Эксплуатация автосамосвала

Размещено на http://www.allbest.ru/

Выполнить тяговый и эксплуатационный расчеты автосамосвала, движущегося по трассе, при следующих исходных данных:

годовая производительность карьера А = 45 млн т;

число рабочих дней в году n_раб = 305;

число смен в сутки n_см = 3;

продолжительность смены T_см = 8 ч;

насыпная плотность груза г = 1,6 т/м³;

расстояние транспортирования груза L = 1,76 км;

тип покрытия дороги - щебёночное;

породы - скальные.

Ход работы

1. Выбираем экскаваторно-автомобильный комплекс в соответствии с годовой производительностью карьера (табл. 1).

Таблица 1 - Условия эксплуатации экскаваторно-автомобильных комплексов

Годовая производительность А, млн. т	Характеристика комплекса
	Вместимость ковша экскаватора, м3	Грузоподъемность автосамосвала, т
< 10	3-8	30-55
10-30	5-12,5	40-120
30-50	8-15	80-150
> 50	Более 10	Более 120

Исходя из таблицы, выбираем экскаватор ЭКГ-12, а для сравнения используем 3 марки автосамосвалов: БелАЗ-75491, БелАЗ-75570 и БелАЗ-75131. автосамосвал эксплуатация грузоподъемность



Таблица 2 - Технические характеристики подходящих автосамосвалов БелАЗ

Основные параметры	Марка автосамосвала
	75491	75570	75131
Грузоподъемность, т	80	90	130
Двигатель	КТА-38С	QST 30-С	КТА-50
Мощность, кВт	750	783	1176
Трансмиссия	-	ГМП (6+1)	-
Шины	27.00-69	27.00R49	33.00-R51
Максимальная скорость, км/ч	50	50	45
Радиус поворота, м	11	11	13
Масса, т	72,5	73	105
Габариты, мм	10300х5420х5350	10340х5400х5340	11500х6470х5720
Вместимость кузова геометрическая (с шапкой), м3: основной вариант вариант углевозного кузова	35(46) 59,7(74)	60 (75) -	50 (75,5) -

Определяем фактическое количество ковшей экскаватора, загружаемых в кузов автосамосвала. Затем рассчитываем фактическую грузоподъемность каждого автосамосвала. После чего определяем коэффициент использования грузоподъемности для каждого из выбранных автосамосвалов:

Для первого автосамосвала (БелАЗ-75491):

n_ф1 = = = 4,2 = 4; (1)

q_ф1 = n_ф1 • V_к ? г = 4 ? 12 ? 1,6 = 76,8 т; (2)

К_q1 = = = 0,96. (3)

Для второго автосамосвала (БелАЗ-75570):

n_ф2 = = = 4,7=5;

q_ф2 = n_ф2 • V_к ? г = 5 ? 12 ? 1,6 = 96 т;

К_q2 = = = 1,06.

Для третьего автосамосвала (БелАЗ-75131):

n_ф3 = = = 6,8 = 7;

q_ф3 = n_ф3 • V_к ? г = 7 ? 12 ? 1,6 = 134,4 т;

К_q3 = = = 1,03.

где q - грузоподъемность автосамосвала, т;

V_к - вместимость ковша экскаватора, м³;

г - насыпная плотность груза, т/м³.

По полученным значениям коэффициентов использования грузоподъемности окончательно выбираем автосамосвал БелАЗ-75131 с электромеханической трансмиссией серии 7513.

Таблица 3 - Технические характеристики автосамосвала БелАЗ-75131

Основные параметры	БелАЗ-75131
Грузоподъемность, т	130
Двигатель	КТА-50
Мощность, кВт	1176
Мощность генератора, кВт	800
Мощность электрического двигателя, кВт	420
Шины	33.00-R51
Максимальная скорость, км/ч	45
Радиус поворота, м	13
Масса, т	105
Габариты, мм	11500х7580х5720
Вместимость кузова геометрическая (с шапкой), м3	50(75,5)

2. Суммарные сопротивления движению автосамосвала W, Н, на 1-ом участке расчётной трассы, в грузовом и порожняковом направлениях, складываются из следующих сопротивлений: основного W_о, воздушной среды W_в, от уклона W_i, инерции вращающихся масс W_j и на криволинейных участках W_R, т.е.:

= = 94 + 0 + 0 + 28 + 0 = 122 кН;

= = 50,4 + 0 + 0 +0 + 0 = =50,4 кН (4)

Знак «+» в формуле ставится при движении на подъем или по ровной поверхности, знак «-» - при движении на спуск.

