井下機(jī)車運(yùn)輸?shù)谖骞?jié)z課件

1、第五節(jié)第五節(jié) 井下機(jī)車運(yùn)輸井下機(jī)車運(yùn)輸一、概述一、概述（一）、礦用機(jī)車的類型（一）、礦用機(jī)車的類型 機(jī)車分類：機(jī)車分類：內(nèi)燃機(jī)車和電機(jī)車（直流和交流）。 架線式電機(jī)車：架線式電機(jī)車：構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作方便，動(dòng)力費(fèi)用低、應(yīng)用廣，需整流和架線設(shè)施。 蓄電池電機(jī)車：蓄電池電機(jī)車：防爆。直流架線式電機(jī)車供電系統(tǒng)圖1-變電所；2-饋電線纜；3-饋電點(diǎn)；4-架線；5-回電線纜；6-回電點(diǎn)；7-軌道；8-電機(jī)車；9-集電弓；ABC-交流電源；DK1三相閘刀開關(guān)；ZD-三相自動(dòng)空氣斷路器；ZLB-整流變壓器；Z-硅整流元件；DK2-兩相閘刀開關(guān)；ZK-自動(dòng)開關(guān)直流電壓有250v和550v，電機(jī)車質(zhì)量在1.5-20

2、t之間，3t以下調(diào)度用，3t以上多作運(yùn)輸車輛用。 機(jī)車質(zhì)量的選擇，通常情況可按產(chǎn)量來確定機(jī)車的噸位。當(dāng)機(jī)車噸位確定之后，可按國(guó)產(chǎn)電機(jī)車規(guī)格選用機(jī)車型號(hào)及技術(shù)數(shù)據(jù)。表表6-1-2運(yùn)輸量與機(jī)車質(zhì)量、礦車容積、軌距、軌型的關(guān)系表運(yùn)輸量與機(jī)車質(zhì)量、礦車容積、軌距、軌型的關(guān)系表 （二）、礦用電機(jī)車的機(jī)械結(jié)構(gòu)（二）、礦用電機(jī)車的機(jī)械結(jié)構(gòu) 1、礦用電機(jī)車的構(gòu)造：、礦用電機(jī)車的構(gòu)造：機(jī)械、電氣設(shè)備兩大部分。 機(jī)械部分：機(jī)械部分：車架、輪對(duì)、軸箱、彈簧托架、制動(dòng)系統(tǒng)、加砂系統(tǒng)、齒輪傳動(dòng)裝置及聯(lián)接緩沖裝置等； 電氣部分：電氣部分：牽引電動(dòng)機(jī)、控制器、自動(dòng)開關(guān)、起動(dòng)電阻、受電弓、照明系統(tǒng)等。2、牽引電動(dòng)機(jī)的特性：、

3、牽引電動(dòng)機(jī)的特性： 指電機(jī)電流和牽引速度、牽引力及效率之間的關(guān)系，可用曲線表示，有速度特性，牽引力特性，效率特性曲線之分。25510152014.79.84.96090050100150200I/AF/kN% v/km/h圖6-5-4 ZQ-21型電動(dòng)機(jī)特性曲線 3、牽引電動(dòng)機(jī)的容量：、牽引電動(dòng)機(jī)的容量： 根據(jù)實(shí)際需要有小時(shí)容量小時(shí)容量和長(zhǎng)時(shí)容量長(zhǎng)時(shí)容量之分。 小時(shí)容量：小時(shí)容量：在繞組絕緣不超過允許溫升條件下，電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一小時(shí)輸出的最大功率，即牽引電動(dòng)機(jī)的額定容量。 長(zhǎng)時(shí)容量長(zhǎng)時(shí)容量：在繞組絕緣不超過允許溫升條件下，電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)所能輸出的最大功率。4、小時(shí)電流小時(shí)電流和長(zhǎng)時(shí)電流長(zhǎng)時(shí)

