1. Trang chủ
  2. » Kỹ Thuật - Công Nghệ

Giáo trình Vận tải mỏ: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

70 2 1

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 70
Dung lượng 2,84 MB

Nội dung

Phần 1 của giáo trình Vận tải mỏ cung cấp cho học viên những nội dung về: vị trí, nhiệm vụ, đặc điểm, yêu cầu của công tác vận tải mỏ; vận tải bằng trọng lực; vận tải bằng máng cào; vận tải bằng băng tải; vận tải bằng đường sắt;... Mời các bạn cùng tham khảo!

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Phạm Ngọc Huynh Nguyễn Đình Gián Giáo trình VẬN TẢI MỎ (Lưu hành nội bộ) Dùng cho bậc Đại học - Ngành Khai thác Mỏ Quảng Ninh - Năm 2012 LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình “Vận tải mỏ” (lƣu hành nội bộ) dùng cho đào tạo bậc Đại học ngành Khai thác mỏ hầm lò trƣờng Đại học Cơng Nghiệp Quảng Ninh Giáo trình dùng làm tài liệu giảng dạy cho giảng viên làm tài liệu học tập, tham khảo, nghiên cứu khoa học cho sinh viên ngành khai thác mỏ ngành khác có liên quan Trong q trình biên soạn chúng tơi bám sát vào chƣơng trình đào tạo, đề cƣơng chi tiết học phần đƣợc phê duyệt Với kinh nghiệm chục năm đào tạo giảng viên ngồi mơn Khai thác hầm lò tham gia giảng dạy học phần này, tham khảo ý kiến chuyên gia giàu kinh nghiệm thực tế tham khảo tài liệu tác giả trƣớc nƣớc cập nhật Văn Thông tƣ hƣớng dẫn Cơ quan có thẩm quyền Nhà nƣớc Nội dung giáo trình gồm có chƣơng: Chương 1: Mở đầu Chương 2: Vận tải trọng lực Chương 3: Vận tải máng cào Chương 4: Vận tải băng tải Chương 5: Vận tải đƣờng sắt Chương 6: Vận tải tời trục Chương 7: Vận tải trục tải Chương 8: Vận tải Ơtơ Chương 9: Các thiết bị phối hợp Trong chƣơng thể đƣợc ƣu nhƣợc điểm, phạm vi ứng dụng thiết bị vận tải Các sở tính tốn để lựa chọn đƣợc thiết bị vận tải cho điều kiện cụ thể Để hoàn thành giáo trình chúng tơi xin chân thành cảm ơn đóng góp ý kiến giảng viên Bộ mơn Khai thác hầm lị giảng viên tham gia giảng dậy học phần Do biên soạn lần chắn cịn nhiều thiếu sót nội dung, cấu trúc, quan điểm khoa học, chế ấn lốt, mong nhận đƣợc đóng góp bạn đọc để đƣợc chỉnh biên, sửa chữa lần tái sau đƣợc hoàn chỉnh (các ý kiến đóng góp xin gửi Bộ mơn Khai thác Hầm lị, Khoa Mỏ Cơng trình, Trƣờng Đại học Công nghiệp Quảng Ninh) Chúng xin chân thành cảm ơn tiếp thu ý kiến góp ý hữu ích độc giả! Quảng Ninh, ngày 06 tháng năm 2012 Nhóm tác giả Chương Mở Đầu 1.1 Vị trí, nhiệm vụ, đặc điểm, yêu cầu cơng tác vận tải mỏ 1.1.1 Vị trí cơng tác vận tải Vận tải khâu phục vụ sản xuất quan trọng dây chuyền công nghệ khai thác mỏ, có vị trí đặc biệt quan trọng dây chuyền khai thác (nó định tới suất lao động sản lƣợng mỏ) Là cầu nối khai thác, chế biến tiêu thụ sản phẩm Qua thực tế sản xuất mỏ cho thấy số lƣợng công nhân phục vụ cho công tác vận tải chiếm từ 40  50% số công nhân trực tiếp sản xuất Chi phí vận tải chiếm 30  40% giá thành sản phẩm Công tác vận tải nhằm mục đích đảm bảo cho sản xuất liên tục, tạo điều kiện cho sản xuất phát triển, giải phóng sức lao động sở khí hố, tự động hố, đổi cơng nghệ, áp dụng cơng nghệ vận tải tiên tiến Điều nói lên ý nghĩa to lớn việc lựa chọn đắn quy trình cơng nghệ vận tải sử dụng có hiệu lực thiết bị 1.1.2 Nhiệm vụ cơng tác vận tải Vận tải khống sản từ nơi sản xuất đến nhà máy sàng tuyển, kho bãi nơi tiêu thụ Chở đất đá từ đƣờng lò đào, từ mỏ lộ thiên, nhà máy tuyển đƣa bãi thải nơi sử dụng Chở nguyên vật liệu, thiết bị từ vào vị trí sản xuất, từ nơi sản xuất đến nơi sản xuất khác Chở ngƣời từ ngồi vào vị trí làm việc ngƣợc lại từ vị trí làm việc đến vị trí làm việc khác 1.1.3 Đặc điểm cơng tác vận tải Các thiết bị làm việc điều kiện khó khăn, vị trí, khơng gian vận tải chật hẹp, thƣờng xuyên thay đổi theo mặt công tác, tuyến vận tải (quanh co, lên xuống, nhiều nhánh, nhiều điểm dỡ chất tải trung gian…) làm hạn chế lực khả đồng hoá - giới hoá thiết bị vận tải Vật liệu vận tải có tính mài mịn mạnh, nhiệt độ, độ ẩm mơi trƣờng cao, nƣớc mỏ có tính ăn mịn, mơi trƣờng vận tải có khí độc, khí nổ hàm lƣợng lớn Khối lƣợng vật liệu vận tải không liên tục, có tính chu kỳ, chờ đợi nên dễ gây tƣợng tải cố kỹ thuật, diện vận tải rộng Vận chuyển nhiều loại vật liệu khác qui cách phẩm chất Cƣờng độ vận tải mang tính thời gian nên dễ tải cố 1.1.4 Yêu cầu công tác vận tải Cơng tác vận tải định tới sản lƣợng mỏ, suất lao động công nhân, tổ chức khơng hợp lý dẫn tới ách tắc sản xuất, ảnh hƣởng tới dây chuyền sản xuất chung mỏ Vì cần tổ chức vận tải phải khoa học, hợp lý hạn chế lãng phí sức ngƣời, nâng cao hiệu sử dụng thiết bị Khi lựa chọn thiết bị vận tải cần lựa chọn loại thiết bị có kích thƣớc nhỏ gọn, có độ bền cao điều kiện mơi trƣờng mỏ, đảm bảo an tồn sử dụng, có khả phòng nổ, dễ tháo lắp thay thế, sử dụng dễ dàng Có khả đồng hố, giới hoá hệ thống vận tải, nhƣ với công nghệ khai thác tiên tiến mỏ Vốn đầu tƣ không lớn 1.2 Vật liệu vận tải Trong khai thác mỏ, vật liệu vận tải đƣợc chia làm hai dạng: thể tơi vụn (khống sản có ích, đất đá thải, vật liệu xây dựng ) thể nguyên khối (máy móc thiết bị, vật liệu chống lò số loại vật liệu khác ) Vật liệu thể rời đƣợc đặc trƣng khối lƣợng riêng, độ cứng, độ ẩm, độ mài mịn, góc nghỉ tự nhiên, thành phần cỡ hạt… Vật liệu thể ngun đƣợc đặc trƣng hình dáng, kích thƣớc bao khối lƣợng nó… Khi lựa chọn thiết bị vận tải cần vào đặc tính trên, để lựa chọn cấu trúc thiết bị 1.2.1 Khối lượng riêng vật liệu vận tải:  (T/m3) Là khối lƣợng đơn vị thể tích vật liệu thể rời, phụ thuộc vào