книги / Механическое оборудование предприятий по производству вяжущих строительных материалов
..pdfГ л а в а 7
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ РАБОТ
§ 31. Общие сведения
Одним из основных процессов горного цеха является пере мещение горных пород. От забоев до пунктов разгрузки (для вскрыш ных пород — в отвалы, для сырьевых пород — в приемные бункеры оборудования первичного дробления, на склады сырья в карьере или на территории завода) горные породы перемещают карьерным транспортом.
В зависимости от назначения карьерный транспорт делят на внутрикарьерный, т. е. обеспечивающий перемещение пород в пре делах карьера и отвала, и технологический, обеспечивающий до ставку сырья на территорию завода. Карьерный транспорт работает в специфических условиях, характеризуемых большой крутизной подъема породы, перемещением пунктов ее погрузки, стесненностью условий движения в карьере, динамическими нагрузками на кузова вагонов, автомобилей-самосвалов и др. при погрузочных работах. Данные особенности с учетом физико-механических свойств, объемов и дальности транспортирования породы определяют выбор соответ ствующего транспортного оборудования.
Карьерный транспорт, используемый для перемещения горных пород, бывает трех видов:
прерывный — железнодорожный и автомобильный; непрерывный — конвейерный и гидравлический, а также подвес
ные канатные дороги; комбинированный — например, автомобильный и железнодорож
ный, автомобильный и конвейерный или гидравлический.
на |
На цементных заводах объемы перевозок (в %), приходящиеся |
различные виды карьерного транспорта, распределяются так: |
|
на |
железнодорожный — 53, автомобильный — 42,5, воздушно-ка |
натный — 2,3, гидравлический — 1,7 и конвейерный — 0,5.
В последние годы в связи с передачей горным цехам функций по первичной переработке сырьевых пород и внедрением поточной и циклично-поточной технологии приготовления сырья стали ши роко внедрять непрерывный вид транспорта — конвейерный и ги дравлический.
§ 32. Железнодорожный транспорт
Распространенным видом карьерного транспорта в це ментной промышленности остается железнодорожный транспорт Наиболее эффективен он в неглубоких карьерах с объемом перевозок сырья свыше 2 млн. т/год при дальности транспортирования от карьера более 3 км. Он отличается высокой производительностью, надежностью работы при любых условиях, небольшим сопротивле нием движению и малым расходом энергии, прочностью и большим сроком службы подвижного состава. Основные недостатки железно82
Показатель
Грузоподъем |
|
|
ность, т |
м3 |
|
Объем |
кузова, |
|
Масса, |
т |
по |
Длина |
вагона |
|
автосцепкам, |
м |
|
Длина |
вагона, |
м |
Колея, |
мм |
|
|
2ВС-20 |
3BC-35 |
ЗВС-50 |
4ВС-50 |
5ВС-60 |
2ВС-95 |
ВС-100 |
|
20 |
35 |
50 |
50 |
60 |
95 |
100 |
|
10 |
17,5 |
24,5 |
23,2 |
26,3 |
44,5 |
44,6 |
|
12 |
26 |
31 |
30,2 |
29,0 |
53,6 |
49,3 |
|
9,64 |
11,182 |
12,02 |
11,72 |
11,72 |
10,2 |
10,2 |
| |
1,864 |
2,136 |
2,568 |
2,56 |
2,68 |
2,9 |
2,926 |
750 |
1000 |
1524 |
1524 |
1524 |
1524 |
1524 |
дорожного транспорта: большие капитальные затраты на устройство железнодорожного пути и эксплуатационные расходы на его со держание и ремонт, малые преодолеваемые уклоны и большие ра диусы закруглений.
