Optimalizace Dopravních Tras Pásové Dopravy
6
ISSN 1451-107X 309 The International Journal of TRANSPORT & LOGISTICS Medzinárodný časopis DOPRAVA A LOGISTIKA OPTIMALIZACE DOPRAVNÍCH TRAS PÁSOVÉ DOPRAVY Horst Gondek 1 , Jan Šamárek 2 , Wladyslaw Bochenek 3 Klíčová slova: pásový dopravník, dopravní trať, výpočet dopravníku, napínání s pevným bubnem, napínání s pohyblivým bubnem Abstrakt: Příspěvek popisuje možnost snižování počtu pásových dopravníků v důlním provozu. Obsahuje popis programu pomoci kterého lze celkovou délku dopravy optimalizovat a tím podstatně snížit počet pásových dopravníků včetně dalšího zařízení. Obsahuje také konkrétní příklad řešení. 1. Úvod Poruchy pásových dopravníků a na ně navázané časové prostoje mají podstatný vliv na ekonomiku dopravy v důlním podniku. Poruchovost dopravní trasy závisí na počtu pásových dopravníků, které do ní vstupují a proto je logické, že je zájem o neustálé prodlužování jednotlivých dopravníků v trase, neboť s poklesem jejích počtu se snižuje pravděpodobnost poruchy. Se snižováním počtů pásových dopravníků dochází také ke snižování počtů přesypů a tím k odebírání míst, kde dochází nejčastěji k poškozování dopravního pásu. Na pásový dopravník zařazený za podporubovým zařízením a na dopravník na magistrále jsou kladeny různé požadavky. Různorodost požadavků kladených na pásové dopravníky v trase vyžaduje individuální projektování dopravníků, při využívání značné unifikace jejich elementů a strojních celků. Projektant důlního závodu by měl mít možnost koncipovat celou dopravní trasu optimálně pro zadané vstupní parametry jako je dopravní kapacita, konfigurace trasy a místa eventuálně časová souběžnost nakládání. Jedním ze zdrojů z kterých čerpá je Návod k používání dávající však jen statickou informaci o dopravníku. Proto chceme v příspěvku informovat o nástroji, který dává obraz o opatřeních při volbě a situování stavebních dílů pásového dopravníku při změně třeba jen jediného vstupního parametru. Pod pojmem stavební díly zde rozumíme dopravní pás, trať, poháněcí stanici a napínací stanice. Tímto „dynamickým“ nástrojem je vytvoření matematického modelu pro výpočet parametrů pásového dopravníku v tabulkovém procesoru Excel. Postup v možnostech programování dovoluje zkrácení času hodnocení jednotlivých možných variant konfigurace dopravní trasy. Projektant uživatele si tak vytváří reálnou představu o možných variantách kompozice dopravní trasy, kterou pak projektant výrobce „dotáhne“ do reálné podoby jednotlivých dopravníků. Druhým přínosem tohoto programu je rychlý a vícevariantový výpočet nově konfigurovaných dopravníků, které plynou z časového posunu hornických prací způsobujících změny úklonu, délky a kapacity pásových dopravníků. 2. Obeznámení s programem Provozuschopná délka pásového dopravníku závisí na mnoha vstupních parametrech. Sběr těchto parametrů představuje časově náročný úkol. Rozdělíme tyto parametry na ty, které závisí na vlastnostech stroje a gurty a na ty, které závisí na provozním místě nasazení. Jak je patrné 1 Prof. Ing. Horst Gondek, DrSc. Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta strojní, katedra výrobních systémů a konstruování. Tř. 17 Listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, CZ, tel. +420 73 21 204, e-mail: [email protected] 2 Ing. Jan Šamárek, NT min. s.r.o. Palhanská 5, 74601, Opava, CZ 3 dr. Inž. Wladyslaw Bochenek, Katowicki Wegiel, ul. Franciszka Ścigaly 14, 40 205 Katowice, Poland
description
ghjghj
Transcript of Optimalizace Dopravních Tras Pásové Dopravy
-
ISSN 1451-107X
309
The International Journal of TRANSPORT & LOGISTICS Medzinrodn asopis DOPRAVA A LOGISTIKA
OPTIMALIZACE DOPRAVNCH TRAS PSOV DOPRAVY
Horst Gondek1, Jan amrek2, Wladyslaw Bochenek3
Klov slova: psov dopravnk, dopravn tra, vpoet dopravnku, napnn s pevnm bubnem, napnn s pohyblivm bubnem
Abstrakt: Pspvek popisuje monost sniovn potu psovch dopravnk v dlnm provozu.