Суммарное сопротивление движению автосамосвала рассчитываем на каждом участке трассы как в грузовом, так и порожняковом направлениях.

Силу основного сопротивления движению автосамосвала определяем по формуле:

= = 400 • (130 + 105) = 94000 Н = 94 кН; (5)

Для порожних автомобилей увеличиваем на 20-25 %.

= = 480 • 105 = 50400 Н = 50,4 кН;

где щ_о - удельное основное сопротивление движению автосамосвала, Н/т;

М - полная масса автосамосвала, т, с грузом



М = q + q_т=130+105=235т.

без груза

М = q_т=105т.

где q - грузоподъемность, т;

q_т - масса тары, т.

В зависимости от назначения дороги и типа дорожного покрытия принимаем следующие значения щ_о, Н/т:

Постоянные откаточные дороги с покрытием:

бетонным, асфальтовым 150-200

щебеночным, гравийным 250-400

Забойные дороги:

на скальных породах 400-600

на рыхлых породах 600-1000

Отвальные дороги:

на скальных породах 900-1200

на рыхлых породах 1200-2000

Силы сопротивления воздушной среды W_в = 0.

Силы сопротивления от уклона автодороги :

, т.к. i₁ = 0; (8)

Силу сопротивления, вызываемого инерцией вращающихся масс, находим следующим образом:



= 0 кН ; (9)

= 28 кН;

где г_и - коэффициент инерции вращающихся масс автомобиля (при гидромеханической трансмиссии г_и = 0,01-0,03; при электромеханической -

г_и = 0,1-0,15); а - ускорение (замедление) автосамосвала, м/с²,

= = = 0 м/с²; (10)

= = = 0,11 м/с²;

где х_ai, х_a(i-1) - скорость движения автосамосвала, соответственно, на последующем и предыдущем участках трассы, км/ч,

при движении на подъем или по горизонтальному участку:

= = • 0,9 • 0,66 = 50 км/ч; (11)

Ограничиваем скорость движения автосамосвала на 1-ом участке в груженом направлении по условию безопасности до 40 км/ч.

= 40 км/ч, т.к. автосамосвал движется на спуск;

где N_дв - мощность передвижного двигателя, кВт;

i - величина уклона на данном участке, ‰;

з_о.м - коэффициент отбора мощности, з_о.м = 0,88-0,90;

з_тр - КПД трансмиссии (для гидромеханической з_тр = 0,70-0,72; для электромеханической з_тр =(0,66-0,69);

l_i - длина i-го участка трассы, м.

Сила сопротивления на криволинейных участках автодороги:



= 0, т.к. 1-й участок - прямолинейный. (12)

Результаты расчетов суммарных сил сопротивления движению автосамосвала на каждом участке трассы в грузовом и порожняковом направлениях представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Суммарные силы сопротивления движению автосамосвала

Участок	що, Н/т	Wо, кН	Wв, кН	Wi, кН	Wj, кН	WR, кН	W, кН	ха, км/ч	а, м/с2
Грузовое направление
1	400	94	0	0	28	0	122	27	0,11
2	400	94	0	19	-34	53	132	22	-0,13
3	400	94	0	33	-3	0	124	20	-0,01
4	400	94	0	19	119	1,1	195	40	0,46
5	1000	235	0	188	-75	0	348	6	-0,29
Порожняковое направление
5	1200	126	0	84	36	0	78	40	0,31
4	480	50,4	0	8,4	0	0,5	59	40	0
3	480	50,4	0	14,7	0	0	36	40	0
2	480	50,4	0	8,4	0	24	66	40	0
1	480	50,4	0	0	0	0	50,4	40	0

3. Динамический фактор автосамосвала Д, Н/т, вычисляем на 1-ом участке трассы в грузовом и порожняковом направлениях:

Д_гр1 = = 400 + 10 • 0 + 121 + 0 = 521 Н/т; (13)

Д_пор1 = = 480 + 10 • 0 +0 + 0 = 480 Н/т ,

где щ_j - удельное сопротивление инерции вращающихся масс, Н/т,



Н/т; (14)

Н/т.

