Определение фактической массы груза, загружаемой в автосамосвал и проверка эффективности сочетания модели автосамосвала с погрузочным устройством

ВВЕДЕНИЕ

Параметры трасс при эксплуатации железнодорожного и автомобильного транспорта на карьерах необходимо знать в случаях:

· определения скорости движения транспортных средств и ихпроизводительности;

· определения необходимого числа транспортных средств для обеспечения заданных грузопотоков;

· определения расхода энергии (топлива) транспортных машин;

· планирования развития горных работ и т. д.

При разработке месторождений открытым способом пункты погрузки и разгрузки изменяют своё положение, поэтому периодически необходимо проводить перерасчёт параметров трасс.

Трасса – это линия в пространстве, проходящая вдоль дороги по её центральной части от погрузочного пункта до пункта разгрузки. Планом трассы называется проекция этой линии на горизонтальную поверхность. Профиль трассы – это проекция развёрнутой линии трассы на вертикальную поверхность.

Трасса делится на характерные технологические участки:

1.Забойные дороги – характеризуются плохим качеством и небольшими уклонами до 20 ‰. При использовании автотранспорта длина забойных дорог не превышает, как правило, 30–50 м, и это дороги без покрытия. При использовании железнодорожного транспорта это дороги вдоль уступа, имеющие временный рельсовый (передвижной) путь.

2. Карьерные дороги – выделяются при использовании автотранспорта. Дороги вдоль уступа с покрытием из собственной породы (в лучшем случае из сортированной), как правило, хорошо укатаны, с небольшим уклоном.

3. Траншейные дороги – хорошего качества с большим уклоном 25–80 ‰. При использовании автотранспорта – с щебёночным покрытием. При использовании железнодорожного транспорта это стационарный рельсовый путь. К траншейным дорогам относятся не только дороги непосредственно в траншее, но и выездные дороги по борту карьера, съезды и т. д.

4. Дороги по поверхности – хорошее качество, небольшой уклон. Данный участок в трассе может отсутствовать, например, при использовании внутреннего отвала.

5. Дороги подъёма на отвал (на склад) – хорошее качество, большой уклон.

6. Отвальные дороги – плохое качество, небольшой уклон. Каждый характерный технологический участок должен иметь следующие параметры: длина, средневзвешенный уклон, средневзвешенное сопротивление от кривизны (при наличии существенных поворотов на данном участке).

Данные параметры необходимы для определения скорости движения, производительности и т. д. Маркшейдеры устанавливают на плане трассы пикеты – отметки высоты от нулевого уровня до данной точки на дороге. Считается, что от одного пикета до следующего дорога имеет одинаковый уклон. В качестве нулевого уровня может быть уровень Балтийского моря или любойусловно принятый. Таким образом, горные работы могут проводиться над данным уровнем (как правило, на нагорных предприятиях) или под этим уровнем (глубинное залегание). Расчёт уклонов производят по соответствующим формулам:

1000 - в случае выше нулевого горизонта;

1000 - в случае ниже нулевого горизонта,

где – высота пикета относительно нулевого горизонта, м; с – номер пикета; k – номер отрезка трассы между пикетами; – длина k^-го отрезка трассы от одного пикета до другого, м; – уклон k^-го отрезка, ‰.

Уклон считается положительным, если транспортное средство движется снизу-вверх, если наоборот – то отрицательным.

 

Расчёт параметров трассы

 1000                            

Забойная дорога:

=

Траншейная дорога

На подъем:

=

=

На спуск:

=

Отвальная дорога:

=

В случае движения автосамосвала по криволинейному участку он испытывает дополнительное сопротивление, которое можно определить по эмпирической формуле

где R – радиус кривизны относительно центральной линии дороги.

 

 

Рис. 1 Профиль трассы

 

При определении скорости движения транспортного средства необходимо рассчитать средневзвешенное сопротивление от кривизны дороги для каждого характерного участка трассы:

где – сопротивление i -го криволинейного участка; – длина криволинейного участка.

Траншейная дорога на спуск:

Траншейная дорога на подъем:

 

Забойная дорога.

Для груженного режима:

V=24 км/ч

Для порожнего режима:

V=56 км/ч

Траншейная дорога.

