1 CALCULUL CAPACITĂȚ II DE TRANSPORT 1.1 Noțiunea de sistem de transport Mașinile și utilajele din industria minieră sau din celelalte domenii de… [632080]

1 CALCULUL CAPACITĂȚ II DE TRANSPORT

1.1 Noțiunea de sistem de transport

Mașinile și utilajele din industria minieră sau din celelalte domenii de activitate care
sunt destinate în decursul unor perioade îndelungate de timp transportului de substanțe
mine rale utile și sterile, piese și materiale, într -un cuvânt bunuri de tot felul, poartă
denumirea de sisteme de transport.
Conform teoriei sistemelor se definesc ca elemente mașinile și utilajele din care este
constituit un sistem de transport. Din acest pun ct de vedere se deosebesc următoarele tipuri
principale de elemente:
– elemente de extragere; sunt acele elemente care asigură încărcarea sistemului de
transport (mașini de tăiere, mașini de încărcat, instalații de încărcare etc.);
– elemente de transport ; sunt acele elemente care primesc materialul de transportat de
la elementele de extragere și îl dirijează către alte elemente (transportor cu raclete,
transportoare cu bandă, transport pe cale ferată, transport auto, transport naval etc.);
– elemente de t ransfer; sunt acele elemente prin intermediul cărora, materialul
transportat părăsește sistemul de transport (utilaje de descărcare, mașini și instalații de haldat,
transportoare cu braț în consolă, poduri transbordoare etc.).
Sistemele de transport sunt c lasificate după modul de realizare a operației de
transport în sisteme de transport continuu, sisteme de transport discontinuu și sisteme de
transport combinate.
Sistemele de transport continuu sunt larg răspândite și se bazează în principal pe
utilizarea transportoarelor cu bandă. Sistemele de transport discontinuu asigură transportul
materialelor în unități mai mult sau mai puțin fixe, cum ar fi de exemplu camioane, trenuri
sau vapoare. Sistemele de transport combinate sunt compuse din sisteme parțiale de diferite
tipuri, iar legătura dintre acestea se face prin silozuri sau depozite.
Metodele de calcul pentru determinarea capacității sistemului de transport se
deosebesc la transportul continuu și discontinuu. Din acest motiv în lucrarea de față se
trateaz ă ambele cazuri în capitole diferite. Sistemele de transport combinate, în funcție de
situația concretă și de posibilități, se asimilează cu cele continue sau discontinue. De
exemplu, un sistem parțial continuu se consideră ca un singur element.

1.2 Volum ul de transport anual

Volumul de transport (volumul total al materialului transportat) trebuie calculat încă
de la început pentru o perioadă de timp mai mare (lună, an). Acest obiectiv presupune
determinarea volumului de transportat pentru fiecare element de extragere în parte. Volumul
de transport al sistemului reprezintă suma volumelor de transport ale elementelor de
extragere. Volumul de transport anual ,VA, se poate calcula pentru fiecare element de
extragere cu relația
3
A f em = , ,V t Van

(1.1)
unde , t f reprezintă timpul de funcționare al elementului de extragere în h/an, iar Ve este

16 Teoria sistemelor de transport

volumul mediu efectiv de material al elementului de extragere ce trebuie preluat de sistemul
de transport în m3/h.
În lucrarea de față se tr atează amănunțit metodele de calcul ale timpului de
funcționare t f deoarece prin această mărime se manifestă comportarea sistemului, respectiv
interacțiunea reciprocă dintre elementele sistemului de transport. Pentru determinarea
volumului mediu efectiv d e material Ve se va apela la literatura de specialitate pentru fiecare
variantă luată în studiu.

1.3 Structura timpului calendaristic tc

Pentru calculul timpului de funcționare este necesară o cercetare a diferitelor stări de
funcționare sau oprire a ele mentelor de extragere. În acest sens trebuie pornit de la o structură
a timpului calendaristic , ținându -se seama de normele specifice pentru utilizarea fiecărui
element de extragere în parte. În tabelele 1.1 și 1.2 se prezintă schema de structură a timpulu i
calendaristic utilizată în Germania pentru cazul utilajelor dintr -o carieră. Se menționează că,
respectând această schemă se pot realiza și alte tipuri de structuri ale timpului calendaristic.
Este avantajos ca timpii de opriri în funcționarea sistemulu i să fie grupați după cum
urmează:
1. Timpi de oprir i ce sunt independenți de timpul de funcționare, notați cu simbolul
tOi în h;