щ_R - удельное сопротивление на криволинейных участках трассы, Н/т,

щ_{R гр1} = щ_{R пор1}=0 ,так как W_{R гр1}=0 , (щ_R = ) (15)

Воспользовавшись тяговой характеристикой автомобиля (рис. 1), определяем следующие значения:

х_гр1 = 25,5 км/ч, F_гр1 = 125 кН, х_пор1 = 40 км/ч, F_пор1 = 52 кН.

Данные по остальным участкам приведены в таблице 5.

Рисунок 1 - Тягово-динамическая характеристика автомобиля БелАЗ-75131 (к примеру расчета на 1 участке в грузовом и порожняковом направлениях).



Таблица 5 - Скорость движения и значения силы тяги автомобиля

Уча-сток	Динамический фактор Д, Н/т	х, км/ч	F, кН
	Формула	Расчет	Резуль-тат
Грузовое направление
1		400 + 10 • 0 + 121 + 0	521	25,5	125
2		400 + 10 • 8 - 143 + 225	562	24	132
3		400 + 10 • 14 -11 + 0	529	25	128
4		400 - 10 • 8 + 506 + 5	831	16	197
5		1000 + 10 • 80 - 319 + 0	1481	9	348
Порожняковое направление
5		1200 - 10 • 80 + 341 + 0	741	38	85
4		480 + 10 • 8 + 0 + 5	565	40	62
3		480 - 10 • 14 + 0 + 0	340	40	38
2		480 - 10 • 8 + 0 + 225	625	40	70
1		480 + 10 • 0 + 0 + 0	480	40	52

Производим проверку по условию F ? W на каждом участке трассы. Данное условие выполняется на всех участках трассы.

Максимальное значение силы тяги автосамосвала проверяем по условию сцепления колеса с дорогой:

F_max = F_гр5 ? 1000М_сц • g ? ш;

348000 < 1000 • 157,5 • 10 • 0,5;

348000 < 787500 - условие выполняется,

где М_сц - сцепная масса автомобиля для автосамосвала с колесной формулой 4х2,



М_сц = 0,67(q + q_т) = 0,67 • (130 + 105) = 157,5 т;

ш - коэффициент сцепления колеса с дорогой (таблица 6).

Таблица 6 - Значения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорогой

Дорога	Состояние дороги покрытия
	сухое	мокрое
Постоянная: щебеночная с поверхностной обработкой асфальтобетонная и бетонная	0,75 0,70	0,50 0,45
Забойная или отвальная: забойная укатанная отвальная укатанная покрытая снегом	0,60 0,40-0,50 0,20-0,30	0,40-0,50 0,30-0,40 0,10-0,18 (обледенелая)

4. Тормозной путь груженого автосамосвала на 4-м участке определяем по формуле:

м,

где - предтормозной путь автосамосвала,

м

где t_п - время приведения тормозов в действие, t_п = 0,4-0,7 с;

- действительный тормозной путь автосамосвала,



= = = 1,4 м,

где - коэффициент основного сопротивления движению автомобиля,

= = = 0,4;

К_g•i - коэффициент сопротивления от уклона дороги,

К_g•i = = = 0,08.

Проведя аналогичные расчеты для автосамосвала, движущегося порожняком на 2-м, 3-м и 5-м участках, получаем:

= 16,2 м;

= 14,3 м;

= 16,7 м.

5. Для определения расчетного и фактического расходов топлива автосамосвалом за один рейс сначала находим работу на транспортирование груза:

= (105 + 130)(590 • 1760 + 1000 • 10 • 38,7) + 105(1760 - 1260) • 590 = 3,7 • 10⁸ Н•м,

где - средневзвешенное удельное основное сопротивление движению автомобиля:



= = + = 590 Н/т;

L - расстояние транспортирования груза , м;

Н - высота подъема груза,

Н = = = 38,7 м; (25)

?L_т - сумма длин участков, на которых происходит торможение, м,

?L_т = = 200 + 150 + 510+ 400 = 1260 м.