4、電流、小時(shí)制和長(zhǎng)時(shí)制牽引力和速度：小時(shí)制和長(zhǎng)時(shí)制牽引力和速度：根據(jù)小時(shí)容量和長(zhǎng)時(shí)容量，還可對(duì)電機(jī)電流、電機(jī)車牽引力和速度進(jìn)行劃分。二、礦車運(yùn)行理論二、礦車運(yùn)行理論-運(yùn)行方程運(yùn)行方程 電機(jī)車和它所牽引的礦車總稱為列車列車。所牽掛礦車稱車組車組。 列車運(yùn)行有以下三種狀態(tài)：列車運(yùn)行有以下三種狀態(tài)： （1）牽引狀態(tài)。牽引狀態(tài)。列車在牽引電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的牽引力作用下加速啟動(dòng)或勻速運(yùn)行； （2）慣性狀態(tài)。慣性狀態(tài)。牽引電動(dòng)機(jī)斷電后列車靠慣性運(yùn)行，一般為減速運(yùn)行； （3）制動(dòng)狀態(tài)。制動(dòng)狀態(tài)。列車在制動(dòng)閘瓦或牽引電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的制動(dòng)力矩作用下減速運(yùn)行或停車。 （一）、列車運(yùn)行阻力（一）、列車運(yùn)行阻力 列車運(yùn)行阻力列車

5、運(yùn)行阻力Fz：基本阻力、附加阻力。：基本阻力、附加阻力。1基本阻力基本阻力Fj基本阻力：基本阻力：沿水平直線軌道等速運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的阻力。包括：包括：車輪軸承的摩擦阻力、車輪沿軌道的滾動(dòng)阻力等。 Fj=（Mj+Mz）g 式中： Mj-機(jī)車質(zhì)量，kg； Mz-重車組質(zhì)量，kg； -列車基本阻力系數(shù)。 采用滾動(dòng)軸承的列車，按下表選取。 采用滑動(dòng)軸承，其基本阻力系數(shù)要按表中的數(shù)值增加三分之一。 起動(dòng)阻力系數(shù)為基本阻力系數(shù)的1.31.5倍。表表6-5-1列車、礦車基本阻力系數(shù)列車、礦車基本阻力系數(shù) 2附加阻力附加阻力Ff（1）坡道阻力）坡道阻力 坡道阻力：坡道阻力：列車在坡道上運(yùn)行時(shí)，由于列車的重力沿傾

6、斜方向的分力所引起的運(yùn)行阻力。 Fjp=（Mj+Mz）g sin 當(dāng)很小時(shí)，sin=tg=i， 則 Fjp=（Mj+Mz）g i 正號(hào)：列車上坡；負(fù)號(hào)：下坡，i：軌道的坡度。 (2)慣性阻力慣性阻力 列車加速或減速運(yùn)行時(shí)，所克服的附加慣性阻力慣性阻力為： Fg=k（Mj+Mz）a=1.075（Mj+Mz）a 式中：a-列車運(yùn)行的加速度或減速度，m/s2； k-考慮車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的系數(shù)，取平均值1.075 慣性力方向與運(yùn)行方向相反時(shí)，上式取正，反之取負(fù)。 （3）彎道阻力）彎道阻力 列車在彎道上運(yùn)行時(shí)，所克服的附加彎道阻力彎道阻力。 Fw=（Mj+Mz）gw 式中彎道阻力系數(shù) 式中：Kw系數(shù)，當(dāng)外軌

7、抬高時(shí)取1，不抬高時(shí)取1.5 R彎道曲率半徑R100035Kww 礦車除以上附加阻力外，還受道岔阻力以及運(yùn)行時(shí)空氣阻力的影響，由于礦山列車速度較低，故一般不予考慮。 列車運(yùn)行的總阻力為：列車運(yùn)行的總阻力為： Fz=（Mj+Mz）g(i +w0.11a) （二）、機(jī)車牽引力（二）、機(jī)車牽引力 機(jī)車牽引力：機(jī)車牽引力：由牽引電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩，通過減速齒輪傳遞給主動(dòng)軸上的輪對(duì)作用在軌道上，推動(dòng)列車運(yùn)行。 摩擦力的極限值為 Z=P0 式中：P0 一個(gè)主動(dòng)輪軸作用在軌道上的正壓力，N； 輪面與軌道的粘著系數(shù)； 為了保證車輪不在鋼軌上滑動(dòng)，牽引力不得超過最大黏著力，即： F P0 將上式擴(kuò)大到電機(jī)車的

