Лекция Тема: Шахтные вагонетки

Лекция №15

Тема: Шахтные вагонетки

План

1. Назначение и типы шахтных вагонеток

2. Основные параметры шахтных вагонеток

3. Устройство грузовых вагонеток

1. В зависимости от перевозимых грузов шахтные вагонетки подраз­деляют на грузовые, специальные и пассажирские. Число шахтных ваго­неток, их состояние и вместимость кузова в значительной степени опре­деляют технико-экономические показатели работы подземного тран­спорта.

При движении по рельсовым путям вагонетки кроме статической нагрузки от силы тяжести и движущей силы локомотива испытывают различные динамические и дополнительные кратковременные нагруз­ки от действия центробежной силы на закруглении рельсового пути и силы инерции при неустановившемся движении, от ударов в буфера, автосцепку, толкателя в подвагонные упоры, на стыках рельсов. Эти неизбежные в процессе эксплуатации нагрузки называются нормальны­ми эксплуатационными и учитываются при проектировании и расчете.

Необходимая жесткость кузова вагонетки обеспечивается обвяз­кой его в верхней части по периметру полосовым железом или угол­ковым прокатом. Для этой цели применяют также поперечную прива­ренную полосовую планку или гофры со всех сторон кузова.

Жесткое крепление колесных пар к раме и жесткие буфера и сцеп­ки обусловливают значительные продольные (при соударении, трогании и торможении поездов) и вертикальные динамические, особенно на стыках рельсового пути, нагрузки, что уменьшает срок службы под­шипников и рельсового пути.

При движении по рельсовым путям вагонетки преодолевают как значительное основное сопротивление, действующее только на отдель­ных участках пути, так и дополнительные, возникающие в кривых, на подъемах, при разгоне и торможении.

К грузовым вагонеткам предъявляются следующие требования: возможно меньшие размеры при данной вместимости кузова, доста­точная устойчивость, удобство загрузки, быстрота разгрузки, возмож­ность хорошей очистки, прицепки (отцепки), простота ремонта, смаз­ка, минимальное сопротивление движению по рельсовым путям.

Пассажирские вагонетки предназначены для доставки людей по го­ризонтальным и наклонным выработкам. Их оборудуют надежными тормозами, эластичными буферами, надежными сцепками. Вагонетки, работающие в наклонных выработках, снабжают надежной системой улавливания на случай обрыва тягового каната или сцепки.

Специальные вагонетки служат для доставки элементов крепи, взрыв­чатых материалов, конвейерной ленты, канатов, кабеля, горюче-сма­зочных материалов и др. В настоящее время кроме вагонеток разрабо­таны и изготовляются различные тележки и платформы.

К основным параметрам грузовых вагонеток относятся: вмести­мость кузова V (м³); ширина колесной пары S_K (мм); ширина жест­кой базы 5_Ж (мм); коэффициент тары К_т = G₀/G; масса вагонетки G₀ (кг); масса груза в кузове G (кг); устойчивость вагонетки К_у коэффициент сопротивления (ходовые качества) ш.

Вместимость кузова вагонетки — это количество груза, вмещае­мого в нем. Вагонетки имеют вместимость от 0,8 до 3,5 м³. Для опре­деления веса перевозимого груза в кузове следует вместимость кузова (м³) умножить на насыпную плотность груза (т/м³).

Вес конструкции вагонетки должен быть как можно меньше, но ку­зов при этом — прочным и жестким.

Коэффициент тары это отношение массы вагонетки к массе гру­за.

Устойчивость вагонетки определяется ее сопротивлением внешним силам, стремящимся вызвать ее сход с рельсов.

Во время движения на вагонетку действуют постоянная нагрузка (масса тары), временные нагрузки (масса перевозимого груза, сила тяги на сцепке), дополнительные кратковременные нагрузки (центробеж­ная сила при движении на закруглении, сила инерции, удары на стыках рельсов и внецентренные силы, которые возникают при неравномерной загрузке кузова вагонетки и стремятся развернуть ее в пути.