Тяговыми средствами подвижного железнодорожного транспорта
являются электровозы и тепловозы, а |
транспортными — вагоны- |
|
самосвалы (думпкары). |
|
|
Техническая |
характеристика вагонов-самосвалов приведена |
|
в табл. 22. |
производительность |
железнодорожного состава |
Среднесуточная |
(в м3/сут) зависит от общего объема кузовов вагонов и числа рейсов и определяется по формуле
|
|
П - 60Tnq/Tp, |
(47) |
||
где f — время работы состава в сутки, |
ч; п — число вагонов в составе; q — объем |
||||
кузова одного вагона, |
м3; Тр — время |
одного рейса (оборота), |
мин. |
||
Время одного |
рейса |
(в |
мин) |
|
|
|
Т |
р = |
tn + |
/Дв + |
(48) |
где /п, tv — время соответственно погрузки и разгрузки состава; /дь — время дви жения состава с грузом и порожняком; t0 — время простоев состава в течение одного рейса в ожидании погрузки и разгрузки.
Время |
погрузки |
состава |
(в |
мин) |
|
|
|
|
|
|
__ |
щКр /ц |
|
(49) |
|||
|
|
П ~ |
<7эКн |
60 |
|
|||
|
|
|
|
|||||
где А'п — коэффициент разрыхления |
породы; |
q3 — объем ковша |
экскаватора, м3; |
|||||
_. коэффициент наполнения ковша |
экскаватора; /ц — продолжительность рабо |
|||||||
чего цикла экскаватора, |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
Время |
движения |
груженого |
и порожнего состава (в мин) |
|||||
|
|
|
60L |
, |
60L |
|
(50) |
|
|
|
гд" ~ |
|
vr |
‘ |
о„ |
’ |
|
|
|
|
|
|||||
рпа , _ дальность транспортирования |
породы, км; |
vr — средняя |
скорость движе |
|||||
ния груженого состава, ог = 10-15 км/ч; vn - |
средняя скорость движения порож |
|||||||
него состава, |
vn = 20-г30 км/ч. |
|
|
|
|
|
|
tp = ntp, |
(51) |
где t'? — время разгрузки одного вагона, в летних условиях t'? = 1,5=2 мин и в зим них условиях t'p = 3=5 мин.
Время простоев в течение одного рейса определяется схемой путевого развития и организацией работ и принимается равным
5—10 мин.
В зависимости от мощности завода в эксплуатации могут находиться один или несколько железнодорожных составов.
Пример 17. Определить в летнее время при двухсменной работе (16 ч) произво дительность состава из 15 вагонов-самосвалов 5ВС-60 при транспортировании сырья на расстояние 5 км при коэффициенте машинного времени Км = 0,9 и времени погрузки одного вагона /' = 15 мин.
Решение. Принимаем время разгрузки одного вагона tp = 1,5 мин, время про
стоев в течение одного рейса t0 = 7 мин, среднюю скорость движения груженого состава иг = 10 км/ч, порожнего — vn = 30 км/ч.
Время разгрузки состава определяем по формуле (51)
/р = 15-1,5 = 22,5 мин.
Время движения груженого и порожнего составов определяем по формуле (50)
'дв = + pjjp = 30 + 10 = 40 мин.
Время погрузки состава
tn = nt'n == 15-15 = 225 мин.
Время одного рейса определяем по формуле (48)
Гр = 225 + 40 + 22,5 + 7 = 294,5 мин.
По данным табл. 22 объем кузова вагона 5ВС-60 q = 60 м3. Среднесуточная производительность состава по формуле (47) составляет
П = 60-18-0,9-15-60/294,5 = 29700,5 мЗ/сут.
§ 33. Автомобильный транспорт
При перевозке сырьевых и вскрышных пород на карьерах цементных заводов основным до настоящего времени остается авто мобильный технологический транспорт.
К достоинствам карьерного автомобильного транспорта относят высокую маневренность, большие преодолеваемые уклоны и малые радиусы поворота, высокую проходимость, автономность питания. Эти качества автотранспорта позволяют значительно уменьшить дальность транспортирования, повысить производительность экска ваторов, упростить организацию горных работ. Наиболее эффективно использование автомобильного транспорта при перевозках породы на расстояние не свыше 6 км. Недостаток автотранспорта: высокая стоимость машин, их эксплуатации и ремонта, значительное повыше ние стоимости перевозок с увеличением дальности транспортирова
ния, зависимость работы от климатических условий и состояния дорог.
