Потапов M.Г. Карьерный транспорт‚. Трасса, план и профиль пути. 7 План пути
 Скачать 6.98 Mb.
|
|
§ 2. Основные параметры вагонов Основные параметры вагонов (грузоподъемность, коэффициент тары, вместимость кузова, число осей, минимальный радиус кривой) характеризуют конструктивно-технический уровень вагонов и выбираются с учетом назначения вагона (в первую очередь) и характеристики транспортируемого материала. Грузоподъемность вагона наибольшая масса груза, допускаемая к перевозке. Технический прогресс в области вагоностроения характеризуется ростом грузоподъемности подвижного состава, благодаря чему сокращаются расходы на содержание вагона и вагонного парка в целом. Значением грузоподъемности определяется число вагонов в составе и длина поезда К настоящему времени грузоподъемность думпкаров достигла 180 т. Факторами, ограничивающими грузоподъемность вагона, являются габариты подвижного состава и нагрузка от осина рельсы, допускаемая состоянием верхнего строения пути. Тара вагона т — собственная масса вагона. Снижение тары вагонов при сохранении их прочности, а следовательно, увеличение полезного веса и сокращение энергии на передвижение поездов, — одна из главных задач транспортной науки и техники, для решения которой совершенствуют конструкции, применяют легированные стали, штампованные детали и штампо-сварные узлы. Коэффициент тары т — показатель, характеризующий техническое совершенство вагона. Техническим коэффициентом тары называют отношение тары вагона (собственной массы) к его грузоподъемности q q k т т = Очевидно, чем меньше коэффициент тары, тем меньше мертвый (бесполезный) вес поезда и экономичнее перевозки. Однако технический коэффициент тары не полностью отражает эксплуатационные качества вагона, поэтому пользуются также значением погрузочного (действительного) коэффициента тары, учитывающего фактическое использование грузоподъемности вагона, γ V q k т д т = где V — объем груза в кузове вагонам плотность транспортируемого материала, т/м 3 Эксплуатационным коэффициентом тары k э учитываются, кроме того, пробеги вагона в грузовом и порожняковом направлениях. В этом случае определяется отношение массы вагона, перемещаемой за один рейс в грузовом и порожняковом направлениях, к его грузоподъемности. Средневзвешенная масса вагона за рейс. ( ) , q k q т p β + = где пор гр гр L L L + = β — коэффициент использования пробега L гр и пор — расстояние откатки соответственно в грузовом и порожняковом направлении. Таким образом, эксплуатационный коэффициент тары β + = т э k k Если технический коэффициент тары думпкаров составляет, например, 0,5, то погрузочный равен 0,6—0,7, а эксплуатационный 0,9. Геометрический объем кузова вагона должен быть такой, чтобы при нормальной загрузке кузова грузоподъемность вагона использовалась полностью. Фактический объем перевозимого груза складывается из двух частей первая размещается в пределах геометрического объема, а вторая располагается выше уровня бортов, образуя породную призму, или шапку. Геометрический объем кузова даже при самой тщательной загрузке вагона используется на 90—95 % из-за неполной загрузки в торцовых частях кузова и неполного использования высоты бортов во избежание просыпания горной породы при движении поезда. Объем шапки составляет 20—25 % геометрического объема кузова. Общий коэффициент использования геометрического объема- кузова н = 1,1÷1,2. Таким образом, геометрический объем кузова , р н г k q V γ = где р — плотность разрыхленной породы. Объем кузова зависит от параметров погрузочного экскаватора. Карьерные экскаваторы ЭКГ, ЭКГ и ЭКГ имеют вместимость ковша, отнесенную км ширины, равную соответственно им. Для думпкаров грузоподъемностью 85 и 105 т объем кузова, отнесенный км длины, составляет 3,3 им. Для производительной работы экскаватора необходимо, чтобы погонная вместимость ковша была равна или меньше погонного объема кузова. Число осей вагона определяется допустимой нагрузкой на ось Р P q q n т + = Нагрузка на ось, в свою очередь, определяется несущей способностью железнодорожного пути. Для условий карьеров, где движение поездов происходит как по балластированным, таки по небалластированным путям, а земляным полотном служат различные горные породы, допускаемое давление на грунт находится в широком диапазоне 150—300 кПа. Верхнему пределу этого диапазона