Figura 1.1 Structura timpului calendaristic pentru exploatări la zi cu simbolul tOi în h

2. Timpi de opriri ce sunt prop orționali cu timpul de lucru tl respectiv cu timpul de
funcționare tf și care sunt constituiți din:
– timpi de opriri neplanificați, determinați de defectele elementului de extragere tOe1
(proporționali cu tl) în h;
– timpi de oprir i corespunzători unor operații auxiliare tA* (proporționali cu t f) în h;
– timpi de oprir i planificați tOP* (proporționali cu tf) în h;
– timpi de oprir i neplanificați, determinate de utilajele adiacente sistemului de
transport t Oe2 (proporționali cu tf) în h.

Calculul capacității de transport 17
În acest conte xt, timpi de opriri ce sunt independenți de timpul de funcționare se pot
determina cu relația:
Oi A1 A2 A3 O1II O O1IG O1R O1C O2C 1IC
O3P O3A O3S O5R O5T = + + + + + + + +t t t t t t t t t t
+ + + + + , ht t t t t
(1.2)
În relația (1.2) timpii subliniați pot avea părți car e să aparțină timpilor de opriri
neplanificate tOe1 sau ti mpilor de lucru auxiliar tA*.
Timpi de opriri neplanificați se pot determina cu relația:

Figura 1.2 Structura timpului de oprire din componența timpului
calendaristic pentru exploatări la zi

O1IA O1C Oe1 O2G O2T O2M O3E O3M O5M O5E O5B O5V = + + + + + + + + + , [h]t t t t t t t t t t TT 
(1.3)

În relația (1.3) timpii s ubliniați pot avea părți care să aparțină timpilor de opriri tOi ce
sunt independenți de timpul de funcționare.

18 Teoria sistemelor de transport

Timpii de opriri pentru unele operații auxiliare se determină cu relația:
* * * *
A A1 A2 A3 = + + , [h]t t t t
(1.4)

La determinarea timpului tA* se ține seama numai de opririle corespunzătoare unor
operații auxiliare ce apar în timpul realizării unui ciclu.
Pentru determinarea timpilor necesari unor lucrări auxiliare planificat e se utilizează
timpii de opriri tOi, ce sunt independenți de timpul de funcționare (din aceste motive s -a
utilizat în relația (1.4) simbolizarea *).
Timpi de opriri planificate se determină cu relația:
*
OP O4M O4L O4S = + + , [h]t t t t
(1.5)

Timpi de opriri neplanificate determinate de utilajel e adiacente sistemului de
transport se determină cu relația:
*
Oe2 O4T O4P O4C , [h]t t t t  
(1.6)

Determinarea timpului tOe2 este destul de complicată deoarece acest timp de oprire
este influențat și de sistemul de transpor t.
În capitolele următoare se utilizează noțiunea de coeficient de utilizare în timp a
sistemului, cT, care are sensul unui coeficient de încărcare temporară sau probabilitate de
funcționare și se determină cu relația:
f
T
f f Oe2t c+ +t t t
(1.7)

unde α reprezintă coeficientul deranjamentelor.
Mărimea lui cT ilustrează aportul timpului de lucru tl la tc-tA-tOi-t OP*. Dacă se
cunoaște coeficientul de utilizare în timp, cT, se poate calcula timpul de funcționare tf.

1.4 Calculul t impului de funcționare t f

Pentru calculul timpului de funcționare es te necesar să se determine timp i de opriri
tOi, tA*, t Oe1, tOP* și tOe2. Timp i de opriri, tOi, ce sunt independenți de timpul de funcționare, se
consideră constanți și se iau din normat ive sau în baza experienței dobândite în exploatarea
unor sisteme similare. Ceilalți timpi se determină după cum urmează:
Timpul auxiliar t A
O anumită parte a timpilor de lucru auxiliari sunt proporționali cu timpul de
funcționare t f. Cu cât este mai ma re volumul manevrelor cu elementele de extragere, cu atât
mai mare este volumul unor operații auxiliare, ca de exemplu, curse în gol, operații de
balansare etc. Această cotă parte din timpul tA se notează cu tA*. Pe baza celor menționate,
rezultă că:
*
Af = , [h]tt
(1.8)
unde v reprezintă coeficientul timpului auxiliar. Cealaltă parte a timpului auxiliar tA* este
independentă de timpul de funcționare tf. În acest sens se pot menționa operații auxiliare ce
apar la perioade de tim p fixe și sunt independente de avansarea exploatării, efectuându -se
odată sau de două ori în anul calendaristic luat în studiu. Această cotă parte din timpii

