مهم ترین عوامل مؤثر بر طراحی لکوموتیو معدنی زیرزمینی ایمن و قابل کنترل

مصوبات استاندارد های طراحی لکوموتیو معدنی زیرزمینی :

قبل از اینکه هر نوع جدیدی از لکوموتیو معدنی زیرزمینی معرفی شود ، برای تأیید اینکه مطابق با الزامات TM 12 (1977) است ، بایستی به آزمایشگاه HSE ارسال شود . گزارشات این سازمان که همواره براساس تکنولوژی های مدرن در حال بروز رسانی است، حداقل الزامات مربوط به طراحی ترمز لکوموتیو را نشان می دهد. با این وجود، بسیاری از لکوموتیو معدنی زیرزمینی که هنوز در حال استفاده هستند قبل از انتشار TM 12 در سال 1969 طراحی و ساخته شده اند.

TM 12 مستلزم آن است که هر نوع لکوموتیو معدنی زیرزمینی باید شرایط طراحی زیر را داشته باشد:

(الف) سرویس ترمز باید به عنوان سیستم ترمز اولیه استفاده شود. باید بتواند حداقل 16٪ از وزن حرکتی را برای لوکوموتیوهای مجهز به تایرهای فولادی تحمل کند و حداقل 30٪ از این وزن را برای لوکوموتیوهای مجهز به تایرهای لاستیکی داشته باشد.

(ب) ترمز اضطراری در صورت خرابی ترمز سرویس باید استفاده شود. ترمز اضطراری باید قادر به تولید ترمز حداقل از نیمی از آنچه برای ترمز سرویس در کلاس مناسب لوکوموتیو لازم است، باشد.

ج) ترمز دستی باید به نحوی تعبیه شود که قادر به نگه داشتن لکوموتیو معدنی زیرزمینی در بالاترین شیب مورد نظر جهت کار در معدن باشد. این ترمز در شرایطی که لکوموتیو معدنی زیرزمینی به حداکثر بار مجاز برای آن شیب وصل می شود، کاربرد دارد.

نوع و نیاز طراحی پیشنهادی برای سرویس ترمزهای متصل به چرخ در  لکوموتیو معدنی زیرزمینی :

هنگامی که TM 12 برای لکوموتیو معدنی زیرزمینی معرفی شد ، نگرانی اصلی این بود که برخی از لوکوموتیوها تلاش ترمز کافی را برای استفاده کامل از ضریب موجود چسبندگی ایجاد نکردند و بنابراین محدودیت طراحی بالایی را مشخص نکردند . اخیرا برخی از انواع لکوموتیو معدنی زیرزمینی که آزمایش شده اند، مشخص کرده اند که دارای تقاضای طراحی بسیار بالایی هستند و برای اصلاح ترمز قبل از استفاده در زیر زمین و تونل ها ، نیاز به اصلاحات ویژه ای دارند .

در هنگام طراحی لکوموتیو معدنی زیرزمینی ، توجه به این موضوع و سایر تحولات الزامات TM 12 باید در نظر گرفته شود تا سیستم های ارائه شده توسط بخش تحقیق و خدمات آزمایشگاهی (RLSD) HSE به روز شود. از داده های محدود موجود در زمینه نیروی بازدارنده ترکیبی سرویس ترمز و مقاومت نورد لوکوموتیو ( یعنی تلاش ترمز موتور ) باید بعنوان اساسی ترین تقاضای طراحی در هنگام طراحی لکوموتیو معدنی زیرزمینی استفاده شود.

محدودیت های زیر در هنگام طراحی لکوموتیو معدنی زیرزمینی بایستی مد نظر قرار گیرد:

(الف) برای لوکوموتیوهای تونلی محکم با فولاد با محورهای همراه 16 تا 20٪ از وزن ناخالص موتور، تقاضای طراحی 0.16 تا 0.20 است.

(ب) برای لوكوموتیوهای تونلی محكم از جنس استیل با محورهای غیرمجاز 13 تا 18٪ از وزن ناخالص موتور، تقاضای طراحی 0.13 تا 0.18 است.

(ج) برای لوکوموتیوهای تونلی محکم با تایرهای لاستیکی 30 تا 35٪ از وزن ناخالص موتور، تقاضای طراحی 30/0 تا 35/0 است.

