Определение тяговой мощности электровоза

1. Расчёт вибротранспортной установки

Исходные данные для расчёта

масса неуравновешенного груза - m = 16 кг;

радиус эксцентриситета - r = 12 см = 0,12м ;

частота колебаний n = 1750 мин^-1;

амплитуда колебания А = 4 мм;

ширина стола В = 1,2м;

высота потока транспортируемого груза h = 0,45м;

насыпная плотность g = 3 т/м³;

угол наклона установки a = 14⁰.

Угловая скорость

рад/с

где n – частота колебаний, мин^-1

рад/с

Сила возмущения

, Н

где g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;

m – масса неуравновешенного груза, кг;

r – радиус эксцентриситета, м;

w – угловая скорость, рад/с.

Скорость движения груза по столу

, м/с

где A – амплитуда колебания, мм;

a – угол наклона установки, град;

n – частота колебаний, мин^-1

Производительность виброустановки

, т/ч

где В – ширина стола, м;

h – высота потока транспортируемого груза (принимается 0,45 м)

g – насыпная плотность, т/м³

u – скорость движения груза по столу, м/с.

т/ч

Мощность привода

, кВт

где Кт – коэффициент транспортирования (принимается 1,5 – для абразивной массы);

h – кпд электродвигателя;

lэ – удельный расход энергии на транспортирование горной массы силой тяжести 1кН на расстояние 1м (принимается 1.75кН/м)

L – длина стола, ( принимается 6м);

Н – высота транспортирования, м

q – погонный вес перемещаемого груза по грузонесущему столу, Н/м

кВт

2. Расчёт ленточного конвейера

Исходные данные для расчёта

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

рис. 1 схема конвейера

ширина ленты B = 1200 мм;

угол наклона конвейера b = 0⁰;

угол обхвата приводных барабанов a = 400⁰;

тип ленты РТЛО;

скорость движения u = 1,4 м/с;

длина конвейера L = 70м

часовая производительность 1924, 6 т/ч

Погонная масса груза на ленте q_>г>, кг/м

кг/м

где Qч - часовая производительность, т/ч;

u - скорость движения, м/с;

кг/м

Погонная масса ленты

где m- масса ленты т/м² (принимается 25 кг);

В – ширина ленты, м

кг/м

Погонная масса роликоопор порожней ветви

где lр.п – шаг порожних роликоопор, (принимается 2600мм);

Gр.п – масса порожней роликоопоры, (принимается 26 кг).

кг/м

Расчёт тягового усилия методом обхода контура по точкам

S_>1>= S_>сб>

где S_>сб> – натяжение сбегающей ветви, Н

S_>2> = S_>1>×k_>у> = S_>сб>×1,01

где k_>у>– коэффициент увеличения натяжения

S_>3> = S_>2>+W_>2-3> = S_>2>+(q_>л>+q_>р>_>.>_>п>)×L_>П>×w×g

где q_>л> – погонная масса ленты, кг/м;

q_>р.п.> – погонная масса роликоопор порожней ветви, кг/м;

L_>п> – горизонтальная проекция длины конвейера, м.

w – коэффициент сопротивления движению (принимается 0,04)

g – ускорение свободного падения, м/с²

S_>4>= S_>3>×k_>у> = S_>3>×1,01

S_>5> = S_>4>+ W_>4-5>=S_>4>+ (q_>г>+ q_>л>)×L_>Г>_>>×w×g

S_>нб(5)> = S_>cб(1)>×em^a

где em^a- тяговый коэффициент (для a =400°, em^a= 8,14)

S_>нб(5)> = S_>cб(1)>×8,14

S_>нб(5)> = S_>cб>×1,01×1,01+q_>л>×L_>П>×w×g×1,01+ q_>р.п>×L_>П>×w×g×1,01+ q_>г>×L_>Г>×w×g+ q_>л>×L_>Г>×w×g

S_>нб(5)> = S_>cб>×1,01² + 10868,11, S_>cб>×8,14 = S_>cб>×1,01² + 10868,11

S_>нб> = S_>cб>×8,14 = 8,14×1526,44 = 12425,22 Н

F = S_>нб> - S_>сб> = 12425,22 - 1526,44 = 10898,7 Н

где F – тяговое усилие, Н

Мощность двигателя конвейера

, кВт

где F – тяговое усилие, Н

u - скорость движения, м/с;

Кз – коэффициент запаса (принимается 1,15)

h - КПД механической передачи (принимается 0,95)