Obsahuje popis programu pomoci kterho lze celkovou dlku dopravy optimalizovat a tm podstatn snit poet psovch dopravnk vetn dalho zazen. Obsahuje tak konkrtn pklad een.
1. vod Poruchy psovch dopravnk a na n navzan asov prostoje maj podstatn vliv na
ekonomiku dopravy v dlnm podniku. Poruchovost dopravn trasy zvis na potu psovch dopravnk, kter do n vstupuj a proto je logick, e je zjem o neustl prodluovn jednotlivch dopravnk v trase, nebo s poklesem jejch potu se sniuje pravdpodobnost poruchy. Se sniovnm pot psovch dopravnk dochz tak ke sniovn pot pesyp a tm k odebrn mst, kde dochz nejastji k pokozovn dopravnho psu.
Na psov dopravnk zaazen za podporubovm zazenm a na dopravnk na magistrle jsou kladeny rzn poadavky. Rznorodost poadavk kladench na psov dopravnky v trase vyaduje individuln projektovn dopravnk, pi vyuvn znan unifikace jejich element a strojnch celk. Projektant dlnho zvodu by ml mt monost koncipovat celou dopravn trasu optimln pro zadan vstupn parametry jako je dopravn kapacita, konfigurace trasy a msta eventuln asov soubnost nakldn. Jednm ze zdroj z kterch erp je Nvod k pouvn dvajc vak jen statickou informaci o dopravnku. Proto chceme v pspvku informovat o nstroji, kter dv obraz o opatench pi volb a situovn stavebnch dl psovho dopravnku pi zmn teba jen jedinho vstupnho parametru. Pod pojmem stavebn dly zde rozumme dopravn ps, tra, pohnc stanici a napnac stanice.
Tmto dynamickm nstrojem je vytvoen matematickho modelu pro vpoet parametr psovho dopravnku v tabulkovm procesoru Excel. Postup v monostech programovn dovoluje zkrcen asu hodnocen jednotlivch monch variant konfigurace dopravn trasy. Projektant uivatele si tak vytv relnou pedstavu o monch variantch kompozice dopravn trasy, kterou pak projektant vrobce dothne do reln podoby jednotlivch dopravnk. Druhm pnosem tohoto programu je rychl a vcevariantov vpoet nov konfigurovanch dopravnk, kter plynou z asovho posunu hornickch prac zpsobujcch zmny klonu, dlky a kapacity psovch dopravnk.
