4 КТТЭТ

4. Комплексная теория техническо
эксплуатации транспорта
УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ
При
выборе,
проектировании
и
эксплуатации
средств
транспорта
необходимо
учитывать
условия
эксплуатации, которые тесно связаны с
климатическими
и
геодезическими
особенностями региона, расположением
грузовладельцев
(предприятий)
на
местности,
горногеологическими
и
горнотехническими факторами и т.д.
СРЕДА
Среда характеризуется следующими
факторами: влажностью,
запыленностью, газоносностью,
абразивностью, температурными
колебаниями и другими
свойствами, усложняющими
работу транспорта.
Влажная среда

Влажная среда зависит от атмосферных
осадков, выпадающих
в местах, где
эксплуатируется
подвижной
состав
транспорта.
Влажность
оказывает
отрицательные
воздействие
на
транспортирующую поверхность и узлы
машины: коррозию металла, вымывание
смазки из подшипниковых узлов машин,
повышенный износ трущихся поверхностей.
Абразивность среды

Абразивность
среды
проявляется
в
виде
повышенной
истираемости
транспортирующей
поверхности и вместе с запыленностью вызывает
износ трущихся поверхностей, что приводит к
преждевременному выходу из строя, движущихся
или вращающихся деталей, а также кузовов
автомашин и вагонов, желобов и труб и пр. Степень
абразивности, как уже выше отмечалось, зависит от
твердости частиц грузов, которые по шкале М.М.
Протодьяконова делятся на 20 классов, а также от
наличия острых режущих граней материала.
Температурные колебания

Температурные колебания также влияют на
работоспособность
ряда
транспортных
установок. В зимнее время, при низких
температурах, многие грузы, перевозимые в
вагонах, кузовах автомобилей, судами и т.д.,
смерзаются в пути следования и для их
полной
разгрузки
необходимы
дополнительные трудовые и материальные
затраты на оттаивание, очистку и т.д.
Газовая среда

В ряде случаев транспортные машины
работают в неблагоприятной газовой
среде (избытке окиси углерода или
угарного газа), а в подземных условиях
во взрывоопасной среде (наличие
метана), поэтому для эксплуатации
транспорта в такой среде требуется
специальные
исполнение,
препятствующее влиянию аварийных
ситуаций.
РАБОЧЕЕ ПРОСТРАНСТВО
В большинстве случаев пространство,
в котором функционируют
транспортные машины,
характеризуется стеснённостью,
непостоянством рабочего места,
переменными углами подъема и
спуска, криволинейностью в плане и
профиле пути, большой
протяженностью, наклонным
положением и т.д.
Стесненность
 Стесненность
рабочего
пространства
характерна
для
эксплуатации
транспорта
в
карьерах, в подземных условиях, в
галереях,
на
погрузочно
–
разгрузочных пунктах, в тоннелях и
т.д.
Непостоянство

Непостоянство
рабочего
места
определяется, исходя из передвижного
характера погрузочно - разгрузочных
пунктов
(станций
отправления
и
назначения),
когда
транспортные
средства
не
закреплены
за
определенными пунктами.
Искривленность трассы

Одними из существенных факторов,
характеризующими
рабочее
пространство является искривленность
трассы
в
горизонтальной
и
вертикальной
плоскостях,
что
оказывает влияние на вписываемость
подвижного
состава
в
заданных
радиусах закругления или обеспечение
различных углов подъема-спуска.
Нагрузки
На транспортные машины действуют
специфичные нагрузки, которые
создаются из-за больших
коэффициентов неравномерности
грузопотоков, неровностей путей
следования, при анормальных режимах
работы, поломок, конструктивных
недоработок и др.

