На открытых разработках условия эксплуатации вагонов весьма разнообразны. Различно состояние железнодорожных путей, разнообразны перевозимые грузы, средства погрузки и дальность перевозок.
Железнодорожные пути на открытых горных разработках подразделяются на временные передвижные пути (в карьерах, отвалах и на съездах) и на постоянные откаточные и станционные пути. Железнодорожные пути могут различаться в больших пределах. Это зависит от технической оснащенности предприятия, состояния грунта, объема перевозок и т. д.
На большинстве предприятий временные железнодорожные пути в карьерах и отвалах уложены из рельсов Р-43 и Р-50, а количество шпал на 1 км пути в среднем составляет 1440 шт. Основание пути, как правило, твердое (скальный грунт); балластировка пути частичная, т. е. балласт подбивают только под концы шпал на общей длине 1-1,2 м; под середины шпал и между шпалами балласт не подбивают. Минимальный радиус вписывания 60-80 м; максимальный уклон 40-60%. Временные пути на съездах отличаются от временных путей в карьерах и отвалах лучшей рихтовкой в плане и профиле, лучшей балластировкой; на 1 км пути укладывают 1600 шпал и более.
Постоянные откаточные и станционные пути по своей конструкции близки к общесетевым железнодорожным путям. Допускаемые нагрузки от оси на рельсы и на погонный метр пути могут быть различными на разных рудниках, так как зависят от прочности основания пути и состояния его верхнего строения. Вагоны, эксплуатируемые в настоящее время на предприятиях горнодобывающей промышленности, имеют нагрузку от оси на рельс, достигающую 313 кН (32 000 кгс).
Целесообразность использования вагонов с повышенной нагрузкой от оси на рельс на тех или иных рудниках определяется также возможностью реализовать такие нагрузки без значительных затрат. На рудниках, имеющих достаточно мощное скальное основание под верхним строением пути, при хорошем состоянии путей используют большегрузные думпкары с нагрузкой от оси на рельс до 313 кН (32 000 кгс).
Дальность перевозок груза зависит от района эксплуатации думпкаров, расположения карьеров, отвалов и обогатительных фабрик. Средняя дальность перевозок груза на открытых горных разработках составляет 10-15 км.
Скорость движения поездов на железнодорожных путях карьеров зависит в основном от состояния верхнего строения пути. В карьерах, где укладывают временные пути,подл ежащие очень частой передвижке, скорость движения поездов бывает минимальной. Для большинства рудников и угольных разрезов с прочным основанием верхнего строения пути скорости движения поездов на временных путях в карьерах и отвалах составляют 15-25 км/ч, а на постоянных и станционных путях 30-60 км/ч.
Несмотря на увеличение нагрузок от оси на рельс для подвижного состава конструкция рельсовых путей в карьерах за последние годы не претерпела существенных изменений. Это одна из причин сравнительно низких скоростей движения на промышленных железнодорожных путях.
Эксплуатация вагонов-самосвалов показала, что специфические недостатки железнодорожных путей на предприятиях горнодобывающей промышленности требуют особого подхода к проектированию ходовых частей и рессорного подвешивания думпкаров. Рессорное подвешивание должно быть достаточно мягким и обладать необходимым демпфированием.
Основными грузами, которые перевозят думпкары при открытых горных разработках, являются вскрышные и скальные породы, а также различные руды. Основной характеристикой перевозимых грузов является их насыпная масса в разрыхленном в процессе добычи состоянии;
Вскрышные породы Насыпная масса в т/м3
Песок,………… 1,8
Наносы 1,5
Скальный грунт……….. 2,0
Известняк…………. 1,5
Руды железная………….. 2,53
медная…………… 2,0
марганцевая………… 1,8
Статистика показывает, что на открытых горных разработках перевозки грузов с насыпной массой 1,7-1,9 т/м3 составляют примерно 60%, ас насыпной массой 2,2-2,5 т/м3 — около 20%.
Руды и вскрышные породы с насыпной массой свыше 2,5 т/м3 на открытых горных разработках встречаются сравнительно редко, однако на некоторых местах добычи насыпная масса достигает 3,0-¦
3,5 т/м3. Грузят думпкары, как правило, с «шапкой», объем которой принимают равным 20% объема кузова Гг. Поэтому объем кузова для полного использования грузоподъемности Р думпкара следует выбирать, учитывая, что удельная грузоподъемность (отношение гру зоподъемности к объему кузова) должна быть связана с насыпной массой груза ргр соотношением
Процесс работы вагонов-самосвалов в условиях открытых горных разработок складывается из следующих основных операций: погрузки, следования к местам разгрузки (в отвалы, в бункера обогатительных фабрик и т. д.) и разгрузки.