Calculul capacității de transport 19
auxiliari aparțin timpilor de opriri tOi. Rezultă deci:
**
A f A = + , [h] t t t
(1.9)

Timpul de opriri neplanificate t Oe1
Timpii de oprir i neplanifica te, determinați de de fectele elementului de extragere tOe1
sunt considerați ca fiind proporționali cu timpul de lucru tl. Coeficientul deranjamentelor α se
calculează cu relația:
Oe1
lt =
t
(1.10)

Pentru calculul timpului de funcționare tf se aleg valorile coeficientului α, fie în baza
prelucrării statistice a unor date, fie prin analogie sau fie din lite ratura de specialitate. În
anexa 1 sunt prezentați coeficienții deranjamentelor pentru diferite utilaje din cariere.
Timpul de opriri neplanificate t Oe2
Timpii de opriri neplanificate tOe2 sunt condiționați de elementele racordate
sistemului. Acești timpi se calculează din coeficientul de utilizare în timp cT și anume:
fT
Oe2
T [1- (1- )]tc = , [h]tc
(1.11)

Se presupune că cT a fost determinat prin metodele descrise în capitolele următoare,
iar timpul de funcționare t f a fost calculat con form metodologiei prezentate.
Timpul de opriri planificate t OP
Timpii de opriri planificate sunt alcătuiți, asemănător cu timpii de opriri pentru
operații auxiliare, din două părți, tOP* și tOP**. Timpului tOP* aparțin acei timpi de oprire
proporționali cu timpul de funcționare tf care au o pondere mai mare în cazul sistemelor cu un
volum mare de operații de manevră în comparație cu sistemele la care volumul manevrelor
este mai redus.
Timpul tOP* se poate calcula cu relația:
*
OP f = [h]tt
(1.12)

unde β reprezintă coeficientul opririlor planificate.
Restul timpilor de opriri planificate sunt independenți de timpul de funcționare t f. În
acest sens se poate da ca și exemplu perioadele în care se efectuează reparații capitale,
operații de întreținere în cicluri fixe sau repaus. Partea corespunzătoare tOp** se adaugă
timpilor de opriri tOi. Se poate scrie :
**
c f Oi Oe1 Oe2 A Op
T **
f Oi f A f f f f
T
f = + + + + + = t t t t t t t
1- (1- )c+ + ( + + ) + + + t t t t t t t tc
= a + b , [h]t      
(1.13)
unde:
T **
Oi A
T1- (1- )ca = + ; b = 1+ (1+ ) + + +ttc    

20 Teoria sistemelor de transport

Rezultă:
c
f – bt = , [h]ta
(1.14)

1.5 Calculul coeficienților referitori la lucrările auxiliare și opriri
planificate

Funcționarea elementului de extragere în general, are un caracter ciclic. În timpul
fiecărui ciclu se obține un volum constant sau aproape constant de material ce trebuie
transportat de la fiecare element de extragere . În acest context toate lucrările auxiliare
aferente elementului de extragere au tot un caracter ciclic.
Volumul mediu de material Vm în m3, este realizat de către un element de extragere
dintr -un cicl u, care trebuie evacuat de sistemul de transport, se va calcula pentru fiecare caz
în parte cu ajutorul relațiilor existente în literatura de specialitate, corespunzătoare fiecărui
domeniu de activitate. În cazul în care Vm are o variație semnificativă de la un ciclu la altul se
va lucra cu valoarea medie.
Dacă Vm este o mărime cunoscută, se poate determina timpul de funcționare pe un
ciclu tfc necesar evacuării acestui volum de material, atunci:
m
fc
eV = , [h]tV
(1.15)
În situația în care se cunoaște timpul necesar efectuării operațiilor auxiliare într -un
ciclu tAc în h, se poate calcula coeficientul timpului auxiliar:
Ac
fct =
t
(1.16)
Timpul tAc depinde de tehnologia de l ucru utilizată și de influențele exterioare. La
calculul acestui timp se urmărește desfășurarea operațiilor într -un ciclu și timpii aferenți
acestora.
Spre exemplu, pentru calculul timpului de balansare (trecerea de la tăierea pe
înălțime la cea în adânci me și invers) , în cazul utilizării excavatoarelor cu rotor, se determină
numărul de balansări pe ciclu și durata medie a acesteia.
În același sens, în decursul unui ciclu, elementele de extragere efectuează curse în
gol. Timpul total pentru cursele în gol pe ciclu se calculează împărțind drumul parcurs în gol
pe ciclu la viteza medie.
Dacă se cunoaște timpul de lucru tlc pentru realizarea unui ciclu ( tlc=tfc + t Ac) se poate
calcula coeficientul opririlor planificate β cu relația:
lc
fct =
t
(1.17)