Т а б л и ц а |
23. Техническая характеристика карьерных |
|
|
автомобилей-самосвалов |
|
|
|
' |
Показатель |
КрA3-25GB 1 |
Бел АЗ-540А |
|
|
|
|
Грузоподъемность, т |
12 |
27 |
|
Объем кузова х, м3 |
6 |
15 |
|
Максимальная |
скорость, км/ч |
68 |
55 |
Ширина машины, м - |
2,64 |
3,48 |
|
Минимальный |
радиус разворота, м |
10,5 |
8,7 |
Масса, т |
|
11,5 |
21 |
‘ Объем кузова, груженого с «шапкой», больше на 25—30 %.
Карьерные автомобили-самосвалы характеризуются высокой проч ностью кузова и ходового оборудования, большой грузоподъемностью
имощностью двигателя, короткой колесной базой, обеспечивающей малые радиусы поворотов. Они преодолевают значительные уклоны
иразвивают большие скорости движения.
Вгорных цехах цементных заводов, отличающихся незначитель ной мощностью карьеров, преимущественно используют автомобили-
самосвалы грузоподъемностью 12 и 27 т.
Техническая характеристика используемых карьерных автомоби лей-самосвалов, эксплуатируемых в карьерах цементных заводов, приведена в табл. 23.
Режим работы самосвалов в течение суток принимают двух
сменный — 16 ч. |
|
|
самосвала |
(в |
т/смена) |
||
Сменная |
производительность |
||||||
|
|
|
Пс = 6 0 T P K jtv, |
|
(52) |
||
где Т — продолжительность смены, ч; |
Тр — время |
рейса, |
мин; Р — грузоподъем |
||||
ность машины, |
т; Км — коэффициент |
использования |
машинного, времени, /См = |
||||
= 0,7-5-0,9. |
|
|
|
|
|
|
|
Время одного рейса |
самосвала (в мин) |
|
|
||||
где tn — время |
Тр = |
/п -f- ^дв "b "I- |
4* *о> |
(53) |
|||
погрузки; |
?дв — время |
движения груженой и порожней машин; |
|||||
tp— время разгрузки, /р = |
1ч-1,2 мин; tM— время маневров при погрузке и раз |
||||||
грузке, /м = 1,5ч-3 мин; to — время простоев в ожидании |
погрузки и разгрузки, |
to = 0,5 (tn+ /р).
Время |
погрузки (в |
мин) |
|
|
|
|
/п = |
^цЯк/60, |
(54) |
где /ц — продолжительность |
рабочего |
цикла экскаватора, с; /?к |
число ковшей, |
|
загружаемых |
в кузов самосвала. |
|
|
Число загружаемых ковшей рассчитывают по объему кузова машины
пк = ЦеЛЧиКп)*
где qa — объем кузова автомашины, м3; qo — объем ковша экскаватора, м3; Кц коэффициент наполнения ковша экскаватора.
Полученные значения пк округляют до целых чисел и принимают
меньшее из них.
Время движения самосвала (в мин)
,60Lp . 60Ln
Гдв = + ’
где 1Г и Ln — пробег самосвала соответственно с грузом и порожняком, км; иг, ип — средние скорости движения соответственно груженых и порожних машин, км/ч, vr = (0,5-т-0,7) Umax. Vn = (0,7-т-0,9) omax famax — максимальная скорость само свала (см. табл. 23)]; большие значения иг и vn принимают при хорошем состоянии дороги.
Пример 18. Определить необходимое число автомобилей-самосвалов БелАЗ-540А для бесперебойного обслуживания экскаватора ЭКГ-4,6 при добыче крупнодробленого известняка. Дальность транспортирования породы 2,5 км, состояние дороги удовле творительное. Найти объем перевезенной в течение смены (8 ч) породы.