Расчетный расход топлива определяем следующим образом:

Е_р = А_тр • = = 20,6 кг,

где q_т.с - теплотворная способность дизельного топлива, q_т.с ? 10000 ккал/кг;

з_диз - КПД дизельного двигателя, з_диз = 0,43.

Фактический расход топлива вычисляем по выражению:

Е_ф = Е_р • К_зим • К_м • К_в.н = 20,6 • 1,05 • 1,06 • 1,04 = 23,8 кг,

где К_зим - коэффициент, учитывающий повышение расхода топлива в зимнее время, К_зим = 1,05-1,10;

К_м - коэффициент, учитывающий расход топлива на маневры,

К_м = 1,04-1,07;

К_в.н - коэффициент, учитывающий расход топлива на внутригаражные нужды, К_в.н = 1,04-1,06.

Тогда расход масла составит 1,03 кг (5% от расхода топлива), а расход смазочных материалов - 0,3 кг (1,5% от расхода топлива).

6. Время рейса автосамосвала определяем по формуле:

Т_р = t_п + t_дв + t_р + t_доп = 5,4 + 9,8 + 1 + 2,4 = 18,6 мин, (29)

где t_п - время погрузки автомобиля,

t_п = = = 5,4 мин, (30)

где t_ц - время цикла экскаватора, мин;

V_к - вместимость ковша экскаватора, м³;

К_э - коэффициент экскавации;

г - насыпная плотность груза, т/м³;

t_дв - время движения автосамосвала в грузовом и порожняковом направлениях,

= ? + ? К_р.з = + + + + + + + + + • 1,1 = 9,8 мин,

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

К_р.з - коэффициент, учитывающий разгон и замедление автосамосвала при движении, К_р.з = 1,10-1,12;

t_р - время разгрузки автосамосвала, t_р = 0,75-1,0 мин;

t_доп - время, затраченное на маневры при подъезде автосамосвала к местам погрузки и разгрузки, t_доп = 0,9 + 1,5 = 2,4 мин (тупиковая погрузка):

Загрузка:

сквозная 0-0,20

петлевая 0,33-0,42

тупиковая 0,83-1,0

Разгрузка 1,34-1,72

7. Сменную техническую производительность автосамосвала рассчитываем по формуле:

Q_см = q • К_г = • 130 • 0,75 = 2889 т, (32)

где Т_см - продолжительность смены, ч;

К_г - коэффициент, технической готовности, характеризующий безотказность и ремонтопригодность автомобиля, К_г = 0,75-0,80.

8. Для определения рабочего и инвентарного парков автосамосвалов сначала находим сменный грузооборот карьера:

= = = 54098 т, (33)

где А - годовая производительность карьера, т;

К_н.р - коэффициент неравномерности работы карьера, К_н.р = 1,1-1,2;

n_раб - число рабочих дней в году;

n_см - количество смен в сутки.

Тогда:



N_раб = К_н.д • = 1,2 • = 22; (34)

N_инв = = = 29.

8. Пропускную способность карьерной автодороги устанавливаем по выражению:

N_ч = = = 783 авт/ч, (35)

где х_ср.т - среднетехническая скорость движения автосамосвала,

х_ср.т = = = 26,5 км/ч, (36)

где х_гр - средняя скорость движения автомобиля с грузом,

х_гр = = 19,9 км/ч;

х_пор - средняя скорость движения автомобиля без груза;

х_пор = = 39,6 км/ч;

L_т - максимальный тормозной путь, L_т = 16,7 м;

l_а - длина автомобиля, м.

Провозную способность вычисляем по формуле:

М_а = q = • 130 = 50895 т/ч, (37)

где К_рез - коэффициент резерва пропускной способности, К_рез = 1,75-2,0. На проектируемом предприятии автосамосвалы направляются к свободному в данный момент экскаватору, поэтому график движения не строится.



Список литературы

1.Расчёты транспортных машин открытых горных разработок: учеб. пособие / Ю.А. Плютов.

2. Учебное пособие по циклу практических занятий. Плютов Ю.А.; Карепов В.А.; Щелконогов П.В.

Размещено на Allbest.ru