4章礦用電機車

1、第四章 礦用機車及車輛遼寧工程技術(shù)大學第一節(jié) 軌道結(jié)構(gòu)及標準第二節(jié) 礦用車輛第三節(jié) 礦用機車第四節(jié) 列車運行理論第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學第一節(jié) 礦用電機車類型 按供電方式分：架線式電機車、蓄電池式電機車一、工作原理架線式：變電所將交流電變?yōu)橹绷麟婐侂婋娎|架空線電機車牽引電機鋼軌回電電纜變電所蓄電池式：蓄電池提供給電機車牽引電機直流電第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學二、礦用電機車的形式及分類按電能來源電機車分為礦用直流架線式電機車(ZK型)和礦用蓄電池式電機車(XK型)。 按電機車的黏著質(zhì)量分類，架線式電機車有：1.5t、3t、7t、10t、14t、20t幾種；蓄電池式有2t、2.5

2、t、8t、12t幾種。按電機車的軌距分為600mm、762mm、900mm三種 按電壓等級，架線式電機車有100（97）V、250V、550V三種；蓄電池式電機車有40/48V與110/132V兩個等級 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學架線式電機車的技術(shù)特征（續(xù)） 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學三、電機車的應用范圍及其發(fā)展方向（一）電機車的應用范圍煤礦安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定：（1）低瓦斯礦井進風的主要運輸巷道內(nèi)，可以使用架線電機車，但巷道支護必須使用不燃性支護。（2）在高瓦斯礦井的主要運輸巷道內(nèi)，應使用礦用防爆特殊型蓄電池式

3、電機車，如果使用架線電機車，必須采取特殊措施以滿足煤礦安全規(guī)程的一系列規(guī)定。 (3)在瓦斯突出的礦井和瓦斯噴出區(qū)域中，進風主要巷道內(nèi)或主要回風巷道內(nèi)，都應用礦用防爆特殊型蓄電池式電機車，并必須在機車內(nèi)裝設(shè)瓦斯自動檢測報警儀。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學(二)電機車運輸?shù)陌l(fā)展方向 (1)電機車運輸高度自動化 (2)采用大型電機車和大容積的礦車 (3)使用新型電機車 返回第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學第二節(jié) 軌道與礦車一、礦井軌道 礦井軌道是將鋼軌按一定要求固定在線路上構(gòu)成的，是機車運行的基礎(chǔ)件。（一）軌道的結(jié)構(gòu) 組成：下部建筑、上部建筑兩部分下部建筑：巷道底板和水溝，上部建筑：鋼軌、

4、聯(lián)接零件、軌枕和道床(道碴層)。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學鋼軌：直接承受載荷，并經(jīng)軌枕將載荷傳遞給道床及巷道底板。軌枕：用于固定兩根軌條，并使其保持規(guī)定的軌距；防止鋼軌縱向和橫向移動，保證軌道的穩(wěn)定性。軌枕承受鋼軌的壓力，并將壓力較均勻地傳遞給道床。 軌枕類型：木質(zhì) 鋼筋混凝土道床：由道碴層組成，承受軌枕的壓力，并均勻地分布到巷道底板上。第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學軌道線路的主要參數(shù)：軌距、軌型、坡度、曲率半徑。軌距：兩條鋼軌的軌頭內(nèi)緣的間距，用Sg表示。國內(nèi)標準軌距有600mm、762mm、900mm三種。 輪緣距：輪對兩車輪輪緣外側(cè)之間距，用S1表示。第四章 礦用電機車遼寧

5、工程技術(shù)大學 (二)彎曲軌道軌道的坡度用兩點間的高差和水平距離之比表示，通常用i，表示，其數(shù)值取千分數(shù)。巷道坡度一般為3，局部坡度不能超過30 。外軌要抬高，軌距要加寬，彎道半徑不能太小。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 (三)道岔組成：基本軌、尖軌、轍叉、護輪軌、轉(zhuǎn)轍軌、轉(zhuǎn)轍機構(gòu)及一些零件轉(zhuǎn)轍機構(gòu)：手動搬道器、彈簧轉(zhuǎn)轍器和電動轉(zhuǎn)轍機 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 二、礦用車輛礦用車輛有標準窄軌車輛、卡軌車輛、單軌吊掛車輛和無軌機動車輛。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學（一）礦車的類型及標準規(guī)格按結(jié)構(gòu)和用途分類： (1)固定車箱式礦車。第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學(2)翻轉(zhuǎn)