кВт

3. Расчёт электровозной откатки

Исходные данные

Электровоз 7КР-1У

Вагонетка ВДК2,5

Уклон пути i = 4

Ускорение а = 0,04 м/с²

Начальная скорость торможения – 3,4 км/ч

L_>1>=2,5 км

L_>2>=3,5 км

L_>3>=2,8 км

Qч_>1>=Qч_>2>=Qч_>3>=1924,6 т/ч

g = 3 т/м³

Сменная производительность

, т

где Qч – часовая производительность, т/ч

Средневзвешенная длина откатки

где A_>1>, А_>2>, А_>3> – сменные грузопотоки на каждом маршруте (производительности погрузочных пунктов), т;

L_>1>, L_>2>, L_>3> – длина откаточных путей, м

км

Принимается локомотив АРП7-900

Вес порожней и грузовой прицепной части состава

, кН

где Рэ – масса электровоза, т;

g – ускорение свободного падение м/с²;

y – коэффициент сцепления колес локомотива с рельсами (принимается для рельс покрытых жидкой железорудной грязью с глинистыми примесями y=0,11);

w_>п>– основное удельное сопротивление движению порожних вагонеток, Н/кН (согласно таблице 4, w_>п>=10,5);

i_>>– средневзвешенный уклон пути;

w_>КР> – коэффициент дополнительного сопротивления от криволинейности трассы, Н/кН;

а – ускорение при трогании состава с места, м/с²;

где S_>Б> – база вагонетки, м (согласно приложению 3, принимается 1,3);

S_>К> – колея рельсовых путей, м (принимается 0,9)

R – радиус криволинейности рельсового пути, м (для колеи в 900мм, R = 20);

К_>1> – коэффициент, учитывающий состояние поверхности рельсов (К_>1>=0,45 – для мокрых рельс);

К_>2>– коэффициент, учитывающий влияние загрузки вагонеток (К_>2>,=1 – для порожних вагонеток).\

Н/кН

кН

, кН

где w_>г>– основное удельное сопротивление движению гружёных вагонеток, Н/кН (согласно таблице 4, w_>Г>=6);

где К_>1> – коэффициент, учитывающий состояние поверхности рельсов (К_>1>=0,45 – для мокрых рельс);

К_>2>– коэффициент, учитывающий влияние загрузки вагонеток (К_>2>,=0,85 для гружёных вагонеток)

Н/кН

кН

Число вагонеток в составе

где Gг – вес груза в вагонетки, т

где g – насыпная плотность руды, т/м³;

Кз – коэффициент заполнения вагонетки (принимается 0,9);

Gв – масса порожней вагонетки, т.

шт

где С – коэффициент тары, учитывающий часть налипшего груза в вагонетке (принимается 0,1).

шт

Ориентировочно принимается 12 шт.

Уточняется вес прицепного состава

кН

Производим проверку допустимой массы состава по нагреву электродвигателей электровоза, для этого определяется тяговая сила на 1 электродвигатель.

где n– количество тяговых двигателей (для электровоза АРП-7-900,n=2)

Согласно электромеханической характеристике электродвигателя ЭГ-46 (рисунок 2) полученным значениям соответствуют токи I_>Г> = 42 А, I_>П> = 42А; скорости u_>Г> = 13,5 км/ч, u_>П> = 13,5 км/ч.

Время одного рейса

где t_>П> – время движения состава в порожнем направлении, мин;

t_>Г> – время движения состава в грузовом направлении, мин;

q – время загрузки, разгрузки состава, мин

где L – средневзвешенная длина откатки, км;

u_>П>, u_>Г> – скорость движения состава соответственно в порожняковом и грузовом направлении, км/ч;

мин

где z – число вагонов в составе;

t_>З> – время загрузки одной вагонетки (принимается по таблице 5), мин;

t_>Р> – время разгрузки одной вагонетки (принимается по таблице 5), мин;

мин

Эффективный ток

где a –коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев двигателей при выполнении манёвров в пунктах загрузки вагонеток (принимается 1,4 – для рудных шахт); I_>Г>, I_>П> – токи двигателя, соответственно при движении с гружёным и порожним составами, А; Тр – время рейса, мин.

;

где I_>Ч> – часовой ток двигателя, принимается по электромеханической характеристики, А.

Проверка веса поезда по торможению

Допустимая скорость

где u_>ДОП>– допустимая скорость гружёного состава под уклон при установившемся движении, км/ч;

– максимальный тормозной путь для грузового состава,= 40м;

– основное удельное сопротивление движению гружёных вагонеток, Н/кН;

Н/кН

км/ч. Тогда

мин

Возможное число рейсов за смену 1-м электровозом.