Нагрузки
Транспортные машины подвергаются
значительным динамическим погрузкам во
время загрузки с определенной высоты
(особенно крупнокусковым материалом), при
движении по искривленным трассам, на
стыках рельсов, выбоин на дорогах, при
торможении, во время пуска или внезапных
остановках и др. Поэтому при создании
машин разработчики закладывают некоторый
запас по прочности, мощности и др.
4.2 Теория движения поезда и
определение основных
параметров
локомотивной тяги
В процессе трогания с места и движения на
поезд действуют различные по величине и
направлению силы.
Основными из них являются:
 суммарное сопротивление движению ∑W,
складывающееся из сопротивления пути,
внутренних
сопротивлений
поезда
и
дополнительных сопротивлений от уклона
пути и его криволинейности;
 сила тяги F, развиваемая локомотивом;
 силы инерции, тормозная сила B;
 силы сцепления колес локомотива с рельсами
и пр.

Дифференциальное уравнение
движения описывается следующим
выражением:
du
F  W  K u M
dt
где Кu - коэффициент, учитывающий
инерцию вращающихся частей поезда;
 М – масса поезда.


Сила тяги имеет прямолинейную
зависимость от веса локомотива
(сцепного веса) Pсц и коэффициента
сцепления колеса с поверхностью
рельса ψ, т.е.:
Fmax = 1000· Pсц · ψ.
Тяговые
расчеты
заключаются
в
решении
дифференциальных
уравнений
для
определения
его
основных параметров: веса состава,
скорости движения, продолжительности
движения и др.
 Поскольку
поезд
движется
по
неровностям пути и преодолевает
подъемы (спуски) и закругления по
заданным радиуса, то необходимо
учитывать соответствующие уклоны I и
ускорения при разгоне и пуска аn.


Для определения
выражение с учетом:
Qгр 




'
веса
состава
1000  Pсц 
'
п. гр
w
 iср  110а п
используют
 P,
где wп.гр- коэффициент сопротивления движению
груженых вагонов при трогании, кг/т;
a n - ускорение пуска, которое можно принимать
равным 0,04-0,05 м/сек2;
i ср - средний или преобладающий уклон на пути
следования состава поезда, положительное значение
берется при подъеме;
P - минимальный вес локомотива для заданного
состава.

Минимальный (требуемый) вес локомотива:
P
Qгр ( wп' .гр  iср  110a n )
1000   ( w
'
п. гр
 iср  110a n )
т.

Число вагонов в составе определяется по
допустимому весу состава Qгр :
Qгр
Z
G  Go

где G и Go – соответственно вес (масса) груза
и вес (масса) вагона порожнего вагонов.
4.3 Тяговые расчеты
автомобильного транспорта

По аналогии с рельсовым транспортом
уравнение движения автомобиля можно
представить уравнением [11]:
Fk  W f  Wв  Wi  Wэ





где Fk - движущая сила автомобиля;
Wf - сопротивление качению автомобиля;
Wв - сопротивление воздушной среды;
Wi - сопротивление от уклона дороги;
Wэ - инерционное сопротивление.





Движущая автомобиль сила может быть
определена из выражения:
M k  Rk  a
Fk 
rk'
где Мк - крутящий момент, приложенный к
колесу;
Rk a - реакция сил, создающая
противодействующий момент;
a - расстояние (плечо) от центра колеса до
опорной поверхности;
rk' - радиус деформированного колеса.


Сопротивление воздушной среды возникает в
результате реактивного давления встречного воздуха
на лобовую поверхность автомобиля, трения о
боковую поверхность, завихрений вокруг колес и
выступающих частей кузова и т.д.
Этот показатель можно определить:
Wв  k  S  



2
где S = 0,76·BH – лобовая площадь автомобиля, а B
и H – ширина и высота автомобиля;
- скорость движения автомобиля;
k - коэффициент сопротивления воздушной среды.
Его значение принимают в пределах от 0,1 до 0,74 в
зависимости от плотности воздуха и типа
автомобиля. Меньшее значение – для легковых и
гоночных, а большее для грузовых автомобилей с
кузовами вагонного типа.