tính chất vật lý, cỡ hạt, mức độ bền chặt vật liệu Tỷ số mật độ vật liệu (khối lƣợng riêng trạng thái nguyên khối) khối lƣợng riêng đƣợc gọi hệ số tơi vụn (hệ số nở rời)  , (1-1) K tv   Hệ số tơi vụn phụ thuộc vào phƣơng pháp phá vỡ, tính chất lý vật liệu… Với đất đá mền than: Ktv = 1,1  1,4 Đất đá cứng: Ktv = 1,6  1,8 Bảng 1.1: Khối lượng riêng số vật liệu vận tải Tên gọi nhóm vật liệu , t/m3 Loại nhẹ (bột, than bùn, than cốc) đến 0,6 Loại trung bình (ngũ cốc, than đá, xỉ) 0,6  1,6 Loại nặng (đất đá, sét, đá dăm) 1,6  2,0 Loại nặng (quặng, đá) 2,0  4,0 1.2.2 Độ cứng vật liệu Là khả chống lại tác dụng ngoại lực bên vào vật liệu đƣợc đặc trƣng hệ số kiên cố theo giáo sƣ Prôtôđiacônốp  f = 0,01.n hay (1-2) f  n , 100 Trong đó: n- ứng suất bền nén vật liệu, kG/cm2 1.2.3 Góc nghỉ tự nhiên vật liệu  (độ) Là góc nghiêng mặt dốc hình nón đƣợc tạo thành đổ tự nhiên vật liệu rời mặt phẳng nằm ngang Góc nghỉ tự nhiên phụ thuộc vào kích thƣớc cỡ hạt, độ ẩm, độ dính kết độ linh động vật liệu ’  Hình 1.1: Góc nghỉ tự nhiên vật liệu Khi vật liệu vận tải bị rung động góc nghỉ tự nhiên ’ = (0,35  0,7) Bảng 1-2: Giá trị trung bình góc nghỉ tự nhiên số vật liệu  ’ STT Vật liệu vận tải  (độ) ’ (độ) Đất sét ẩm 10  15  10 Cát 20  30 16  21 Đất mịn 20  35 13  24 Than chƣa phân cấp 30  40 18  28 Than antraxit 35  40 24  28 Đất đá ẩm, đá vôi 40  45 25  31 Quặng kim loại 45  50 30  35 Tro khô 50 40 1.2.4 Mức độ khó vận tải Để đánh giá mức độ khó vận tải đất đá ngƣời ta đƣa số v đƣợc quy định sở: Khối lƣợng riêng, độ bền cỡ đất đá đƣợc vận chuyển có ảnh hƣởng chủ yếu đến việc chọn phƣơng tiện vận tải, mức độ sử dụng dung tích hình học thùng vận tải độ mịn Hàm lƣợng thành phần sét độ ẩm đất đá làm khó khăn cho cơng tác dỡ tải bám dính chúng vào bề mặt làm việc thiết bị vận tải Mức độ bám dính, việc lựa chọn phƣơng tiện ngăn ngừa làm đất đá giảm dung tích thực tế thùng xe phụ thuộc vào thời gian vận tải nhiệt độ khơng khí Trong điều kiện nói giá trị V đƣợc xác định công thức thực nghiệm sau: V = 0,6  + 5.A.dtb + 20.W.n.B.C , (1-3) Trong đó: - khối lƣợng riêng đá, kg/dm3 dtb- kích thƣớc trung bình cục đá thùng vận tải, m A = + 0,1.c c- ứng suất cắt đất, kG/cm2 W- độ ẩm đất đá, % n- hàm lƣợng sét đá, B = + lg(T-1) T- thời gian vận tải đất đá, h C = - 0,25.t t- nhiệt độ khơng khí, 0C (chỉ tính nhiệt độ dƣới khơng) Tất loại đất đá vận tải, theo hệ số V đƣợc chia làm loại: - Loại I: Đất đá dễ vận chuyển, V  - Loại II: Đất đá dễ vận chuyển, < V  - Loại III: Đất đá khó vận chuyển vừa, < V  - Loại IV: Đất đá khó vận chuyển, < V  - Loại V: Đất đá khó vận chuyển, < V  10 - Loại đất đá có V >10 thuộc loại ngoại hạng 1.2.5 Phân loại vật liệu vận tải Cỡ hạt vật liệu kích thƣớc lớn theo ba phƣơng vng góc với nhau, kích thƣớc đƣợc quy ƣớc chiều dài cục vật liệu, ký hiệu: d (mm) Tuỳ theo mức độ đồng hạt mà vật liệu vận tải thể rời đƣợc chia loại chƣa phân cấp loại phân cấp Vật liệu chƣa phân cấp loại vật liệu có tỷ số kích thƣớc cục vật liệu lớn nhỏ >2,5 Nếu lƣợng cục có kích thƣớc từ (0,8  1)dmax chiếm tỷ lệ nhỏ 10% kích thƣớc đại diện để tính tốn lựa chọn thiết bị vận tải lấy 0,8dmax Nếu lƣợng cục có kích thƣớc từ (0,8  1)dmax chiếm tỷ lệ lớn 10% kích thƣớc đại diện để tính tốn lựa chọn thiết bị vận tải lấy d = dmax Vật liệu vận tải phân cấp vật liệu có tỷ số kích thƣớc cục vật liệu lớn nhỏ  2,5 kích thƣớc đại diện kích thƣớc trung bình dtb d tb  d max  d , mm (1-4) Trong đó: dmax,dmin- kích thƣớc lớn nhỏ cục vật liệu thƣờng lấy theo kích thƣớc giới hạn kích thƣớc giới hạn dƣới cấp sàng 1.3 Phân loại thiết bị vận tải Trong mỏ có nhiều loại thiết bị vận tải khác nhau, chúng khác nguyên lý làm việc, phƣơng pháp vận tải vật liệu, cấu trúc đặc trƣng khác Theo nguyên lý làm việc thiết bị vận tải đƣợc chia thành loại: loại làm việc liên tục loại làm việc theo chu kỳ Thiết bị làm việc liên tục vận chuyển vật liệu thành dòng liên tục từ điểm chất tải đến điểm dỡ tải Thiết bị làm việc theo chu kỳ vận chuyển vật liệu theo chu kỳ Sau chu kỳ cơng đoạn (chất tải, dỡ tải, chạy có tải, chạy không tải, chờ đợi ) đƣợc lặp lại Theo phƣơng pháp vận tải có thiết vận tải theo nguyên lý lăn trƣợt vật liệu nằm phận mang tải, vật liệu chuyển động môi trƣờng nƣớc khí Theo dạng phận mang tải có loại thiết bị vận tải có phân mang tải chuyển động, thiết bị vận tải có phận mang tải dao động không chuyển động (ống, máng, bàn đãi, bàn trƣợt ) Các máy chất tải, cấp liệu, cửa tháo, quang lật, máy đẩy goòng số thiết bị khác xếp vào loại thiết bị vận tải phụ (hay thiết bị phối hợp) Các mỏ nƣớc ta nay, thiết bị vận tải đƣợc đƣa vào từ nhiều nguồn đa dạng chủng loại, phong phú kiểu cách Nhƣng việc tính tốn thiết bị sơ đồ công nghệ đƣợc dựa nguyên lý thống Hình 1.2 sơ đồ phân loại thiết bị vận tải theo nguyên lý hoạt động theo kết cấu máy 1.4 Cơ sở tính tốn vận tải mỏ 1.4.1 Năng suất thiết bị vận tải Năng suất thiết bị vận tải lƣợng vật liệu đƣợc vận chuyển đơn vị thời gian biểu thị theo đơn vị khối lƣợng Q (T/h) hay theo đơn vị thể tích V (m3/h) Các đại lƣợng có mối quan hệ: Q = V. , T/h Trong số trƣờng hợp suất đƣợc xác định khối lƣợng vật liệu Q (T) chuyển chở khoảng cách định L (km) đƣợc biểu thị theo công thức quy ƣớc Q.L (T-km) Có ba loại suất: Năng suất tính tốn Qt (T/h) tƣơng ứng với khối lƣợng vật liệu lớn cần vận tải, suất kỹ thuật Q (T/h) tƣơng ứng với việc sử dụng toàn khả làm việc thiết bị, suất thực tế Qtt (T/h) tƣơng ứng với khối lƣợng vật liệu chở đƣợc đơn vị