Для груженного режима:

V=24 км/ч

=500 кг

V= 64 км/ч

Для порожнего режима:

=-160 кг

V=64 км/ч

=2762 кг

V=56 км/ч

Отвальная дорога.

Для груженного режима:

=13655 кг

V=12 км/ч

Для порожнего режима:

=5297 кг

V=29 км/ч

 

 

Забойная дорога.

Для груженного режима:

= - =35,2 км/ч

Для порожнего режима:

= - =33,2 км/ч

Траншейная дорога.

Для груженного режима:

= - =35,5 км/ч

= - =36,1 км/ч

Для порожнего режима:

= - =35,1 км/ч

= - =36,4 км/ч

Отвальная дорога.

Для груженного режима:

= - =34 км/ч

Для порожнего режима:

= - =32 км/ч

Таблица 5

Скорость движения автосамосвала

Характерные участкитрассы	Режим движения	i	Wо	ксв	F	VF	v6	Vр
Забойные	груж.	10,8	60	0	6945	24	35,2	20
	порож.	-10,8	60	0	2600	56	33,2	20
Траншейные на подъем	груж.	43,4	30	2,0	7397	24	35,5	24
	порож.	-43,4	30	2,0	-160	64	35,1	35,1
Траншейные на спуск	груж.	-27,8	30	2,9	500	64	36,1	36,1
	порож.	27,8	30	2,9	2762	56	36,4	36,4
Отвальные	груж.	19,2	120	0	13655	12	34	12
	порож.	19,2	120	0	5297	29	32	20

 

В табл. 5 приняты следующие обозначения: i – уклон характерного участка трассы; w₀– значение правой части уравнения движения автосамосвала, Н/т или Н/кН; – скорость движения, определённая по динамическим характеристикам автосамосвала, км/ч; – предельно безопасная скорость в грузовом и порожняковом направлениях, определяемая из условия , здесь – расстояние видимости, а , – длина остановочного пути, км/ч [1]; – расчётная скорость движения, км/ч.

 

Расчёт расхода топлива

При использовании автотранспорта для добычи полезных ископаемых открытым способом основная составляющая эксплуатационных затрат приходится на дизельное топливо. На стадии проектирования и при эксплуатации появляется потребность в расчёте необходимого количества топлива для эксплуатации конкретных моделей автосамосвалов. Установление конкретных показателей (например, из опыта эксплуатации) часто приводит к существенным отклонениям от фактических показателей расхода топлива, поскольку главным фактором, влияющим на величину расхода топлива, являются горно-геологические условия, а точнее параметры трассы транспортирования. Даже на одном предприятии параметры трассы значительно отличаются, причём они меняются в течение суток (забойные и отвальные дороги). По этой же причине эмпирические формулы дают существенные отклонения от фактического расхода.

Существует несколько подходов к аналитическому определению расхода топлива автосамосвала. Наибольшее распространение получил способ, включающий определение совершенной механической работы при транспортировании горной массы за один цикл. Более полно описывают физический процесс следующие зависимости:

При транспортировании груза снизу-вверх (глубинное залегание) необходимая механическая работа за один цикл определяется:

A=

где  – требуемая энергия для транспортирования груза и автосамосвала от забоя до отвала (склада) – груженый режим, кДж.

где –масса груза в кузове автосамосвала, т;

 – требуемая энергия для транспортирования автосамосвала от отвала (склада) до забоя – порожний режим, кДж.

=

В случае если величина затрат энергии на транспортирование в порожнем режиме получается отрицательной, необходимо принять  = 0.

Для транспортирования груза сверху вниз (нагорное залегание) необходимая механическая работа и  определяется:

Если величина затрат энергии на транспортирование  получается отрицательной величиной, то необходимо принять  = 0.

=

Расчёт расход топлива:

где ≈ 10000 ккал/кг – теплотворная способность дизельного топлива;  = 0,43 – КПД дизельного двигателя.

Фактический расход топлива

где  = 1,05–1,10 – коэффициент, учитывающий повышение расхода топлива в зимнее время; = 1,04–1,07 – коэффициент, учитывающий расход топлива на манёвры;  = 1,04–1,06 – коэффициент, учитывающий расход топлива на внутри гаражные нужды.

