Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Конспект лекцій для студентів напрямку підготовки 0922 Електромеханіка

Конспект лекцій для студентів напрямку підготовки 0922 Електромеханіка




Сторінка1/11
Дата конвертації16.03.2017
Розмір1.39 Mb.
ТипКонспект
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11






МІНІСТРЕРСТВО ОСВІТИ Ш НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

ІНСТИТУТ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ ТА ЕНЕРГОМЕНЕДЖМЕНТУ

Кафедра електромеханічного обладнання енергоємних виробництв

ТРАНСПОРТНІ ТА ПІДЙОМНІ МАШИНИ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

для студентів напрямку підготовки 0922 Електромеханіка

( спеціальність 7.092204 - "Електромеханічне обладнання енергоємних виробництв")


Програму рекомендовано кафедрою електромеханічного обладнання енергоємних виробництв


Зміст

Лекція 1. Вступ до предмету “Транспортні та підйомні машини” ………...6

  1. Короткий огляд історії розвитку підйомно-транспортних машин. ….......6

  2. Досягнення і головні тенденції розвитку підйомно-транспортної техніки……………………………………………………………………………………..7

  3. Класифікація підйомно-транспортних машин…………………………….8

  4. Основні критерії вибору та оцінки транспортуючої машини…………….13

  5. Характеристика й властивості вантажів та вантажопотоків……………..14


Розділ 1 Електровозний транспорт……………………………………………21

Лекція 2……………………………………………………………………………21

Тема 1.1. Рейкові шляхи і вагонетки………………………………………….21

І. Рейкові шляхи…………………………………………………………………...21



      1. Верхня та нижня будова шляху………………………………………….. 21

      2. Особливості укладання рейкових шляхів на закругленнях……………......26

ІІ. Вагонетки……………………………………………………………………….28

      1. Класифікація, основні елементи і вимоги до вагонеток…………………28

      2. Основні характеристики рудничних вагонеток…………………………..32

      3. Заходи щодо підвищення довговічності вагонеток……………………...35


Лекція 3. Тема 1.2. Локомотиви………………………………………………..37

      1. Класифікація………………………………………………………………..37

      2. Конструкція електровоза, його основне устаткування й параметри……38

      3. Повітровози, гіровози і спеціальні типи електровозів…………………...42

      4. Основи тягового розрахунку потягу. Рівняння руху поїзда……………..44

      5. Механізми реалізації сили тяги й гальмової сили……………………….45

      6. Статичні опори руху поїзда………………………………………………..50

      7. Визначення маси поїзда. Визначення кількості вагонеток по умові зчеплення з рейками……………………………………………………………………..52


Розділ 2 Транспортні засоби безперервної дії………………………………...58

Лекція 4. Тема 2.1. Загальні відомості……………………………………...…58

      1. Класифікація і основні групи гірничих транспортних машин…………..58

      2. Продуктивність транспортних машин…………………………………….62


Лекція 5. Тема 2.2. Скребкові конвеєри……………………………………....64

      1. Область використання та класифікація…………………………………...64

      2. Конструкція скребкового конвеєру……………………………………….66

      3. Визначення ширини жолоба. Визначення опору тягового органу та потужності двигуна……………………………………………………………………..67

      4. Динаміка ланцюгового приводу. Методи зменшення динамічних навантажень……………………………………………………………………………..69


Лекція 6. Тема 2.3. Пластинчаті конвеєри……………………………………72

2.3.1. Загальні відомості…………………………………………………………..72

2.3.2. Класифікація пластинчастих конвеєрів…………………………………...73

2.3.3. Конструкції основних елементів пластинчастого конвеєра……………..74

2.3.4. Розрахунок пластинчастих конвеєрів……………………………………..75

2.3.5. Ескалатор…………………………………………………………………....77


Лекція 7. Тема 2.4. Стрічкові конвеєри……………………………………….79

      1. Загальні відомості та класифікація………………………………………..79

      2. Основні елементи стрічкового конвеєра. Конвеєрна стрічка…………...82

      3. Стави стрічкових конвеєрів………………………………………………..84

      4. Приводи стрічкових конвеєрів…………………………………………….85

      5. Завантажувальні, розвантажувальні, натяжні та очисні пристрої..…….90

      6. Розрахунок стрічкового конвеєра. ………………………………………..92

      7. Експлуатація стрічкового конвеєра. ……………………………………...96



Лекція 9. Тема 2.5. Гвинтові конвеєри та транспортуючі труби………….97

      1. Область використання гвинтових конвеєрів. Класифікація…………… 97

      2. Конструкція гвинтового конвеєра……………………………………….99

      3. Розрахунок гвинтового конвеєра………………………………………...100

      4. Область використання транспортуючих труб…………………………..100

      5. Конструкція транспортуючої труби……………………………………..100

      6. Розрахунок транспортуючої труби………………………………………100


Розділ 3. Шахтні підйомні установки. ………………………………………102

Лекція 10. Тема 3.1. Шахтні підйомні установки. ………………………...102

      1. Призначення підйомних установок. …………………………………….102

      2. Класифікація підйомних установок……………………………………...103

      3. Конструкція підйомних установок………………………………………104

      4. Підйомні посудини підйомних установок………………………………110

      5. Підйомні канати…………………………………………………………...112

      6. Підйомні машини…………………………………………………………116


Розділ 4. Транспортні системи та вантажопідйомні машини, що використовуються в нафтогазовій галузі………………………………………….130

Лекція 16. Тема 4.1 Трубопровідний транспорт……………………………130

      1. Нафтопроводи. ……………………………………………………………130

      2. Магістральний газопровід. Споруди…………………………………….131

      3. Визначення кількості і місця розташування насосних станцій………..135

      4. Розрахунок трубопроводу на міцність…………………………………..136


Розділ 5………………………………………………………………………...…143

Лекція 17. Тема 5.1 Пневматичний і Гідравлічний транспорт…………..143

      1. Пневматичний транспорт………………………………………………...143

      2. Розрахунок пневматичних установок…………………………………….147

      3. Гідротранспорті установки. ……………………………………………...149

      4. Розрахунок гідравлічних установок. ……………………………………152

Література…………………………………………………………………………….....153

Лекція 1. Вступ до предмету “Транспортні та підйомні машини”
План:

  1. Короткий огляд історії розвитку підйомно-транспортних машин.