Решение. В соответствии с рекомендациями § 21 и по данным табл. 8 для одно ковшового карьерного экскаватора ЭКГ-4,6, обслуживающего транспорт, принимаем
следующий режим работы: коэффициент использования машинного времени |
/См — |
|||
= |
0,8; продолжительность цикла /ц = |
50 с; коэффициент наполнения ковша Кн = |
||
== 0,9; объем ковша q3 = 4,6 м3. |
|
|
= |
|
= |
По данным табл. 23 для автомобиля-самосвала БелАЗ-540А объем кузова |
|||
15,3 м3, максимальная скорость от ах = 55 км/ч. |
|
|||
|
Число ковшей, загружаемых в кузов, определенное по формуле (55): |
|
||
|
|
15,3 |
|
|
|
Лк~ |
4,6 0,9 |
3’7- |
|
Предварительно принимаем четыре ковша и проверяем возможность загрузки кузова с «шапкой»:
Y = 4<?эКн = 4-4,6-0,9 =* 16,56 м3.
Объем «шапки»
AV . |
У'-Ял 100% |
16,56— 15,3 |
100% = |
8,2%, |
||||
|
Ял |
|
|
|
1573 |
|
|
|
что вполне допустимо (см. сноску к табл. |
23). |
|
|
|
||||
Время погрузки одного самосвала, определенное по формуле (54), |
||||||||
|
|
V*K |
50-4 |
0 |
|
|
||
|
|
*п = То- = |
“60“ = |
3,3 мин- |
|
|||
Принимаем /р = |
1 мин, /м = |
2 мин, /0 = |
0,5 (3,3 + 1) = |
2,1 мин, цг = 0,6 X |
||||
X 55 = 33 км/ч, ип — 0,8*55 = |
44 км/ч. |
|
|
формуле |
(56), |
|||
Время движения |
самосвала, |
определенное по |
||||||
|
, |
60*2,5 , |
60*2,5 |
|
|
|
||
|
дв - |
33 |
+ |
44 |
= 7,95 « 8 мин. |
|||
|
|
|
|
|
||||
Тогда время одного рейса, определенное по формуле (53), |
||||||||
Гр = |
3 , 3 + 8 + |
1+ |
2 + 2 , 1 = |
16,4 мин. |
При работе экскаватора с одним самосвалом продолжительность простоя экска ватора между каждыми ездками
Т'пр = Т'р ^п= 16,4 3,5=13,1 мин.
Тогда число самосвалов, необходимое для бесперебойной работы экскаватора,
. |
, |
r nP |
, |
, |
13,1 |
, |
+ 3,97 = 4 ,9 7 ^ 5 . |
л = 1 |
+ |
- ^ - = |
1 |
+ |
-3 -3 |
= 1 |
Принимаем, что перебои в работе экскаватора и самосвалов совпадают по вре мени и коэффициент использования машинного времени комплекса экскаватор—авто самосвалы Км = 0,8. Тогда объем породы, перевезенной самосвалами в течение смены (за 8 ч),
vc = |
nV, = |
5.J6.56 = 1938,7 м'1. |
|
I п |
1о,4 |
§ 34. |
Ленточные конвейеры |
Для транспортирования в пределах карьера, а также от карьера до территории завода рыхлых и скальных дробленых пород кусками крупностью до 400 мм применяют ленточные конвейеры. Они делятся на передвижные длиной от нескольких десятков до сотни метров (например, забойные и передаточные) и стационарные магистральные для транспортирования сырьевых пород от карьера до завода на расстояние до 10 км и более. Конвейеры с приводом мощностью свыше 200 кВт называют специальными, их изготовляют для эксплуатации в карьере.
Ленточные конвейеры просты по конструкции, имеют сравни тельно небольшую металлоемкость и высокую производительность, достигающую нескольких десятков тысяч тонн породы в час.