thời gian theo điều kiện sản xuất cho trƣớc Để chọn đƣợc thiết bị vận tải suất thiết bị đƣợc chọn cần phải tƣơng ứng với lƣợng vật liệu lớn khoảng thời gian bất kỳ: Năng suất thực tế nhỏ suất kỹ thuật Tỷ số suất thực tế suất kỹ thuật gọi hệ số sử dụng thiết bị theo suất 1.4.1.1 Năng suất tính tốn Tuỳ theo điều kiện làm việc thiết bị vận tải suất tính tốn có phƣơng pháp xác định khác nhau: Đối với thiết bị vận tải làm việc đƣờng lị vận tải chính, đƣờng hào phục vụ cho số gƣơng khai thác đồng thời, suất tính tốn đƣợc chọn theo lƣợng vật liệu lớn cần chuyên chở theo kế hoạch khai thác có kể đến hệ số làm việc khơng đồng gƣơng khai thác Nếu sản lƣợng ca Aca (T/ca), thời gian làm việc ca Tca (h), hệ số làm việc không đồng k0, thời gian làm việc thực tế thiết bị Tm (h) suất tính tốn: Qt  K0 Aca K0 Aca ,  Tm Ktg Tca T/h (1-5) Trong đó: Ktg- hệ số sử dụng thời thiết bị, K tg  Tm 1 Tca 1.4.1.2 Năng suất kỹ thuật a, Đối với thiết bị vận tải liên tục: Q = q.v , kg/s Q = 3,6.q.v , T/h Q = 3600.F..v.c = 3600.F0.Kcđ..v.c , T/h (1-6) Trong đó: q- khối lƣợng vật liệu 1m dài thiết bị vận tải, kg/m c- hệ số ảnh hƣởng tới suất độ dốc gây ra, v- vận tốc dòng vật liệu, m/s - khối lƣợng riêng vật liệu, T/m3 F, F0- diện tích tiết diện ngang phận chứa vật liệu dòng vật liệu, m Kcđ- hệ số chất đầy + Khi vận tải vật liệu goòng thùng: Q = 3,6 Trong đó: V G = 3,6 g  v.K cd l t , T/h G- khối lƣợng vật liệu gng thùng, kg Vg- dung tích gng thùng, m3 t- thời gian giãn cách hai goòng thùng, s l- khoảng cách goòng thùng, m (1-7) Thiết bị vận tải mỏ Hoạt động liên tục Băng chuyền Tời vô cực Máng cào Tời dây không Băng tải Băng Vận tải trọng lực Băng tải xích Tự chảy Có áp lực Vận tải sức khí Hút Đẩy Băng tải cáp Băng lắc Thiết bị phối hợp: máy chất tải; máy đánh đống; bunke; quang lật Hoạt động theo chu kỳ Đầu tàu Tàu nƣớc Ơ tơ Tàu khí nén Máy cào Tời trục Tàu bánh đà Cần vẹt Cần ắc quy Hỗn hợp Điêzel Băng rung Đẩy - Hút Hình 1.2: Sơ đồ phân loại thiết bị vận tải Toa xe tự hành Máy chất bốc vận tải b, Đối với thiết bị vận tải theo chu kỳ: Q G.Z nc G.Z  3,6 , 1000 Tck T/h (1-8) Trong đó: G- khối lƣợng vật liệu chứa goòng, kg Z- số goòng lần kéo, nc- số chuyến kéo đƣợc giờ, chuyến Tck- thời gian chu kỳ, s Thời gian chu kỳ bao gồm: Thời gian chất tải, thời gian dỡ tải, thời gian chạy không tải, thời gian chạy có tải thời gian phụ (thời gian chờ đợi, tránh nhau…) Tck  t ct  t kt  t c  t d    L L   tc  t d   , s Vct Vkt (1-9) Trong đó: L- chiều dài tuyến vận tải, m Vct, Vkt- vận tốc trung bình chạy có tải khơng tải, m/s - thời gian phụ, s Từ việc tính tốn suất ta thấy: Năng suất thiết bị vận tải theo chu kỳ phụ thuộc vào chiều dài vận tải, thời gian chất dỡ tải chờ đợi tránh 1.4.2 Lực cản chuyển động W (N) Lực cản chuyển động ngoại lực xuất thiết bị làm việc Để khắc phục cần tiêu tốn lƣợng trạm dẫn động thiết bị vận tải phải tiêu tốn vật (vận tải trọng lực) Giá trị lực cản hầu hết tỷ lệ với trọng lƣợng vật liệu phận thiết bị chuyển động với Vì q trình tính tốn thƣờng sử dụng khái niệm lực cản đơn vị nghĩa lực cản tính cho đơn vị trọng lƣợng vật liệu phận chuyển động Lực cản đơn vị thƣờng có hai thứ nguyên: - N/KN tính cho vận tải ơtơ, đƣờng sắt, tàu điện… - N/N tính tốn vận tải máng cào, băng tải… Lực cản bao gồm lực cản chính, lực cản phụ I.4.2.1 Lực cản W0 (N): Gồm lực ma sát vật liệu với phận cố định thiết bị, lực ma sát ổ bi, ổ trƣợt, lực cản ma sát lăn, ma sát trƣợt bánh xe di chuyển lăn định hƣớng W0 = G.g.f.cos , N (1-10) Trong đó: G- khối lƣợng vật liệu, kg g- gia tốc trọng trƣờng, m/s2 f- hệ số ma sát vật liệu mặt trƣợt, L - góc nghiêng mặt trƣợt, độ 1.4.2.2 Lực cản chuyển động phụ: Lực cản phụ gồm: Lực cản độ dốc, lực cản đƣờng cong, lực cản quán tính lực cản mơi trƣờng (khơng khí) a, Lực cản độ dốc Wi = G.g.sin , N (1-11) Lấy dấu (+) vận tải lên dốc, G.g.sin` G.g.cos  G.g Hình 1.3: Sơ đồ tính tốn lực cản chuyển động độ dốc lấy dấu (-) vận tải xuống dốc Lực cản đơn vị: i = Wi =  Sin G g Khi vận tải tàu điện, ôtô góc dốc đƣờng nhỏ nên Sin  tg = H/L  i =  i Nếu lực cản đơn vị tính N/KN Wi = 1000tg b, Lực cản đường cong: Lực cản sinh ma sát gờ bánh xe với đƣờng dƣới tác dụng lực ly tâm hay lực ép phận định hƣớng Nó phụ thuộc vào bán kính cong, chiều dài đoạn cong, thơng số hình học phận di chuyển… Lực cản đơn vị đƣờng cong gây c đƣợc xác định theo công thức thực nghiệm: c  A c R , N/KN (1-12) Trong đó: A- hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào cƣơng cự vào mức độ chất tải, m R- bán kính cong đoạn cong, m c- hệ số tính đến tỷ số chiều dài đoạn cong chiều dài đồn tàu, đồn ơtơ rơmóc lực cản, m C Lc lc C Lc > lc ; lc Lc Lc < lc c, Lực cản chuyển động quán tính: Đƣợc xác định lực quán tính mở máy hãm Nếu khối lƣợng M hệ chuyển động tịnh tiến đƣợc quy điểm đặt theo lực kéo gia tốc là: Wa =  M  Trong đó: dv dt ; N (1-13) - hệ số quán tính khối quay lấy:  = 1,03  1,05 Với toa gng có tải  = 1,07  1,1 Với tàu điện  = 1,36  1,4 Với đồn gng Lực cản đơn vị: a  Wa M g Nếu khối lƣợng M tính kg a (N/N) Nếu khối lƣợng M tính a (N/KN) d, Lực cản khơng khí: Wkk = .kk.F.