2. Obeznmen s programem
Provozuschopn dlka psovho dopravnku zvis na mnoha vstupnch parametrech. Sbr tchto parametr pedstavuje asov nron kol. Rozdlme tyto parametry na ty, kter zvis na vlastnostech stroje a gurty a na ty, kter zvis na provoznm mst nasazen. Jak je patrn
1 Prof. Ing. Horst Gondek, DrSc. Vysok kola bsk Technick univerzita Ostrava, Fakulta strojn, katedra vrobnch systm a konstruovn. T. 17 Listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, CZ, tel. +420 73 21 204, e-mail: [email protected] 2 Ing. Jan amrek, NT min. s.r.o. Palhansk 5, 74601, Opava, CZ 3 dr. In. Wladyslaw Bochenek, Katowicki Wegiel, ul. Franciszka cigaly 14, 40 205 Katowice, Poland
-
310
z nsledujc tab.1, kter obsahuje vstupn parametry vpotu dle SN ISO 5048 lze adu tchto parametr do programu nastavit pevn dky tomu, e se jedn o unifikovan stroj. Tyto oblasti jsou zamknuty a neme dojt k jejich zmn a k naruen vypovdac schopnosti programu pro konkrtn stroj. Z prvnho sloupce Tab. 1 je patrn, jak velk oblast vstupnch hodnot mohla bt takto fixovna. Tab. 1 Vstupn hodnoty vpotu
Dle konstrukce stroje Zmna uivateli nepstupn
Dle konstrukce stroje Zmna uivateli zpstupnn
Dle provoznho nasazen Zmna uivateli pstupn
innost pohnc stanice pro hnan dopravnky Dopravn vkon Dlka dopravnku
innost pohnc stanice pro brzdn dopravnky Rychlost dopravnho psu
hel sklonu dopravnku ve smru pohybu
Hmotnost rotujcch sti vlek 1 podpry horn vtve
Sloka rychlosti dopravovan hmoty ve smru pohybu psu Globln souinitel ten
Hmotnost rotujcch sti vlek 1 podpry spodn
vtve
Mrn hmotnost dopravnho psu
Globln souinitel ten pro brzdn dopravnky
Rozte podpr horn vtve Dovolen namhn psu v tahu Umstn pohnc stanice
Rozte podpr spodn vtve Pomrn prodlouen pi dovolenm namhn Umstn napnacho zazen
Souinitel ten mezi dopravovanou hmotou a
bonicemi
Poet instalovanch elektromotor
Umstn napnacho zazen vi pohnc stanici
Souinitel ten mezi dopravovanou hmotou a
psem Poet brzd Sypn hmotnost horniny
Svtl ka bonho veden Volba velikosti napnac sly pro pasivn napnac stanici
Dlka bonho veden Volba velikosti napnac sly pro aktivn napnac stanici Poet stra psu Doba rozbhu dopravnku
Odpor v ohybu psu na bubnech a v loiskch bubnu Doba brzdn dopravnku
ka dopravnho psu Prmr hnacho bubnu Poet hnacch bubn
Souinitel ten mezi bubnem a psem (zneistn strana
psu)
Souinitel ten mezi bubnem a psem (ist strana psu)
hel opsn pohncho bubnu .1
hel opsn pohncho bubnu .2
Statick bezpenost proti prokluzu psu na bubnu
Otky elektromotoru Brzdn moment jedn brzdy
Moment setrvanosti typickho bubnu
Moment setrvanosti elektromotoru
Moment setrvanosti spojky Moment setrvanosti
pevodovky
Nejvt dovolen prvs psu Souinitel rozbhu
-
311
Dal zjednoduen je dosaeno tm, e program je een dle normy SN ISO 5048, kter nezahrnuje dopravnky s nepravidelnm profilem trasy. Pro jejich vpoet lze sice tak pout tento program, ale vyaduje zsahy do uzamen oblasti a je potebn konsultace s projektanty vrobce dopravnku a tedy tohoto programu.
Program je zpracovn jako soubor tabulkovho procesoru, kde jednotliv listy pedstavuj jednotliv typy psovch dopravnk. Projektant zvol list s dopravnkem, kter nejlpe odpovd poadovan dopravn kapacit. Nsledn zad povinn vstupn parametry, kter charakterizuj msto nasazen a prosted v kterm m dopravnk pracovat a nebo v kterch pracuje. Mezi tyto parametry pat tak charakteristika gurty. Program nabz monost volby z nejpouvanjch typ gurty. Program nsledn podv tyto informace: - vpoet parametr dopravnku pro poadovanou kapacitu a zskn rznch dcch parametr
jako je nezbytn poteba pkonu, koeficient bezpenosti psu, minimln hodnota pedpt v psu pro rzn typy napnacch mechanism
- okamitou zmnu parametr pro poadovanou kapacitu podle msta situovn pohon, podle pot a typ hnacch bubn, zpsob proveden rozbhu, typ napnacho zazen apod.