Ленточный конвейер (рис. 27, а) состоит из замкнутой ленты, огибающей приводной 6 и хвостовой натяжной 2 барабаны. При водной барабан получает вращение от привода 5 , состоящего, как правило, из электродвигателя и редуктора. Натяжной барабан 2 с помощью груза 1 позволяет увеличить сцепление между приводным барабаном и лентой. Роликоопоры 5 и 13, установленные на раме 10, поддерживают верхнюю 4 и нижнюю 12 ветви ленты. Для предот вращения сползания ленты с рабочих роликов на раме установлены боковые контрольные ролики 11 (рис. 27, б). Материал на ленту подается загрузочным устройством 3. Разгрузка материала может производиться с приводного барабана 6 через направляющий ло-
Рис. 27. Стационарный ленточный конвейер:
и — общий вид; б — конструкция роликоопоры с боковыми контрольными ролнкнмн
Тнп ленты |
Ширина |
ленты, мм |
Прочность |
|
|
|
Относи |
|
Диаметр |
Расстояние |
тельное |
Толщина |
||
ленты на |
удли |
||||
разрыв, |
троса, |
между |
тро |
нение |
обкла |
кН/см |
мм |
сами, |
мм |
ленты, |
док, мм |
%
РТЛ-1200 |
900—1200 |
12 |
4,2 |
9 |
0,5 |
5,5 |
РТЛ-1500 |
800—1200 |
15 |
6 |
15 |
0,5 |
5 |
РТЛ-2000 |
1200 |
20 |
4,6 |
9 |
0,5 |
5,5 |
РТЛ-2500 |
1000—1600 |
25 |
7,5 |
14 |
0,5 |
5 |
РТЛ-3150 |
1200—1800 |
31,5 |
8,2 |
14 |
0,5 |
4 |
РТЛ-4000 |
1200—2400 |
40 |
10,5 |
17 |
0,5 |
4 |
РТЛ-5000 |
1200—2400 |
50 |
13 |
20 |
0,5 |
4,5 |
РТЛ-6000 |
1200—2400 |
60 |
11,5 |
18 |
0,5 |
4,5 |
ток 7 или специальными разгрузочными устройствами в любой точке конвейера. Ленту от налипшего на нее материала очищают с помощью очистного устройства 9.
Лента представляет собой несущий многослойный каркас, за щищенный покрытием из натуральных или синтетических каучуков. В зависимости от материалов для изготовления каркаса различают ленты резинотканевые и резинотросовые. Материалом для резино тканевых лент служат натуральные ткани (хлопок, лен), искусствен ные (вискозные и ацетатные) и синтетические (анид, капрон, лаЕсан). Хлопчатобумажные ткани для лент называют бельтингами. Для повышения продольной прочности лент, являющейся основной их характеристикой, в каркасе используют тканевые шнуры (корды) или металлические тросы.
Отечественная промышленность выпускает резинотканевые кон вейерные ленты шириной до 2 м и прочностью одной прокладки на разрыв до 6 кН на 1 см ширины ленты и резинотросовые ленты соот ветственно шириной до 2,4 м и прочностью до 60 кН/см.
Характеристика резинотросовых конвейерных лент для маги стральных конвейеров приведена в табл. 24.
§ 35. Гидравлический транспорт
При мокром способе производства цемента гидравлический транспорт является наиболее экономичным и его используют для перемещения пульпы от горного цеха, на территорию завода, а также в транспортных схемах сырьевых цехов, связанных с производством шлама и питанием вращающихся печей. В зависимости от крупности материала и требуемой подачи для перекачки пульпы используют грунтовые, песковые, шламовые насосы (пульпонасосы) и насосы, предназначенные для перекачки угольных гидросмесей (углесосы). Специальные шламовые насосы применяют для внутризаводского транспортирования шлама, высокопроизводительные мощные грун-
88
Рис. 28. Центробежный шламовый насос 6ФШ-7а
товые насосы и углесосы позволяют транспортировать пульпу с карьера на расстояние до нескольких километров. Для перекачки пульпы используют, главным образом, центробежные насосы, в ко торых ^напор пульпы в трубопроводе создается в результате центроежнои силы быстровращающегося лопастного колеса. Насосные установки значительной длины называют магистральными. При недостаточности напора для транспортирования пульпы в маги
стральной установке устанавливают несколько насосов по длине трассы.