Вагоны-самосвалы предназначены для механизированной погрузки, которая осуществляется в большинстве случаев экскаваторами с ковшом емкостью 6-8 м3. В последнее время все большее распространение получают экскаваторы с ковшом емкостью 12,5 м3.
Вскрышные породы и руды перед погрузкой разрыхляют взрывом, что часто осуществляется недостаточно хорошо. При погрузке в думпкары плохо разрыхленной руды или скальной породы, особенно при использовании экскаваторов с ковшами емкостью 8-12,5 м3, наблюдаются случаи, когда в думпкары падают монолитные глыбы руды или породы массой до 10 т с высотыЗм. По техническим условиям эксплуатации большинства горнорудных предприятий глыбы массой 4 т считают негабаритными и не подлежащими перевозке в думпкарах. Однако часто это требование нарушается, что приводит к существенным повреждениям элементов думпкаров (верхнего настила пола, бортов и др.) и к преждевременному выходу их из строя.
Отечественные вагоны-самосвалы предназначены для тяжелых условий погрузки и по прочности допускают погрузку глыб массой 3-4 т с высоты 3 м. При этом необходима предварительная подсыпка по площади пола размельченного груза, что значительно снижает динамическое воздействие падающих глыб на конструкцию кузова думпкара. Опыт эксплуатации показывает, что соблюдение этого условия не встречает трудностей и практически не влияет на производительность экскаватора при погрузке.
Погрузка вагонов-самосвалов — наиболее тяжелый процесс их эксплуатации, определяющий в большой степени прочность и эксплуатационную надежность вагонов-самосвалов. Поэтому весьма актуальный вопрос повышения надежности думпкаров должен рассматриваться не только в направлении их модернизации и совершенствования конструкции, но и в направлении совершенствования на горнорудных предприятиях технологического процесса буро-взрывных работ и процесса погрузки.
В последние годы все большее распространение на горнорудных предприятиях получают высокопроизводительные роторные комплексы, которые обеспечивают погрузку хорошо разрыхленных пород с насыпной массой 1,5-1,7 т/м3 многочерпаковыми экскаваторами. Это обеспечивает при погрузке относительно небольшое динамическое воздействие груза на конструкцию думпкара. Для таких условий работы можно применять более легкие конструкции большегрузных думпкаров с увеличенным объемом кузова.
Вагоны-самосвалы эксплуатируются в составе специальных поездов постоянного формирования массой 1000-2000 т. В качестве локомотивов используют электровозы или тепловозы.
Разгружают вагоны-самосвалы или в бункера обогатительных фабрик (если груз-руда), или в отвалы. Разгрузка думпкаров механизирована и происходит в результате наклона кузова на сторону. Наклон кузова осуществляется при помощи пневматических или гидравлических цилиндров, смонтированных непосредственно на вагоне. Разгружать вагон можно на любую сторону, так как цилиндры наклона кузова расположены на обеих сторонах и их можно включать попеременно. Имеются также думпкары с односторонней разгрузкой.
Опрокидывать кузов вагона-самосвала при разгрузке можно также при помощи стационарных опрокидывающих устройств, устанавливаемых у мест массовой разгрузки думпкаров. В этом случае вагоны не оборудуют разгрузочными пневмоцилиндрами.
Пол кузова думпкара при разгрузке принимает наклонное положение под углом 45-50° к горизонту. Продольный борт со стороны разгрузки автоматически открывается при помощи механизма, сблокированного с механизмом наклона кузова; борт становится как бы продолжением пола. В некоторых конструкциях думпкаров борт при разгрузке поднимается. При наклоне кузова груз под действием силы тяжести высыпается.
При разгрузке вагона-самосвала происходит перераспределение нагрузки между колесами: значительно перегружаются колеса со стороны разгрузки и разгружаются колеса с противоположной стороны. Условия разгрузки сильно усложняются при транспортировании липких и смерзающихся грузов, так как в этом случае груз может стать монолитной глыбой и произойдет полная разгрузка колес одной стороны вагона.
Вагоны-самосвалы | Типы вагонов-самосвалов и основные элементы их конструкции⇒