  2. Досягнення і головні тенденції розвитку підйомно-транспортної техніки.

  3. Класифікація підйомно-транспортних машин.

  4. Основні критерії вибору та оцінки транспортуючої машини.

  5. Характеристика й властивості вантажів та вантажопотоків.




  1. Короткий огляд історії розвитку підйомно-транспортних машин.

Зробимо короткий екскурс в історію. Тезисами запишемо розвиток підйомно-транспортних машин:

  1. 4000 р. тому - Стародавній Китай, Індія - застосування найпростіших вантажопідйомних пристроїв — важелів і поліспастів для підйому води з колодязів при зведенні споруджень, ланцюгові насоси, які є прототипами скребкових конвеєрів;

  2. Месопотамія та Стародавній Єгипет – застосовування багатоковшевих й гвинтових водопідйомників – які є попередниками сучасних ковшових елеваторів і гвинтових конвеєрів. (Так, відома вам піраміда Хеопса -27 ст. до н.е.,яка споруджувалась з використанням перших вантажопідйомних механізмів, мала висоту 147 м і була складена з 2,5 млн. вапнякових блоків вагою від 2 (двох) до 30 (тридцяти) т., в будівництві залучено було 100 тис. чол.)

  3. Перші транспортні засоби для полегшення ручної праці це важелі, котки й похилі площини. Прототипи сучасних стрілових кранів – це важільні підйомники, використовувались для підйому води. Прототип сучасного елеватора-водопідйомні колеса, скребкові лотки у вигляді ковшових підйомників.

  4. З 22 ст. до н. е. почали застосовувати найпростіші коловороти з ручним приводом.

  5. 7 ст. до н.е. поява блоків.

  6. 2 ст. до н.е. - коловороти із черв'ячними, зубчастими передачами з ручним приводом.

  7. В XI—XII ст. (Середньовіччя) почався швидкий розвиток транспортних машин і розширилась сфера їх застосування. Поява перших прототипів кранів, які мали ручний привід. Ці крани виготовлялись з деревини і тільки для осей і крюків застосовувалася сталь.

  8. 16-17 ст. спроба застосовувати скребкові та гвинтові конвеєри.

  9. 1768 російський гідротехнік і механізатор К. Д. Фролов (1726— 1800) запустив грандіозну для того часу комплексну установку для підйому руди й видалення води із шахт,яка приводилась в дію тиском води.

  10. В 1779 р. Фролов побудував напівавтоматичну установку для промивання й збагачення руди. (Її основою були вантажопідйомники безперервної дії-ковшові елеватори, які піднімали руду на висоту 45—68 м із продуктивністю до 10 т/ч.)

  11. 1860 р.- перший кран з паровим двигуном.

  12. 80-ті роки 19 ст. перший кран з паровим двигуном.

  13. Епохальний винахід 19 ст. – пісковіз Олександра Лопатіна,( який мав всі головні риси сучасного стрічкового конвеєра : привід, стрічку, привідний й натяжний барабан, раму, підтримуючі ролики та ін.. Це був перший стрічковий конвеєр, який пересував золотовмісний пісок до машин, а відмитий пісок у відвал.)

  14. Важливим видом транспорту являє собою електровозна відкатка. В 1980 році Ф.О.Піроцький здійснив першу у світі спробу руху електромоторного вагону.


2. Досягнення і головні тенденції розвитку підйомно-транспортної техніки.

На сучасному етапі розвитку транспортних і підйомних машин:



  • створені електро- і автонавантажувачі, різні навантажувальні машини для штучних і сипучих вантажів, що штабелюють та інші підйомні засоби, що дозволяють здійснити комплексну механізацію на багатьох ділянках машинобудівельної, гірничої і будівельної галузях.

  • розроблено унікальні конструкції плавучих кранів великої вантажопідйомності,

  • створені нові конструкції мостових електричних кранів загального призначення вантажопідйомністю 5—50 т з високими технічними показниками. Сучасний стрічковий конвеєр може бути довжиною 4500 м і транспортувати до

20 000 т/г породи.

До основних тенденцій розвитку підйомно-транспортного машинобудування належать:

створення машин безперевантажного транспорту від початкового до кінцевих пунктів по складній просторовій трасі великої довжини.



  • створення якісно нових видів підйомно-транспортних машин і механізмів, а також широку модернізацію існуючих машин й установок

  • підвищення вантажопідйомності й надійності машин при одночасному значному зниженні їх металоємності завдяки застосуванню нових кінематичних схем, методів розрахунку, використання раціональних полегшених профілів прокату, нових матеріалів (леговані сталі, легкі сплави й пластмаси), а також прогресивної технології машинобудування (нові методи термообробки, нанесення зміцнювальних покриттів та ін.);

  • збільшення продуктивності устаткування завдяки застосуванню широкого регулювання швидкостей механізмів, автоматичного, напівавтоматичного й дистанційного керування, спеціальних захоплюючих й інших піднімальних агрегатів;

  • поліпшення умов праці робітників завдяки застосуванню установок для охолодження й очищення повітря в кабінах та інших заходів;




  1. Класифікація підйомно-транспортних машин.

Серед великої різноманітності підйомно-транспортних засобів різного призначення сучасна технологія визначила дві головні окремі самостійні конструктивні групи машин і установок за принципом їх дії: Машини періодичної дії і Машини безперервної дії (рис. 1).

За допомогою схеми розглянемо класифікацію підйомно-транспортних машин.

А) Машини періодичної дії - це різноманітні:

вантажопідйомні крани і установки;

ліфти (підйомники);

засоби наземного транспорту: візки, навантажувачі, тягачі;

підвісні рельсові та канатні дороги; (Примітка: Хоча є також канатні дороги безперервної дії)

скрепери;



Принцип роботи машин періодичної дії: М.П.Д. характеризуються:

періодичність подачі вантажу

переміщення вантажу окремими порціями, що зумовлено вантажопідйомністю машини

загрузка і розгрузка відбувається при зупинці машини, лише інколи під час переміщення вантажа.

Цикл роботи М.п.д.: змінно зворотні рухи з зупинками (зупинка для підйому вантажа- рух з вантажем-зупинка для розвантаження- рух назад без вантажа).