Центробежный шламовый насос 6ФШ-7а (рис. 28) состоит из полого корпуса (улитки) 4, центрального всасывающего патрубка 1 и нагнетательного ^патрубка 3, расположенного по касательной к цилиндру рабочей зоны улитки. Корпус прикреплен к фланце вому кронштейну через крышку 6 с помощью шпилек 5. Рабочее колесо 2 консольно • насажено на вал 11 насоса и закреплено с по мощью гаики и контргайки. Для уплотнения вращающейся шейки вала в неподвижном корпусе на его фланцевом кронштейне предусмотрены сальник и мягкая набивка <?, регулируемые затяжной гайкой J. Вал закреплен в двух подшипниковых опорах 10 и 12 и приводится во вращение от электродвигателя с помощью паль цевой муфты 13. Для предотвращения попадания шлама в сальник перед ним через отверстие 7 ступицы фланцевого кронштейна по дают под давлением чистую воду. Шлам через центральное отвер ни0 патрубка попадает на спиральные лопасти быстро вращающегося (до 1500 об/мин) рабочего колеса, с силой отбрасывается на торцовые
стороны корпуса и под давлением подается в выходной патрубок насоса.
Показатель
6ФШ-11 |
6ФШ-7с |
Г-
3
е
СО
ГрТ100/40 |
Гр160/31,5 |
Гр400/40 |
Гр800/40 |
ГрТ1250/71 |
о
ю
о
со
а
и
Подача, |
м3/ч |
100 |
150 |
200 |
100 |
160 |
400 |
800 |
|
1200 |
1600 |
Напор, |
м |
54 |
60 |
60 |
40 |
31,5 |
40 |
40 |
|
71 |
50 |
Частота |
вращения, |
2950 |
1470 |
1470 |
1450 |
1450 |
965 |
725 |
|
965 |
725 |
об/мин |
|
|
|
55 |
66 |
67 |
68 |
|
67 |
69 |
|
КПД насоса, % |
— |
— |
— |
|
|||||||
Мощность насоса, |
100 |
125 |
125 |
— |
25 * |
85 * |
160 |
* |
420 * |
340 * |
|
кВт |
|
|
|
|
0,37 |
0,6 |
|
2,2 |
|
5,3 |
1 3,6 |
Масса, |
т |
— |
— |
— |
1.1 |
|
* Мощность указана прн работе на воде.
Техническая характеристика центробежных насосов, исполь зуемых для перекачки шлама и пульпы, приведена в табл. 25.
Расчет гидравлического транспорта состоит в определении диа метра трубопровода, общего необходимого напора и мощности дви гателя насоса.
Исходными данными для расчета гидротранспортной установки являются необходимая подача пульпы, ее характеристика и схема трассы пульпопровода.
Важной характеристикой пульпы является содержание в ней
породы, называемой объемной |
концентрацией |
гидросмеси |
|||
5 |
= |
(Рп |
- Р в )/(р с - |
р в ). |
( 5 7 ) |
гДе рп — плотность пульпы, |
т/м3; рв — плотность |
воды, |
рв = 1 т/м3; рс — плот |
||
ность транспортируемого сырья, |
т/м3. |
|
|
||
Плотность пульпы (в |
т/м3) |
|
|
||
|
Рп --- |
^ в Р в Ь V c P c , |
(5 8 ) |
где VB и Vc — объемы соответственно воды и сырьевых материалов в 1 м3 пульпы, м3.
Для упрощения расчетов карьерную влажность породы не учи тывают.
Подача насоса пульпы (в м3/с) |
|
Пп = Лс/(3600рп), |
(59) |
где Пс — подача насоса сырья с карьерной плотностью, т/ч.
Диаметр пульпопровода принимают по нормам для водопрово дов (в м)
D = у /7П. |
(60) |
Полученное значение округляют до следующего ближайшею
стандартного диаметра трубы: 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,40; 0,45; 0,5;
0,6 м.
90