6、車箱式礦車車箱能側(cè)向翻傾卸車 0.6 翻斗式礦車 腳踏式翻斗礦車雙側(cè)卸式礦車第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 (3)底卸式礦車 按車底開啟的方向，有正底卸式和側(cè)底卸式之分。在專設(shè)的卸載站，整列車在運行中逐個開啟自卸。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學側(cè)底卸式礦車：進卸載站的行車方向不受限制，卸載時的車速易控制，卸載曲軌不受撞擊。底卸式礦車：裝卸能力很高，能滿足大型礦井的需要。第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學(4)材料車：專用于裝運長材料。(5)平板車：裝運大件設(shè)備。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 (6)人車它是有座位的專用乘人車，分斜井人車、平巷人車。 插爪式斜井人車抱軌式斜井人車

7、平巷人車第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學(7)梭車車底裝有刮板鏈，是在短距離內(nèi)運送散料的特殊車輛，可用于掘進工作面運煤矸。 (8)倉式列車它與梭車的相同之處是車底裝有刮板鏈，不同之處是由多節(jié)短車箱鉸接構(gòu)成的。 其它專用車輛，如炸藥車、水車、消防車等。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 (二)礦車的基本參數(shù)礦車的基本參數(shù)包括：礦車的容量、裝載量、自身質(zhì)量、外形尺寸、軌距、軸距以及連接器的允許牽引力等。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學礦車的兩個重要經(jīng)濟技術(shù)指標 (1)容積利用系數(shù)：即礦車有效容積與外形尺寸所得容積之比值。容積利用系數(shù)越大越好。 (2)車皮系數(shù)：即礦車質(zhì)量與貨載質(zhì)量之比值。車

8、皮系數(shù)越小越好。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學(三)礦車的基本部件礦車的基本部件：車箱、車架、輪對和連接器。第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 1車箱車箱：礦車裝盛物料的箱形容器。固定車箱式礦車的車箱多采用半圓形車底 。箱底開排水口。 底卸式礦車的車箱為可開啟的平底，車箱下口的兩側(cè)有翼板，供卸載時支撐運行。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 2車架車架包括車梁、緩沖器和軸卡。 車梁：礦車的主要承載部件。緩沖器：直接承受牽引力和沖擊。 軸卡：車架與輪對的連接體，目前多采用插銷式。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 3輪對輪對是礦車的行走部分，按結(jié)構(gòu)不同，有開式和閉式兩種。第四章 礦用電

9、機車遼寧工程技術(shù)大學 4連接器連接器：牽引鏈型組成：牽引鏈、插銷和插銷座牽引鏈：單環(huán)、三環(huán)和萬能鏈 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學煤礦安全規(guī)程規(guī)定：傾斜井巷運輸時，礦車之間的連接、礦車和鋼絲繩之間的連接都必須使用不能自行脫落的連接裝置。礦車的連接鉤環(huán)、插銷和無極繩運輸?shù)倪B接裝置的安全系數(shù)都不得小于6。 運送人員車輛的每一個連接器、鉤環(huán)和保險鏈的安全系數(shù)都不得小于13。 礦車連接裝置至少每2年進行一次2倍于最大靜荷重的拉力試驗。返回第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 第三節(jié) 礦用電機車的構(gòu)造礦用電機車是由機械設(shè)備和電氣設(shè)備兩大部分組成。 電機車的機械設(shè)備組成：車架、輪對、軸承和軸箱、彈簧托架