рейсов

Потребное число рейсов

Потребное количество электровозов

шт

Фактическая производительность электровоза в смену

т×км/смену

Расход электроэнергии за 1 рейс

, кВт×ч

кВт×ч

Расход электроэнергии за смену

кВт×ч/смену

Удельный расход электроэнергии

кВт×ч/т×км

Возможное число рейсов без замены батарей

, мДж

мДж

Определяется суммарная сменная производительность всех ортов откаточного горизонта

Qсм =_>>Q_>1>+Q_>2>+Q_>3>,(1.176)

Qсм =_>>600+1000+800 =2400 т

Определяется масса поезда при трогании на подъём на засоренных путях у погрузочных пунктов.

где P – масса электровоза, т;

j - коэффициент сцепления колёс электровоза с рельсами, j=0,2;

w_>Г> – основное удельное сопротивление движению w_>Г> = 5;

i – уклон пути, i = 4;

w_>КР> – сопротивление движению на криволинейных участках, принимается w_>КР>= 0;

а – ускорение, а = 0,04 м/с²

Масса вагонетки ВГ2 G_>0> = 1,3, вместимость кузова Vв = 2м³. Тогда число вагонеток в составе определяется по формуле:

где g - насыпная плотность транспортируемой горной массы, g = 2,5;

принимается 13 вагонеток.

Определяются параметры состава:

масса груза в одном вагоне

действительная масса порожнего поезда

масса гружёного поезда без локомотива

длина поезда

где - длина электровоза, = 4500 мм, (4.311)

- длина вагонетки, = 3070 мм, (2.324)

Проверяется масса поезда по условию торможения. Допустимая скорость гружёного поезда n_>ДОП.ГР>на расчётном преобладающем уклоне определяется по формуле, учитывая, что £ 40 м, B_>ДОП> = 0 (на электровозе не установлены рельсовые электромагнитные тормоза) и

Таким образом, допустимая скорость

где - тормозной путь от начала торможения до полной остановки поезда, м

Проверяется масса поезда по условию нагрева тяговых двигателей электровоза. Эффективный ток тягового двигателя Iэф электровоза 7КР-1У определяется по формуле, а длительно-допустимый ток Iдл = 50 А (по его технической характеристике (2.267)).

Предварительно по формулам определяется установившаяся сила тяги , отнесённая к одному двигателю в грузовом и порожняковом направлениях:

где n_>ДВ>– число тяговых двигателей электровоза, n_>ДВ> = 2;

g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²

Согласно электромеханической характеристике электродвигателя ЭГ-46 рисунок 1 (2.112) полученным значениям соответствуют токи I_>Г> = 30 А ; I_>П> = 35А.

Время движения гружёного состава определяется исходя из допустимой по торможению скорости движения n_>ДОП.ГР> = 14,1 км/ч

где Lг – длина транспортирования гружёного состава, км;

k_>Г> – коэффициент учитывающий снижение скорости в периоды разгона и торможения

а время движения порожнего состава – исходя из скорости движения n_>П.>; согласно электромеханической характеристике (рисунок 1): при силе тока I_>П> = 35 А скорость n_>П.>= 18,35 км/ч. Таким образом,

где Lп – длина пути в порожняковом направлении, км;

k_>П> – коэффициент учитывающий снижение скорости в периоды разгона и торможения k_>П> = 0,8

Продолжительность пауз q_>Ц> – включает продолжительность маневровых операций (таблица 10.4, 1.180) и резерв времени на различные задержки – 10 мин.

где t_>З> – время загрузки_>>одной вагонетки, мин;

t_>Р> – время разгрузки одной вагонетки, мин;

Определяется продолжительность одного рейса

Определяется эффективный ток

где a - коэффициент учитывающий дополнительный нагрев двигателей при выполнении манёвров, принимаем a = 1,2, (1.179) 23,1 < 50

По полученным результатам расчётов массы состава по условиям трогания, торможения и нагрева двигателей принимаем окончательное число вагонеток в составе z = 13.

Длина поезда составляет 44,41 м, следовательно длина разминовки для размещения поезда должна быть не менее 50 м.

Определяется число электровозов и их производительность:

число рейсов одного электровоза за смену

где t_>СМ> – продолжительность смены, принимаем 6 ч;

k_>Э> – коэффициент учитывающий время подготовки электровоза к эксплуатации, принимаем k_>Э> = 0,8

потребное число рейсов за смену

где k_>Н> – коэффициент неравномерности поступления груза, принимаем 1,6 (при отсутствии аккумулирующей ёмкости; n_>Л>, n_>Л> – число рейсов на одно крыло соответственно с людьми и вспомогательным материалом.