Расчет автомобильного транспорта. 2

Исходные данные

Содержание

Введение  …………………………………………………………………………..4

1. Автомобильный транспорт ……………………………………………………5

1.1 Подвижной состав ……………………………………………………………6

1.2 Карьерные дороги …………………………………………………………...10

1.3 Определение ширины проезжей  части …………………………………….12

1.4 Обмен автомашин в забоях …………………………………………………13

2. Расчета транспортного оборудования  при разработке месторождений  ….15

Заключение  ………………………………………………………………………22

Список  литературы ……………………………………………………………...24

Введение

За последние 20—25 лет техническая  вооруженность  открытых горных работ  изменилась коренным образом в сторону  увеличения мощности и экономичности  оборудования, интенсификации технологических  процессов. Определенные изменения  претерпела технология открытых горных работ. И вместе с тем применяемые  на практике методы организации и  планирования производства изменяются очень незначительно .

До настоящего времени задачи эффективного использования оборудования на карьерах, задачи взаимоувязки отдельных работ и процессов решаются традиционно сложившимися способами, часто — интуитивно. Основной базой руководства горными работами является производственный опыт, причем в значительной степени — индивидуальный.

Таким образом, основным тормозом дальнейшего  прогресса ведения открытых горных работ является противоречие между все возрастающим уровнем технической вооруженности и сложности производства и медленно развивающимися методами его организации и управления. Это положение достаточно убедительно свидетельствует об актуальности исследований в области управления и организации открытых горных работ, направленных на совершенствование этой сферы деятельности.

Существенно повысился уровень  практической работы по организации  функционирования производственных подразделений  предприятий во многих горнодобывающих  отраслях.

В результате развития производства и горной науки объективно возникла необходимость и возможность  разработки единых теоретических основ  организации и управления производством  на шахтах, карьерах и рудниках и  их приложения к конкретным организационным  задачам горного производства. Решение  этой научной проблемы и реализация полученных рекомендаций должны обеспечивать коренное совершенствование горных работ, существенно повысив эффективность  добычи полезных ископаемых.

Для современных карьеров обычно характерным  является большой объём перевозок. Например, среднесуточный объём перевозок  массы горной породы на Магнитогорском железорудном карьере превышает 70 тыс. тонн, на Коркинском буроугольном карьере  – более 100 тыс. тонн. Стоимость транспорта составляет 30-40%, достигая в глубоких карьерах 60-70% от полной стоимости 1 м² вскрыши. На транспортных работах занято до 40% общего количества рабочих карьера.

Различают внутрикарьерный, траншейный и поверхностный транспорт. Основными  видами карьерного транспорта являются: рельсовый, безрельсовый, конвейерный и комбинированный. Выбор того или иного вида транспорта обуславливается: масштабом работ, физическими свойствами пород, сроком эксплуатации и условиями залегания ископаемых, расстоянием перевозки горной массы, глубиной разработки, принятым способом вскрытия и эксплуатации месторождения и различными местными условиями. Так рассмотрим работу автомобильного транспорта.

1. Автомобильный транспорт

Автомобильный карьерный транспорт  получил широкое распространение  на открытых разработках всех горнодобывающих  отраслей как в России, так и во многих странах мира. Опыт применения автотранспорта подтвердил его высокие технико-экономические показатели в определенных горнотехнических условиях.

Его особенно эффективно применять  в период строительства карьеров, при интенсивной разработке месторождений  с большой скоростью подвигания забоев и высоком темпе углубки  горных работ.

Автомобильный транспорт применяется  главным образом на карьерах с  небольшим годовым грузооборотом (до 15-20 млн.т) при расстоянии транспортирования до 4-5 км. С появлением автосамосвалов большой грузоподъемности ( 75-180 т и более) их применение стало эффективным при годовом грузообороте 50-60 млн.т и более.

Автомобильный карьерный  транспорт  имеет свои преимущества перед конвейерным транспортом в условиях транспортировки горных пород с разными физико-механическими свойствами. При этом в отличие, например, от железнодорожного транспорта достигается упрощение процесса отвалообразования, есть возможность передвигаться по относительно крутым подъемам автодорог за счет сокращения длины транспортных коммуникаций, по сравнению с железнодорожным транспортом он обладает большей гибкостью  и маневренностью.

