Расчёт параметров циклично – непрерывных транспортных схем на примере проходческо-добычного комплекса с проходческим комбайном

Коптева Александра Владимировна — Tue, 27 May 2014 13:10:15 +0000

При разработке транспортных схем с применением комплексов транспортных машин различающихся принципом действия – цикличный и непрерывный, с позиций логистики необходимо во взаимосвязи рассматривать процесс транспортирования. Эффективность работы комплекса обеспечивается за счёт непрерывности процесса транспортирования и применения бункерно-накопительных устройств [ 1 ].
Например в камерных системах разработки калийных рудников применяют комплекс горно-транспортного оборудования, состоящий из комбайна, самоходного вагона, бункера-перегружателя и передвижного перегружателя (см. рис. 1) [ 2 ]. Последний при разгрузке вагона на скребковый конвейер не всегда используется. Комплекс, состоящий только из комбайна и самоходного вагона, применяется крайне редко, в основном, если расстояние доставки мало: при зарубке, проходке ниш, сбоек, коротких выработок и т. п.

Рис.1. Проходческий комплекс в забое при добыче руды

1 – скребковый конвейер; 2 – перегружатель; 3 – самоходный вагон;

4 – бункер-перегружатель; 5 – проходческо-добычной комбайн

Основными особенностями и недостатками вагонов являются невозможность бункеризации руды в камере в случае остановки магистрального транспорта, зависимость производительности от расстояния доставки, а также наличие кабеля, ограничивающего длину транспортирования.
Отличительная особенность работы рассматриваемого комплекса – наличие критического расстояния доставки, при превышении которого комбайн начинает простаивать в ожидании вагона, что существенно снижает производительность комплекса. Критическое расстояние доставки может быть получено из сравнения времени работы машин комплекса в течение одного транспортного цикла. Время работы бункера-перегружателя за цикл

A = t_з.п + t_р.п, (1)

где t_з.п = G_бп/Q_к – время загрузки бункера-перегружателя комбайном, мин; G_бп – грузоподъемность бункера-перегружателя (вагона), т; Q_к – техническая производительность комбайна (по машинному времени), т/мин; t_р.п – время разгрузки бункера-перегружателя в самоходный вагон за цикл, мин.
Время работы вагона самосвала

B = t_з.в + t_д + t_р.в, (2)

где t_з.в – время загрузки вагона, мин; t_д = 2L/υ – суммарное время движения груженого и порожнего вагона, мин; L – расстояние доставки, м; υ – эквивалентная скорость движения вагона, м/мин; t_р.в – время разгрузки вагона, мин.
Эквивалентная скорость движения вагона

(3)

где υ_г , υ_п – средние скорости движения груженого и порожнего вагона, м/мин.
Приме время работы бункера-перегружателя и вагона в период разгрузки равными, поскольку количество выгружаемой руды и способ выгрузки (донным конвейером) одинаковы. Поэтому с точностью, достаточной для расчетов, можно принять t_р.п = t_р.в = t_р.Принимая далееt_з.в = t_р.п, получим

A = q/Q_к + t_р; B = 2L/υ+ 2t_р. (4)

Если расстояние доставки L таково, что В < А, то вагон простаивает в ожидании окончания загрузки перегружателя комбайном. Если В > А, то простаивает комбайн, успевающий загрузить перегружатель до подхода вагона. Критическое расстояние доставки L_кp достигается при А = В:

. (5)

Наибольшую производительность комплект обеспечивает при расстояниях доставки L < L_кp. Иначе говоря, эффективность работы комплекта будет повышаться с увеличением критического расстояния доставки. Из выражения (5) следует, что для этого необходимо увеличивать скорость движения вагона υ и грузоподъемность G_б.п бункера-перегружателя, а также уменьшать время его разгрузки t_р.
С учетом уравнений (4) техническая производительность комплекта (в тоннах в час) при расстоянии транспортирования L < L_кp и L > L_кp соответственно

(6)

Из анализа работы комплекса и выражений (6) следует, что при L < L_кр производительность комплекса наибольшая и не зависит от расстояния доставки L; при L > L_кр производительность комплекса снижается с увеличением L. В общем случае техническая производительность комплекса меньше технической производительности комбайна на величину, определяемую простоем комбайна в период разгрузки бункера-перегружателя в вагон и зависимостью производительности комплекса от расстояния доставки L при L > L_кр.
Сменная производительность комплекса (в тоннах в смену) при заданном расстоянии доставки

, (7)

где – коэффициент использования комплекcа в течение проходческой смены; t_п - время, затрачиваемое непосредственно на проходку, ч; t_см - длительность смены, ч.
Следовательно, сменная производительность комплекcа при L < L_кр и L > L_кр соответственно

(8)

Анализ уравнений (8) показывает, что в работе комплекса важную роль отведена бункеру-перегружателю и его основным показателям: грузоподъемности G_б.п, (т) и длительности разгрузки t_р (мин).
Решая систему уравнений (8), относительно грузоподъемности G_бп бункера-перегружателя, получим при L < L_кр и L > L_кр соответственно

. (9)

Используя полученные зависимости, можно исследовать зависимость грузоподъемности бункера-перегружателя от других параметров комплекса. Например, считая сменную производительность комплекса постоянной, нетрудно убедиться, что расстояние доставки Lсущественно влияет на производительность комплекса: при L > L_кр производительность резко уменьшается и целесообразно принять расстояние доставки меньшее или равное L_кр.
Грузоподъемность бункера-перегружателя зависит и от других параметров: сменной производительности комплекса, времени разгрузки самоходного вагона и бункера-перегружателя и определяется:

G_б.п . (10)

Полученная зависимость показывает, что чем больше производительность комбайна в комплексе, тем больше должна быть грузоподъемность бункера-перегружателя.
Анализ формулы (10) показывает, что с увеличением скорости движения самоходного вагона требуемая грузоподъемность бункера-перегружателя снижается. Грузоподъемность бункера-перегружателя прямо пропорциональна времени разгрузки и расстоянию доставки: чем больше время разгрузки и расстояние доставки, тем больше должна быть грузоподъемность бункера-перегружателя.
Рассмотренная методика может быть применена и для других горно-транспортных комплексов применяющихся на открытых и подземных горных работах для определения требуемой производительности машин циклично-непрерывного действия входящих в комплекс или для определения вместимости и расположения накопительных емкостей (бункеров) в комбинированных транспортных схемах.

Электронный научно-практический журнал «Современная техника и технологии» » shuttle car

Расчёт параметров циклично – непрерывных транспортных схем на примере проходческо-добычного комплекса с проходческим комбайном