Определение тяговой мощности электровоза

СОДЕРЖАНИЕ: Расчет электровозной откатки, вибротранспортной установки и ленточного конвейера. Электромеханическая характеристика электродвигателя электровоза. Расчет тягового усилия конвейера методом обхода контура по точкам. Расход электровозом энергии за рейс.

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

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

S₁ = S_сб

где S_сб – натяжение сбегающей ветви, Н

S₂ = S₁ k_у = S_сб 1,01

где k_у – коэффициент увеличения натяжения

S₃ = S₂ +W_2-3 = S₂ +(q_л +q_р _. _п )L_П wg

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

S₄ = S₃ k_у = S₃ 1,01

S₅ = S₄ + W_4-5 =S₄ + (q_г + q_л )L_Г wg

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 1,011,01+q_л L_П wg1,01+ q_р.п L_П wg1,01+ q_г L_Г wg+ q_л L_Г wg

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 = 8,141526,44 = 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

L₁ =2,5 км

L₂ =3,5 км

L₃ =2,8 км

Qч₁ =Qч₂ =Qч₃ =1924,6 т/ч

g = 3 т/м³

Сменная производительность

, т

где Qч – часовая производительность, т/ч

Средневзвешенная длина откатки

где A₁ , А₂ , А₃ – сменные грузопотоки на каждом маршруте (производительности погрузочных пунктов), т;

L₁ , L₂ , L₃ – 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);

К₁ – коэффициент, учитывающий состояние поверхности рельсов (К₁ =0,45 – для мокрых рельс);

К₂ – коэффициент, учитывающий влияние загрузки вагонеток (К₂ ,=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 К₁ – коэффициент, учитывающий состояние поверхности рельсов (К₁ =0,45 – для мокрых рельс);

К₂ – коэффициент, учитывающий влияние загрузки вагонеток (К₂ ,=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

ткм/смену

Расход электроэнергии за 1 рейс

, кВтч

кВтч

Расход электроэнергии за смену

кВтч/смену

Удельный расход электроэнергии

кВтч/ткм

Возможное число рейсов без замены батарей

, мДж

мДж

Определяется суммарная сменная производительность всех ортов откаточного горизонта

Qсм =Q₁ +Q₂ +Q₃ ,(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 G₀ = 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 загрузкиодной 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.