- podle tchto informac umouje plnovat modernizan prce, investice, pedpokldn nkupu ne jenom mechanickch celk, ale tak elektrickch jako je dlky kabel, potu transformtor apod.
- umouje pracovnkm dolu zskat prvn pedstavu o poadavcch na nov stroj Projektant si me nakoprovat buku s vsledkem, kter m pro nj nejvt dleitost, do
volnch bunk pod oblasti zadvn vstupnch hodnot a tm sledovat okamitou zmnu bez nutnosti posunu kurzoru v tabulce. Odemknutm oblasti vstupnch hodnot stanovench konstrukci stroje a gurty a jejich zmnou, lze vyut popsan matematick model pro een psu s promnlivm sklonem, s nkolika plncmi msty a s rznm zatenm tivem po dlce psu. Toto jde vak ji nad rmec bnho uivatele a proto nen o tomto dle pojednno.
3. Pklad vlivu situovn pohnc stanice na tah v dopravnm pse st vpotu psovho dopravnku pro padn dopravu je uvedena v tab. 2. Tento dopravnk
je uspodn tak, e napnac stanice je umstna v mst nejmenho tahu v gurt tj. za vsypnm bubnem. Tab. 2 Napnac stanice u vsypu a pohon u vratn stanice
.. Nzev Ozn. Vypo. hodnota Jedn. Poznmka
1 Dopravn vkon Q 1100 t.h-1 2 Dlka dopravnku L 420 m 3 Rychlost gurty v 2,5 m.s-1
4 hel sklonu dopravnku ve smru pohybu 12 Doprava padn 67 Doporuen instalovan vkon P 294 kW
118 Zvolte celkov tah nap. zazen s pohyblivm bubnem NZA NZA 24500 N
156 Bezpenost proti prokluzu na pohncm bubnu pro ustlen stav kU 4,16 m bt 1,3
157 Bezpenost proti prokluzu na pohncm bubnu pro rozbh kR 9,72 m bt 1,3
158 Bezpenost proti prokluzu na pohncm bubnu pro brdn kB 3,02 m bt 1,3
Pedem ale upozorujeme, e zde hovome o skuten napnac stanici, kter jsou schopna
udret nastaven napt v gurt, ne tedy o zsobnku psu, kter se v nach dolech neprvem napnac stanici nazv. Pohnc stanice je umstna ped vratnm bubnem dopravnku (schma viz obr.1). Vpoetn program nm proke, jak se tato pzniv situace (viz. koeficienty kU, kR, kB) zhor v dsledku pemstn napnac stanice. V tab. 3 je st vpotu tho dopravnku s napnac stanici umstnou ped pohnc stanici u vratnho bubnu (schma na obr.2). Jak je patrn z tab. 3 pouhm tmto pemstnm napnac stanice pi zachovn toton napnac sly, se snily koeficienty pro prokluz psu na hnacm bubnu pod ppustnou hodnotu pro ustlen stav a brzdn. Pokud by byl psov dopravnk takto sestaven, dochzelo by pi ustlenm chodu a v pechodovm stavu tj. pi brzdn k prokluzu gurty po pohncch bubnech, co se odr na podstatnm snen jej ivotnosti i na ivotnosti pohnc soustavy. Projektant m takto monost volit takovou sestavu a umstn jednotlivch prvk, kter zajist sprvnou funkci a zv ivotnost zejmna gurty a pohnc soustavy.