(V Vkk)2 , N (1-14) Trong đó: - hệ số sức cản khơng khí, kk- mật độ khơng khí, kg/m3 F- diện tích chắn gió, m2 V, Vkk- vận tốc ơtơ vận tốc khơng khí, m/s Lấy dấu (+) chuyển động ngƣợc chiều không khí, (-) chuyển động chiều với khơng khí Nhƣ tổng lực cản thiết bị vận tải làm việc là: W = W0 ± Wi + Wc ± Wa + Wkk , N (1-15) 10 5.5 Các thơng số đầu tàu Tuy có nhiều loại đầu tàu điện nhƣng chúng có thơng số sau: Khối lƣợng bám dính cơng suất động 5.5.1 Khối lượng bám dính đầu tàu Khối lƣợng bám dính khối lƣợng đặt lên trục chủ động Khối lƣợng bám dính hợp lý đƣợc xác định thông số sơ đồ vận tải nhƣ độ dốc đƣờng, khoảng cách vận tải Khối lƣợng bám dính tối ƣu tƣơng ứng với chi phí nhỏ cho việc xúc bốc vận tải, hình thành bãi thải bãi chứa Ở nƣớc có cơng nghiệp mỏ phát triển ngƣời ta sử dụng đầu tàu mỏ lộ thiên loại bốn trục, sáu trục có khối lƣợng bám dính từ 80  180 Ở nƣớc ta mỏ hầm lị chủ yếu dùng đầu tàu có khối lƣợng  20 mỏ lộ thiên dùng đầu tàu có khối lƣợng từ 75  100 để vận tải ngồi mỏ 5.5.2 Cơng suất động đầu tàu Công suất động đƣợc xác định chế độ làm việc, yếu tố ảnh hƣởng tới công suất độ dốc đƣờng, độ sâu mỏ lộ thiên, tốc độ chuyển động Tuỳ theo điều kiện kỹ thuật khác lựa chọn loại đầu tàu có cơng suất khác Ngƣời ta thƣờng vào công suất riêng phần 1114 KW/Tấn, cịn đầu tàu có khối lƣợng bám dính 360 cơng suất riêng phần từ 1518KW/Tấn Trong điều kiện mỏ hầm lò việc chọn đầu tàu phụ thuộc vào suất vận tải, khoảng cách vận tải bảng sau: Bảng 5-10: Mối quan hệ khối lượng bám dính chiều dài vận tải Chiều dài vận tải Km Khối lượng 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 bám dính đầu tàu (tấn) Năng suất vận tải than ngày đêm T/ngày-đêm 78 10 14 28 đến 375 375 - đến 250 250 đến 700 >700 đến 200 200 - đến 175 175 đến 1250 1250 đến 125 125 5.6 Tính tốn kỹ thuật vận tải tàu điện 5.6.1 Lực kéo đầu tàu Xét bánh xe chủ động (hình 5-9), mômen quay truyền chuyển động từ động đến bánh xe biểu diễn thành dạng ngẫu lực F-F đặt vào bánh xe Nhƣng ngẫu lực F-F nội lực đầu tàu không gây chuyển động tịnh tiến đƣợc Để chuyển động đƣợc cần có điểm tựa bên ngồi, đƣờng ray Do bánh xe quay dƣới tác dụng ngẫu lực F-F sinh phản lực nằm ngang ray Fk lực F phƣơng ngƣợc chiều với F, nên triệt tiêu F Nên lại lực F đặt tâm bánh xe 56 đến 125 125 đến 1100 >1100 6,0 - - - đến 750 >750 đến 700 >700 đến 500 >500 v Pd F M F A Fk Hình 5.9: Sơ đồ lực kéo vành bánh xe chủ động Dƣới tác dụng lực F làm đàu tàu chuyển động Tuy nhiên lực F trở thành lực có phản lực ray Fk, ngẫu lực gọi lực kéo tiếp tuyến hay lực kéo vành bánh xe Vì lực kéo ngoại lực động đầu tàu bị giới hạn yếu tố bản: nguồn lƣợng, công suất động trọng lƣợng bám dính Khi tăng lực kéo đến giới hạn xác định bánh xe lăn đƣờng ray, điểm A tâm quay tức thời vành bánh xe Sự chuyển động bình thƣờng bị phá huỷ điểm A bắt đầu chuyển động trƣợt tƣơng ray Điều xảy lực kéo vƣợt lực bám dính bánh xe đƣờng ray hay: Fk > 1000.Pd. (5-18) Trong đó: Pd- Trọng lƣợng bám dính đầu tàu đặt lên trục chủ động, KN - Hệ số bám dính bánh xe với đƣờng ray Vì điều kiện để tàu chuyển động bình thƣờng là: Fk  1000.Pd. (5-19) Hệ số bám dính đại lƣợng vật lí đặc trƣng cho tính chất kéo đầu tàu Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố vật lí điều kiện sản xuất Trƣớc hết phụ thuộc vào trạng thái bề mặt bánh xe đƣờng ray Có thể xác định  cơng thức thực nghiệm sau:  a b c  d v (5-20) Trong đó: v- Vận tốc chuyển động, km/h a, b, c, d- Hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào dạng động cơ, hệ thống mở máy điều chỉnh tốc độ Phƣơng pháp phổ biến để tăng hệ số  rắc cát dƣới bánh xe chủ động Phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng khởi động đoạn đƣờng có độ dốc lớn Có thể lấy  theo bảng sau: Bảng 5-11: Giá trị hệ số bám dính số trường hợp Khi rắc cát Điều kiện làm việc Không rắc cát Lúc chuyển động Lúc khởi động Ỏ mỏ hầm lò 0,12 0,17 0,24 Ở mỏ Lộ thiên 0,22 0,22 0,25 Ở mỏ quặng sắt, đồng 0,15 0,2 0,25 Sự phụ thuộc vận tốc (v) lực kéo (F) với dòng điện động (I) có nghĩa phụ thuộc v = f(I) F = f(I) đƣợc gọi đặc tính điện vành bánh xe chủ động Sự phụ thuộc F = F(v) đƣợc gọi đặc tính kéo Lực kéo đầu tàu thay đổi dòng điện thay đổi theo qui luật: Fk = 0,367.C..I - F (5-21) Trong đó: F- Độ giảm lực kéo tổn thất động truyền, N I- Dòng điện động cơ, A - Từ thông động C- Hệ số phụ thuộc vào số đôi cực động cơ, kích thƣớc cuộn dây, kích thƣớc bánh xe dẫn tỷ số truyền Đƣờng đặc tính - điện cho phép xác định giá trị hiệu dụng dòng điện vận tốc đầu tàu chạy đoạn đƣờng khác 57 Có thể biểu thị đƣờng đặc tính điện đƣờng đặc tính tổng hợp (hình 5-10) thể phụ thuộc lực kéo vận tốc vào dòng điện đƣợc biểu thị dƣới dạng đơn vị tƣơng đối v/vh; F/Fh I/Ih; % (vh; Fh; Ih vận tốc, lực kéo, dòng điện hàng v động cơ) % v h Sau biết đƣợc giá trị lực kéo dịng điện xác 180 định đƣợc giá trị tức thời đại lƣợng theo tỷ lệ % 140 trục toạ độ Từ đƣờng đặc tính - điện 100 biết xây dựng đƣợc đặc 60 tính kéo: F = f(v) Lực kéo đầu I tàu điện lực kéo động % In 20 60 100 phát 140 Lực kéo tiếp tuyến tàu điện: Hình 5.10: Đường đặc tính tổng hợp đầu 3600.N hd tàu (5-22) Fk    dc v Trong đó: Nhd- Cơng suất hiệu dụng động điện N hd  U I 1000 ; KW (5-23) - Hế số tính đến tổn hao lƣợng cho mạch phục vụ dc- Hiệu suất động truyền khí 5.6.2 Lực cản chuyển động đoàn tàu a, Lực cản chuyển động chính: Lực cản chuyển động chính: Đƣợc đặc trƣng hệ số lực cản chuyển động sức cản riêng lực cản chuyển động đƣợc xác định công thức W0 = (P + Qtx).0 , N (5-24) Trong đó: P- Trọng lƣợng đầu tàu, KN Qtx- Trọng lƣợng đoàn toa xe, KN 0: Hệ số lực cản chuyển động chính, N/KN 0= a + b.v; a, b: Hệ số thực nghiệm v: Tốc độ chuyển động goòng - toa xe, m/s Đối với toa xe có tải bốn trục cỡ đƣờng trung bình 0 = 31 + 0,2.v; Đối với toa xe sáu trục, tám trục: 0 = 36 + 0,4.v; Đối với