8、各主動(dòng)軸上，則有FPs 式中：F-電機(jī)車產(chǎn)生的牽引力總和，N；Ps-電機(jī)車的全部主動(dòng)輪壓在鋼軌上的總壓力，Ps=P0也叫電機(jī)車的黏著力（粘著重量），N；為車輪輪面與鋼軌間的粘著系數(shù)。 表表6-5-2電機(jī)車的粘著系數(shù)電機(jī)車的粘著系數(shù) 列車運(yùn)行的基本方程式列車運(yùn)行的基本方程式 牽引狀態(tài)：牽引狀態(tài)：機(jī)車的牽引力F與列車總運(yùn)行阻力Fz相平衡，即 F=Fz=（Mj+Mz）g(i +w0.11a) 可求出在一定條件下一定條件下機(jī)車必須給出的牽引力；己知牽引力、機(jī)車質(zhì)量等條件，確定機(jī)車能牽引的車組質(zhì)量。制動(dòng)狀態(tài)：制動(dòng)狀態(tài)：牽引電動(dòng)機(jī)的電源切斷，牽引力為零，并加制動(dòng)力B，即 基本方程 （Mj+Mz）g(i-0

9、.11a)+B=0 應(yīng)用此方程式，可以求出在一定條件下電機(jī)車必須給出的制動(dòng)力。（三）、制動(dòng)力（三）、制動(dòng)力 在井下電機(jī)車運(yùn)輸中，一般只有電機(jī)車有制動(dòng)裝置，礦車沒有制動(dòng)裝置。 電機(jī)車制動(dòng)方法：機(jī)械制動(dòng)電機(jī)車制動(dòng)方法：機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。 機(jī)車所能給出的制動(dòng)力：B= NPg 式中 N-機(jī)車各閘瓦上的總壓力，N； -閘瓦與輪面之間的摩擦系數(shù)，0.15-0.18； Pg-機(jī)車制動(dòng)時(shí)的黏著重量和粘著系數(shù) Pg-機(jī)車的制動(dòng)重力，如果各輪軸都裝有制動(dòng)瓦塊，則機(jī)車的制動(dòng)重力等于機(jī)車重力Ps，N。 三、電機(jī)車運(yùn)輸計(jì)算三、電機(jī)車運(yùn)輸計(jì)算 目的：目的：確定電機(jī)車牽引的礦車數(shù)和全礦所需電機(jī)車的臺(tái)數(shù)。（一）、計(jì)算內(nèi)容與

10、原始數(shù)據(jù)（一）、計(jì)算內(nèi)容與原始數(shù)據(jù) 計(jì)算的內(nèi)容：計(jì)算的內(nèi)容：選擇機(jī)車類型，確定機(jī)車的質(zhì)量，確定車組質(zhì)量和車組中的礦車數(shù)，確定電機(jī)車臺(tái)數(shù)。 原始數(shù)據(jù)：原始數(shù)據(jù)：生產(chǎn)率、運(yùn)輸距離、運(yùn)輸線路圖、產(chǎn)量分配及調(diào)車工作組織等。 確定機(jī)車質(zhì)量：確定機(jī)車質(zhì)量：應(yīng)考慮運(yùn)輸量運(yùn)輸量、裝礦方法、裝礦點(diǎn)的集中與分散及輸送距離等因素。（二）、確定車組質(zhì)量、車組中礦車數(shù)量（二）、確定車組質(zhì)量、車組中礦車數(shù)量 按電機(jī)車起動(dòng)條件和制動(dòng)條件電機(jī)車起動(dòng)條件和制動(dòng)條件計(jì)算車組質(zhì)量，取最小值，確定車組中的礦車數(shù)，然后按牽引電動(dòng)機(jī)溫升條件牽引電動(dòng)機(jī)溫升條件進(jìn)行校核。1、按電機(jī)車起動(dòng)條件計(jì)算、按電機(jī)車起動(dòng)條件計(jì)算 考慮最困難的情況：牽引

