Курсовая работа: 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

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 qг , 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 = Sсб

где Sсб – натяжение сбегающей ветви, Н

S2 = S1×kу = Sсб×1,01

где kу – коэффициент увеличения натяжения

S3 = S2+W2-3 = S2+(qл+qр.п)×LП×w×g

где qл – погонная масса ленты, кг/м;

qр.п. – погонная масса роликоопор порожней ветви, кг/м;

Lп – горизонтальная проекция длины конвейера, м.

w – коэффициент сопротивления движению (принимается 0,04)

g – ускорение свободного падения, м/с2

S4 = S3×kу = S3×1,01

S5 = S4 + W4-5 =S4 + (qг+ qл)×LГ ×w×g

Sнб(5) = Scб(1)×ema

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

Sнб(5) = Scб(1)×8,14

Sнб(5) = Scб×1,01×1,01+qл×LП×w×g×1,01+ qр.п×LП×w×g×1,01+ qг×LГ×w×g+ qл×LГ×w×g

Sнб(5) = Scб×1,012 + 10868,11, Scб×8,14 = Scб×1,012 + 10868,11

Sнб = Scб×8,14 = 8,14×1526,44 = 12425,22 Н

F = Sнб - Sсб = 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);

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

i – средневзвешенный уклон пути;

wКР – коэффициент дополнительного сопротивления от криволинейности трассы, Н/кН;

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

где SБ – база вагонетки, м (согласно приложению 3, принимается 1,3);

SК – 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 wг– основное удельное сопротивление движению гружёных вагонеток, Н/кН (согласно таблице 4, wГ=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 IГ = 42 А, IП = 42А; скорости uГ = 13,5 км/ч, uП = 13,5 км/ч.

Время одного рейса

где tП – время движения состава в порожнем направлении, мин;

tГ – время движения состава в грузовом направлении, мин;

q – время загрузки, разгрузки состава, мин

где L – средневзвешенная длина откатки, км;

uП, uГ – скорость движения состава соответственно в порожняковом и грузовом направлении, км/ч;

мин

где z – число вагонов в составе;

tЗ – время загрузки одной вагонетки (принимается по таблице 5), мин;

tР – 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); IГ, IП – токи двигателя, соответственно при движении с гружёным и порожним составами, А; Тр – время рейса, мин.

;

где IЧ – часовой ток двигателя, принимается по электромеханической характеристики, А.

Проверка веса поезда по торможению

Допустимая скорость

где uДОП – 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 = 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;

wГ – основное удельное сопротивление движению wГ = 5;

i – уклон пути, i = 4;

wКР – сопротивление движению на криволинейных участках, принимается wКР = 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 nДОП.ГР на расчётном преобладающем уклоне определяется по формуле, учитывая, что £ 40 м, BДОП = 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 nДВ – число тяговых двигателей электровоза, nДВ = 2;

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

Согласно электромеханической характеристике электродвигателя ЭГ-46 рисунок 1 (2.112) полученным значениям соответствуют токи IГ = 30 А ; IП = 35А.

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

где Lг – длина транспортирования гружёного состава, км;

kГ – коэффициент учитывающий снижение скорости в периоды разгона и торможения

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

где Lп – длина пути в порожняковом направлении, км;

kП – коэффициент учитывающий снижение скорости в периоды разгона и торможения kП = 0,8

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

где tЗ – время загрузки одной вагонетки, мин;

tР – 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 tСМ – продолжительность смены, принимаем 6 ч;

kЭ – коэффициент учитывающий время подготовки электровоза к эксплуатации, принимаем kЭ = 0,8

потребное число рейсов за смену

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