45

Лекция № 13 Машины и оборудование подземных транспортных комплексов

План

13.1. Рудничные рельсовые пути.

13.2. Устройство и элементы рельсового пути.

13.3. Укладка и содержание пути.

13.4. Средства механизации путевых работ.

13.5. Рудничные вагонетки. Общие сведения и классификация.

13.6. Устройство и основные узлы.

13.7. Основные параметры типы и эксплуатация.

13.8. Рудничные локомотивы. Общие сведения и классификация.

13.9. Устройство и основные узлы.

13.10. Типы и область применения локомотивов.

13.1. Рудничные рельсовые пути

13.2. Устройство и элементы рельсового пути

Рельсы служат направляющими для рудничных вагонеток и локомотивов. Две нитки рельсов образуют рельсовую колею, ширина которой S_Р (рис. 13.1) определяется расстоянием между внутренними гранями головок рельсов. На отечественных угольных шахтах стандартной является узкая колея шириной 600 и 900 мм, на рудных шахтах — 600, 750 и 900 мм.

Для исключения зажатия реборд колес локомотивов и ваго­неток между рельсами и возможной неточности укладки рель­сового пути ширину колесной колеи S_К (расстояние между на­ружными кантами реборд) принимают меньшей на величину свободного зазора δ = S_P — S_K ≈ 10 мм.

Расположение рельсового пути в пространстве определяется трассой, планом и профилем. Осевую линию пути, разбитую на местности или нанесенную на карте, называют трассой. Про­екцию трассы на горизонтальную плоскость называют планом рельсового пути, а проекцию развернутой трассы на вертикаль­ную плоскость — профилем пути.

Рудничный рельсовый путь (см. рис. 13.1) состоит из верх­него и нижнего строения. Верхнее строение рельсового пути включает в себя рельсы и элементы их скрепления, противоугоны, шпалы и балластный слой. Нижним строением рельсо­вого пути является почва выработки с водоотводной канавой.

В шахтах находят применение рельсы Р-18, Р-24, Р-33, Р-38 и Р-43 (цифры указывают массу 1м рельса, кг). Тип рельсов откаточных выработок принимают в зависимости от грузопо­тока за весь срок службы рельсового пути. Так, в рудных шах­тах при грузопотоках до 10, от 10 до 30 и свыше 30 млн. т принимают соответственно рельсы Р-24, Р-33 или Р-38 и Р-43. Если срок службы рельсового пути более 8 лет, то при выборе типа рельсов расчетный грузопоток увеличивают на 30 %.

Независимо от величины грузопотока для вагонеток вместимостью до 2 м³ применяют рельсы Р-24, для вагонеток большей вместимости — рельсы Р-33 и Р-38. В промежуточных и вентиляционных выработках допускается применение рельсов Р-18.

Рис. 13.1. Элементы рельсового пути с деревянными шпалами: 1 — подкладка; 2 — костыль; 3 — болт; 4 — рельсы; 5 — противоугон; 6 — шпалы; 7 — во­доотводная канава;

8 — накладка; 9 — балласт.

Отрезки рельсов длиной 6—12,5 м соединяют между собой с помощью накладок и болтов. В шахтах, не опасных по газу или пыли, в околоствольных дворах и главных откаточных вы­работках со сроком службы пути не менее 5 лет рекомендуется производить сварку стыков рельсов.

На каждую шпалу рельс опирается через подкладку, увели­чивающую площадь опорной поверхности рельса. Применяют плоские и клинчатые подкладки. Последние придают рельсам уклон внутрь колеи (под уклон), равный конусности бандажей колес подвижного состава, что обеспечивает увеличение пло­щади контакта обода колеса с рельсом, уменьшение износа рельсов и колес и увеличение устойчивости подвижного состава. При использовании плоских подкладок деревянные шпалы под подошвами рельсов затесывают для придания рельсам наклона внутрь колеи.

Шпалы служат для закрепления на них рельсов и передачи давления от рельсов на балласт. Находят применение деревян­ные, железобетонные и редко металлические шпалы.

Наиболее широко применяют деревянные шпалы, изготовлен­ные из сосны, ели, пихты. Они просты в изготовлении, имеют относительно низкую стоимость и удобны при укладке. Недо­статком деревянных шпал является их небольшой срок службы (до 2—3 лет). Шпалы, пропитанные антисептиками (фтористым натрием или хлористым цинком), служат по 5—8 лет.

Железобетонные шпалы (рис. 13.2) имеют значительно боль­ший срок службы, чем деревянные. Их недостаток — высокая стоимость, однако применение железобетонных шпал значи­тельно снижает трудоемкость и затраты на поддержание рель­сового пути. Железобетонные шпалы рекомендуется применять для укладки на главных откаточных выработках при сроке службы пути более 8—10 лет.

Рис. 13.2. Железобетонные шпалы: а – с быстроразъемным крепежным устройством; б - с креплением рельсов костылями; 1 – рельс; 2 – шпала; 3 – болт; 4 – накладка; 5 – резиновая прокладка;

6 – закладная деталь; 7 – костыль; 8 – деревянная пробка.

Металлические шпалы изготавливают из проката и исполь­зуют главным образом на проходческих временных перенос­ных путях.

Рельсы с деревянными шпалами скрепляют костылями, за­биваемыми в предварительно засверливаемые отверстия в шпа­лах. На прямолинейных участках пути рельсы пришивают на каждой подкладке двумя костылями, на закруглениях — тремя. При больших скоростях движения и значительных грузопото­ках рельсы с деревянными шпалами скрепляют шурупами.