Рациональное расстояние транспортирования  при автотранспорте не превышает 3-4 км, поэтому карьеры, где используют автотранспорт, имеют сравнительно ограниченные размеры в плане (не более 2-2,5 км). Уклоны автодорог составляют 4-5⁰ (80-100 ⁰/₀₀), радиусы поворота на дорогах 40-50 м, глубина карьера обычно не превышает 200-250 м.

Преимущественному применению автомобильного транспорта способствуют следующие его достоинства:

• автономность энергоисточника, большая маневренность и взаимная независимость работы автосамосвалов;
• невысокая требовательность к плану и профилю автомобильных трасс (допускаемые радиусы составляют 15 -25 м, подъемы и уклоны до 80 - 120%) позволяют уменьшить объемы капитальных траншей и сократить сроки и стоимость строительства карьеров;
• возможность лучшего использования экскаваторов за счет практически непрерывной подачи автосамосвалов под погрузку;
• возможность существенного увеличения темпов понижения горных работ и скорости подвигания забоев;
• более эффективное производство раздельной выемки при разработке сложноструктурных залежей и транспортировки многосортных полезных ископаемых;
• целесообразность применения для разработки небольших месторождений с малыми запасами и сроком существования карьеров, при малых размерах карьерных полей в плане и неблагоприятной их конфигурации, при сложной топографии поверхности и др;
• возможность транспортирования горных пород с самыми различными физико-механическими свойствами;
• упрощение процесса отвалообразования.

Основные недостатки автомобильного транспорта:

• небольшие пределы рациональной дальности перевозок;
• высокая интенсивность движения, большой парк автосамосвалов и штат водителей при больших грузооборотах;
• снижение эффективности работы автотранспорта из-за недостаточной надежности и коротких сроков эксплуатации парка автомашин при отсутствии необходимой ремонтной базы;
• удорожание автотранспорта из-за необходимости систематического поддержания и ремонта дорог;
• зависимость от климатических условий (частые простои транспорта при дождях и снегопадах);
• загрязнение атмосферы отработавшими газами при большой интенсивности движения и ограниченных размерах карьера;
• относительно высокие энергоемкость и эксплуатационные затраты.

1.1 Подвижной состав

По конструктивному исполнению подвижной состав карьерного автотранспорта разделяется на две основные группы: автосамосвалы и полуприцепы.

По конструктивному исполнению полуприцепы разделяются на три типа: с разгрузкой назад, через дно и с опрокидыванием кузова набок.

В отечественной практике получили распространение полуприцепы двух первых типов.

Специфические условия эксплуатации на открытых горных разработках предъявляют  к конструкции автотранспортных средств ряд требований:

1. Автомобиль должен обеспечивать  наиболее простую и полную погрузку и разгрузку кузова в целях сокращения длительности этих технологических операций.

2. Карьерный автомобиль должен  обладать высокой маневренностью, поскольку условия работы в горных выработках (в забоях и на отвалах) стеснены.

3. Автомобиль должен иметь высокую  устойчивость и хорошую проходимость, обеспечивающие работу в условиях сложного рельефа местности и движения по дорогам невысокого качества.

4. На затяжных подъемах и спусках,  характерных для карьерных условий,  автомобиль должен развивать достаточную скорость в связи с необходимостью сокращения рабочего цикла машины.

5. Высокая прочность механической  части, позволяющая выдержать  ударные усилия при экскаваторной  погрузке.

Автосамосвал — автомобиль с  кузовом, расположенным на его раме и разгружающимся опрокидыванием назад или набок.

Полуприцеп — автомобиль, кузов  которого одним концом опирается, на прицепное устройство тягача, а на другом имеет одну или две ходовые оси. В качестве тягача используется одна из базовых моделей самосвала соответствующей мощности. В связи с увеличением грузоподъемности полуприцепа сравнительно с вариантом самосвала значения его удельной мощности несколько снижаются. Это обычно ограничивает применение полуприцепов относительно легкими условиями работы. Основные недостатки полуприцепов: низкая маневренность и затрудненность подачи под погрузку и разгрузку, повышенная требования к дорожным условиям, небольшая удельная мощность (до 2,7-3,1 кВт/т), обуславливающая ухудшение тягово-динамических качеств и снижение преодолеваемых уклонов до 4-5⁰/₀₀.