при существующих конструкциях пути соответствует допустимая нагрузка на ось до 280— 300 кН. Поэтому по условиям допустимого давления на грунт грузоподъемность четырехосных вагонов (в том числе думпкаров) ограничена пределом 75—85 т. При большей грузоподъемности используются шести- и восьмиосные вагоны. Размеры вагонов. Поперечное сечение кузова определяется принятым габаритом подвижного состава. Вагоны широкой колеи, используемые в настоящее время на карьерах, выполнены по габариту 1T и Т (максимальный поперечный размер 3750 мм. Предельная высота вагона при этом ограничена размером 4700 мм. Для вагонов думпкарного типа высота бортов кузова ограничивается условием устойчивости вагона при разгрузке. Практически высота откидывающегося борта не превышает 1300 мм. Длина кузова, а затем по конструктивным соображениями длина вагона определяются по заданной грузоподъемности и поперечному сечению кузова. При этом длина вагона ограничивается условиями вписывания в кривые участки пути. § 3. Думпкары Думпкары (вагоны-самосвалы) являются основным типом вагонов на открытых горных разработках. Распространение в карьерах они получили благодаря своей конструкции, которая позволяет наиболее быстро производить механизированную погрузку и разгрузку горной массы. Как отмечалось, думпкары относятся к полувагонам с бортами высотой 900—1300 мм. Состоят думпкары из тех же основных частей, что и вагоны других типов. Основное отличие конструкции определяется тем, что думпкары являются саморазгружающимися вагонами, с опрокидыванием кузова на сторону посредством специального разгрузочного механизма. Думпкары с пневматической разгрузкой оборудуются воздушной магистралью, запасным резервуаром и опрокидными цилиндрами. Схема пневматической разгрузки позволяет производить поочередную разгрузку отдельных думпкаров, а также разгрузку всего состава одновременно. Конструкции применяемых в мировой практике думпкаров различаются в зависимости от характера транспортируемого материала. Длятранспортирования крепких и скальных пород, разрабатываемых одноковшовыми экскаваторами, используют думпкары высокой прочности. Для транспортирования рыхлых пород, разрабатываемых одноковшовыми или многочёрпа- ковыми (цепными или роторными) экскаваторами, получили распространение думпкары, конструкция которых не рассчитана на восприятие больших ударных нагрузок. По конструктивной схеме разгрузки думпкары выполняются с откидывающимся, поднимающимся и скомбинированным бортом (рис. 27). Рис. 27. Конструктивные схемы думпкаров: ас откидывающимся бортом б — скомбинированным бортом в — с поднимающимся бортом односторонняя разгрузка. Слева показано, транспортное положение, справа — положение разгрузки В Советском Союзе наиболее часто применяются думпкары с откидывающимся бортом, предназначенные для транспортирования вскрышных породи руд плотностью 1,9—2,2 т/м 3 враз- рыхленном состоянии. Рама и кузов таких думпкаров выполняются достаточно массивными и прочными, коэффициент тары вагонов достигает 0,5. Отечественное думпкаростроение развивается в соответствии с тенденцией применения на открытых разработках высокопроизводительных экскаваторов с ковшами большого объема. За два последних десятилетия последовательно создавались ив настоящее время выпускаются Калининградским вагоностроительным заводом 50-, 60-, 85-, 105- и тонные думпкары. Думпкары Калининградского вагоностроительного завода представляют собой цельнометаллическую сварную конструкцию, состоящую из саморазгружающегося кузова и нижней рамы, 46 опирающейся на "поворотные тележки. Кузов вагона состоит из верхней рамы с настилом пола, двух лобовых стенок и двух продольных бортов. Под настилом пола помещается амортизирующая прокладка из деревянных брусьев. В лобовых стенках монтируются рычаги механизма открывания борта. Разгрузка вагона производится на любую сторону железнодорожного пути с "помощью цилиндров опрокидывания, наклоняющих кузов в сторону разгрузки. Для различных типов думпкаров Калининградского вагоностроительного завода характерна широкая унификация основных узлов. Характеристика думпкаров 6БС-60 BC-85 2BC-105 ВС-180 Грузоподъемность, т 60 85 105 180 Объем кузова геометрический, м 26,2 38 48,5 58,0 Тара вагона, т 29,0 35,0 47,0 68,0 Коэффициент тары 0,484 0,41 0,45 0,38 Число осей 4 4 6 8 Нагрузка на ось, кН 222 