đầu tàu điện mỏ lộ thiên: 0 = 28 + 0,8.v; Đối với đầu tàu không tải chạy điện: 0 = 36 + 0,9.v; Biết đƣợc hệ số 0 xác định đƣợc hệ số sức cản chung theo công thức: P.0'  Qtx 0'' ; N/KN (5-25) 0  P  Qtx Trong đó: P- Trọng lƣợng đầu tàu, KN Qtx- Trọng lƣợng đoàn toa xe, KN 58 Trong tính tốn gần đƣờng cố định lấy 0 = 4,0  4,5 N/KN; đƣờng tạm thời 0 = 5,0  5,5 N/KN Đối với mỏ hầm lị hệ sức cản đầu tàu toa xe lấy theo bảng (5-12) Trọng tải goòng Bảng 5-12: Giá trị hệ số lực cản 0 N/KN Đối với gng đơn Đối với gng đồn tàu Có tải Khơng tải Có tải Khơng tải 10 12 11 7 4,5 6 7,5 10 5,5 4,5 6,5 25 3,2 4 5,5 Khi đồn gng - toa xe đoạn bụi bẩn, vị trí khởi động hệ số lực cản chuyển động đoàn tàu tăng lên 1,5 lần Khi đầu tàu đẩy đồn gng toa xe hệ số lực cản chuyển động tăng 20  25% b, Lực cản chuyển động phụ: + Lực cản độ dốc đƣợc đặc trƣng hệ số lực cản độ dốc i độ dốc đƣờng i ( 00 ) Wi = ±(P + Qtx).ωi (Lực cản độ dốc gây ra: lấy dấu + vận tải lên dốc ngược lại) + Lực cản quán tính: đƣợc đặc trƣng hệ số cản quán tính a Wa = ±(P + Qtx).ωa a= 1000  '.a ; g (5-26) (5-27) Trong đó:  '' - Hệ số kể đến qn tính khối quay gng toa xe (  '' = 1,031,4) a- Gia tốc goòng toa xe, m/s2 (Dấu lực cản quán tính gây phụ thuộc vào dấu quán tính) + Lực cản độ cong: Lực cản độ cong đƣợc đặc trƣng hệ số lực cản c Wc = (P + Qtx).ωc (5-28) Đối với mỏ lộ thiên lấy nhƣ sau: 700 với cỡ đƣờng 1520mm R 900 Bán kính cong R < 300m, hệ số c= với cỡ đƣờng 1520mm 100  R Bán kính cong R  300m, hệ số c= Đối với hầm lò: Hệ số lực cản đƣờng cong gây đƣợc xác định công thức: 240.l x   c = ; N/KN (5-29) R Trong đó: lx- Cƣơng cự goòng, toa xe; m - Hệ số kể đến chất tải goòng (đối với goòng khơng tải = 1, gng có tải = 0,85) - Hệ số ảnh hƣởng đến trạng thái bề mặt đƣờng ray ray khô  = 1, ray ƣớt = 0,45 59 Lực cản đoàn tàu chuyển động là:   1000. '  1000. ''  W  P. 0'  c  i  a   Wkk  Qtx  0''  c  i  a   g   g  (5-30) Wkk- Lực cản khơng khí, N Lúc lực cản chuyển động đoàn tàu là: W  P  Qtx  0  c  i  110a   Wkk (5-31) 5.6.3 Lực hãm v Trong vận tải tàu điện mỏ thƣờng sử dụng phƣơng pháp hãm sau: Hãm phanh nhờ ma sát Pd đƣợc truyền động nhờ khí nén, thuỷ lực hay điện tử F. Bh Hãm điện cách đƣa động kéo đầu tàu vào M o k làm việc chế độ máy phát (năng lƣợng máy phát tạo đƣợc trả nguồn tiêu tán qua điện trở F nhiệt) Dạng việc hãm đoàn tàu mỏ A phanh Nếu ấn phanh vào bánh xe lăn với lực Fk F C Hình 5.11: Sơ đồ lực kéo K (hình 5-11) phát sinh lực ma sát K.k (k hệ số ma vành bánh xe chủ động sát má phanh bánh xe) Lực K.k tạo với phản lực ngoõng trục thành nội lực ngẫu lực (K.k - OC) Thay ngẫu lực ngẫu lực tƣơng đƣơng B0 – Bh Khi có bám dính bánh xe với đƣờng ray, lực B0 gây phản lực đƣờng ray B0’ Nó ngoại lực làm hãm đoàn tàu, trƣờng hợp q trình tạo thành lực kéo Vì lực hãm là: Bh = K.k ; N (5-32) Giá trị lực hãm bị giới hạn điều kiện bám dính bánh xe đƣờng ray K.k  1000 Pd(h). (5-33) Trong đó: Pd(h)- Trọng lƣợng bám dính tác dụng lên trục có lực hãm, KN - Hệ số bám dính hãm phụ thuộc điều kiện làm việc nằm khoảng  = 0,12  0,17, ray ẩm ƣớt  = 0,09, ray khô  = 0,17 Nếu có nhiều phanh hãm lực hãm tàu tổng lực hãm thành phần: Bh =  K.k  1000 Pd(h). ; N (5-34) Lực hãm tính cho đơn vị trọng lƣợng đoàn tàu:  K  Bh k bh   (5-35) P  Qtx P  Qtx 5.6.4 Phương trình chuyển động đồn tàu Phƣơng trình chuyển động đồn tàu mối liên hệ tốn học gia tốc chuyển động đoàn tàu lực tác dụng nhƣ lực kéo, lực cản lực hãm Sự chuyển động đoàn tàu đƣợc xem nhƣ chuyển động vật có khối lƣợng M tập trung trọng tâm đoàn tàu Theo định luật II Niutơn ta có: F = M.a Trong đó: (5-36) F- Tổng lực tác dụng lên đoàn tàu, N a a- Gia tốc đoàn tàu, m/s2 60 dv dt M- Tổng khối lƣợng đoàn tàu, M  1000  P  Qtx  g ; kg Khi đoàn tàu chuyển động có lực kéo lực cản tác dụng cịn Wkk bỏ qua (vì vận tốc đồn tàu khơng lớn) phƣơng trình là:  P  Qtx  dv Fk  W  1000 Hay Đặt g dt F W dv g  k dt 1000. P  Qtx  g   1000. 110 Fk Lực kéo đơn vị hệ số lực kéo f k  1000 P  Qtx  W  Hệ số lực cản chung  = 0  i P  Qtx  Lúc phƣơng trình chuyển động có dạng: dv    f k       f k    i  dt (5-37) Hiệu số (fk - ) gọi lực gia tốc phụ thuộc vào chế độ chuyển động mà có trƣờng hợp riêng nhƣ sau: Khi chuyển động dv  fk -  = hay fk =  có nghĩa lực kéo hồn dt tồn để khắc phục lực cản lực cản phụ dv  đồn tàu chuyển động có gia tốc dt dv Nếu fk =    đồn tàu chạy khơng có lực kéo, lực hãm dt Nếu fk >  Sự chuyển động có gia tốc, giảm tốc lúc phụ thuộc dấu  = 0 - i Khi hãm, lực kéo đƣợc thay lực hãm phƣơng trình chuyển động có dạng dv    f k       f k  0  i  dt (5-38) Trong trƣờng hợp tàu tăng tốc, giảm tốc chuyển động phụ thuộc vào dấu bh +  - i (vì hãm điều kiện xuống dốc nên lấy dấu -i) 5.6.5 Tính khả kéo đầu tàu Tính tốn khả kéo đầu tàu nhăm mục đích xác định trọng lƣợng đoàn xe; trọng lƣợng phải thoả mãn điều kiện bám dính, khả hãm điều kiện đốt nóng động Từ xác định đƣợc tốc độ, thời gian chuyển động đoạn đƣờng riêng biệt 5.6.5.1 Theo điều kiện bám dính Trong điều kiện khó khăn đoàn tàu trạng thái: đoàn tàu có tải, khởi động lên dốc với khả sử dụng toàn trọng lƣợng thân đầu tàu Để đồn tàu chuyển động đƣợc lực kéo lớn tổng lực cản ' '' (5-39) Fk  P.om  i  110am   Qtx om  i  110am  ’ ’’ Trong đó:  om;  om- Hệ số lực cản chuyển động đầu tàu goòng - toa xe khởi động, N/KN am- Gia tốc khởi động, am = 0,03  0,05 m/s2 61 P- Trọng lƣợng đầu tàu, KN Qtx- Trọng lƣợng đồn gng, KN i- Độ dốc đƣờng, ‰ F  P. ' m  i  110a m  ; KN Qtx  k  0'' m  i  110a m Giá