Забойная дорога:

=(57,6+40,5)(600·0,26+9,8·2,8)=17995,5 кДж

=40,5(600·1,25·0,26-9,8·2,8)=6786,2 кДж

Траншейная дорога на подъем:

=(57,6+40,5)(300·0,22+9,8·19,5)=25221,5 кДж

=40,5(300·1,25·0,22-9,8·19,5)=-4398 кДж

Принимаем =0

=(57,6+40,5)(300·0,69+9,8·20)=39534,3 кДж

=40,5(300·1,25·0,69-9,8·20)=2541,4 кДж

Траншейная дорога на спуск:

=(57,6+40,5)(300·1,28-9,8·35,6)=3445,3 кДж

=40,5(300·1,25·1,28+9,8·35,6)=33569,6 кДж

Отвальная дорога:

=(57,6+40,5)(1200·0,25+9,8·4,8)=34044,6 кДж

=40,5(1200·1,25·0,25-9,8·4,8)=13282,4 кДж

=176420,8 кДж

=  л

=9,8·1,07·1,05·1,05=11,6 л

11,6-2,7 км

Х-100 км

Х=

 

1.6. Определение основных эксплуатационных показателей: времени цикла, производительности автосамосвала

 – время цикла

- время погрузки

- время цикла экскаватора, мин

=6·0,0072=0,0432 ч

 - время движения автосамосвала в грузовом и порожняковом направлениях, мин:

,

где - суммарное время движения автосамосвала, соответственно, в грузовом и порожняковом направлениях, мин;

k_р.з= 1,10–1,12 – коэффициент, учитывающий разгон и замедление автосамосвала при движении);

=0,011 ч – время манёвра (тупиковый подъезд)

=0,0125 ч – время разгрузки

 ч

 ч

=0,2817 ч

 

ВВЕДЕНИЕ

Параметры трасс при эксплуатации железнодорожного и автомобильного транспорта на карьерах необходимо знать в случаях:

· определения скорости движения транспортных средств и ихпроизводительности;

· определения необходимого числа транспортных средств для обеспечения заданных грузопотоков;

· определения расхода энергии (топлива) транспортных машин;

· планирования развития горных работ и т. д.

При разработке месторождений открытым способом пункты погрузки и разгрузки изменяют своё положение, поэтому периодически необходимо проводить перерасчёт параметров трасс.

Трасса – это линия в пространстве, проходящая вдоль дороги по её центральной части от погрузочного пункта до пункта разгрузки. Планом трассы называется проекция этой линии на горизонтальную поверхность. Профиль трассы – это проекция развёрнутой линии трассы на вертикальную поверхность.

Трасса делится на характерные технологические участки:

1.Забойные дороги – характеризуются плохим качеством и небольшими уклонами до 20 ‰. При использовании автотранспорта длина забойных дорог не превышает, как правило, 30–50 м, и это дороги без покрытия. При использовании железнодорожного транспорта это дороги вдоль уступа, имеющие временный рельсовый (передвижной) путь.

2. Карьерные дороги – выделяются при использовании автотранспорта. Дороги вдоль уступа с покрытием из собственной породы (в лучшем случае из сортированной), как правило, хорошо укатаны, с небольшим уклоном.

3. Траншейные дороги – хорошего качества с большим уклоном 25–80 ‰. При использовании автотранспорта – с щебёночным покрытием. При использовании железнодорожного транспорта это стационарный рельсовый путь. К траншейным дорогам относятся не только дороги непосредственно в траншее, но и выездные дороги по борту карьера, съезды и т. д.

4. Дороги по поверхности – хорошее качество, небольшой уклон. Данный участок в трассе может отсутствовать, например, при использовании внутреннего отвала.

5. Дороги подъёма на отвал (на склад) – хорошее качество, большой уклон.

6. Отвальные дороги – плохое качество, небольшой уклон. Каждый характерный технологический участок должен иметь следующие параметры: длина, средневзвешенный уклон, средневзвешенное сопротивление от кривизны (при наличии существенных поворотов на данном участке).