300 256 310 Число разгрузочных цилиндров 4 4 6 8 Угол наклона кузова при разгрузке, градус 45 45 45 45 Длина вагона по осям авто сцепок, мм 11 720 12 170 15 020 17 580 Ширина кузова наружная, мм 3 275 — 3 750 3 460 Высота вагона, мм 2 680 3 180 3 700 3 660 Длина кузова внутри, мм вверху 10 000 — 13 520 16 216 внизу 9 480 — 12 850 15 556 Ширина кузова внутри, мм вверху 2 910 3 120 3 230 3 300 внизу 2 600 2 622 2 704 2 740 Высота кузова внутри, мм 960 1 280 1 220 1 313 Думпкары типа 5BG-60 и 6ВС-60 грузоподъемностью 60 т (рис. 28) имеют усиленные кузов, продольные борта и лобовые стенки. Верхний настил, пола выполнен из листа толщиной 12 мм. Рис. 28. Думпкар грузоподъемностью 60 т 1 — кузов 2 — рама 3 — разгрузочный цилиндр 4 — ходовая тележка 5 — автосцепка Для разгрузки думпкара 5ВС-60 применена рычажная система открывания и закрывания бортов, расположенная в лобовых стенках загона. Борта открываются с опережением, так что при угле наклона кузова 27° борт полностью открыт. Это увеличивает устойчивость вагона при разгрузке с конечным углом наклона 45°. После разгрузки кузов вагона восстанавливается в транспортное положение под действием собственного веса. Думпкар грузоподъемностью 85 т предназначен для перевозки пород плотностью 2,2 т/м 3 в разрыхленном состоянии. Вагон четырехосный цельнометаллический, сварной конструкции. Рама вагона состоит из хребтовой и шкворневых штампованных балок. Разгрузочный механизм представляет собой, четыре телескопических цилиндра, установленных на цапфах в подшипниках скольжения. Механизм открывания и закрывания бортов состоит из литых направляющих, установленных потри с каждой стороны вагона и шарнирно соединенных с кузовом Шестиосный вагон-самосвал грузоподъемностью 105 т (рис. 29) состоит из опрокидывающегося кузова, рамы и двух трехосных тележек. Рычажная система механизма открывания бортов такова, что борт полностью открывается при повороте кузова на 25° и дополнительно поворачивается на угол 9° при повороте кузова на 45°. Рис. 29. Думпкар грузоподъемностью 105 т. Обозначения см. на рис. 28 Управление разгрузкой вагона осуществляется с помощью кранов пневматической разгрузки, расположенных по концам рамы, и одного воздухораспределителя. В пневматической схеме думпкара предусмотрена система принудительной посадки кузова в транспортное положение посредством подачи воздуха в верхнюю полость одного из цилиндров опрокидывания. В металлоконструкции этого думпкара широко использованы низколегированная сталь и штампо-сварные элементы. Думпкар приспособлен для загрузки экскаваторами с ковшом вместимостью 4—8 ми способен выдерживать ударную нагрузку от кусков породы массой дот, падающих с высоты 2 м. Думпкар грузоподъемностью 180 т (рис. 30) установлен на четырехосных тележках, спаренных из двух двухосных посредством соединительной балки. Рычажный механизм запора борта, расположенный в торцовых стенках, обеспечивает опережение открывания борта. Разгрузочный механизм состоит из восьми пневматических цилиндров (по четыре с каждой стороны. Рис. 30. Думпкар грузоподъемностью 180 т. Обозначения см. на рис. 28 В конструкции думпкара широко использованы штампо-сварные детали из низколегированной стали и облегченные прокатные профили. Думпкар рассчитан на транспортирование горных пород плотностью в разрыхленном состоянии 2,6—2,8 т/м 3 . При транспортировании распространенных вскрышных пород фактическая грузоподъемность составляет 120—140 т. Как видно, все рассмотренные думпкары выполняются с откидывающимися бортами. Как показал опыт эксплуатации, при транспортировании крупнокусковых пород думпкары с откидывающимися бортами наиболее целесообразны. На буроугольных карьерах ГДР, ФРГ и ряда других стран широкое применение для транспортирования рыхлых пород получили думпкары с поднимающимся бортом и односторонней разгрузкой кузова. Некоторое распространение думпкары этого типа получили ив СССР (на карьерах Днепровского бассейна, на Лопатинском фосфоритном карьере. Грузоподъемность четырехосных думпкаров этого типа достигает 80 т, восьмиосных — 180 т. Конструкция думпкаров с односторонней разгрузкой позволяет значительно упростить и облегчить вагоны. 