trị lực kéo lấy từ điều kiện bám dính: Fk = 1000.Pd.m Trong đó: m- Hệ số bám dính khởi động, thƣờng rắc cát m = 0,24 1000.P. m  P. ' m  i  110a  ; KN Qtx   0'' m  i  110a m Khi Pd = P thì: P.1000. m   ' m  i  110a  ; KN Qtx   0'' m  i  110a m Trong mỏ hầm lị lấy: ’0m = ’’om = om = 1,5.0   1000. m Qtx  P.  1 Nên   m  i  110a m  Số goòng, toa xe đoàn tàu: Z1  Qtx G  G0 Trong đó: G, G0- Trọng tải trọng lƣợng bì goòng, KN Chọn số goòng số nguyên nhỏ gần số gng tính tốn 5.6.5.2 Theo điều kiện hãm (có tải xuống dốc): Khi lực kéo đƣợc thay lực hãm có chiều ngƣợc với lực kéo Đầu tàu hãm điều kiện khó khăn chuyển động có tải xuống dốc Bh  P. '  i  110a h  (5-40) Qtx   0''  i  110a h Mà lực hãm đoàn tàu đƣợc lấy theo điều kiện bám dính Bh = 1000.Pd(h).m  1000.Pd ( h )   P. '  i  110a h  Qtx   0''  i  110a h Để tính tốn sản xuất thƣờng lấy: : ’0 = ’’o = o Đầu tàu dùng mỏ trục bố trí phanh hãm nên P = Pd(h)   1000. Qtx  P.  1 (5-41)  110a h  i    Trong đó: ah- Gia tốc hãm đồn tàu tính gần từ quãng đƣờng hãm lớn cho phép Với mỏ hầm lò chở hàng [Lh] = 40m, chở ngƣời [Lh] = 20m, mỏ lộ thiên [Lh] = 300m mỏ hầm lò gia tốc hãm đƣợc tính cơng thức: ah  Trong đó: vld2 2.Lh  ; m/s2 vld- Vận tốc lâu dài đầu tàu; m/s 62 (5-42)     1000.   Qtx  P.  1 v  110 d  i      Lh    Với: vd- Vận tốc đồn gng bắt đầu hãm, km/h Số goòng toa xe trƣờng hợp đƣợc tính: Z2  Qtx G  G0 Chọn số goòng số nguyên nhỏ gần số gng tính tốn 5.6.5.3 Theo điều kiện đốt nóng động cơ: Khi tàu chuyển động nhiệt độ động phụ thuộc chủ yếu vào lực kéo (Fk) Muốn cho động không bị cháy Fk phải nằm giới hạn cho phép Điều kiện tốt động làm việc chế độ định mức (Fđm) Fđm  Fld ; T  T n N (5-43) Trong đó: Fld- Lực kéo lâu dài động (lấy theo lý lịch máy) - Hệ số kể đến làm việc động dồn goòng  phụ thuộc vào chiều dài vận tải: L  2000m  = 1,15; L =  2km  = 1,25; L  1km  = 1,4 T- Thời gian chuyển động tàu chu kỳ,s Có thể xác định T công thức gần sau: T L L  vtb 0,75.vld (5-44) Với: L- Chiều dài vận tải, m vtb- Vận tốc trung bình đồn tàu, m/s - Tổng thời gian dồn gng ga trạm, kể thời gian nghỉ, thời gian chất dỡ tải chu kỳ, s Đặt   T Hệ số đặc trƣng cho chế độ kéo T  n Điều kiện tuyến đƣờng vận tải phải có độ dốc cân icb Lúc lực kéo định mức (Fđm) lực cản chuyển động Fđm  P  Z G  G0 . o  icb  Thay vào công thức (5-43) cho trƣờng hợp đồn tàu có tải khơng tải: + Trƣờng hợp đồn tàu có tải: Z G  G0   Fld ; P     icb  + Trƣờng hợp đồn tàu khơng tải: Fld KN Z G0  P ;   0  icb  Sau tính số gng theo điều kiện đốt nóng động Z3  KN Z ct  Z kt (5-45) Chọn số goòng số ngun nhỏ gần số gng tính tốn 63 5.6.5.4 Theo khả cung cấp điện bình ắc quy (chỉ sử dụng đầu tàu ắc quy) Số lƣợng bình ắc quy phải cung cấp đủ điện cho tàu làm việc đƣợc ca Gọi Ad lƣợng điện cung cấp bình ắc quy ca, W-h; E- Dung lƣợng bình ắc quy, A-h; U- Điện áp bình ắc quy, V; D- Điện tiêu hao cho chu kỳ, W-h Khi đó: Ad = E.U W  Wkt . L D  ct ; W-h (5-46) 3600. Lực cản theo hƣớng có tải (Wct), lực cản theo hƣớng không tải (Wkt) đƣợc xác định nhƣ sau: Wct  P  Z G  G0 .oct  icb  ; N Wkt  P  Z G0 .okt  icb  ; N Trong đó: L- Chiều dài vận tải, m - Hệ suất tàu, nck- Số chu kỳ tàu ca: nck  Tm  T  Tm 2.L  0,75.vld (5-47) Với: Tm- Thời gian làm việc thực tế đầu tàu ca Muốn cho tàu làm việc an toàn suốt ca cần phải đảm bảo: Ad  nck.Dck (5-48) Thay (5-46) (5-47) vào (5-48) theo Z đƣợc số gng toa xe đồn là: 3600  P0ct  0 kt   L.nck Z4  G0ct  i   G0 0ct  0 kt  Chọn số goòng số nguyên nhỏ gần số gng tính tốn Sau tính cho trƣờng hợp (tàu điện cần vẹt cần tình cho trƣờng hợp đầu) so sánh kết chúng lấy giá trị nhỏ Nếu tính theo điều kiện hãm mà trọng lƣợng đồn gng toa xe có giá trị nhỏ giảm tốc độ tàu 5.6.6 Tính tốc độ thời gian chuyển động đồn gng Để tính tốc độ thời gian chuyển động đồn tàu có nhiều phƣơng pháp Phƣơng pháp tính xác dựa sở tính tốn vận tải mỏ thƣờng sử dụng phƣơng pháp giải tích gần với giả thuyết chặng đƣờng có độ dốc định đồn tàu chuyển động Khi chuyển sang chặng khác có độ dốc khác vận tốc thay đổi đột ngột Thực tế mỏ gồm số lƣợng lớn chặng có độ dốc khác Để đơn giản cho tính tốn ngƣời ta sử dụng độ dốc trung bình thay cho số chặng có độ dốc khác nối tiếp Hay Trong đó: icb  1000.hđ  hc   Si icb  1000  ii S i  Si ‰ ; (5-49) hđ hc- độ cao điểm đầu độ cao điểm cuối đoạn đƣờng, m 64 ii Si - độ dốc (‰) độ dài tƣơng ứng (km) chặng đƣờng nằm đoạn đƣờng cần tính, icb Chỉ cho phép tính độ dốc trung bình cho chặng nối tiếp với có độ dốc dấu tổng chiều dài chặng thoả mãn biểu thức sau: Si  2000 i ; m (5-50) Trong đó: Si- Chiều dài chặng đoạn cần tính, m i- Hiệu số tuyệt đối độ dốc trung bình độ dốc đƣợc kiểm tra,‰ Để xác định tốc độ chuyển động phải sử dụng đƣờng đặc tính kéo đầu tàu Lực kéo động điện đầu tàu phụ thuộc vào hƣớng vận tải (lên xuống dốc, có tải hay khơng tải); vào số động điện trƣờng hợp chuyển động Fk  P  Qtx    icb  nđc (5-51) Trong đó: nđc- Số động điện đầu tàu, Lấy dấu (+) đoàn tàu lên dốc, lấy dấu (-) xuống dốc Từ (5-51) xác định đƣợc lực kéo theo hƣớng có tải Fct, lực kéo theo hƣớng khơng tải Fkt (đặc tính cơ) xác định vận tốc chuyển động theo hƣớng, đoạn đƣờng Khi chuyển động xuống dốc vận tốc đồn tàu khơng vƣợt q vận tốc theo điều kiện hãm: v  vh (5-52) Với: vh- Vận tốc xác định theo điều kiện hãm:  vh  Lh  1000.P.  