Данные параметры необходимы для определения скорости движения, производительности и т. д. Маркшейдеры устанавливают на плане трассы пикеты – отметки высоты от нулевого уровня до данной точки на дороге. Считается, что от одного пикета до следующего дорога имеет одинаковый уклон. В качестве нулевого уровня может быть уровень Балтийского моря или любойусловно принятый. Таким образом, горные работы могут проводиться над данным уровнем (как правило, на нагорных предприятиях) или под этим уровнем (глубинное залегание). Расчёт уклонов производят по соответствующим формулам:

1000 - в случае выше нулевого горизонта;

1000 - в случае ниже нулевого горизонта,

где – высота пикета относительно нулевого горизонта, м; с – номер пикета; k – номер отрезка трассы между пикетами; – длина k^-го отрезка трассы от одного пикета до другого, м; – уклон k^-го отрезка, ‰.

Уклон считается положительным, если транспортное средство движется снизу-вверх, если наоборот – то отрицательным.

 

Расчёт параметров трассы

 1000                            

Забойная дорога:

=

Траншейная дорога

На подъем:

=

=

На спуск:

=

Отвальная дорога:

=

В случае движения автосамосвала по криволинейному участку он испытывает дополнительное сопротивление, которое можно определить по эмпирической формуле

где R – радиус кривизны относительно центральной линии дороги.

 

 

Рис. 1 Профиль трассы

 

При определении скорости движения транспортного средства необходимо рассчитать средневзвешенное сопротивление от кривизны дороги для каждого характерного участка трассы:

где – сопротивление i -го криволинейного участка; – длина криволинейного участка.

Траншейная дорога на спуск:

Траншейная дорога на подъем:

 

Определение фактической массы груза, загружаемой в автосамосвал и проверка эффективности сочетания модели автосамосвала с погрузочным устройством

Определяем массу груза в ковше:

,

где: Е – геометрический объем ковша, м³; k _нк – коэффициент наполнения ковша (табл.1); k_p – коэффициент разрыхления горной массы (табл.1); γ_ц– плотность горной массы в целике.

Таблица 1

Коэффициент разрыхления горной массы, наполненияи использования вместимости ковша экскаватора

,

 

Определяем массу груза в кузове автосамосвала:

Предполагая, что рациональное число ковшей находится в диапазоне от 4 до 6, вычисляем возможную грузоподъёмность автосамосвала для определённого числа ковшей:

n = 4         q _ф4 = 4 m _к =4·9,6= 38.4т

n = 5         q _ф5 = 5 m _к =5·9,6=48 т

n = 6          q _ф6 = 6 m _к =6·9,6=57.6 т

Определяем объем груза в ковше:

V _вк = Ek _нк k _у

где k _у – коэффициент уплотнения (табл.1).

V _вк = 8·0.74·0.87=5.2 м³

Определяем объем груза в кузове автосамосвала:

Для того же диапазона числа ковшей определяем возможный объем груза в кузове автосамосвала

n = 4         V _вф4 =4      V _вк =4·5,2=20,8 м³

n = 5         V _вф5 = 5     V _вк =5·5,2=26 м³

n = 6         V _вф6 = 6     V _вк =6·5,2=31,2 м³

Результаты расчётов вносим в таблицу 2.

Таблица 2

Результаты расчётов

Число загруженных ковшей	Загрузка по массе при i-том числе ковшей q ф i , т	Загрузка по ёмкости при i-том числе ковшей V ф i , м3	Модели автосамосвалов	Паспортная грузоподъёмность q, т	Объем кузова с шапкой V в ,м3	Коэффициент использования грузоподъёмности kq	Коэффициент использования ёмкости кузова kv	Коэффициент тары kT
4	38,4	20,8	7547	45	27,6	0,85	0,75	1,16
5	48	26	7555	55	33,3	0,87	0,78	1,19
6	57,6	31,2	7555	55	33,3	1,04	0,94	1,42

 

Вычисляем коэффициент использования грузоподъёмности:

k_q= q_фi/q

k_q4= 38,4/45=0,85

k_q5= 48/55=0,87

k_q6= 57,6/55=1,04

Вычисляем коэффициент использования ёмкости кузова:

k_V=V_вфi/V_в

k_V4=20,8/27,6=0,75

k_V5=26/33,3=0,78

k_V6=31,2/33,3=0,94

Вычисляем коэффициент тары:

k_T= q_T/q_фi

k_T4=38,4/33,1=1,16

k_T5=48/40,5=1,19

k_T6=57,6/40,5=1,42

Из всех предложенных вариантов, вариант 3 является наиболее оптимальный, окончательно принимаем автосамосвал 7555.