48 Пневматическая система разгрузки думпкаров является единственной, однако она приводит к значительному утяжелению тары и большому расходу воздуха. Проводятся работы по созданию систем электрогидравлической разгрузки. Принцип действия такой системы заключается в том, что с помощью насоса, установленного на локомотиве или вагоне, жидкость под давлением до 20 МПа нагнетается в разгрузочные цилиндры думпкаров. Дистанционное управление разгрузкой ведется из кабины машиниста локомотива, где смонтирован пульт управления. С применением электрогидравлической разгрузки открывается возможность дальнейшего увеличения объема и грузоподъемности вагонов при одновременном снижении тары и повышении надежности работы в зимний период. Проводятся также работы по созданию схемы дистанционного управления разгрузкой думпкаров из кабины машиниста, позволяющей сократить трудоемкость работ при разгрузке, а при необходимости также возможность группового опрокидывания думпкаров. § 4. Ремонт вагонов Для содержания в исправности вагонного парка все вагоны, используемые в карьерах, проходят техническое обслуживание и подвергаются ремонтам. Текущее обслуживание вагонов — это комплекс мероприятий, в который входит технический осмотри текущий ремонт вагонов. Технический осмотр проводится ежесуточно в целях обеспечения безопасности движения поездов. При текущем ремонте устраняются внезапные отказы, производится замена неисправных деталей новыми или отремонтированными заранее. Текущий ремонт выполняется безотцепочным или отцепочным. Безотцепочный осмотри ремонт осуществляют в пунктах технического осмотра, размещаемых обычно на станциях. При этом освидетельствуют основные узлы и детали вагона в составе с устранением мелких неисправностей. Для текущего отцепочного (случайного) ремонта вагон направляется на специальные пути пункта технического осмотра или в депо. К наиболее частым случайным неисправностям думпкаров относятся утечка воздуха из ав- тотормозной или разгрузочной магистрали, заедание или поломка кранов управления при разгрузке, неполное закрывание борта, выход из строя буксового подшипника, выход из строя валиков рычажных передач. Различают профилактический, деповский и заводской ремонты вагонов. При профилактическом ремонте производят ремонт и регулировку тормозной системы и системы опрокидывания, ударно-сцепных приборов, а также ревизию букс и подшипников. При деповско м ремонте вагон разбирают частично, производят освидетельствование колесных пар, проверяют состояние тормозной системы, системы опрокидывания, ударно-сцепных приборов, рамы вагонов и кузова. При заводском ремонте производят полную разборку вагона. В соответствии с составленной дефектной ведомостью восстанавливают изношенные детали или заменяют их новыми замене подлежат также колесные пары. Все виды ремонтов производятся в электровозо-вагонных или вагонных депо. Вагонные депо (или цехи электровозо-вагонных депо) оснащаются оборудованием для производства ремонта колесных пар (электрогорн для нагрева бандажей при их насадке, обточные, токарные, карусельные, сверлильные, строгальные, долбежные и другие станки. Предусматриваются механическое, кузнечно-сварочное, заливочное (по заливке баббитом буксовых подшипников, роликовое и автоматное отделения (по ремонту автотормозного оборудования. При ремонте подвижного состава необходимо применять агрегатно-узловой метод, позволяющий сократить длительность простоев вагонов при ремонте и снизить стоимость работ. В этом случае подлежат замене новыми изношенные и неисправные узлы подвижного состава с последующим их ремонтом специализированными бригадами. Межремонтные сроки для вагонов в зависимости от условий работы составляют между заводскими ремонтами 3—4 года, между деповскими — 1 год, между профилактическими 1—2 мес. Время простояв заводском ремонте составляет 6—8 сут, в деповском 1,5—2 сут, в профилактическом ч. 49 ГЛАВА 4. ЛОКОМОТИВЫ На открытых горных разработках находят применение все основные типы локомотивов паровозы, электровозы и тепловозы. Особенности работы в карьерах обусловливают ряд требований, предъявляемых к характеристикам локомотивов способность преодолевать затяжные подъемы пути без значительного снижения скорости и проходить кривые участки пути радиусом дом, возможно меньшая зависимость от источника энергии, постоянная готовность к работе враз- личных климатических условиях, высокая экономичность. § 1. Общие сведения об электрифицированном транспорте Исследования в области