Trebuie menționat că în timpul de lucru pe un ciclu, tlc, se introduc numai acele opriri
planificate care nu se suprapun cu operațiile de întreținere și reparații sau cu alte operații
colaterale. Pentru calculul timpului tlc este necesară urmărirea desfășurării operațiilor într -un
ciclu.

Calculul capacității de transport 21
1.6 Considerații privind analiza și proiectarea sistemelor de transport

Cu ajutorul modelelor matematice prezentate în această lucrare se poate studia
comportarea sistemelor de transport. Stu dierea comportării sistemelor de transport permite
modernizarea sistemelor existente precum și compararea diferitelor variante tehnologice în
cadrul activității de proiectare. De asemenea, se pot determina variantele cele mai adecvate în
domeniul organizăr ii activității de întreținere a sistemelor de transport.
Unele din obiectivele importante ce pot fi studiate și rezolvate în cadrul analizei de
sistem sunt:
– cuantificarea influenței caracteristicilor de dereglare sau de funcționare (valorile
coeficientu lui deranjamentelor α, respectiv volumul mediu efectiv de material al elementului
de extragere Ve) asupra capacității de transport a sistemului. Poate fi lămurită problema dacă
creșterea capacității de transport a sistemului se poate atinge prin scăderea d uratei timpilor de
reparații sau prin utilizarea unor elemente cu fiabilitate ridicată;
– determinarea densității stărilor sistemului. Este deosebit de important să se cunoască
câte deranjamente pe unitatea de timp pot să apară la un anumit element al sist emului de
transport și cât timp durează aceste deranjamente;
– determinarea unor puncte slabe ale sistemului de transport. Sunt identificate
elementele care au o influență mare asupra întregului sistem și la care este necesară creșterea
fiabilității. Anali za punctelor slabe permite stabilirea zonelor în care este necesară focalizarea
efortului de modernizare.
Pentru realizarea unui studiu eficient al comportării sistemelor de transport este
necesară o bună cunoaștere a comportării elementelor constitutive. În acest sens trebuie bine
analizați coeficienții deranjamentelor, variațiile volumului materialului transportat etc, iar
precizia tuturor modelelor de calcul depinde de exactitatea datelor inițiale.
Legat de cele menționate, este necesară realizarea unor sisteme de transport optime
încă din faza de concepție și proiectare. Pentru o destinație dată sistemului de transport
caracterizată de volumul maxim transportat anual și de aprovizionarea sigură a beneficiarilor,
trebuie găsită configurația și componența cea mai potrivită de utilaje și echipamente.
Pentru realizarea acestui deziderat se vor analiza metode de calcul elementare cu
ajutorul cărora poate fi delimitat domeniul în care se află varianta optimă. În situația
conceperii unor noi utilaje, se vor util iza metode de calcul care se bazează pe valori medii, iar
după aceea se vor aplica metodele de calcul mai precise ce se încearcă a fi prezentate în
această lucrare. Cu ajutorul lor pot fi abordate o serie de probleme cum ar fi:
– stabilirea rațională a nu mărului mijloacelor de transport în sistemele discontinue;
– conceperea unor sisteme de comandă pe linia de cale ferată și la macazuri,
corespunzător capacității de transport impuse;
– determinarea capacității silozurilor;
– stabilirea volumului și a confi gurației rezervelor ce vor putea fi exploatate.
Problemele de tipul celor enumerate mai sus sunt soluționate prin comparații de
variante, efectuându -se pentru fiecare variantă tehnologică luată în studiu o analiză de sistem.
Stabilirea volumului anual de t ransportat din sistem este o problemă ce poate fi rezolvată
corect numai cu ajutorul metodelor statistice ce vor fi descrise în continuare.
Pentru alegerea unor variante tehnologice avantaj oase se recomandă utilizarea
procedeului ‚ pas cu pas’ la care se va lua în considerare în principal utilajele de extragere.