В настоящее время наиболее широко в карьерах применяют три типа автосамосвалов: строительные грузоподъемностью 10...25 т для передвижения по дорогам общего пользования, строительные с шарнирно-сочлененной рамой грузоподъемностью 10...50 т и внедорожные карьерные грузоподъемностью 23...345 т. Менее распространены карьерные автопоезда в составе седельных тягачей для буксировки самосвальных прицепов и полуприцепов.

Использование строительных самосвалов в карьерах обычно ограничено их малой  грузоподъемностью и затруднениями  при перевозке крупнокусковых грузов, однако они незаменимы в местах, где перевозки технологически можно  осуществлять только по дорогам общего пользования (например, в дорожном или  гидротехническом строительстве в  местах с высокой плотностью населения, где применение специализированного  транспорта затруднено), на перевозке  сыпучих и мелкокусковых грузов (песок, щебень, предварительно разрыхленная порода) или в карьерах с малыми объемами добычи.

Все современные автомобили, используемые в карьерах, оснащены дизелями мощностью 200...3550 л.с. с турбонаддувом, рабочим  объемом от 10 до 117 л. Применение других двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных силовых установок не оправдало себя ни экономически, ни экологически, ни технологически. Удельная мощность дизелей находится в пределах 3,7...5,6 кВт/т. Привод на колеса осуществляется от двигателя через гидромеханическую коробку передач (на самосвалах грузоподъемностью до 100 т) или от системы дизель-электрического привода с мотор-колесами, оснащенными индивидуальной силовой установкой – электродвигателем. Применение электромеханической трансмиссии вкупе с невысокой удельной мощностью дало возможность использовать на карьерных самосвалах систему электропривода от внешней электросети. Такая схема позволяет снизить при транспортировке горной массы на большое расстояние – до 20 км при значительных объемах добычи, тепловую нагрузку на дизель на затяжных подъемах, а также в карьерах с большим залеганием полезных ископаемых. Тяговые сети карьеров выполнены на постоянном токе номинальным напряжением 1,5 и 3,0 кВ или однофазном переменном токе номинальным напряжением 10 кВ.

Представителем данного вида автотранспорта являются дизель-троллейвозы.

Дизель-троллейвозы являются автосамосвалы  двойного питания: на постоянной трассе (поверхность, капитальные траншеи) – от контактной сети, на передвижной  трассе (рабочие уступы, отвалы) –  от дизеля. Дизель-троллейвозы характеризуются: высокой скоростью движения при  питании от контактной сети как на горизонтальных дорогах (до 40 и 60 км/ч), так и на подъеме; возможностью рекуперации  энергии при движении под уклон; плавным торможением и пуском, в результате чего пробег шин достигает 35-40 тыс.км; в 1,5-1,8 раза большим чем у автосамосвалов, межремонтным пробегом машин (до 190 тыс.км); лучшими условиями эксплуатации в зимний период, особенно при безгаражных стоянках.

Вместе с тем скорость движения этих машин по горизонтальным дорогам  с неровным покрытием, на спусках  с уклоном менее 4⁰/₀₀ и на кривых радиусом менее 200 м ниже, чем у автосамосвалов. Масса и стоимость дизель-троллейвозов на 15-20% выше, чем у дизельных автомобилей.