Б) Машини безперервної дїі (друга назва -машини безперервного транспорту, транспортуючі машини-переміщення вантажів по заданій трасі) це:

конвеєри різного типу;

установки пневматичного та гідравлічного транспорту;



Принцип роботи машин безперервної дії: М.Б.Д. характеризуються:

безперервність переміщення насипних та штучних вантажів по заданому шляху без зупинок для загрузки та розгрузки;

поєднання робочого та холостого руху робочих елементів

насипний вантаж знаходиться в робочих посудинах ( ковші, короби) на відстані один від одного;

Все це зумовлює для М.б.д високу продуктивність. (Наприклад, сучасний стрічковий конвеєр на відкритих розробках вугілля може транспортувати до 20000 т. за год. вскришної породи, що забезпечує загрузку ж/д вагонів в 1 хв.).

В) Допоміжні установки (обладнання) призначені для спільної роботи з транспортними машинами:

живильники;

ваги;


навантажувальні машини;

бункери;


затвори;

дозатори;

жолоби;

шляхові пристрої для зупинки і регулювання ходу вагонетки



Підйомно-транспортні машини

(за принципом дії)

Машини періодичної дії:

Принцип роботи машин періодичної дії: М.П.Д. характеризуються:

періодичністю подачі вантажу

переміщенням вантажу окремими порціями, що зумовлено вантажопідйомністю машини

загрузка і розгрузка відбувається при зупинці машини, лише інколи під час переміщення вантажа.

Цикл роботи М.п.д.:це змінно зворотні рухи з зупинками (зупинка для підйому вантажа- рух з вантажем-зупинка для розвантаження- рух назад без вантажа).

Допоміжні установки:

живильники;

ваги;


навантажувальні машини;

бункери;


затвори;

дозатори;

жолоби;
Машини безперервної дії (-машини безперервного транспорту,

- транспортуючі машини): Принцип роботи машин безперевної дії: М.Б.Д. характеризуються:

безперервністю переміщення насипних та штучних вантажів по заданому шляху без зупинок для завантаження і розвантаження;

поєднанням робочого та холостого руху робочих елементів

насипний вантаж знаходиться в робочих посудинах ( ковші, короби) на відстані один від одного;
вантажопідйомні крани і установки

ліфти (підйомники)

засоби підлогового транспорту(візки навантажувачі тягачі)

підвісні рельсові та канатні дороги

скрепери;

конвеєри різного типу;

установки пневматичного та гідравлічного транспорту;

Рис. 1 Класифікація ПТМ

Поряд із транспортними машинами безперервної дії – конвеєрами різних типів (стрічковими, скребковими, пластинчастими, ковшовими, гвинтовими, інерційними), гідро- і пневмотранспортними установками, самопливними установками, кільцевими канатними дорогами – на підприємствах широко використаються й транспортні машини періодичної дії в якості самостійних або допоміжних транспортних засобів.

До транспортних засобів періодичної дії, які отримали велике застосування належать : локомотивне відкочування, підземний автомобільний транспорт, навантажувальні машини різних типів, навантажувально-постачальні машини, перекидачі, штовхачі, канатно-скреперні установки, а як допоміжне устаткування локомотивного відкочування - компенсатори висоти, підвагонні ланцюги, до випробувальні гірки й ін.



Транспортні засоби поділяють за ознаками:

  1. За призначенням:

- транспортні засоби

- допоміжне транспортне обладнання

2) За принципом роботи в часі:

- машини безперервної дії (вантаж прибуває до місця призначення безперервним потоком)

- машини періодичної дії

3) За способом переміщення вантажів:

- в сосудах (вагонетки, автомобілі)

- в середовищі (вода, повітря)

- переміщення на вантажонесучих органах (стрічки, ковші), відносно яких вантаж нерухомий.

4) За конструктивною ознакою:

- основне обладнання:

А) конвеєри (стрічкові, тощо)

Б) пневматичні і гідравлічні установки, підвісні канатні дороги, скреперні установки, локомотивний і автомобільний транспорт

- допоміжне обладнання

А) бункерні затвори, живильники; ваги; навантажувальні машини; дозатори;жолоби; шляхові пристрої для зупинки і регулювання ходу вагонетки

Переміщення вантажів на підприємствах виконується засобами промислового транспорту. Промисловий транспорт на підприємствах за територіальною ознакою поділяють на:



  1. Зовнішній транспорт (залізничний, водний, автомобільний, повітряний та конвеєрний (більш економічний) транспорт; Призначення: доставка на підприємство сировини, палива та вивезення готової продукції та відходів.

  2. Внутрішньозаводський (внутрішній) транспорт включає в себе:

а) міжцеховий транспорт вантажів; ( На сучасних підприємствах з масовим виробництвом це Т.м.б.д.- конвеєри. На підприємствах серійного виробництва це- візки і тягачі різного типу, місцевий ж/д та автомоб. транспорт

б) внутрішньоцеховий транспорт вантажів- призначений для міжопераційного переміщення вантажів-виробів при поточному методі виробництва. Це- конвеєри, які обєднують міжцехові та внутрішньоцехові функції, а на підприємствах з невеликим вантожопотоком- возики та вантажопідйомні крани.




  1. Основні критерії вибору та оцінки транспортуючої машини.

Через велике розмаїття транспортуючих машин, для вирішення одного й того ж транспортного завдання можуть бути обрані різні типи машин. Вибір машини, що найбільш повно відповідає вимогам й умовам даного конкретного випадку, - досить важливий і відповідальний етап розробки проекту механізації транспорту підприємства й вимагає від проектанта не тільки спеціальних знань конструктивних й експлуатаційних властивостей транспортуючих машин, але й детального знайомства з організацією виробництва, уміння виконати техніко-економічне порівняння можливих варіантів рішення.


Основні критерії вибору та оцінки транспортуючих машин

До основних критеріїв вибору та оцінки типів транспортуючих машин, за допомогою яких може бути оптимально механізований заданий транспортний процес, належать:



  1. Продуктивність

  2. Напрямок та довжина транспортування

  3. Кут нахилу до горизонту

  4. Надійність

  5. Економічність

  6. Безпека та відповідність всім технічним вимогам виробництва

  7. Завантаження і розвантаження

Розглянемо детальніше деякі критерії.