P  Qtx 4,17   0  i  ; km/h (5-53) Theo vận tốc biết v (km/h) xác định thời gian chuyển động t (h) đoạn đƣờng có độ dài S (m) cho trƣớc: t S 1000.v ; h Lần lƣợt tính thời gian chuyển động tàu tất đoạn đƣờng xác định thời gian hành trình chung: T = tct + tkt + (5-54) Trong đó: tct, tkt- Thời gian chuyển động tàu theo hƣớng có tải khơng tải, tp- Thời gian phụ tính đến thời gian dừng tàu điểm phân nhánh đƣờng lấy =  phút Thời gian chu kỳ vận tải: Tck = tct + tkt + + n (5-55) Với: n- Thời gian nghỉ chu kỳ vận tải gồm thời gian chất tải, dỡ tải, trao đổi goòng điểm chất dỡ tải, chờ đợi ga trạm Nó phụ thuộc vào phƣơng tiện chất dỡ tải trình độ tổ chức sản xuất, lấy sơ nhƣ sau: dùng quang lật n = 30  40 phút, dùng goòng tự lật n = 20  30 phút n = tc + td +  Với: tc, td – Thời gian chất dỡ tải, s - Thời gian chờ đợi điểm chất dỡ tải, ga trạm 5.6.7 Số đầu tàu phục vụ, khả thông qua lực vận tải đường Năng suất vận tải đầu tàu đƣợc xác định 65 Q G.Z ; Tck T/h Q hay V Z ; Tck m3/h Trong đó: G- Trọng lƣợng gng toa xe, V- Thể tích gng toa xe, m3 Tck- Thời gian chu kỳ vận tải, h Tck = tct + tkt + + n Tck = tct + tkt + tc + td + +  Năng suất đầu tàu ca: Qc  Tm G.Z ; Tck T/h hay Qc  Tm V Z ;m3/h Tck Với: Tm- Thời gian làm việc thực tế tàu ca, h Số đầu tàu cần thiết cho điểm chất tải: Ni  Qtb (i )  Qc Qtb (i ) Tca Z G Tm (5-56) Trong đó: Qtb(i)- Năng suất trung bình cần phải chuyên chở điểm chất tải i, t/ca Số đầu tàu làm việc theo sơ đồ đóng: N lv  ( N i ) Số đầu tàu làm việc theo sơ đồ mở: N lv  ( N i ) Số đầu tàu cần thiết phục vụ cho mỏ: N  N lv  N sc  N dt  N p (5-57) Trong đó: Nsc- Số đầu tàu để sửa chữa, Nsc = 0,15 Nlv Ndt- Số đầu tàu dự trữ, Ndt = 0,1 Nlv Np- Số đầu tàu dùng để vận tải phụ trợ, Np =  Số toa xe goòng phục vụ cho mỏ: N tx  K dt Z N lv (5-58) Với: Kdt- Hệ số dự trữ , Kdt = 1,25  1,3 5.6.8 Tiêu hao điện Tiêu hao điện cho tàu chuyển động tổng tiêu hao điện chặng đƣờng: n D I i 1 t tbi i 1000 (5-59) U tb Trong đó: Itbi- Dịng điện u cầu chặng thứ i,A ti- Thời gian chuyển động đoàn tàu chặng đó, h Utb- Điện áp trung bình mạng điện, V Phƣơng pháp tính phức tạp nhiều khơng thực đƣợc, tính tốn thực tế áp dụng cơng thức gần D  27,7.10 3.Fct  Fkt .L  L p  ; KW-h (5-60) Trong đó: Fct, Fkt - Lực kéo đầu tàu có tải khơng tải, N L- Khoảng cách vận tải, km Lp- Đoạn đƣờng tàu chạy làm cơng việc phụ (nhƣ dồn gng, nối goòng, quay đầu ) Tiêu hao điện chung cho tuyến vận tải Dc bao gồm tiêu hao điện chạy tàu D, tiêu hao điện cho thân tàu điện (5 10%) D 66 Tiêu hao điện tính riêng cho vận chuyển (d’ Wh/tấn) tấn-km (d’’, KW-h/tấn-km) d'  Dc Z G d ''  Dc Z G.L Khi xác định tiêu hao lƣợng cần tính đến tổn thất mạng điện (tà 10  12%) tiêu hao chung va tổn thất trạm kéo (tà  5%) tiêu hao chung 5.7 Tổ chức vận tải tàu điện Tổ chức vận tải tàu điện công tác quan trọng vận tải tàu điện mỏ Nó khơng đảm bảo cho đồn tàu chuyển động an tồn mà cịn nhằm nâng cao lực vận tải chúng, tăng suất lao động hạ giá thành sản phẩm Công tác tổ chức bao gồm việc xác định hệ thống vận tải, sơ đồ bố trí ga trạm, điểm chất dỡ tải, phƣơng thức hoạt động, hệ thống thông tin liên lạc, biểu đồ vận hành tàu Vấn đề có ý nghĩa quan trọng tổ chức luồng vận tải hợp lý Trong mỏ có hai luồng vận tải chính: luồng vận tải đất đá (bắt đầu từ gƣơng khai thác kết thúc bãi thải) luồng vận tải khoáng sản (từ trạm chất dỡ tải kết thúc kho bãi hay nhà máy sàng tuyển) Khi đất đá khoáng sản vận chuyển luồng gọi luồng vận tải tập trung Khi đất đá khoáng sản vận tải đƣờng riêng biệt gọi luồng vận tải phân tán 5.7.1 Hệ thống đường ga trạm Hệ thống đƣờng sắt mỏ lộ thiên phụ thuộc phƣơng pháp mở vỉa, vị trí bãi thải mặt sân công nghiệp bao gồm sơ đồ sau: - Đất đá khoáng sản đƣợc vận chuyển theo đƣờng chung (luồng tập trung), sau luồng vận tải đƣợc phân nhánh - Đất đá khoáng sản đƣợc phân nhánh mỏ - Luồng khoáng sản theo đƣờng khác đƣợc tập trung lại mặt mỏ để chở đến nhà máy tuyển hay nơi tiêu thụ Ở mỏ hầm lò sơ đồ đƣờng sắt đơn giản chủ yếu theo đƣờng lị vận tải mặt sân cơng nghiệp Trên tuyến vận tải đƣờng sắt thƣờng bố trí ga trạm Trạm đƣợc bố trí đƣờng để phát triển đƣờng, thành lập đoàn tàu trao đổi gng Phân phối đồn khơng tải đến điểm chất tải đƣa đồn có tải nơi dỡ tải Trạm dùng để tăng khả thông qua đƣờng chiều dài vận tải lớn Ở trạm ngồi đƣờng cịn có đƣờng nhận tàu Trạm đặt điểm đầu đƣờng vào tầng Ga để phát triển đƣờng ngồi việc móc nối đồn tàu, thành lập đồn tàu cịn tiến hành cơng việc nhƣ chờ đợi tránh nhau, thay đoàn tàu Ga đƣợc bố trí đƣờng thẳng với độ dốc khơng q 2,5‰ Trong điều kiện khó khăn cho phép đặt ga đoạn đƣờng cong nhƣng bán kính cong khơng nhỏ 600m Tuỳ theo công dụng ga mà ga có tên: nhƣ ga đất đá, ga khống sản, ga chất tải, ga tập trung - phân phối 5.7.2 Hệ thống thơng tin liên lạc - tín hiệu Thơng tin liên lạc tín hiệu phƣơng tiện khơng thể thiếu đƣợc vận tải tàu điện Nó yếu tố định đảm bảo cho đoàn tàu vận hành an toàn nâng cao 67 suất vận tải tàu lực vận tải đƣờng Đồng thời hệ thống thông tin liên lạc đảm bảo cho liên lạc thƣờng xuyên thông suốt trung tâm điều độ với ngƣời lái tàu nhân viên phục vụ ga trạm tuyến vận tải Phƣơng tiện thơng tin liên lạc hệ thống điện thoại hữu tuyến vô tuyến Hệ thống tín hiệu bao gồm thiết bị ánh sáng, âm thanh… chúng thƣờng đƣợc lắp đặt tuyến giao nhau, ga, trạm nút giao thông Nhiệm vụ hệ thống thơng tin liên lạc tín hiệu điều khiển cho đoàn tàu ga, trạm an tồn - điều khiển cơng tác điều hành đoàn tàu ga, điểm chất tải, dỡ tải 5.7.3 Biểu đồ chu kỳ vận hành Công việc vận tải tàu điện mỏ đƣợc tổ chức theo biểu đồ chu kỳ gọi biểu đồ chu kỳ vận hành hay biểu đồ chạy tàu Biểu đồ vận hành tàu