11、重車組上坡啟動(dòng)考慮最困難的情況：牽引重車組上坡啟動(dòng)（在某些意外情況下重列車需上坡牽引）。 重列車上坡啟動(dòng)時(shí)應(yīng)滿足的條件： （Mj+Mz）g(q+ip+w+0.11a)Ps 由上式可以推導(dǎo)出電機(jī)車啟動(dòng)時(shí)，能牽引的重車組的質(zhì)量為： MzPs/(g(q+ip +w+0.11a) )- Mj 式中：Ps電機(jī)粘著重量（對(duì)于全部輪對(duì)均為主動(dòng)輪的，粘著重量等于電機(jī)車重量）；Mj-電機(jī)車質(zhì)量；Mz重車組質(zhì)量；q-啟動(dòng)阻力系數(shù)；啟動(dòng)粘著系數(shù)；a-列車啟動(dòng)加速度，取0.03-0.05m/s2。2、按電機(jī)車制動(dòng)條件計(jì)算 原則原則：井下列車的制動(dòng)距離不得超過40m、運(yùn)送人員時(shí)制動(dòng)距離為20m。必須根據(jù)這個(gè)規(guī)定并按最不

12、利情況，即下下坡制動(dòng)坡制動(dòng)進(jìn)行計(jì)算。 MzPs/（g（ip+0.11a-）- Mj 式中a-制動(dòng)時(shí)的減速度，a=Vc2/(2 Lz)，m/s2； Vc-長(zhǎng)時(shí)速度，查表，m/s； Lz制動(dòng)距離，取40m； 分別計(jì)算出重車組質(zhì)量Mz后，取小值計(jì)算車組中的礦車數(shù)。車組中礦車數(shù)： Z1=Mz/（M+M0） 式中 M一礦車有效荷載質(zhì)量，kg M0礦車質(zhì)量，kg。 3、按牽引電動(dòng)機(jī)的溫升條件進(jìn)行檢驗(yàn)、按牽引電動(dòng)機(jī)的溫升條件進(jìn)行檢驗(yàn) 按這個(gè)條件對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行校核的實(shí)質(zhì)按這個(gè)條件對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行校核的實(shí)質(zhì)：牽引電動(dòng)機(jī)的有效電流不應(yīng)超過它的長(zhǎng)時(shí)電流，如果能滿足這個(gè)條件，牽引電動(dòng)機(jī)的溫升就不會(huì)超過允許溫升。 根據(jù)有

13、效電流理論有效電流理論，有： TdtIIT02y 對(duì)于機(jī)車運(yùn)輸對(duì)于機(jī)車運(yùn)輸，有： Iz重列車等速運(yùn)行時(shí)的電流，A； Ik空列車等速運(yùn)行時(shí)的電流，A； tz重列車運(yùn)行時(shí)間，min； tk空列車運(yùn)行時(shí)間，min； a調(diào)車系數(shù)。當(dāng)運(yùn)輸距離L1000m時(shí)，a=1.4；L=1000-2000m時(shí)，a=1.15； -停車及調(diào)車時(shí)間，一般取20-25min； T1往返一次總運(yùn)行時(shí)間，即空列車和重列車運(yùn)行時(shí)間之和。T1=tz+tk，minC1k2kz2zyITtItIaI 重列車和空列車運(yùn)行時(shí)間分別為 tz=Lm/（600.75Vz） tk=Lm/（600.75Vk）式中：Lm電機(jī)車到最遠(yuǎn)的一個(gè)裝車站距離，m

14、； 0.75Vz重列車的平均速度，m/s； 0.75Vk空列車的平均速度，m/s。 重列車和空列車的牽引力為： Fz=Mj+z1（M+M0）g（z-ip） Fk=Mj+z1（M0）g（k-ip） 每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的牽引力為： Fz=Fz/n Fk=Fk/n 式中：z重車阻力系數(shù)； k空車阻力系數(shù)； n-機(jī)車上的電動(dòng)機(jī)數(shù)。 查牽引電動(dòng)機(jī)特性曲線，由牽引力查得電動(dòng)機(jī)的電流Iz和Ik以及Vz和Vk； 計(jì)算Iy，查表，查得長(zhǎng)時(shí)電流Ic，并相比較，若IyIc，滿足溫升條件。 （三）、機(jī)車臺(tái)數(shù)的確定（三）、機(jī)車臺(tái)數(shù)的確定1、一臺(tái)電機(jī)車的每班可完成的往返次數(shù)、一臺(tái)電機(jī)車的每班可完成的往返次數(shù) n=60tb/T 式