Сопротивление от уклона, возникающее при движении
автомобиля на подъем или при спуске можно выразить:
Wi = G · i,
где G - вес автомобиля;
i - преобладающий уклон.
Инерционное сопротивление включает в себя часть энергии,
которая расходуется на приращение запаса кинетической энергии
при ускоренном движении автомобиля и выражается:
Wэ 



G du

 m  a 
g
dt
где a  dv - ускорение движению;
dt
G
m
масса
автомобиля;
g
 - коэффициент, учитывающий влияние вращающихся частей
(колеса, маховика, вала и др.). Его значение зависит от
передаточного числа коробки передач (скорости движения) и
условного коэффициента определяющего тип автомобиля.
По
основной
характеристике
автомобиля
Nk
определяют крутящие моменты Мg, которые можно
вычислить:


Nk
M 
Где Мg - крутящий момент; g
n
n - число оборотов вала двигателя, соответствующей
этой мощности.
Общий пробег выражается:
l  l

o
 lг  ln
где lo , l г , l n где - пробеги (пути) движения
соответственно от автохозяйства до первой погрузки
(нулевой пробег), груженный и порожний пробеги. пробеги (пути) движения соответственно от
автохозяйства до первой погрузки (нулевой пробег),
груженный и порожний пробеги.


.

Время нахождения автомобиля в наряде
складывается из времени на нулевой пробег
to, времени движения на маршруте tх и
времени
нахождения
под
погрузочноразгрузочными операциями tп-р:
tн = to+ tх+ tп-р.
Время to и tх определяется из расчета
скоростей движения по маршруту:
ln
l гр
t n  пор
t гр  гр
t x  t гр  t n
 тех
 тех
где  - средняя техническая скорость
движения при движении с грузом (  ) и
пор
порожняком (  тех
).
i
тех
гр
тех

Средняя
техническая
скорость
определяется
отношением
общего
пробега
автомобиля
к
времени
движения:
 тех

l  l
tx
t гр  t n
Эксплуатационная скорость  экс , как
отношение общего пробега автомобиля
к времени нахождения в наряде:
 экс
l



tн
l
t o  t x  t n p
4.4 Расчеты пропускной
способности непрерывных
видов транспорта

Вид
транспортирования,
при
котором
несущей средой является жидкость (вода,
нефтепродукты)
или
же
газ
(воздух,
природный газ) называют трубопроводным
(соответственно
гидравлическим
или
пневматическим). Этот вид транспорта
является
ярким
представителем
непрерывного вида, хотя трубопроводный
транспорт отличается от других видов
транспорта тем, что подвижной состав и
специально
приспособленные
пути
сообщения в этом виде совмещены в одно
понятие «трубопровод».

Одним
из
основных
показателей,
характеризующих перемещение жидкости,
является давление Pл, которое может быть
определено по выражению:
Pл  k    d   o
2
где d - диаметр элементарной частицы;
 k - коэффициент сопротивления движению;
 ρ - плотность среды;
  - относительная скорость придонного слоя.

o

Другим показателем при гидравлическом движении жидкости по
трубам является напор, определение которого необходимо для
исключения аварий в работе (застоя), ликвидация которых при
трубопроводном транспорте крайне затруднена. Исходными
формулами для определения напора является уравнения
гидравлики, а именно:
v12
v12
v12 jL
h j
L

(  1)
2 gD
2g 2g D





где
h
– напор для преодоления сопротивлений движению;
j – сопротивление движению (гидравлические потери);
D – диаметр трубопровода;
– средняя (объемная) скорость движения жидкости;
L – приведенная (с учетом местных сопротивлений) длина
транспортирования (трубопровода).
v
Экспериментальным путем установлено,
что скорость движения и диаметр
трубопровода связаны между собой по
соотношению
v  1  3,5 D
 Тогда часовая производительность
трубопровода равняется
V
D
900    v
 Если задана часовая производительность,
то подбирается необходимый
V
D
диаметр
900    v

Непрерывный транспорт - конвейеры, широко
применяющиеся в качестве промышленного
транспорта.
Необходимо
определять
производительность
установки,
тяговое
усилие и мощности двигателя.
 Производительность конвейера можно
определить по формуле:
Q  3600  F  v     т/час,
 где F – площадь поперечного сечения
материала, м2;

v – скорость движения ленты (полотна),
м/сек;

 – удельная плотность, т/м3;

 – коэффициент заполнения.
Принимается   0,85  0,9.