный транспорт, второе - наклонные подъемники и третье -внекарьерный магистральный транспорт.

Экономически обоснованной альтернативы автосамосвалам в качестве внутрикарьер-ного транспорта на данный момент нет. Что касается магистрального транспорта, то здесь с успехом применяется железнодорожный транспорт. Для звена подъема универсального варианта не существует. Среди наклонных подъемников распространены конвейерные установки и наклонные подъемные установки с шахтной подъемной машиной.

Карьерные скиповые подъемники начали применяться сравнительно недавно, и представляли собой наклонный вариант традиционного шахтного скипового подъема [1]. По борту карьера прокладывался рельсовый путь, по которому, с помощью канатов и подъемной машины, перемещался скип. Такие варианты принимались на карьерах, начиная с конца 60х годов XX в. Установка такого подъемника производится обычно нормально к борту карьера, т.е. угол наклона трассы соответствует углу погашения борта карьера. В применяемых вариантах карьерных подъемников на борту карьера устанавливают подъемную машину и по откосу борта укладывают на шпалах наклонные рельсовые пути. Все сущест-

вующие скиповые подъемы на карьерах имеют канатный привод. Опыт применения скипов с таким приводом дал положительный результат, однако недостатком любого канатного подъема является как недопустимость больших углов перелома трассы, так и неуравновешенность мертвых весов скипов, а также увеличение диаметра каната и расхода электроэнергии. К тому же шахтная подъемная машина - очень дорогостоящее и металлоемкое сооружение, требующее значительных капитальных затрат.

В середине 60-х годов профессором Ленинградского горного института

В. С. Берсеневым был предложен рельсовый самоходный подъемник, который представляет собой тяговую установку, движущуюся по проложенному рельсовому пути за счет бокового зацепления дополнительного тягового рельса. В данном варианте нет необходимости в подъемной машине, такой подъемник способен транспортировать как серийные вагоны (при небольших углах наклона во избежание просыпания), так и скипы. К тому же такой вариант может работать по криволинейной трассе как в плане, так и в профиле, что позволяет значительно снизить капитальные затраты на прокладку пути.

Используемый в тяговом агрегате способ передачи тягового усилия - за счет сцепления гладкого колеса с рельсом - имеет одно немаловажное ограничение по прочности контак-тируемых элементов. Это ограничение не позволяет использовать значительные движущиеся массы. Однако использование цепочки роликов с распределением прижимного усилия позволяет увеличить массу транспортируемого материала (рис. 1, 2).

Усилие прижатия распределяется по количеству точек соприкосновения. Лучшим вариантом установки привода будет индивидуальный на каждый ведущий ролик.

Потребное усилие прижатия регулируется тяговым агрегатом и пропорционально сопротивлению движения:

Т = /

Ф

Я’

где ЕШ, кН - суммарные сопротивления движению; <р - коэффициент сцепления.

Подобные карьерные подъемники рекомендовались для карьеров с небольшой производительностью (Коелгинский мраморный карьер пильного камня) [2].

тяговый рельс

ведущии ро-

Рис 1. Схема распределения прижимного усилия на 4 опорные точки

В Санкт-Петербургском государственном горном институте на кафедре горных транспортных машин проводятся исследования по оценке области применения такого варианта карьерного подъемника. Ограничение по усилию прижатия ограничило область рационального применения максимальную грузоподъемность подъемника до 10 т (при использовании стального тягового рельса и стальных приводных роликов).

Было проведено математическое моделирование рабочего процесса подъемника для следующих условий:

1. Коэффициент сцепления (сталь/ сталь) при трогании с места <р = 0,29, при скорости до 30 км/ч <р= 0,22 [3]

2. Предел прочности стали <г= 600 Н/мм2. Допустимая контактная нагрузка на рельс равна 15 кН на один ролик.

3. Высота подъема груза от 100 м до 400 м с шагом 100 м.

4. Длина трассы - переменная, определяется углом наклона трассы.

Моделирование проводилось с целью определения потребной мощности привода для обеспечения скорости движения 6-7 м/с, определения удельных энергозатрат, кВт/ч и определения расчетной производительности ус-

Рис 2. Схема распределения прижимного усилия на 8 опорных точек

тановки, млн. т/год. Результаты моделирования приведены в таблице.

Примечание: Было также установлено

конструктивное ограничение: максимально

допустимое число приводных роликов не должно превышать п<12 ед., т.к. большее количество роликов резко увеличивает допустимые радиусы сглаживания трассы. Для применения большего числа роликов необходимо обеспечить прямолинейность трассы. Полученные результаты моделирования позволяют рекомендовать такой подъемник для карьеров с небольшой производительностью в пределах 0,15-0,4 млн т/год, а также для карьеров с ограничениями по размерам и геометрической формы добываемых материалов.

Такой подъемник можно рекомендовать для глубоких карьеров со значительной производительностью - более 10 млн т/год, но уже в роли вспомогательного подъемника для доставки людей и материалов в карьер, а также для обслуживания и ремонта мощного наклонного подъемника другого типа большой производительности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Васильев М.В., Фаддеев Б. В., Хохряков B.C. Наклонные подъемники на карьерах. - М., 1962

2. Денегин В.В., Сипягина Т.Г. Самоходная клеть для Коелгинского карьера. Записки ЛГИ, том 50, вып. 1, -Л.,1970.

— Коротко об авторок

ЛанковП.Ю. - аспирант, СПГГИ (ТУ).

3. Дъяков В.А. Транспортные машины и комплексы открытых разработок.: Учебник для Вузов - М.: Недра, 1986, - 344 с.