آزمایشات لازم در زمینه تعیین تقاضای طراحی ترمز موجود در لکوموتیو معدنی زیرزمینی :

لوکوموتیو تونلی 30 HSE اخیرا پروژه ای را با همکاری شرکت ذغال سنگ انگلیس و تولید کنندگان برای تعیین تقاضای طراحی لکوموتیو معدنی زیرزمینی جدید و موجود انجام داده است. این آزمایشات عمدتا براساس مسیرهای تست سطح با بار دارای قابلیت شست و شو حداقل برابر با وزن حرکتی انجام شد. تا به امروز، 12 لکوموتیو معدنی زیرزمینی آزمایش شده اند و آزمایش های بعدی با فِرِم های سخت باتری های لوکوموتیو های تونلی برای لوکوموتیوهایی که دارای محورهای غیرقابل استفاده هستند برنامه ریزی شده است. 

این کار توسط بازرسی ها و آزمایش های انجام شده توسط بازرسان HM معادن روی لوکوموتیوهای که در زیر زمین با استفاده از سنجه عقب انداز  SIMRET کار می کنند، مشخص شده است. این ابزار توسط RLSD ساخته شده و مبتنی بر ریزپردازنده ای است که حاوی شتاب سنج متعادل گشتاور است.

تلاش ترمز حاصل از خواندن دیجیتال مستقل از تمایل مسیر است و امکان نظارت دقیق ترمزهای لکوموتیو معدنی زیرزمینی را فراهم می آورد. نتایج این آزمایشات نشان می دهد که تلاش ترمزگیری مورد نیاز در    TM 12 به طور کلی برای لوکوموتیوهای ساخته شده از فولاد قاب ثابت با محورهای کاملا همراه و ترمز چرخ مناسب است.

عوامل طراحی موثر بر چسبندگی در لکوموتیو معدنی زیرزمینی :

چرخ و پیکربندی پیوندی یک لکوموتیو معدنی زیرزمینی می تواند در ضریب محدود کننده چسبندگی که می تواند به دست آورد، تأثیر بسزایی داشته باشد.

در حالت ایده آل، برای دستیابی به بهترین کارایی ترمز ، همه چرخ ها باید قطر یکسان داشته و بهم وصل شوند. برای چرخ های بدون استفاده ، گشتاور ترمز اعمال شده بر روی هر چرخ باید متناسب با وزن حرکتی موجود در چرخ باشد . این یک استاندارد طراحی ایده آل است که بندرت به دلیل محدودیت های طراحی دیگر به دست می آید. همچنین ، پارامترهای طراحی زیر نشان داده شده است که بر ضریب چسبندگی تأثیر می گذارد.

(الف) نیرو در اتصال دهنده بازدارنده

(ب) موقعیت مرکز ثقل

ج) ارتفاع کوپل کششی

(د) مقاومت و استحکام بین زوج های قطار

(ه) ویژگی های تعلیق لوکوموتیو معدنی

ترکیب خاصی از این پارامترها باعث می شود تا لوکوموتیوهای معدنی با چرخ های بدون اتصال ضریب چسبندگی بهتری نسبت به آنهایی که دارای چرخ های کاملاً جفت شده هستند، ایجاد کنند.

کار انجام شده توسط RLSD سعی در تعیین ضریب چسبندگی با اندازه گیری میزان عقب ماندگی تولید شده توسط ترمزها در هنگام شروع لغزش چرخ دارد . اکثر تست ها در یک سطح استاندارد بالا انجام شده است . آزمایش های زیرزمینی ممکن است کاهش در مقادیر چسبندگی به دلیل شرایط متغیر مسیر را نشان دهد. مقادیر فقط بایستی به عنوان راهنمایی و نه به عنوان داده طراحی استفاده گردند. نتیجه گیری های زیر از آزمایشات محدود نتیجه گرفته شده است:

(الف) ضرایب چسبندگی متغیر است، حتی برای لوکوموتیوهای تونلی با همان چرخ و ترتیب کوپلینگ.

ب) ضرایب چسبندگی روی ریل های مرطوب معمولا کمتر از مواردی است که روی ریل های خشک ایجاد شده است.

(ج) آزمایشات اولیه از این دیدگاه حمایت می کند که لوکوموتیوهای معدنی محکم از جنس استیل با چرخ های ثابت و چرخ های ترمز بدون بلوک و ترمز بلوک یا چرخه ، از ضرایب چسبندگی کمتری نسبت به نوع کاملاً جفت شده برخوردار هستند.

(د) لوکوموتیوهای تونلی نصب شده با قلاب ( با اصطلاحات هزارچرخ یا بوژی یا ارابه واگن شناخته می شوند ) با چرخ های ترمز جفت نشده می توانند ضرایب بالاتری از چسبندگی را نسبت به لوکوموتیوهای قاب ثابت ساخته شده ، ایجاد کنند.