Кузов у автосамосвалов – ковшового типа, изготавливается из низколегированной стали с высокой прочностью на растяжение. Геометрическая вместимость его обеспечивает максимальное использование грузоподъемности при насыпной плотности разрушенных пород 1-1,2 т/м³ (машины малой и средней грузоподъемности) и 1,75-2 т/м³ (большегрузные автомобили). В качестве разгрузочного привода применяют мощное гидравлическое подъемное устройство – телескопические гидроцилиндры, позволяющие опрокидывать кузов назад на угол 43...65° и выгружать грузы массой до 300 т. Разгрузка занимает от 9 до 30 с. Одна и та же модель самосвала для разных условий эксплуатации может быть оснащена кузовами различного исполнения – с плоским, двускатным днищем, ковшового типа, с футеровкой, с запираемым задним бортом (для перевозки грузов высокой плотности). Все кузова оснащены защитным козырьком над кабиной, обеспечивающей требования стандарта FOPS (защита от падающих сверху предметов). Машины грузоподъемностью до 70т оснащают кузовами с принудительной «эжекторной» разгрузкой и теледумперами, разгрузка которых осуществляется за счет уменьшения внутреннего объема кузова. Опрокидывание кузова таких машин происходит за счет смещения груза к заднему борту.

Скорость движения определяется как конструктивными  качествами машин, так и величиной  продольных уклонов дорог, качеством  их покрытий, сложностью трассы, соотношением участков постоянных и временных  дорог, интенсивностью движения.

Расход горючего зависит от режима движения машин, дорожных условий, степени износа двигателя. С увеличением преодолеваемого  уклона от 2 до 10 ⁰/₀₀ расход дизельного топлива возрастает на 70-80%, составляя для автосамосвалов грузоподъемностью 27 т 250-260 кг на 100 км пробега. Наиболее велик расход горючего при маневровых операциях, особенно при движении задним ходом (в 2,2-2,5 раза выше, чем при нормальном установившемся движении).

Современные большегрузные  автосамосвалы – короткобазовые машины (база 3,5-4,3 м); длина их 7,2-9,6 м, ширина 3,5-4,9 м. Минимальный радиус поворота 8,4-9,5 м.

Конструкция автосамосвала  БелАЗ-540 грузоподъемностью 27 т имеет много особенностей, присущих машинам этого ряда. В основе это двухосный короткобазный самосвал с приводом на заднюю ось. Для уменьшения общей длины самосвала с целью повышения его маневренности компоновка выполнена с одноместной кабиной, расположенной рядом с двигателем, что, кроме того, обеспечивает удобный доступ к двигателю и улучшает обзор с места водителя. Сокращение длины машины при высоком расположении центра тяжести вызывает нежелательные колебания машины, для борьбы с которыми применен V-образный кузов (с наклоном передней стенки вперед). Центр тяжести машины при этом значительно понижается. Кузов имеет защитный козырек над кабиной водителя.

Геометрический объем кузова (15 м³) обеспечивает при перевозке наиболее распространенных грузов максимальное использование грузоподъемности машины. Расчет объема произведен на величину объемного веса перевозимого груза — 1,75 т/м³. В этом случае при погрузке «с шапкой» обеспечивается перевозка с максимальным использованием грузоподъемности вскрышных пород с объемным весом в разрыхленном состоянии около 1,5 т/м³. При выборе формы кузова в плане стремились приблизиться к квадрату, так как эта форма обеспечивает минимальные затраты времени машиниста экскаватора на наведение ковша над центром кузова самосвала.

Для обеспечения  плавности хода и повышения скорости движения передняя ось и задний мост самосвала БелАЗ-540 подвешены на четырех пневмогидравлических цилиндрах (два цилиндра на переднюю ось и два на задний мост). Цилиндры передней и задней подвески отличаются только длиной. Подъем кузова осуществляется с помощью гидравлического подъемного механизма и дистанционным управлением. В подъемном механизме используются два трехзвенных телескопических цилиндра.

Автосамосвал  БелАЗ-548 грузоподъемностью 40 т создается на основе максимальной унификации агрегатов. Поэтому в конструктивном отношении он имеет много общего с базовой моделью ряда – самосвалом БелАЗ-540. Геометрический объем кузова составляет 21 м³. На самосвале установлен дизель ЯМЗ-240Н мощностью 500 л.с, удельная мощность равна 7,5 л.с./т. Гидромеханическая передача применена та же, что и на 27-тонном самосвале, конструктивно изменен лишь согласующий редуктор. Подвеска самосвала БелАЗ-548 выполнена на шести пневмогидравлических цилиндрах (два цилиндра на переднюю ось и четыре на задний мост).