Ширина колесной пары — расстояние между наружными канатами реборд колеса S_K (мм). При изготовлении колесной пары разрешается допуск в пределах ± 2 мм от номинальной величины: S_K = (S_p — 10) ±2.

Жесткая база — расстояние между центрами осей колесных пар ваго­нетки S_Ж (мм). Она определяется из условий устойчивости вагонетки и свободного ее прохода по криволинейным участкам рельсового пути с малыми радиусами закругления: чем больше S_Ж, тем устойчивей ваго­нетка и тем труднее она проходит по закруглению.

3. Грузовые вагонетки имеют следующие основные узлы (рис. 1): кузов 1; раму 2; полускаты 5; подвагонные упоры 4; сцепные ус­тройства 5; буферное устройство 6; устройство для жесткости кузова 7; удерживающие и открывающие устройства днищ вагонеток ВДК, ПС.

Кузов — наиболее металлоемкий элемент вагонетки, подверженный деформации и коррозионному износу. Большая часть вагонеток выходит из строя из-за разрушения кузовов. Разрушение кузова вагонетки вызы­вают механические воздействия при загрузке, выгрузке, встряхивании угля во время движения, загрузке от вибраторов, очистке вращающими­ся щетками.

Размеры кузова должны быть увязаны с типовыми сечениями гор­ных выработок и размерами шахтных клетей. Форму кузова выбирают исходя из максимальной вместимости в пределах заданных параметров и удобства лучшей очистки от налипающих угля и породы.

Кузова вагонеток ВГ и УВГ изготовляют из листового железа с полукруглым дном, а ВД, ВДК и ПС — трапециевидной формы с откры­вающимися днищами. В последнее время разработан параметрический ряд вагонеток, где за основу взят главный параметр — вместимость вагонетки в кубических метрах.

Рама вагонетки — основная несущая часть, воспринимающая нагруз­ку от кузова и груза, тяговое усилие, динамические удары и толчки — должна быть особенно прочной и жесткой. Для ее изготовления приме­няют специальный прокат, предназначенный для крепления всех ее уз лов (кузова, буферов, скатов, упоров для проталкивания под загрузку или разгрузку).

Буферно-сцепное устройство, находящееся на торцах рамы, вос­принимает динамические удары при столкновении вагонеток и вагонет­ки с локомотивом. По конструкции буфера бывают жесткие и элас­тичные (устанавливают на вагонетках с кузовом большой вместимос­ти), буферно-сцепное устройство гасит силу удара при маневровых рабо­тах, ослабляя основную причину повреждения рам вагонеток.

Сцепные устройства (рис. 1, г, д) служат для соединения вагонеток и локомотива в поезд. В грузовых вагонетках ВТ, УВТ они должны иметь шестикратный запас прочности по отношению к максимальной статичес­кой нагрузке (S_р = 6 кН). Для обеспечения прохода вагонетки по за­круглению рельсового пути с малым радиусом сцепка должна допус­кать ’’игру” между вагонетками. Однако свободный ход вагонеток отно­сительно друг друга не должен быть больше зазора допустимой величи­ны во избежание дергания вагонеток при трогании с места. В последних моделях вагонеток сцепные устройства вращающиеся (рис. 1, г) и ав­томатические (рис. 1, д). Они допускают разгрузку без расцепления поезда в круговых опрокидывателях,или в разгрузочных кривых.

Вращающаяся сцепка (рис. 1, г), применяемая на вагонетках ВГ и УВГ, состоит из крюка 1, серьги 2, траверсы 3, вращающегося зве- на 4.

Рис.1. Грузовые вагонетки

Автоматическая сцепка (рис. 1, д) представляет собой стальной литой корпус 6, внутри которого помещен замок 1 с пружиной 2 и ры­чагом 4, удерживаемым валиком 5. Головная часть имеет большой А и малый Б зубья. Для присоединения каната лебедки служит крюк В. Автоматическая сцепка выполняет роль буферно-амортизирующего устройства, поэтому на стержне 7 имеется массивная спиральная пру­жина 3. Для расцепления сцепок надо нажать на педаль. Автоматичес­кие сцепки (прочность Sp = 7 кН) применяют на вагонетках ПС и ВДК.