ngƣời điều độ lập ra, phản ánh tình hình thực tế cơng tác vận tải tàu điện mỏ Để thành lập đƣợc biểu đồ vận hành tàu cần có thơng số nhƣ: - Thời gian chất, dỡ tải đồn tàu - Thời gian chuyển động đoàn tàu chặng đƣờng riêng biệt (cần ý đến thay đổi điểm chất dỡ tải thay đổi theo tiến độ khai thác) - Thời gian trao đổi goòng điểm chất, dỡ tải - Thời gian chờ đợi tránh ga Khi có số điểm chất tải (số máy xúc, số lò chợ số khu khai thác) Biểu đồ vận hành đƣợc tổ chức theo sơ đồ sau: Sơ đồ kín (đóng), sơ đồ hở (mở) sơ đồ hỗn hợp Tổ chức vận hành theo sơ đồ đóng đồn tàu phục vụ cho điểm chất tải cho ca Đây sơ đồ đơn giản nhất, điều khiển dễ, áp dụng có hiệu có hai đến ba điểm chất tải, hay phục vụ cho điểm chất tải có suất số nguyên lần đoàn tàu Tổ chức vận hành tàu theo sơ đồ mở đoàn tàu trình làm việc đƣợc điều đến điểm chất tải Sơ đồ công tác điều khiển phải xác, rõ ràng nhƣng suất máy xúc đoàn tàu đạt cao Tổ chức vận hành theo sơ đồ hỗn hợp số điểm chất tải phục vụ cho đoàn tàu theo sơ đồ đóng, số cịn lại phục vụ theo sơ đồ mở Sơ đồ áp dụng số điểm chất tải nhiều, suất vị trí không ổn định Khi vẽ biểu đồ vận hành tàu trục hoành đặt đoạn thời gian từ 2530 phút trục tung khoảng cách điểm đầu điểm cuối hành trình tính mét Sự chuyển động tàu đƣợc biểu thị đƣờng nghiêng Khi tàu dừng làm công tác chất dỡ tải, thành lập đoàn tránh ga đƣợc biểu thị đƣờng nằm ngang biểu đồ Muốn thành lập biểu đồ vận hành xác cần vào điều kiện cụ thể sơ đồ vận tải khu vực, khối lƣợng vận chuyển điểm chất tải, thời gian phục vụ Số ga chặng đƣờng vận tải số đầu tàu làm việc chặng đƣờng trừ Nếu chặng đƣờng số đầu tàu làm việc lớn số ga nhiều (> 4) nên sử dụng đƣờng đơi lúc biểu đồ vận hành tàu biểu đồ phân phối đầu tàu cho điểm chất tải khác Tuỳ theo cách lập mà có loại biểu đồ cắt (hình 5-10a), biểu đồ vận hành song song (hình 5-10b), biểu đồ vận hành nối tiếp (hình 5-10c) 68 L, m a, Chất tải N01 Ga tránh N02 Dỡ tải T, ph L, m L, m b, c, ChÊt t¶i Chất tải N01 N01 Ga tránh N2 N02 Dỡ t¶i Dì t¶i T, ph T, ph Hình 5.10: Biểu đồ vận hành tàu 5.7.4 Khả thông qua đường Khả thông qua đƣờng (của chặng đƣờng) số đồn tàu lớn qua đoạn đƣờng đơn vị thời gian (thƣờng tính ngày đêm) Đối với đƣờng xe khả thông qua đƣờng số đơi tàu qua đơn vị thời gian n 60.Tvt ; t ct  t kt  2.t p đơi tàu/ ng-đ Trong đó: (5-61) Tvt- Thời gian vận tải ngày đêm, h tct- Thời gian tàu có tải chuyển động đoạn đƣờng đó, ph tkt- Thời gian tàu khơng tải chuyển động đoạn đƣờng đó, ph tp- Thời gian phụ (thời gian liên lạc ca, thời gian chuẩn bị hành trình) Đối với đƣờng hai xe, khả thơng qua đƣợc tính cho hƣớng có tải không tải: 69 n'  60.Tvt ; t ct  t p n' '  n'  n' '  Khi tct = tkt 60.Tvt t kt  t p (5-62) 60.Tvt t  Với: t- thời gian chuyển động tàu quãng đƣờng đó, ph 5.7.5 Năng lực vận tải đường Năng lực vận tải đƣờng khối lƣợng vật liệu vận tải chuyển qua đƣờng đơn vị thời gian Khi luồng vận tải tập trung, lực vận tải đƣờng ngày đêm đƣợc xác định theo công thức: M n.Z G f ; t/ng-đ (5-63) Với: f- Hệ số dự trữ lực vận tải, f = 1,1  1,2 Biện pháp nâng cao lực vận tải đƣờng tăng tốc độ chuyển động tàu, sử dụng đầu tàu có công suất lớn rút ngắn độ dài ga trạm 5.8 Câu hỏi tập ứng dụng I Câu hỏi Câu 1: Nêu cấu tạo đƣờng sắt? Câu 2: Trình bày yêu cầu kỹ thuật lắp đặt đƣờng sắt? Câu 3: Các thông số gng toa xe? Trong thơng số có ý nghĩa định đến hiệu vận tải đƣờng sắt? Câu 4: So sánh tàu điện cần vẹt tàu điện ắc quy? Câu 5: Lực kéo đầu tàu yếu tố ảnh hƣởng tới khả kéo? Câu 6: Các thành phần lực cản chuyển động đoàn tàu? Câu 7: Tại phải xác định khả kéo đầu tàu? Câu 8: So sánh dạng biểu đồ vận tải tàu điện? II Bài tập Bài 1: Xây dựng công thức xác định độ dốc cân đƣờng sắt vận tải gng đẩy thủ cơng? áp dụng xác định độ dốc cân đƣờng sắt sử dụng loại goòng G = 2tấn; G0 = 1,1tấn xác định độ cao điểm B, C, D lên dốc theo hƣớng từ A  D A (+30) 400m C B 300m D 600m Bài 2: Xác định lực cản chuyển động đồn gng chuyển động đoạn đƣờng cong: G = tấn; G0 = 1,5tấn; R = 12m; lx = 0,8m; a = 0; i = 5‰; Z = Trong trƣờng hợp: a, Có tải lên dốc xuống dốc, b, Không tải lên dốc xuống dốc, Bài 3: Xác định góc cân để gịng chuyển động lên dốc không bị lật nhờ lực kéo F biết h = 560mm; h1 = 175mm; d = 300mm; lx = 1,1m Bài 4: Tính lực kéo cần thiết đầu tàu khởi động chuyển động lên dốc để kéo đồn gng khơng tải biết: P = 90KN; Z = 12; G = 30KN; G0 = 15KN; i = 3‰; am = 0,05m/s2 (khi khởi động không rắc cát) Bài 5: Tính số gng mà đầu tàu 10AP -1 kéo đƣợc, biết P = 10tấn; Chiều dài vận tải L = 4,5km; i = 3‰;  = 20phút; Tàu kéo loại gng có G = 30KN, G0 = 15KN; lực kéo lâu dài đoàn tàu Fld = 7500N; Vld = 16,5km/h; am = 0,05m/s2; oct = 7N/KN; okt = 9N/KN; khởi động có rắc cát, biết số gng mà đầu tàu kéo theo khả cung cấp bình ắc quy 24 goòng 70 ... 0,6 1, 1 1, 1 Dài Rộng Cao lx hmóc B -1 1,0 600 2000 880 11 50 550 320 Móc B-2 1, 0 600 2000 880 11 50 550800 320 Chốt B-3 2,0 900 2800 12 40 11 50 800 320 Móc B-4 2,0 900 2800 12 40 11 50 800 320 Chốt B-5... (mm) B (mm) Ghi h P15 37 91 76 b P16 40 93 80 P18 40 96 85 P20 50 98,5 90 P24 54 10 7 92 P33 60 12 8 11 0 P38 68 13 5 11 4 P43 70 14 0 11 4 P50 70 15 0 13 2 B P65 76 18 0 15 0 P75 75 19 2 16 0 Đối với mỏ lộ... điểm theo vịng kín: Si = Si -1 + Wi -1 , i ( 4-2 2) Trong đó: Si- sức căng điểm thứ i, N Si -1 - sức căng điểm thứ i -1 , N Wi -1 , i- lực cản hai điểm i -1 1, N l’ l’ ’  Hình 4 .11 : Sơ đồ tính tốn lực cản

Ngày đăng: 25/10/2022, 02:45

TỪ KHÓA LIÊN QUAN