-
312
Je tak mono podstatn snit neustl nky dlnch technik nad opotebenm gurty a jejch spoj a poruchovost pevodovch skn. Tab. 3 Napnac stanice a pohon u vratn stanice
.. Nzev Ozn. Vypo. hodnota Jedn. Poznmka
1 Dopravn vkon Q 1100 t.h-1 2 Dlka dopravnku L 420 m 3 Rychlost dopravnho psu v 2,5 m.s-1
4 hel sklonu dopravnku ve smru pohybu 12 Doprava padn 67 Doporuen instalovan vkon P 294 kW
118 Zvolte celkov tah nap. zazen s pohyblivm bubnem NZA NZA 24500 N
156 Bezpenost proti prokluzu na pohncm bubnu pro ustlen stav kU 1,10 m bt 1,3
157 Bezpenost proti prokluzu na pohncm bubnu pro rozbh kR 2,18 m bt 1,3
158 Bezpenost proti prokluzu na pohncm bubnu pro brdn kB 0,87 m bt 1,3
4. Pklad volby zpsobu rozjezdu na potebn instalovan pkon V dob rozbhu dopravnku pibv k sle potebn pro ustlen chod dopravnku jet sla
dynamick. Tato dynamick sla je vyvolna urychlovnm rotujcch hmot pohonu, bubn a vleku v trati a posuvnch hmot gurty a horniny. Dynamick sla je tedy pmo mrn redukovan hmotnosti prvk eenho dopravnku a zrychlen tchto hmotnosti. V Tab. 4 je uveden st vpisu vpotovho programu, kde jsou uvedeny tahy v gurt pi nezenm rozbhu dopravnku (nevolme dobu rozbhu). V Tab. 5 je stejn st vpisu pro tent dopravnk, ale s ji elektricky zenm rozbhem (volme dobu rozbhu). Porovnn tchto dvou vstupu okamit ukazuje hned ti pnosy zenho rozbhu:
a) ni tahy v gurt a tm mon volba gurty s ni dovolenou pevnosti v tahu, b) instalace elektromotor o nim vkonu, c) ni hodnota pedpt napnacho zazen.
Tab. 4 st vypisu z programu pi nezenm rozbhu .. Nzev Ozn. Vypo. hodnota Jedn. Poznmka
87 Volba doby rozbhu dopravnku tr 18 s 123 T1 - rozbh T1 5000 N Spodn vtev 124 T2 - rozbh T2 9860 N Spodn vtev 125 T3 - rozbh T3 10888 N Horn vtev 126 T4 - rozbh T4 34787 N Horn vtev
157 Bezpenost proti prokluzu na pohncm bubnu pro rozbh kR 1,44
Tab. 5 st vypisu z programu pi zenm rozbhu
.. Nzev Ozn. Vypo. hodnota Jedn. Poznmka
85 Skuten zrychlen dopravnkovch hmot ar 0,51 m.s-2 Splnno 86 Skuten doba rozbhu trs 4,9 s
87 Volba doby rozbhu dopravnku tr 4,9 s Dobe zvoleno 123 T1 - rozbh T1 5000 N Spodn vtev 124 T2 - rozbh T2 12094 N Spodn vtev
125 T3 - rozbh T3 13143 N Horn vtev
126 T4 - rozbh T4 46104 N Horn vtev
157 Bezpenost proti prokluzu na pohncm bubnu pro rozbh kR 1,05
-
313
5. Pklad vlivu aktivn a pasivn napnac stanice na pedpt v dopravnm pse Zkladnm pedpokladem pro penos obvodov sly na hnacm bubnu je nutn existence
jistho tahu v odbhajc vtvi gurty z hnacho bubnu. Pi posuzovn sil (tah) v gurt musme rozliovat dva zkladn typy napnacho zazen, kter nm zabezpeuje tah v odbhajc vtvi pro vechny reimy chodu dopravnku:
a) napnn s pevnm bubnem, u nho napnac buben ve vech reimech chodu dopravnku nezmn svou polohu (jde o zsobnk gurty),
b) napnn s pohyblivm bubnem, kter samoinn reaguje na deformace psu.