ه) لوکوموتیوهای نصب شده با قلاب که چرخ های ترمز شده در داخل بوژی با همدیگر متصل و تثبیت شده اند می توانند ضرایب چسبندگی را ایجاد کنند که مشابه یا بهتر از مواردی است که از لوکوموتیوهای فریم ثابت با چرخهای کاملاً جفت شده بدست می آید.

تأثیر آلودگی مسیر بر ضریب چسبندگی در لکوموتیو معدنی زیرزمینی :

ضریب چسبندگی می تواند تحت تأثیر شرایط مسیر، به ویژه آلودگی مسیر باشد. این موضوع دلیل اصلی 18٪ از خروج از ریل لکوموتیو معدنی زیرزمینی بین آوریل 1986 و دسامبر 1988 بود.

(الف) نشت روغن یا آب در هنگام حمل و نقل از وسایل نقلیه

(ب) آبی که از زیر جاده و یا از تجهیزات معیوب و یا خراب در آن عبور می کند.

از این حوادث می توان براحتی و با اقدامات ساده ای جلوگیری کرد و در بعضی موارد با معاینه قانونی روزانه جاده می توان کارایی لکوموتیو معادن زیرزمینی را بهبود بخشید. آموزش اصلی کارگران حمل و نقل و مسئولان بازرسی باید بر اهمیت اقدامات پیشگیری سریع و کاهش عواقب بالقوه غم انگیز در مورد هر گونه خروج لکوموتیو معادن زیرزمینی از ریل اصلی معطوف شود.

کاملاً مشخص است که روغن یا چربی موجود در ریل باعث از بین رفتن چسبندگی می شود ، اما مشخص نیست که مقدار مورد نیاز برای این امر چقدر است. در پی یک حادثه نمونه ای از بقایای موجود از سطح راه آهن گرفته شد. تجزیه و تحلیل نشان داد که مقدار روغن فقط 0/5 درصد(از نظر وزن) بوده و سایر ترکیبات اصلی از قبیل کوارتز 11٪، کربن 4٪ و به میزان کمی زنگ زدگی آهن وجود داشتند.

نتایج آزمایشاتی که توسط British Rail انجام شده و در سال 1979 منتشر شده است، نشان می دهد که آب احتمالا چسبندگی پایین تری نسبت به ذخایر نفتی یا گریس دارد. مشخص شد که مقادیر بسیار کمی از آب با بقایای جامد یا زنگ زدگی می تواند یک سطحی تشکیل دهد که به راحتی در زیر چرخ ها فشرده نشود و مقاومت کمتری در برابر برش ایجاد کند. در جایی که مقادیر بیشتری آب وجود داشت، لایه سطحی زیر چرخ فشرده می شد و ضریب چسبندگی همچنان بالا بود. آزمایشات همچنین نشان داد که لغزش چرخ(چسبندگی کم) در مسیر کثیف یا کمی استفاده شده بیشتر بود، که از نظر کاربرد زیرزمینی عامل بسیار مهمی است. در شرایط عادی، ضریب چسبندگی مشاهده شده حداقل 12/0 بوده است که در هنگام ایمنی حاشیه امنی کافی را در مقایسه با تقاضای عملیاتی برای مسافت هایی با سیگنال های توقف نشان می دهد. با این حال نکته قابل توجه در این آزمایشات این بود که یک خط به طور مکرر نتایج کمتری را نسبت به سایرین نشان می داد و تنها دلیل آن این بود که این مسیر بطور منظم توسط گرد و غبار زغال سنگ آلوده می شد.

ضریب چسبندگی 0.12 برای تقاضای عملیاتی بالا که امروزه توسط بسیاری از سیستم های حرکتی تونلی زیرزمینی مورد نیاز است، مناسب نخواهد بود. باید تأکید کرد که آزمایشات در مورد مقادیر چسبندگی برای لوکوموتیوهای با تایرهای فولاد همچنان بر روی سطح مختلف در حال انجام است. چگونگی عملکرد لکوموتیو معادن زیرزمینی در زیر زمین نیاز به پژوهش ها و بررسی های بیشتری دارد.  این پژوهش های در حال انجام در سراسر معادن دنیا باعث بهبود ساختار و تکنولوژی های انواع لکوموتیو معادن زیرزمینی خواهد شد.

اگر از این مطلب لذت برید اون رو به بقیه هم هدیه بدید و مطالب و مقالات بیشتری رو از راههای ارتباطی زیر دنبال کنید .