Надійність оцінюють коефіцієнтом готовності:

Кг=tвід:(t від+tв), де tвід - наробка на відказаний час роботи, tв-час відновлення (середній час для ліквідації відказів)



Економічність - при проектуванні транспорту економічність оцінюють по величині річних витрат. Р=Є+УЯ{гр.}, де Є- річні експлуатаційні витрати;

У- капітальні витрати; Я - нормативний коефіцієнт ефективності капітальних витрат.




  1. Характеристика й властивості вантажів та вантажопотоків.

Для вибору типу й розрахунку транспортуючих машин дуже важливо знати характеристику вантажів, які підлягають транспортуванню. Рід вантажів і їх фізико-механічні властивості є одними з головних факторів, що визначають тип і конструкцію машин і її елементів.

Вантажі поділяють на:

поштучні;

насипні;


Поштучні вантажі – одиничні вантажі, які транспортуються поштучно. Це машини, кріплення, вантажі в ящиках і контейнерах і також люди, від яких вимагається забезпечення безпеки та зручностей. Поштучні вантажі поділяють на :безпосередньо поштучні (одиничні вироби, деталі та вузли машин: цегла, труби, балки) та на тарні (розміри та вид тари вантажів визначені держстандартами). Поштучні вантажі характеризуються габаритами, формою, масою, іноді особливими властивостями – вогненебезпечністю та ін..

Насипні вантажі це різні масові навалювальні шматкові, зернисті, порошкоподібні й пилоподібні матеріали, які зберігаються і транспортуються навалом. Наприклад: руда, вугілля, торф, щебінь, гравій, обпилки, формувальна земля, пісок, цемент і т.п.

Основний вантажопотік складають насипні вантажі. Тому детальніше зупинимось на властивостях насипних вантажах.

Насипні вантажі характеризуються:

розміром і формою часток,

кускуватістю,

насипною масою,

щільністю,

вологістю,

кутом природного скосу,

стиральною здатністю (абразивністю),

корозійністю,

липкістю,

отруйністю,

вибухонебезпечністю, здатністю самозайматися, злежуватися, змерзатися.

Кожна із цих властивостей повинна враховуватися при виборі типу й параметрів машини. Розглянемо детальніше декілька властивостей.

Розмір матеріалу визначається його гранулометричним складом і характеризується лінійними розмірами шматків вантажу по трьох взаємно перпендикулярних напрямках, з яких найбільший умовно називають довжиною шматка а.

Залежно від однорідності складу насипні вантажі поділяють на:

рядові; при аmax /аmin ≥ 2,5

сортовані;при аmax /аmin < 2,5

Критерієм для поділу є співвідношення між максимальним і мінімальним розмірами шматків вантажу. Рядові вантажі характеризуються максимальним розміром шматка, сортовані - середнім.

В залежності від розміру а типового шматка насипні вантажі підрозділяють на пилоподібні (а < 0,05 мм), порошкоподібні (0,05-0,5), зернисті (0,5-10), дрібношматкові (10-60), середньошматкові (60-160) і великошматкові (а > 160).

Розмір матеріалу впливає на вибір параметрів (розміри, міцність) конструктивних елементів транспортних машин, які взаємодіють з вантажем. Наприклад, пилоподібні й порошкоподібні вантажі вимагають застосування транспортних засобів спеціального виконання, які запобігають розпиленню й пов'язані із цим втрати вантажу при транспортуванні.(І навпаки, великі шматки . . .

Кускуватість розраховується за формулою d= d min+ d max:2 (d min, d max- найменший і найбільший розмір кусків)

Наступна властивість, яку ми розглянемо: Насипна щільність ρ це маса одиниці об'єму насипаного матеріалу. Насипна щільність завжди менше щільності ρ матеріалу в цілому масиві. Співвідношення між ними визначається коефіцієнтом розпушення матеріалу kроз = ρ/ρ. Залежно від насипної щільності вантажі підрозділяють на легкі (ρ < 0,6), середні (0,6 ≤ ρ ≤ 1,6) і важкі (ρ > 1,6).



Для мяких порід (земля,глина): К роз.=1,1-1,3;

Для скельних порід середньої міцності (вугілля, сланець): К роз .= 1,4-1,6;

Для міцних скельних порід: К роз.=1,5-1,8.

Наступна властивість вантажу - кут природного скосу - це кут нахилу поверхні матеріалу, що лежить на нерухомій площині до горизонту. Вантаж, вільно насипаний на горизонтальну площину, утворить штабель конусної форми. Його значення залежать від сил зчеплення між собою часточок вантажу.



У процесі транспортування насипного вантажу відбувається його струшування, у результаті чого кут природного скосу зменшується. Тому розрізняють кути природного скосу в спокої φ (рис. 2, а) і в русі φ (рис. 2, б).

Рис. 2. Кути природного скосу вантажу: а – у спокої; б – у русі



Кут під час руху завжди менший кута природного скосу і залежить від властивостей вантажу і типу транспортного засобу.

Абразивність – властивість вантажів стирати дотичні з ними поверхні конструктивних елементів транспортуючих машин в процесі їхнього завантаження, розвантаження й транспортування

Вологість і пов'язана з нею липкість деяких вантажів серйозно ускладнює їхнє транспортування, розвантаження з бункерів, вимагають застосування спеціальних очисних пристроїв, покриття поверхонь конструктивних елементів машин і бункерів, що контактують із вантажем, матеріалами, що знижують ефект когезії та абгезії.

Схильність до злежування й самозаймання - властивості, характерні деяким видам сипучих вантажів, наприклад окремим сортам вугілля.

Злежуваність характеризується втратою рухливості часток матеріалу при тривалому зберіганні його в штабелях складів і бункерах. Злежуваність ускладнює транспортування вугілля зі складу, порушує його нормальний вихід з бункерів. Для боротьби зі злежуваністю застосовують різного роду розпушувачі (механічні, пневматичні, вібраційні).

Самозаймистість. При тривалому зберіганні вугілля у штабелях внаслідок інтенсивного окислювання на повітрі відбувається нагрівання вугілля з наступним утворенням вогнищ самозаймання. Для вугілля, схильного до самозаймання, обмежують висоту штабеля, здійснюють контроль їхньої температури.
Переходимо до вантажопотоків.