15、中：tb電機(jī)車每班工作小時(shí)數(shù)，h； 表表6-5-3電機(jī)車每班工作小時(shí)數(shù)電機(jī)車每班工作小時(shí)數(shù) T電機(jī)車往返一次的時(shí)間，T=T1+，min T1總運(yùn)行時(shí)間，可按前面的方法確定，也可用下式近似計(jì)算： T1=2L/(600.75Vc) Vc電機(jī)車長(zhǎng)時(shí)速度，查表，m/s； L加權(quán)平均距離，可以用下式計(jì)算。m。 Ai為i號(hào)裝車站的班生產(chǎn)率，(t班) Li為各裝車站至井底車場(chǎng)的運(yùn)輸距離， (km) 112212nnnALA LA LLAAA2、每班運(yùn)輸?shù)V石所需往返次數(shù)、每班運(yùn)輸?shù)V石所需往返次數(shù)mm=k A/ z Mk運(yùn)輸不均衡系數(shù)，1.21.3A生產(chǎn)率，kg/班；M礦車有效荷載質(zhì)量。 z 牽引礦車數(shù)。m值取

16、最大整數(shù)。3、每班運(yùn)輸廢石、人員、材料及設(shè)備廢石、人員、材料及設(shè)備等所需往返次數(shù)m1數(shù)值可按各礦山具體情況定。4、需要的工作電機(jī)車臺(tái)數(shù)需要的工作電機(jī)車臺(tái)數(shù)N1=（m+m1）/nn：一臺(tái)電機(jī)車的每班可完成的往返次數(shù) N1算后取大整數(shù)。5、需要的電機(jī)車總臺(tái)數(shù)、需要的電機(jī)車總臺(tái)數(shù) N=N1+N2 N2備用電機(jī)車臺(tái)數(shù)，工作電機(jī)車在5臺(tái)之內(nèi)時(shí)，N2取1，6臺(tái)以上時(shí)，取2。如電機(jī)車通過井巷極不方便時(shí)，各主要生產(chǎn)中段需要分別考慮備用電機(jī)車。 （四）、電機(jī)車運(yùn)輸計(jì)算舉例（四）、電機(jī)車運(yùn)輸計(jì)算舉例1、原始數(shù)據(jù)（1）階段年產(chǎn)量，A50萬噸年。1號(hào)裝車站，A1=27萬噸年。2號(hào)裝車站，23萬噸年；（2）運(yùn)拖距離，L

17、l1300m，L2=1500m（3）年工作日為340天，兩班工作制。（4）礦車規(guī)格；YGC-1.2(6)， M0720kg。（5）礦石松散密度，=1.9tm3。（6）線路平均坡度，ip=0.003（7）每班運(yùn)輸廢石、人員及材料及設(shè)備共計(jì)6次。2、計(jì)算內(nèi)容（1）選擇機(jī)車類型，決定機(jī)車質(zhì)量。（2）確定車組質(zhì)量，車組中的礦車數(shù)。（3）確定井下機(jī)車臺(tái)數(shù) 3、計(jì)算(1)選擇機(jī)車類型，確定機(jī)車質(zhì)量 根據(jù)年產(chǎn)量50萬噸，查表6-1-2選用7t電機(jī)車。采用架線式電機(jī)車。 由表查得其型號(hào)為：ZK76250型。(2)確定車組質(zhì)量，車組中的礦車數(shù)按電機(jī)車的起動(dòng)條件計(jì)算車組質(zhì)量 MzPs/(g(q+ip+0.11a)

18、 )- Mj =686000.2/(9.8(0.0105+0.003+0.110.05)-7000 =66684kg 式中：Ps，Mj由表查得；由表查得；q=1.5z，z由表查得。 按制動(dòng)條件計(jì)算車組質(zhì)量 MzPs/（g（ip+0.11a-z）- Mj =686000.17/(9.8(0.003+0.110.247+0.007)-7000 =44360kg 式中的減速度a由下式求得； a=Vc2/(2Lz)=(161000/3600)2/(240)=0.247m/s2 Vc由表查得。 按小值即制動(dòng)條件計(jì)算車組中的礦車數(shù)。 z=Mz/(M+M0)=44360/(1.21900+720)=14.786個(gè)，取 z=14按溫升條件校核計(jì)算重、空列車牽引力 Fz=Mj+Z(M+M0)g(z-ip)=7000+14(1.21900+720) 9.8(0.007-0.0