10、、制動裝置、加砂裝置、齒輪傳動裝置及連接緩沖裝置等。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 (一)車架車架是機車的主體， 是安裝的基礎(chǔ)。 (二)輪對 輪對是由兩個車輪壓裝在一根軸上而成。 車輪兩種類型：（1）輪箍和輪心熱壓裝在一起的結(jié)構(gòu)（2）整體車輪。第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 (三)軸箱 軸箱是軸承箱的簡稱，內(nèi)有兩列滾動軸承，與輪對兩端的軸頸配合安裝。 軸箱兩側(cè)的滑槽與車架上的導軌相配，上面有安放彈簧托架的座孔。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 (四)彈簧托架組成：彈簧、連桿、均衡梁構(gòu)成一個組件。 作用：緩和運行中對機車的沖擊和振動。彈簧：一付板簧或橡膠彈簧和加裝液壓減振缸。 第四

11、章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 (五)齒輪傳動裝置類型 ：（1）單級開式齒輪傳動（2）兩級閉式齒輪減速箱 傳動第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 (六)制動裝置 作用：保證電機車在運行過程中能隨時減速或停車。 類型：氣動閘、液壓閘和手動閘三種。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 (七)撒砂裝置作用：用來向車輪前沿軌面上撤砂，以增大車輪與軌道間的摩擦系數(shù)，從而獲得較大的牽引力或制動力 。撒砂的方法：手動和氣動兩種。砂箱內(nèi)裝的砂子應是粒度不大于1mm的干砂。 (八)連接緩沖裝置架線式電機車上采用鑄鐵的剛性緩沖器；蓄電池式電機車上則采用帶彈簧的緩沖器，以減輕電池所受的沖擊。 第四章 礦用電機車遼寧

12、工程技術(shù)大學第五節(jié) 列車運行理論（1）研究作用于列車上的各種力與其運動狀態(tài)的關(guān)系（2）研究列車牽引力和制動力的產(chǎn)生等問題 一、列車運行的基本方程式假設(shè)（簡化）條件： 電機車與列車之間、礦車與礦車之間的連接都是剛性的，整個列車為一剛體（各部分的速度和加速度都是相同的）。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 列車運行有三種基本狀態(tài)： (1)牽引狀態(tài)：列車在牽引電動機產(chǎn)生的牽引力作用下加速啟動或勻速運動。 (2)慣性狀態(tài)：牽引電動機斷電后，列車靠慣性運行，一般這種狀態(tài)為減速運行。 (3)制動狀態(tài)：列車在制動閘瓦或牽引電動機產(chǎn)生的制動力矩作用下減速運行或停車。第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學（一）牽

13、引狀態(tài)：作用在列車上的力有三個：牽引電動機牽引力F：與列車運行方向一致列車運行靜阻力Wj：與運行方向相反列車加速運行慣性阻力Wa(亦稱動阻力)：與運行方向相反列車在牽引狀態(tài)下力的平衡方程式：第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學1、慣性阻力列車運動：（1）平移運動部分：ma（2）電動機的電樞、齒輪及輪對等部件的旋轉(zhuǎn)運動部分旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動慣性阻力用慣性系數(shù)計入到平移運動慣性阻力中，即ma。式中 Wa列車的慣性阻力，kN； m列車全部質(zhì)量，t，m=(P+Q)； P電機車質(zhì)量，t； 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學Q礦車組質(zhì)量，t；慣性系數(shù)，對礦用電機車一般取平 =0.075，也可近似取 =0.10；

14、 a列車加速度，一般取0.03m/s20.05m/s2。 將值和m值代入上式可得 Wa=1.075 (P+Q) a kN第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學2、靜阻力 （1）基本阻力Wo基本阻力：軸頸與軸承間的摩擦阻力、車輪在軌道上的滾動摩擦阻力、輪緣與軌道間的滑動摩擦阻力以及礦車在軌道上運行時的沖擊振動所引起的附加阻力等?；咀枇κ峭ㄟ^試驗測定列車運行阻力系數(shù)（基本阻力與礦車總重之比）來確定的 。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學基本阻力 式中 W0列車運行的基本阻力，N； 列車運行基本阻力系數(shù)； g重力加速度，取10m/s2。第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學（2）坡道阻力Wi坡道阻力：列