С железобетонными шпалами рельсы скрепляют болтовыми соединениями или костылями, забиваемыми в деревянные пробки 8 (рис. 13.2, б), пропитанные антисептиками. С целью предотвращения продольного перемещения (угона) рельсов под действием сил, вызываемых взаимодействием пути и подвижного состава, на подошве рельса устанавливают кли­новые или пружинные противоугоны (см. рис. 13.1)

Балластный слой предназначен для равномерного распре­деления давления от шпал на нижнее строение пути, предохранения шпал от сдвигания, смягчения ударов от подвижного состава, отвода воды, а также для выравнивания почвы выра­ботки. Материал балласта должен обладать хорошей упру­гостью, не подвергаться слеживанию и размоканию, не кро­шиться, хорошо пропускать воду.

Хорошим материалом для балласта является щебень твер­дых пород крупностью 20-70 мм и гравий крупностью 20-40 мм. Толщину балластного слоя на постоянных рельсовых путях принимают не менее 100 мм при грузопотоке до 4000 т/сут и 150 мм — при большей величине грузопотока.

Пространство между шпалами (шпальные ящики) засыпают балластом на 2/3 толщины шпалы, а просвет между балластом и подошвой рельса оставляют не менее 30 мм.

Расстояние от конца шпалы до бровки балластной призмы (плечо балластной призмы) должно быть не менее 100 мм при использовании деревянных шпал и 150 мм — железобетонных. Почве, на которой укладывают балласт, в обводненных выра­ботках для лучшего стока воды придают поперечный уклон, равный 0,02 в сторону водоотводной канавы. При слабых по­родах дно и стенки водоотводных канав закрепляют деревом или бетонными лотками.

Рельсовые пути на разветвлениях соединяют между собой с помощью стрелочных переводов, обеспечивающих проход одиночных вагонеток или составов в обоих направлениях. Стре­лочный перевод (рис. 13.3, а) состоит из остряков, рамных и переводных рельсов, крестовины и контррельсов. Остряки пред­ставляют собой два подвижных пера 1, соединенных тягами с переводным механизмом 2. В одном из рабочих положений острие пера прижимается к одному из рамных рельсов 3. Крес­товина 4, устанавливаемая в месте разрыва рельсов, состоит из сердечника и двух усовиков, образующих вместе с краями сердечника канавки для пропуска реборды колес. Для предо­хранения от захода реборд колес в несоответствующие канавки крестовины устанавливают контррельсы 5. Соединительная часть стрелочного перевода включает прямые участки и пере­водные кривые 6.

Основным параметром стрелочного перевода является марка крестовины М, характеризуемая величиной центрального угла сердечника крестовины а, которым определяется радиус кривых на переходных участках и длина стрелочного перевода. Марка крестовины.

M = 2tg(α/2) (13.1)

Для рудничных рельсовых путей применяют обычно кре­стовины марки 1/4, 1/5 и 1/7, иногда 1/2 и 1/3. Чем больше марка крестовины, тем меньше длина стрелочного перевода и тем труднее вписывание подвижного состава.

Точка О пересечения осей прямого и бокового путей назы­вается геометрическим центром стрелочного перевода. Длина стрелочного перевода l определяется от стыка рамного рельса у остряков до стыка, расположенного за крестовиной.

Стрелочные переводы бывают односторонние левые и пра­вые, симметричные, односторонние съезды левые и правые, пе­рекрестные съезды (рис. 13.3, б — ж); они имеют обозначения, например ПО933-1/4-20П, где буквы обозначают тип перевода (перевод односторонний); первая цифра трехзначного числа — ширину колеи в дециметрах (9 дм); две вторые цифры — тип рельса (33 кг/м); дробное число — марку крестовины (1/4); сле­дующее число — радиус переводной кривой в метрах (20 м) и последнее буквенное обозначение — правое исполнение.

Рис. 13.3. Стрелочные переводы и съезды: а общая схема стрелочного перевода; б — односторонний правый перевод; в — одно­сторонний левый перевод; г — симметричный перевод; д — односторонний правый съезд; е — односторонний левый съезд; ж — перекрестный съезд.

Управление стрелочными переводами может быть с ручным приводом, пружинным и дистанционным. Наибольшее распро­странение получает дистанционное управление стрелочными пе­реводами с пульта диспетчером или машинистом с движущегося локомотива, при этом для перевода стрелки используют раз­личные стрелочные приводы.

Находят применение электромагнитные (соленоидные), элек­тромеханические и гидравлические стрелочные приводы.

В электромагнитном приводе сердечники электромагнитов через рычажную систему соединены с тягами подвижных перьев стрелочного перевода. Отключение катушек электромагнита после перевода стрелки осуществляется конечными выключате­лями.

В электромеханическом приводе перевод стрелки осущест­вляется асинхронным короткозамкнутым двигателем через вин­товую пару, гайка которой закреплена в полом роторе двига­теля, а винт соединен с тягой стрелочного перевода.

В гидравлическом приводе перевод стрелки осуществляют гидродомкратом. Маслостанция привода располагается непо­средственно у стрелочного перевода. В случае отказа перевод стрелок может быть произведен ручным насосом.

При переводе стрелки с движущегося электровоза от уст­ройств, размещенных на электровозе, подается импульс в ап­паратуру управления приводом стрелочного перевода. Обычно в этих случаях используют электромагнитный привод, управ­ляемый с помощью высокочастотных сигналов, вырабатывае­мых генератором, установленным в кабине локомотива. Излу­чаемые электромагнитные колебания воспринимаются приемной антенной, установленной у стрелочного перевода, и подается импульс на срабатывание электромагнита стрелочного привода.

Находят применение стрелочные переводы с пружинным приводом, используемые для изменения направления движения в тупиках. В этих переводах остряки постоянно прижима­ются к одной стороне пружинами и отжимаются ребордами колес подвижного состава.