Скаты вагонеток 3 (см. рис. 1, а) состоят из двух колес и сплош­ной оси. Колеса вагонеток насажены на шейки оси. Ступицы колес име­ют шарико- или роликоподшипники. Колесо снабжено ребордой, не до­пускающей схода вагонеток с рельсового пути, и ободом качения. Обод имеет подуклонку, обратную подуклонке подкладки, благодаря чему обеспечивается хорошая устойчивость вагонетки на рельсовых путях. Колеса изготавливаются литыми диаметром от 300 до 450 мм в зави­симости от вместимости кузова.

Подвагонные упоры 4, применяемые в вагонетках ВГ и УВГ, при­вариваются к раме вагонетки между колесными парами. Их назначе­ние — захват кулака толкателей во время проталкивания.

Замковые устройства и ролики предусматривают в вагонетках ВД, ВДК и ПС для удержания днищ и открытия их при проходе в разгрузочных кривых.

К конструкции вагонеток предъявляются требования: максималь­ной вместимости и жесткости кузова; минимального времени разгруз­ки; возможно более низкого коэффициента тары; выдерживания допус­тимых динамических нагрузок; разгрузки составов без расцепления; транспортирования любых грузов.

По конструкции и способу разгрузки вагонетки можно разделить на две группы: 1) с глухим кузовом и вращающимися сцепками типов ВГ и УВГ; 2) с кузовом, имеющим откидные днища, и автоматически­ми сцепками типов ВД, ВДК, ПС (см. рис. 1, б).

Разгрузка вагонеток типов ВГ, УВГ осуществляется в круговых опрокидывателях при нерасцепленных вращающихся сцепках с пере­рывами через каждые 45—60 с. Недостаток этих вагонеток — большая масса, потребность в перекрытии межвагонного пространства во время смены груженой вагонетки на порожнюю, необходимость усиления уз­лов от воздействия динамических нагрузок.

Вагонетки типа ВДК (рис. 1, в) рекомендуется применять на ре­конструируемых и вновь строящихся шахтах. Эти вагонетки разгру­жаются через откидные днища в разгрузочных кривых, имеют автома­тическую сцепку. Разгрузка вагонеток происходит непрерывно, без рас­цепления состава. Вагонетка ВДК 2,5 (рис. 1, в) имеет сварной кузов 1, в нижней части которого расположены продольные балки 2, служа­щие рамой вагонетки, буферные балки 3 для размещения автомати­ческих сцепок 4 типа Н7, поперечные колесные блоки 5 для разме­щения амортизаторов подвески и крепления колесных пар 6, крон­штейнов 7 подвески дниц и затворов 8. Для повышения жесткости ку­зова в верхней его части выполнена внутренняя обвязка из угольни­ка, а в нижней — по всему периметру пояс из листа. По торцам име­ются упоры 9 для проталкивания вагонеток толкателем. Вагонетка име­ет ролики затворов 10, с помощью которых происходит раскрытие днищ на разгрузочных кривых. Вагонетка ВДК 2,5 предназначена для перевозки угля и породы по подземным горным выработкам и на по­верхности шахт.

Секционные поезда (см. рис. 1, б) представляют собой постоян­но нерасцепленный состав, наилучшим образом приспособленный к ос­нащению равномерно распределенной по составу тормозной пневма­тической системой, обеспечивающей повышение безопасности при дви­жении и производительности труда на подземном транспорте; сцепки автоматические (см. рис. 1, г).

Специальные вагонетки предназначены для транспортирования взрывчатых, большегрузных и длинномерных материалов и оборудова­ния, массовых стандартных грузов (затяжки, бетониты, арочное креп­ление и др.).

Вопросы для самоконтроля

1. Какие существуют типы вагонеток?

2. Какие существуют типы грузовых вагонеток?

3. Какие существуют типы пассажирских вагонеток?

4. Какое назначение имеют специальные вагонетки?

5. Из каких элементов состоит грузовая вагонетка?

Литература

Татаренко А.М. Рудничный транспорт / А.М.Татаренко, И.П.Максецкий. – М.: Недра, 1990. – 318с., с. 112-120