Вантажопотік - це кількість вантажу (маса в тоннах або обсяг у кубічних метрах), яку переміщують за одиницю часу по певній трасі. Розрізняють масовий та об'ємний вантажопотік. Основним вантажопотоком в гірничому транспорті є вантажопотік корисних копалин. Допоміжним є вантажопотік матеріалів, обладнання, людей.

Складовими ланцюгами в гірничому транспорті є: (конспект)

А) підземний транспорт: магістральний ( від дільничних виробок до шахтних стволів) та дільничний (від очисних і підготовчих вибоїв, по мережі дільничних виробок);

Б) транспортна поверхня – в шахтних будівлях, на навантажувальних комплексах і складах;

В) зовнішній транспорт - транспорт від шахти до споживача;

На кар’єрах основним вантажопотоком є вантажопотік вскришних порід і сировини. Допоміжним є вантажопотік матеріалів, обладнання, людей.

Складові ланцюги кар’єрного транспорту:

А) внутрішньо-карєрний транспорт - транспорт від екскаваторів до похилих виїзних траншей;

Б) підйомний (траншейний транспорт)- транспорт із на поверхню;

В) транспорт на поверхні кар’єра;

Г) зовнішній транспорт

Звичайно на гірських підприємствах використовують поняття добового, змінного й погодинного вантажопотоку.

Від вантажопотоку залежить вибір продуктивності (масової або об'ємної) транспортних установок.

Продуктивність транспортних установок – це маса або обсяг вантажу, який переміщує транспортна установка за одиницю часу (звичайно 1 ч). Годинна продуктивність транспортної установки Q є її основним параметром.

Розрізняють теоретичну, технічну й експлуатаційну продуктивність транспортних машин.

Теоретична продуктивність Qт – максимальна розрахункова продуктивність машини без обліку впливу на неї експлуатаційних й організаційних факторів. Цей параметр використається при проектуванні нових транспортних машин.

Технічна продуктивність Qтехн – максимальна продуктивність машини в конкретних умовах експлуатації без обліку впливу на неї організаційних факторів (зупинок машини по організаційно-технічними причинах).

Експлуатаційна продуктивність Qе – середньогодинна продуктивність машини в конкретних умовах експлуатації з урахуванням впливу на неї експлуатаційних й організаційних факторів.

Співвідношення між цими продуктивностями в реальних умовах визначається нерівністю Qт > Qтехн Qе.

Таким чином, технічна продуктивність відображає можливу максимальну продуктивність транспортної машини в умовах ідеальної організації праці й виробництва, а експлуатаційна - фактичну продуктивність машини, яку вона розвиває в конкретних умовах експлуатації.

Часто використовують поняття паспортної продуктивності, під якою розуміють технічну продуктивність в умовах експлуатації, сформульованих у технічному завданні на її виготовлення. Значення цієї продуктивності зазначено в технічному паспорті машини. Варто пам'ятати, що паспортна продуктивність машини практично завжди відрізняється від її технічної продуктивності.

Вибирають транспортні установки по максимальному годинному вантажопотоку, який називають розрахунковим Qр, дотримуючись умови

QтехнQр. (1.1)

У реальних умовах гірських підприємств вантажопотоки істотно змінюються в часі, відхиляючись як у більшу, так й у меншу сторону від середнього значення. Ступінь нерівномірності вантажопотоку характеризується коефіцієнтом нерівномірності, який являє собою відношення максимального вантажопотоку до його середнього значення:(запишемо нерівність)



kн = Qв.max /Qв.ср. (1.2)

Науково обґрунтовані значення kн утримуються в нормах технологічного проектування гірських підприємств.

Середньогодинний вантажопотік можна визначити з рівняння:

Qв.зм = Азм/(tзм – tп), (1.3)

де Асм – змінне завдання технологічній ділянці, на якому встановлена транспортна машина, т; tсм – тривалість зміни, ч; tп – планові перерви в роботі транспортної установки протягом зміни, год.

Тоді відповідно до рівняння (1.2)

Qр = Qв.max = kнАзм/(tзм – tп). (1.4)

Вираження tзм – tп називають машинним часом роботи транспортної установки tм.

Якщо транспортна машина встановлена безпосередньо за технологічним апаратом (наприклад живильник установлений під дробаркою), то розрахунковий вантажопотік, що надходить на неї, є рівним паспортній продуктивності технологічного апарата.

Рекомендована література: [7, 10, 11,12,14].
Розділ 1

Електровозний транспорт.

Лекція 2.

Тема 1.1. Рейкові шляхи і вагонетки.
План

І. Рейкові шляхи



      1. Верхня та нижня будова шляху.

      2. Особливості укладання рейкових шляхів на закругленнях.

ІІ. Вагонетки

      1. Класифікація, основні елементи і вимоги до вагонеток.

      2. Основні характеристики рудничних вагонеток.

      3. Заходи щодо підвищення довговічності вагонеток.


І. Рейкові шляхи

      1. Верхня та нижня будова шляху.

Основними засобами транспорту на підприємствах вугільної промисловості по виробкам е конвеєрний і рейковий транспорт.

Рейковий транспорт може починатися безпосередньо у забою, і в такому випадку цей вид транспорту більшою своєю частиною використовується далі, до підйому. Транспорт по рейковим шляхам в транспортуючих сосудах при кутах нахилу виробітки від 0-30 градусів називають - відкочуванням.

Рейковий шлях складається із двох основних частин: нижньої (основи) і верхньої будов.

До нижньої будови відносять: земляне полотно зі штучними спорудженнями (мостами, шляхопроводами, акведуками), а для підземних шляхів - ґрунт виробітки з відповідними поздовжніми й поперечними ухилами й водовідливними канавками.

2



3


Sр

Sк

1

Рис. 1.1. Схема взаємодії ходової частини рухливого состава

с рейковим шляхом

1, 3 - рейки; 2 - колісна пара або напівскат


Верхня будова - це баластний шар, шпали, рейки, рейкові скріплення й різне шляхове встаткування.

Розташування рейкового шляху в просторі визначається трасою, планом і профілем.