карьерного транспорта и опыт многолетней эксплуатации показали, что наиболее эффективной для карьерных условий является электрическая тяга, обладающая рядом тягово-эксплуатационных преимуществ перед другими видами тяги. Основные из них 1. целесообразность работы на подъемах до 40—45‰ (в случае применения моторных думпкаров — до 50—60‰); 2. высокая удельная мощность электровозов и их способность выдерживать значительные кратковременные перегрузки 3. сравнительно высокая экономичность 4. возможность увеличения сцепного веса у электровозов путем работы по так называемой системе многих единиц, когда объединяются два или более локомотивов, а управление ими осуществляется одной бригадой с любого из них 5. лучшие условия работы локомотивных бригад 6. наименьшая по сравнению с другими локомотивами чувствительность к климатическим условиям 7. незначительное потребление энергии вовремя стоянок (только на собственные нужды, что особенно заметно на открытых разработках при продолжительных стоянках составов под погрузкой и разгрузкой. На всех вновь строящихся и реконструируемых карьерах с железнодорожным транспортом предусматривается применение электрической тяги. Электрическая тяга может использоваться при различных системах тока и разных напряжениях. При электрификации на постоянном токе согласно ГОСТ 6962—75 на токоприемнике электровоза допускается применение напряжения 1500 и 3000 В. Электрификация же транспорта на переменном токе требует применения системы однофазного тока промышленной частоты 50 Гц напряжением 10 кВ. Система постоянного тока успешно применяется на карьерном железнодорожном транспорте, так как при этом используются простые и надежные двигатели постоянного тока последовательного (сериесного) или смешанного (компаундного) возбуждения, обладающие особенно благоприятными тяговыми характеристиками. В настоящее время для карьерного транспорта при колее 1520 мм применяется напряжение 1500 В. С вводом в эксплуатацию карьеров значительной глубины и характеризующихся высокими грузооборотами становится необходимым дальнейшее увеличение сцепного веса и мощности локомотивов. Однако при напряжении 1500 В постоянного тока мощность локомотивов ограничивается системой энергоснабжения электрифицированного транспорта. Решение этой проблемы заключается в увеличении напряжения в контактном проводе. При этом возможны два направления применение системы постоянного тока напряжением 3000 В и применение системы переменного тока напряжением 10 кВ. В обоих случаях открывается возможность значительного повышения сцепного веса. Применительно к действующим предприятиям, где ввиду возросшего объема перевозок требуется реконструкция электротяги и повышение напряжения, получает применение система постоянного тока при напряжении 1500/3000 В. При этом электровоз может работать на два напряжения. Практически происходит постепенный перевод карьера на напряжение 3000 В. Осуществлена, например, реконструкция электротяги на Сарбайском железорудном карьере. Система однофазного переменного тока, имеющая ряд преимуществ перед системой постоянного тока, является перспективной. По контактному проводу может быть подано высокое напряжение тыс. В) промышленной частоты 50 Гц с понижением непосредственно на электровозе. Трудности создания высокоэффективного тягового двигателя переменного тока нормальной частоты ограничивают применение этой системы электротяги. Получает распространение система однофазно-постоянного тока, при которой электровоз, питаемый однофазным переменным током высокого напряжения, имеет также понизительный трансформатор, выпрямительную установку и тяговые двигатели постоянного тока. Таким образом, не снижая тяговых качеств локомотива, удается значительно упростить и облегчить систему энергоснабжения. При электрификации транспорта создается система энергоснабжения, предусматривающая устройства для необходимых преобразований и передачи энергии от энергосистемы к движущимся электровозам (рис. 31). От электростанции энергия передается линией электропередач / на тяговую подстанцию. Рис. 31. Схема питания электровоза энергией а — постоянного тока б — переменного тока При работе транспорта на постоянном токе на тяговой подстанции производится понижение напряжения трансформатором 2 и преобразование переменного тока в постоянный с помощью выпрямителей 