Таблица №1

Технические характеристики автосамосвалов БелАЗ-540 и БелАЗ-548

1.2 Карьерные дороги

Эффективность работы автотранспорта на карьерах в  значительной степени определяется состоянием и качеством автодорог. На карьерах различают дороги общего типа (хозяйственные) и карьерные  дороги    (производственные) для  перевозки вскрышных пород и  полезного ископаемого. По сроку  службы карьерные дороги подразделяют на постоянные (срок службы не менее 1-2 лет) и временные. Все  они обычно двухполосные с обеспечением встречного движения машин, иногда, при кольцевом  движении, однополосные.

К постоянным дорогам  относятся дороги на поверхности  карьера, в капитальных траншеях, на отработанных уступах в карьере или на участках на отвале. К временным дорогам относятся дороги на скользящих съездах, на рабочих уступах в карьере и на отвалах.

Технологические свойства автодорог характеризуются:

• расчетной скоростью движения – скоростью, на которую рассчитывается элементы трассы и конструкции автодорожных сооружений;
• расчетной массой и габаритами подвижного состава, пропускаемого дорожными одеждами и сооружениями;
• проезжаемостью, определяемой возможностью движения подвижного состава с заданной скоростью в различные периоды года;
• грузонапряженностью, т. е. количеством  груза в тоннах, перевозимого по данному участку дороги в единицу времени;
• интенсивностью движения – количеством транспортных средств, проходящих через данное сечение дороги в единицу времени;
• транспортной работой – произведением массы перевозимого груза на дальность перевозок.

Автомобильная дорога (рис. 1) состоит из земляного полотна 1, дорожного покрытия 2, образующего проезжую часть дороги, и водоотводных сооружений 4.

Рис. 1. Поперечный профиль автодороги. Траншея:

а - в  рыхлых породах; б - в скальных породах; в— на съездах; 1— земляное полотно; 2— дорожное покрытие; 3 - обочина; 4 — водоотводные сооружения; 5 — ограждение.

Размеры отдельных  элементов поперечного профиля  устанавливаются в зависимости  от вида подвижного состава, числа полос движения и конструкции водоотводных сооружений.

Земляное полотно  должно обладать устойчивостью независимо от изменения температурного и водного режима. Это достигается устройством, полотна из устойчивых грунтов и обеспечением отвода поверхностных и грунтовых вод.

Тип дорожного  покрытия выбирается с учетом срока  эксплуатации дороги, интенсивности  движения, типа подвижного состава  и наличия местных дорожно-строительных материалов.

На постоянных дорогах мощных карьеров с большой  интенсивностью движения (2000-3000 рейсов автосамосвалов в сутки) применяется  цементобетонное или асфальтобетонное покрытие. При меньшей интенсивности  движения (1000-1500 рейсов автосамосвалов в сутки) используется щебеночное покрытие с пропиткой и поверхностной  обработкой или покрытие, обработанное по способу смещения. Временные дороги при скальном основании не имеют  покрытия. При рыхлом основании они  имеют грунтовое покрытие, улучшенное щебеночными добавками. Эксплуатация дорог с покрытием высокого качества позволяет значительно сократить  затраты на ремонт подвижного состава  и шин, топливо, смазку, что при  большой интенсивности движения быстро приводит к окупаемости затрат на строительство дорог.

1.3 Определение ширины проезжей части

Каждая автомобильная дорога имеет  определенную пропускную и провозную  способности . Пропускная способность – это максимальное число автомашин, проходящих по данному участку трассы в единицу времени, которая равна шт/ч:

                                                                                      ₍₁₎

где - часовая пропускная способность автодороги, машин;

- расчетная скорость движения  автосамосвала, км/ч;

- число полос движения;

- коэффициент неравномерности  движения;

- интервал безопасности между  автосамосвалами, м.

Безопасное расстояние между автосамосвалами  складывается из длины тормозного пути и длины автосамосвала и должно быть не менее 50 м. На горизонтальных прямолинейных участках это расстояние (в м) определяется по выражению:

                                        ,                                                 (2)

Провозная способность дороги (количество груза, перевозимое по дороге в единицу  времени, т/ч):

                                         ,                                                         (3)

где - фактическая масса груза в кузове автосамосвала, т;

- коэффициент резерва.