Траса - вісь шляху, нанесена на карту (на план виробітку) або розбита на місцевості за допомогою реперів.

План шляху - проекція траси на горизонтальну площину.

Профіль колії - проекція розгорнутої (не перекрученої по довжині) траси на вертикальну площину.

Рейкові шляхи, що представляють собою дві нитки скріплених між собою рейок (рис. 1.1), характеризуються шириною рейкової колії Sp, що виміряється відстанню між внутрішніми поверхнями головок рейок.

Колісна колія Sк – відстань між зовнішніми (працюючими) краями реборд коліс рухомого складу (локомотивів і вагонеток). Зв'язок між рейковою й колісною колією наступна:

де x – гра колії, що забезпечує центрування колісних пар (або напівскатів) у русі й можливість, що запобігає, розклинення реборд коліс між головками рейок, для підземних рейкових шляхів x = 10 мм.

Що стосується ширини рейкової колії, то вона для вугільних шахт може бути 600 й 900 мм, для рудників – 750 мм. На поверхні, у кар'єрах, частіше використається нормальна колія Sp = 1524 мм. Колія менше 1524 мм називається вузькою колією. Допуски на колію для підземних рейкових шляхів – 2 + 4 мм.

Для рудникового рейкового транспорту застосовують рейки з різними лінійними масами: 18, 24, 33 кг/м і більше. Вибір типу рейки визначається величиною навантаження на колісну пару від рухомого складу й ступенем відповідальності рейкового шляху. Останнім часом застосовують, як правило, важкі рейки. (стволові двори, квершлаги і групові штреки 33 кг/м, відкатні виробітки 24, вентиляційні штреки 18)

Рейки з’єднуються зі шпалами за допомогою костилів, які забивають у шпалу і які прижимають своєю головкою підошву рейки. Для розподілу тиску рейки використовують плоскі і клинчасті підкладки. Клинчасті підкладки центрування коліс зменшують знос рейок і коліс.

З’єднують рейки за допомогою механічних кріплень і зварювання. Для запобігання втрати контакту застосовують мідні пластини.



swscan00002.tif

Рис. 1.2. З’єднання рейок: а - з'єднання на зближених шпалах;



б – контактна пластина

Баластовий шар призначений для розподілу тиску від шпал на можливо більшу площу нижньої будови, для утворення під шпалою пружньої подушки, для попередження відносного зсуву шпал, дренажу води й створення постійного ухилу на ділянках рейкового шляху.



2

3

5



6

7

1



10

9

8



4


Рис. 1.3. Схема стрілкового переводу

1, 2 - пір'я; 3, 9 - рамні рейки; 4, 8 - контррейки; 5 - хрестовина;

6 - габарит наближення рухливого состава; 7 - граничний стовпчик;

10 – перевідний механізм



Для формування баластового шару використають щебені з вивержених порід фракції 20-40 мм і дроблений гравій фракції 3-20 мм. Товщина баластного шару дорівнює 0.1 – 0.2 м, ширина баластної призми на 20 – 40 см більша довжини шпал.

Шпали призначені для закріплення на них рейок і передачі тиску від рейок на баластовий шар. Застосовують шпали дерев'яні (попередньо просочені антисептиком), металеві й з попередньо напруженого бетону, в яких використовують болтове з’єднання.

Для переведення окремих вагонеток з одного шляху на інший застосовують плити й поворотні кола, а для переведення поїздів (складів) використають стрілкові переводи або з'їзди (рис. 1.3), які характеризуються маркою хрестовини М:



де α- кут між осями збіжних колій.

Застосовують хрестовини марки ¼ - 1/5 , ½ і 1/3. Іноді хрестовина позначається за кутом осердя хрестовини. Чим більше кут хрестовини, тим важче пересування по переведенню складів.

Залежно від напрямку відгалуження бокових колій розрізняють праві, ліві й симетричні стрілкові переводи (рис. 1.4 а, б, в). Для з'єднання паралельних шляхів застосовують з'їзди (рис. 1.4, г).


Для стрілок використають наступні перевідні механізми:



а



б



в



г

Рис.1.4. Схеми пристроїв для перекладу рухливого состава на інший шлях:



а, б, в – правий, лівий й

симетричний стрілочні

переклади; г – з'їзд (правий)
 ручні індивідуальні;

 ручні групові;

 с дистанційним керуванням (з електродвигуном або електромагнітом).


Механізм приводу переводу з електричним двигуном (рис. 1.5) потужністю 0.25 кВт складається з:


  • електродвигуна,

М
зубчастої передачі,

Рис. 1.5. Механізм приводу з електричним двигуном



  • черв’ячної передачі з фрикційним з’єднанням черв’ячного колеса (що дозволяє запобігти руйнуванню механізму при попаданні між пером стрілки і рамною рейкою предметів),

  • автоматичного перемикача,який перемикає двигун у кінцевих положеннях, головного валу з хрестовиною.

Механізм приводу переводу з електричним двигуном

Однією з трудомістких робіт з експлуатації рейкового шляху є очистка шляхів і водовідвідних канавок від штибу. Тому для очистки шахтних шляхів розроблений ряд машин для їх очищення.




      1. Особливості укладання рейкових шляхів на закругленнях

На закругленнях рейкові шляхи укладають із перевищенням зовнішньої рейки над внутрішньою і з розширенням колії.

Рис. 1.6. Розрахункова схема до визначення перевищення зовнішньої рейки над внутрішньою

h

Pв

G0

Sp

Укладання зовнішньої нитки з перевищенням (рис. 1.6) забезпечують проходження рівнодіючої сили ваги й відцентрової сили через вісь симетрії шляху й вагонетки. Завдяки цьому виключається схід рухомого складу з рейок на закругленнях шляху.



): =

З розрахункової схеми (рис. 1.6) знаходимо перевищення (у міліметрах) зовнішньої рейки над внутрішнім , мм:



де v – швидкість руху рухомого состава (вагонетки), м/с; R – радіус криволінійної ділянки, м; Sp – рейкова колія, м.

Розширення рейкової колії на закругленні (рис. 1.7) виробляється за рахунок зрушення усередину кривої внутрішньої рейки з умови вписування реборд коліс рухливого состава при заданій твердій базі B у рейкову колію на ділянці закруглення шляху.

