2.4. Эксплуатационный расчет карьерного автомобильного транспорта

Производительность автомобильного транспорта зависит от грузоподъемности автосамосвала и скорости его движения, поэтому расчет параметров автотранспорта в конкретных горнотехнических условиях производится в следующем порядке: выбирается тип автосамосвала, затем рассчитывается скорость движения, время погрузки, движения, рейса и парк машин.

При выборе типа (грузоподъемности) автосамосвала руководствуются следующими соображениями.

При большей мощности карьера, больших глубинах, расстояниях транспортирования и повышенных уклонах предпочтительно выбирать машины с большей удельной мощностью и грузоподъемностью. Вместе с тем необходимо учитывать, что как по прочности, так и по организационным соображениям в кузове автосамосвала должно помещаться 3 – 5 ковшей экскаватора (погрузчика).

При прочих равных условиях число погружаемых ковшей определяется расчетной величиной плотности транспортируемой горной массы. Как правило, для пород малой плотности число погружаемых ковшей лимитируется объемом кузова автосамосвала; для пород большей плотности – его грузоподъемностью.

Число ковшей экскаватора, помещающихся в кузов автосамосвала по объему:

n_к^′ = V_шап / (V_к К_н.к. К_у), (2.1)

где V_шап – объем кузова автосамосвала с шапкой, м³; V_к – объем ковша экскаватора, м³; К_н.к. – коэффициент наполнения ковша; К_у – коэффициент уплотнения горной массы в кузове.

Число ковшей, помещающихся в кузов автосамосвала по грузоподъемности:

n_к^″ = (G К_р.к.) / (V_к К_н.к. ρ_ц), (2.2)

где G – номинальная грузоподъемность автосамосвала, т; К_р.к. – коэффициент разрыхления горной массы в ковше; ρ_ц – плотность горной массы в целике, т/м³.

Для дальнейших расчетов число ковшей принимают по минимальному значению и округляют до целого n_к.

Тогда коэффициент использования грузоподъемности будет равен:

К_гр = n_к / n_к^″. (2.3)

По требующейся грузоподъемности и вместимости автосамосвала выбирают конкретный типоразмер машины. В том случае, когда примерно равноценными оказываются несколько типов автосамосвалов, уточнение последнего производится или по минимуму приведенных затрат или с учетом особенностей конкретного карьера.

Скорость движения автосамосвала (км/ч) для каждого участка трассы определяют по динамической характеристике машины, либо по формуле:

V = (3,6 N η_тр η_о.м.) / (k_сц Р g φ), (2.4)

где N – мощность первичного дизеля, кВт; η_тр – КПД трансмиссии; η_о.м. – коэффициент отбора мощности на вспомогательные механизмы автосамосвала; k_сц - коэффициент сцепной массы; Р – полная масса автосамосвала, т; g – ускорение свободного падения, м/с²; φ – коэффициент сцепления колес с дорогой в тяговом режиме.

На забойных и отвальных участках пути правилами безопасности скорость движения ограничивается до 15 – 20 км/ч. На капитальных участках трассы возможная скорость движения автосамосвала ограничивается длиной тормозного пути при экстренном торможении, которая должна быть не менее расстояния видимости (20 – 100 м).

Тормозной путь автосамосвала (м):

L_т = (3,9 (1 + γ) V²) / (ω₀ ± i + 1000 φ_т), (2.5)

где γ – коэффициент учета вращающихся масс при торможении; ω₀ – основное сопротивление движению, Н/кН; i – уклон автодороги, ‰; φ_т - коэффициент сцепления колес с дорогой при торможении.

Техническая производительность автосамосвала (т/ч):

Q_t = G n_р K_гр, (2.6)

где n_р – число рейсов в час.

Число рейсов в час зависит от продолжительности рейса (ч):

t_р = (t_гр + t_пор) + t_п + t_р + t_ман, (2.7)

где t_гр – время движения груженого автосамосвала,ч; t_пор – время движения порожнего автосамосвала, ч; t_п – время погрузки автосамосвала, ч; t_р – время разгрузки автосамосвала, ч; t_ман – время, затрачиваемое на маневры в забое и пункте разгрузки, ч.

Время движения груженого и порожнего автосамосвалов (ч), соответственно:

t_гр = (L_гр / V_гр) К_р; (2.8)

t_пор = (L_пор / V_пор) К_р, (2.9)

где L_гр, L_пор – длина пути в грузовом и порожнем направлении, соответственно, км; V_гр, V_пор – скорость движения груженого и порожнего автосамосвала, соответственно, км/ч; K_р – коэффициент, учитывающий разгон и торможение автосамосвала.

Время погрузки автосамосвала (ч):

t_п = n_к t_ц / 3600, (2.10)

где t_ц – время цикла экскаватора (погрузчика), сек.

Длительность разгрузки автосамосвала складывается из времени подъема и опускания кузова.

Время маневров неизбежно занимает часть времени рейса. Данное время затрачивается на подъезды и установку машин к месту погрузки и разгрузки с необходимым маневрированием. Схемы подъезда к экскаватору и установки машин (сквозная, кольцевая, петлевая) определяются принятым порядком организации работ, размером рабочих площадок, состоянием дорожных подъездов.

Сменная эксплуатационная производительность автосамосвала (т/смену) учитывает длительность смены Т и коэффициент использования сменного времени K_и:

Q_см = Q_t Т К_и. (2.11)

Рабочий парк автосамосвалов, необходимый для обслуживания одного экскаватора (погрузчика) в смену:

N_а = (Q / Q_см) f_н.г., (2.12)

где Q – сменная эксплуатационная производительность экскаватора (погрузчика), т/см; f_н.г. – коэффициент неравномерности суточного грузопотока.

Число автосамосвалов, необходимых для обслуживания одного экскаватора (погрузчика) должно быть целым; округление в меньшую сторону ведет к простою выемочно-погрузочной машины, в большую – к простою автосамосвалов. Неизбежность простоев обусловлена также многофакторностью технологических процессов на карьерах. В любом случае, время ожидания не должно превышать половины времени погрузки автосамосвала.

Инвентарный парк автосамосвалов:

N_и = N_р / К_т.г., (2.13)

где k_т.г. – коэффициент технической готовности автосамосвалов.

Годовая эксплуатационная производительность автосамосвалов (т/год) определяется исходя из сменной производительности, по коэффициенту технической готовности и режима работы карьера:

Q_год = Q_см n N_год k_т.г., (2.14)

где n – число смен в сутки; N_год – число рабочих дней в году.