V Tab. 6 je uvedena st vpisu popisovanho vpotovho programu, kde je mono porovnat vliv jednotlivch typ napnacch zazen u identickch dopravnk. Jak je z tabulky patrno, sly, kter zavd napnac zazen typu a) trvale do psu, spoje psu a do konstrukce dopravnku jsou mnohem vy oproti aktivnmu napnacmu zazen typu b) s pohyblivm bubnem. Pro nzornost je v Obr. 3 tento vstup uveden graficky. Projektant si tedy pomoc tohoto programu me samostatn vytvoit nzor na potebu typu napnacho zazen pro konkrtn psov dopravnk. Tab. 6 st vypisu programu pro srovnnvliv jednotlivchtyp napnacho zazen
.. Nzev Ozn. Vypo. hodnota Jedn. Poznmka
118 Zvolte celkov tah nap. zazen s pohyblivm bubnem NZA NZA 10000 N Splnno
.. . ...
156 Bezpenost proti prokluzu na pohncm bubnu pro ustlen stav kU 1,68
157 Bezpenost proti prokluzu na pohncm bubnu pro rozbh kR 1,31
158 Bezpenost proti prokluzu na pohncm bubnu pro brdn kB 5,41
159 Sla napnacho zazen s pevnm bubnem (pi dodren hodnoty koeficientu kU) NZPU 27311 N ustlen chod
160 Sla napnacho zazen s pevnm bubnem (pi dodren hodnoty koeficientu kR) NZPR 38170 N rozbh
161 Sla napnacho zazen s pevnm bubnem (pi dodren hodnoty koeficientu kB) NZPB 20678 N brdn
6. Zvr Ve uveden popis a pklady vyuit dokazuj, e i takto jednoduch matematick model
psovho dopravnku me podstatnou mrou pispt k optimalizaci dopravnch tras. Projektantovi uivatele unifikovanho stroje je umonna analza initel zaten, simulace rznch stav prce dopravnku a me si zvolit nejekonomitj een. Nen vjimkou, e dln podniky nakupuj psov dopravnky jako housky na krm. Dejte mi 3 ks po 300 metrech a uvidm jak to pak sestavm. Tato strategie je sprvn pro pedpokldan nasazen na krat trasy s nejistm asem a mstem pouit. Tam, kde ale pjde o rozhodujc dopravn linky tzv. magistrly, vyplat se optimalizace pomoc pedvedenho programu.
Projektanti se tak mohou vyvarovat charakteristickch znak nesprvn konfigurovanch jednotlivch dopravnk v trase:
- nzk a nebo zbyten velk vkony elektromotor - neracionln rozbhy dopravnku - nesprvn volba parametr gurty - zbyten velk vstupn tahy v gurt apod.
Projektanti vrobce a uivatele se mohou pomoc tohoto programu dopracovat k ekonomitjm dopravnm trasm.
Literatura:
[1] Zur, T., Hardygora, M.: Przenosniki tasmowe w gornictwie. Katowice, 1996. [2] Vojtek, Z., Matov, S., Polk, J., Macura, M., Malyka, B.: PVC dopravn psy Fatra. [3] Antoniak, J.: Urzadzenia i systemy transportu podziemnego w kopalniach. Katowice, 1990. [4] Firemn literatura firmy Creative engineering co. [5] Firemn literatura k software BELT-PRO.
-
314
Recenzia/Review: prof. Ing. Jn Boroka, CSc.
U1 U2
Obr. 3 Diagramy tah v gurt u rznch napnacch systm
b) Napnac zazen s pohyblivm bubnem
T4
T2 = T3
T2 = T3
POHYBLIV BUBEN
T4L = 300m
T1
PEVN BUBEN
F /N/T4
L = 300m
U2
T1
2 A
NZ
U1
=
T1
T2
T3
PU
2 NZ
Obr. 1 Schma konfigurace NS za vsypnm bubnem, PS ped vratnm bubnem
Obr. 2 Schma konfigurace NS ped PS, PS ped vratnm bubnem
a) Napnac zazen s pevnm bubnem
T4
F /N/
T1
T2
T3