Величина розширення (у міліметрах):



Аналізуючи формулу, можна зробити висновок чим більша довжина бази вагонетки тим більше розширення рейок ми отримаємо.

Розгін розширення й перевищення зовнішньої рейки над внутрішнім здійснюють поступово на ділянках, що примикають до кривої по обидва боки, довжина яких (у метрах)

Радіус закруглення для підземних рейкових шляхів R = (710) B.





Lp

B

Lp

Sp



Sp

R

Рис. 1.7 Схема рейкового шляху на закругленнях



Рекомендована література: [7, 9, 14].

ІІ. Вагонетки

      1. Класифікація, основні елементи і вимоги до вагонеток.

Рудникові (шахтні) вагонетки розрізняються за наступними ознаками:

 за призначенням – вантажні, людські (пасажирські), спеціальні (допоміжні);

 за вантажопідйомністю (або місткості кузова) – малої (до 1 т або 1,25 м3), середньої (1-2 т або 1,25-2,8 м3); великий (більше 2 т або 2,8 м3);

 за типом кузова й способом його розвантаження – із глухим неперекидним, із саморозвантажним (перекидним, з відкидними бортом, торцевою стінкою, днищами або донним розвантаженням);

 за формою поперечного перерізу кузова – із прямокутним (рис. 1.8, а), трапецеїдальним (рис. 1.8, б), анзеновским (рис. 1.8, в), напівкруглим (рис. 1.8, г), прямокутним з утопленими колесами (рис. 1.8, д);

 за шириною колії;

Рис. 1.8 Форми перетинів шахтних вагонеток

а

б

в

г

д

 за типом зчіпок – із крюковими обертовими, штирьовими обертовими, автоматичними (замикання автоматичне, розмикання вручну за допомогою тяги);

 за пристроєм ходової частини – з колісними парами й напівскатами.

Найбільше поширення одержали в гірській промисловості вагонетки із глухим кузовом і напівкруглим днищем (61  у рудній й 96  у вугільній промисловості), завдяки високій надійності при експлуатації у важких умовах гірничого виробництва.

Вагонетка складається (рис. 1.9, 1.10) з наступних основних елементів: а) кузова; рами (є безрамні вагонетки із самонесучим кузовом); напівскатів (вісь із двома вільно обертовими на ній колісьми) або колісних пар (вісь із жорстко закріпленими на ній колесами); підвагонного упору (для взаємодії з кулаками штовхача, підвагонного ланцюга або компенсатора висоти); двох буферів; двох зчіпних приладів.

Рама вагонетки, до якої кріпиться кузов , скати, буфера і зчіпні прибори, сприймає не тільки тягове зусилля але й значні поштовхи, повинна бути особливо міцною і жорсткою.

Рис. 1.9 Вагонетки з перекидним кузовом (а) і з відкидними днищами (б)

1 - рама; 2 - розвантажувальна шина; 3 - ролик; 4 - кузов; 5 - відкидний борт;

6 - секція відкидного днища
2

а

б

3

4



5

1

6



Скати – складаються з осі і двох коліс. Застосовується конструкція двох типів – з віссю, яка обертається з закріпленою на рамі буксах, і з жорстко закріпленою віссю і колесами які обертаються.
Рис. 1.10 Шахтна (руднична) вагонетка із глухим кузовом

1 - зчіпний прилад; 2 - кузов; 3 - буфер; 4 - рама; 5 - підвагонный упор;

6 – колісна пара або напівскат
2

1

6



5

В

L0

3

4



k

Буфери, сприймають удари при зіткненні вагонеток друг з другом і зменшують небезпеку ручного зчеплення, кріпляться на рамі вагонеток. Розрізнять буфера:

За конструкцією:


  • Парні або розрізні;(більш зручне кріплення приладу зчіплення);

  • Одинарні або суцільні;(роблять раму більш жорсткою);

За принципом дії:

  • Жорсткі

  • Еластичні (амортизують удари за допомогою пружин, резинових підкладок або дерев’яних брусів.)

Зчіпний прилад служить для з’єднання вагонеток у склади і передання тягового зусилля. Вимоги до зчіпних приладів:

  • Висока міцність (6 ти кратний запас для вантажних вагонеток і 13 кратний для людських);

  • Зручність швидкого зчіплювання і розчіплювання;

  • Надійність проти самочинного відчіплювання;

  • Можливість перевертання вагонетки без розчіплювання;

Розрізнять за принципом дії:

  • Ручні;(простота і легкість конструкції

  • Автоматичні; (відсутність ручного зчіплювання)



Рис. 1.11. Автозчеп (за конструкцією подібний залізничному автозчепу)



До рудничних вагонеток пред'являються наступні вимоги:

 безпека зчіпки й розчеплення вагонеток на кінцевих станціях;

 мінімальні розміри й маса при заданій місткості кузова;

 міцність і твердість конструкції, достатня для сприйняття всіх навантажень (постійне навантаження – власна вага й вага переміщуваного вантажу, сила тяги при усталеному русі; короткочасні навантаження – відцентрова сила на закругленні рейкового шляху, сила інерції при несталому русі – розгонці й гальмуванні, удари кулака штовхача в підвагонний упор, удари на стиках рейок);

 стійкість вагонетки при будь-якому розташуванні вантажу в кузові, плані й профілі рейкового шляху;

 малі опори руху;

 легке й повне розвантаження кузова при розвантаженні вагонетки;

 низькі експлуатаційні витрати.



      1. Основні характеристики рудничних вагонеток

Основні конструктивні й експлуатаційні характеристики, що визначають рівень показника якості рудничної вагонетки як масового засобу рудничного транспорту, наступні:

1. Місткість кузова V (у кубічних метрах). Приймається з ряду (кращих чисел) 1; 1,4; 2; 2,8; 4; 5; 6; 10 м3.

2. Вантажопідйомність G (у тоннах). Цей показник є похідним від місткості кузова:

G = V,

де  – насипна щільність вантажу, що транспортує, т/м3.

3. Коефіцієнт опору руху вагонетки (мал. 1.12). Визначається як відношення сумарного опору руху W (у ньютонах), що виникає при русі з рівномірною швидкістю по прямолінійному горизонтальному шляху, до повної ваги вагонетки, т. е.