3, затем энергия поступает в контактную сеть. При переменном токе энергия подается в контактный провод непосредственно от понизительной тяговой подстанции. Переменный ток преобразуется в постоянный на электровозе. Тяговая сеть постоянного и переменного тока состоит из питающей линии 4, контактного провода 5, с которого энергия снимается токоприемником электровоза, рельсовой цепи 6 и отсасывающей линии 7, по которой ток протекает к шинам подстанции. Тяговые подстанции выполняются стационарными или (реже) передвижными. Стационарные подстанции располагаются на бортах карьера. Передвижные подстанции, используемые как дополнительные и монтируемые на железнодорожных платформах, могут передвигаться вслед за подвиганием горных работ и благодаря этому быть постоянно приближенными к потребителям энергии. Число и местоположение тяговых подстанций определяется протяженностью электрифицированных путей, разветвленностью транспортной схемы, значениями напряжения и тяговых нагрузок и выбирается на основании технико-экономических расчетов. Питание электровозов электроэнергией осуществляется с помощью контактной сети, основными элементами которой являются опоры и подвешенный к ним на изоляторах медный контактный провод сечением 85 или 100 мм 2 По условиям эксплуатации контактная сеть в карьерах разделяется на стационарную и передвижную. Стационарная контактная сеть монтируется на металлических или железобетонных опорах, устанавливаемых на расстоянии 35—45 модна от другой. При этом контактный провод располагается над осью путина высоте 5,75—6,25 мот головки рельса. Установка опор производится с учетом принятого габарита приближения строений. При однопутной линии опоры контактной сети имеют консоли для подвески провода (рис. 32). При двух- и многопутной линии опоры устанавливаются по обе стороны земляного полотна и соединяются гибкими поперечинами, к которым крепятся контактные провода всех путей. 51 Рис. 32. Подвеска контактного провода Для уменьшения износа трущихся частей токоприемника контактный провод на стационарных путях подвешивается зигзагом, те. на каждой опоре провод последовательно смещается в разные стороны от оси путина мм. Передвижная контактная сеть, устанавливаемая на уступах и отвалах, характеризуется двумя особенностями. Во-первых, она периодически подлежит перемещению вслед за подвиганием фронта работ в карьере или по мере развития отвалов. Поэтому опоры контактной сети должны быть приспособлены к переноске. Существует ряд конструкций металлических и деревянных опор передвижной контактной сети (рис. 33). 52 Рис. 33. Передвижные опоры контактной сети а — металлическая б — деревянная Металлические опоры часто изготовляют заодно с рельсовым путем. Деревянные опоры выполняются несвязанными с путем. Иногда для удобства переноски их выполняют складными. Во-вторых, контактный провод передвижной сети располагается сбоку от железнодорожного пути, чтобы не мешать экскаваторной погрузке вагонов. Токосъем осуществляется специальными боковыми токоприемниками электровоза. Высота подвески проводам. Согласно правилам технической эксплуатации расстояние бокового провода от оси пути должно находиться в пределах 2,7—3,2 м. Однако в случаях применения экскаваторов с ковшом вместимостью 8 им это расстояние становится недостаточными для безопасности его следует увеличивать соответственно доим. Расстояние между опорами передвижной сети на прямых участках не превышает 18 м, на кривых радиусом 100—200 м это расстояние сокращается дом. При эксплуатации передвижной контактной сети (протяженность ее достигает 60 % общей длины контактной сети) основными являются работы, производимые при переукладках забойных и отвальных путей в процессе ведения горных работ. Работы по переустройству контактной сети включают разборку с демонтажем провода и опор, переноску или перевозку элементов сети, сборку сети на новой трассе с установкой опор и монтажом контактного провода. В связи с этим ряд операций при обслуживании контактной сети выполняется со значительными затратами ручного труда. Трудоемки, например, работы по передвижке опор и контактного провода. Для механизации этих работ, на карьерах применяются обычно машины на базе бульдозеров. Целесообразен переход на облегченные опоры и элементы арматуры, а также создание специальных машин для карьерных условий. |