15、車在坡道上運行時，由于列車重力沿坡道傾斜方向的分力所引起的阻力。 式中 坡道傾角。電機車運輸時角很小，因此sin tan=i，i為軌道坡度，一般取平均坡度3。 上式中的sin用i代入得在計算時，列車上坡運行上式取“+”號，下坡運行取“”號。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學列車運行全部靜阻力為基本阻力與坡道阻力之和，即 將各式代入式平衡方程式中，整理得出列車在牽引狀態(tài)下必須產(chǎn)生的牽引力為 列車在牽引狀態(tài)下的基本方程式利用這個方程式可求出在一定條件下電機車必須給出的牽引力，或根據(jù)電機車額定的牽引力計算出列車中的礦車數(shù)。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學（二）制動狀態(tài)F=0，制動力B 、靜阻力

16、Wj、慣性力Wa使列車減速運行 。 式中 b制動減速度，m/s2；該式已考慮a的方向，計算時只代入絕對值即可； i軌道坡度，上坡制動時取“+”號，下坡制動時取“”號。利用上式可求出在不同條件下制動裝置產(chǎn)生的制動力，或者給定制動力，求出減速度及制動距離。第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學二、電機車牽引力取電機車的一個主動輪對為隔離體。 根據(jù)力(力矩)的平衡條件得：式中 R主動輪對輪緣半徑，m； P0電機車分配在該主動輪對上的質(zhì)量，又稱黏著質(zhì)量，t； M電動機傳遞到該主動輪對的轉(zhuǎn)矩，Nm。第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 解方程組得：結(jié)論：主動輪對得到一個轉(zhuǎn)矩M以后，軌面對接觸點O產(chǎn)生一個摩擦力

17、F0，它的方向與列車運行方向相同。正是這個摩擦力F0。克服了列車的運行阻力WC而使列車向前平移運動。對于機車來說，F(xiàn)0是牽引列車向前運動的外力，稱為 牽引力。第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學F0與WC因大小相等、方向相反，且作用在兩條平行線上，形成一對力偶。該力偶與轉(zhuǎn)矩M大小相等而方向相反，使轉(zhuǎn)矩M得以平衡，從而使輪緣上的O點不致于沿軌面滑動。這樣，就使輪緣與軌面互相接觸的那一點好像黏著在一起一樣，所以F0又稱為黏著力。第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學主動輪對能夠產(chǎn)生的最大牽引力為： F0max=P0 g 式中 F0max一個主動輪對產(chǎn)生的最大牽引力，N 黏著系數(shù) 為保證該主動輪對在軌道上

18、不發(fā)生相對滑動，則必須滿足： F0P0 g 單個輪對的黏著條件第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學對于整臺電機車，能夠產(chǎn)生的最大輪緣牽引力為 F = Pn g式中 Pn電機車的黏著質(zhì)量，t，若電機車的全部輪對均為主動輪對，則其黏著質(zhì)量等于電機車的總質(zhì)量P。 整臺電機車的黏著條件是： F Pn g式中 F電機車為克服列車運行阻力所必須提供的牽引力。為了使列車能按預定的狀態(tài)運行，必須滿足電機車的黏著條件。第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學黏著系數(shù) ：就整臺電機車而言，黏著系數(shù)值介于滾動摩擦系數(shù)值與滑動摩擦系數(shù)值之間。對于煤礦井下運輸，電機車的黏著系數(shù)按表選取。 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學 三、電機車的制動力分析：手動機械閘制動時電機車制動力的產(chǎn)生以及制動力的影響因素。取電機車的一個制動輪對為隔離體： 作用于該輪對上的力有： 重力：P0g 支承反力：N0 正壓力（閘）：N1 摩擦力（閘）：T0 第四章 礦用電機車遼寧工程技術(shù)大學摩擦力T0，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反，大小為 T0 = N1制動閘瓦與輪緣間的滑動摩擦系數(shù)，其數(shù)值與閘瓦材料、列車運行速度和閘瓦單位面積上所受的正壓力有關(guān)；對于鑄鐵閘瓦一般?。?.180.20。在T0的作用下，產(chǎn)生靜摩擦力B0 ，根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡條件B0RT0R=0得： B0T0=0B0就是電機車一個制動輪對所產(chǎn)生的制動力。 第四章 礦用