(3)

де g – прискорення вільного падіння, м/с2; Gв – маса вагонетки, т; для порожньої вагонетки Gв = G0, а для навантаженої Gв = G0 + G; G0 – маса порожньої вагонетки, т.

Розрахункове значення коефіцієнта опору руху вагонетки може бути знайдене в такий спосіб. Крутний момент, необхідний для кочення наведеного колеса по рейках (у кілоньютонах на метр),


Рис.1.12. Розрахункова схема визначення коефіцієнту опору руху вагонетки
D

d

W

gG

gG0



де r – коефіцієнт (плече) тертя катання, м; f – коефіцієнт тертя в підшипниках (буксах) колісних пар; d – діаметр цапфи осі колісної пари, м; Kр – коефіцієнт тертя реборд коліс об головки рейок, Kр > 1.

Сумарний опір руху

де Dк – діаметр колеса, м.

Звідси відповідно до формули (3)

.

Значення дуже важливого експлуатаційного показника визначальну енергоємність транспортування вантажів, залежно від типу підшипників, стану їхнього змащення, умов експлуатації, завантаженості вагонетки транспортує грузом, що, змінюється в досить широких межах:  = 0,0050,012.

При розрахунку й виводі параметрів локомотивного відкочування часто зручніше користуватися не коефіцієнтом опору руху, а питомим опором руху. Його фізичний зміст - зусилля (у ньютонах), яких необхідно прикласти для переміщення по горизонталі з постійною швидкістю один кілоньютон состава.

Питомий опір руху (у ньютонах на кілоньютон)



Таким чином, якщо – величина відносна (безрозмірна), то – розмірний показник, чисельне значення якого в 1000 разів перевищує показник .

Використання показника замість пов'язане з тим, що сила тяги, необхідна для пересування состава, на кілька порядків менше його ваги, тому обчислення істотно спрощуються.

Розрізняють наступні показники (або ): для навантаженої вагонетки при усталеному русі ( ), порожньої вагонетки при усталеному русі ( ), навантаженої вагонетки при її рушанні з місця порожньої вагонетки при її рушанні з місця Ясно, що а Для цього, ходова частина вагонетки повинна бути спроектована так, щоб мінімальні опори були при переміщенні навантаженого состава. Чим менше коефіцієнт опору руху або питомий опір руху тим більше зробленої є вагонетка.

4. Коефіцієнт тари. Показує ефективність конструкції транспортного засобу, використовуваного для перевезення вантажу,

Звичайно для вугільних вагонеток Kт = 0,450,7, а для рудничних Kт = 0,40,6.

Чим менше значення коефіцієнта тари, тим більше досконала вагонетка (звичайно, за умови виконання всіх інших пропонованих до неї вимог).

5. Коефіцієнт використання габаритних розмірів



де V0 – габаритний обсяг (прямокутна призма, у яку вписана вся вагонетка), м3.

6. Питома місткість (у кубічних метрах на тонну)

7. Лінійна місткість (у кубічних метрах на метр )



Рис. 1.13. Розрахункова схема До визначення коефіцієнту бокової стійкості



Gв



Sр



h0

Mв

Mо

Pц

де lв – довжина вагонетки по зчіпках, м.

8. Коефіцієнт поперечної (бічної) стійкості (мал. 1.13)



де Мв, Мо – моменти що відновлює й перекидає вагонетку в поперечному напрямку щодо її поздовжньої осі, кНм,



;

v – швидкість руху вагонетки, м/с; R – радіус закруглення рейкового шляху, м; h0 – перевищення центра маси вагонетки над головками рейок, м.

Поперечна стійкість рудничних вагонеток звичайно забезпечується при куті стійкості (мал. 1.13)   22.

9. Коефіцієнт поздовжньої стійкості (мал. 1.14)

;

,

де Ри.в, Ри.г – сили інерції порожньої вагонетки й кузова, що перебуває наприкінці, вантажу масою ; l - видалення центра маси вантажу від найближчої осі колісної пари, м; hг - перевищення центра маси вантажу над головками рейок, м.

Mв

Mо

а

b

G0

Ри.г

Рц.в

В

h

Рис.1.14. Розрахункова схема до визначення повздовжньої стійкості






      1. Заходи щодо підвищення довговічності вагонеток

Вагонетки є масовим транспортним устаткуванням на гірському підприємстві, тому досить актуальні способи підвищення довговічності вагонеток, що дозволяє істотно знизити експлуатаційні витрати на рудничному транспорті й знизити собівартість видобутку корисної копалини.

До заходів щодо підвищення довговічності рудничних вагонеток, реалізованим при їхньому проектуванні, виготовленні й експлуатації, можна віднести:

 прогнозування й облік всіх можливих нормальних експлуатаційних навантажень на конструктивні елементи вагонетки;

 виготовлення кузова з низьколегованих сталей (лігатура: мідь, хром, марганець, нікель);

 гаряче оцинковування кузовів;

 фарбування, лакове покриття;

 виготовлення кузова зі склопластику;

 виготовлення кузова з алюмінієвих сплавів (вдається знизити коефіцієнт тари до 0,17).

На підприємствах довговічність вагонеток й їхня експлуатація при нормативних значеннях коефіцієнтів опору руху забезпечується при регулярній ревізії стану ходової частини (на іспитових гірках), змащенню підшипників колісних пар і напівскатів, очищенню внутрішньої поверхні кузовів від налиплого вантажу, неухильному дотриманні правил експлуатації.


Лекція 3.

Тема 1.2. Локомотиви.
План


      1. Класифікація.

      2. Конструкція електровоза, його основне устаткування й параметри

      3. Повітровози, гіровози і спеціальні типи електровозів.

      4. Основи тягового розрахунку потягу. Рівняння руху поїзда

      5. Механізми реалізації сили тяги й гальмової сили

      6. Статичні опори руху поїзда

      7. Визначення маси поїзда. Визначення кількості вагонеток по умові зчеплення з рейками.

Локомотивний транспорт э основним при транспортуванні вантажів на відносно великі відстані по головним горизонтальним або похилим виробіткам (кут нахилу до 3 градусів)

Локомотивний транспорт завжди здійснюється складом вагонеток, які разом з локомотивом утворюють поїзд (склад).

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11