12t蓄電池電機(jī)車提速方案(文字).doc

公司簡介湘潭市電機(jī)車廠有限公司（湖南韶力電氣有限公司）是國內(nèi)知名的集電機(jī)車研發(fā)、制造、服務(wù)于一體的綜合型股份制企業(yè)。是全國煤炭行業(yè)機(jī)電設(shè)備、配件定點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)，擁有國內(nèi)礦用電機(jī)車行業(yè)最為齊全的生產(chǎn)資質(zhì)和安全資質(zhì)，產(chǎn)品都取得煤安證、防爆證和生產(chǎn)許可證。主要產(chǎn)品有1.5t30t架線式電機(jī)車、2.5t25t蓄電池式電機(jī)車、5t60t平板車以及電機(jī)車相關(guān)配套設(shè)備和配件。ISO9001：2008質(zhì)量管理體系在公司得到有效運(yùn)行，“創(chuàng)一流韶力，造精品機(jī)車”理念貫穿公司每個(gè)管理環(huán)節(jié)，致力打造礦山設(shè)備研制、開發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)的專業(yè)化平臺：與湖南大學(xué)、中南大學(xué)、湖南科技大學(xué)（原湘潭礦業(yè)學(xué)院）等院校合作，不斷創(chuàng)新，開發(fā)高科技產(chǎn)品。公司先后擁有電機(jī)車IGBT斬波調(diào)速控制系統(tǒng)、全液壓調(diào)速控制系統(tǒng)、變頻調(diào)速控制系統(tǒng)、有軌豪華載人機(jī)車等國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)；不斷加大基礎(chǔ)建設(shè)和精良設(shè)備的投入：公司擁有直流電機(jī)生產(chǎn)中心、變速箱數(shù)控加工中心、鉛酸蓄電池加工中心、零件強(qiáng)硬度和動(dòng)靜平衡檢測中心和多功能礦用機(jī)車測試軌道等先進(jìn)的生產(chǎn)和檢測設(shè)備；注重人才的培養(yǎng)、儲備、激勵(lì)：建立了完善的培訓(xùn)機(jī)制和激勵(lì)機(jī)制，擁有大批的具備豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員、管理人員和熟練的操作工人；公司擁有遍布全國的銷售和服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)32個(gè)，總部設(shè)有 客戶服務(wù)中心 ，通過全天候的服務(wù)熱線響應(yīng)用戶有關(guān)機(jī)車的技術(shù)咨詢和服務(wù)要求，并建立全面的客戶數(shù)據(jù)庫檔案； 與國內(nèi)大中型煤業(yè)集團(tuán)公司、非煤礦業(yè)集團(tuán)公司、工程建設(shè)集團(tuán)公司建立了長期友好的互動(dòng)合作關(guān)系；具有獨(dú)立進(jìn)出口企業(yè)資格證書，與國內(nèi)外多家國際貿(mào)易公司建立了供需關(guān)系。近年產(chǎn)品先后出口到臺灣、老撾、越南、俄羅斯、塔吉克斯坦、吉爾吉斯斯坦、剛果、埃塞俄比亞、坦桑尼亞等國，具有廣泛的國際影響力；公司積淀了多彩健康的企業(yè)文化，倡導(dǎo)快樂工作，快樂生活，快樂人生，人人“重知識、愛學(xué)習(xí)、勤思考、展活力”，面對全球金融危機(jī)也處變不驚，保持著積極向上的工作和生活作風(fēng)；公司貫徹強(qiáng)烈的責(zé)任意識，“質(zhì)量、節(jié)約、勤奮、謙遜、愛人、感恩、守信、厲行”是公司員工守則。員工對產(chǎn)品負(fù)責(zé)，公司對社會(huì)負(fù)責(zé)，立志為我國兩型社會(huì)建設(shè)做出貢獻(xiàn)。湖南省著名商標(biāo)、湖南省名牌產(chǎn)品、湖南省高新技術(shù)企業(yè)、湖南省高新技術(shù)產(chǎn)品、重合同守信用單位、質(zhì)量穩(wěn)定合格單位是企業(yè)的真實(shí)寫照， “韶力”人永遠(yuǎn)不會(huì)停止前進(jìn)的腳步，我們將不斷追求產(chǎn)品創(chuàng)新和服務(wù)延伸，共創(chuàng)美好明天！車間一角技 術(shù) 文 件一、概述陽煤集團(tuán)新景公司井下軌道運(yùn)輸大巷布置分蘆南采區(qū)和蘆北采區(qū)兩條大巷。蘆南采區(qū)方向最長運(yùn)輸距離為8000米，蘆北采區(qū)方向最長運(yùn)輸距離為9800米。蘆北采區(qū)方向軌道巷設(shè)計(jì)巷寬4.5米，其中北石門大巷1100米2200米段為原三礦舊巷道，設(shè)計(jì)寬度為4.2米，蘆南采區(qū)方向軌道巷設(shè)計(jì)巷寬為4.5米。軌道運(yùn)輸大巷由于受采動(dòng)影響，巷道出現(xiàn)底鼓、擠幫現(xiàn)象，有部分巷道寬度已不達(dá)設(shè)計(jì)寬度，僅達(dá)4.2米，大巷一幫設(shè)水溝兼人行道，另一幫設(shè)三趟管路；部分地段在1.6米以上的高度設(shè)有電纜。新景公司井下運(yùn)輸大巷鋪設(shè)30kg/m鋼軌，采用12t蓄電池電機(jī)車牽引16節(jié)人車運(yùn)人；牽引25輛1.5t礦車運(yùn)送矸石及材料?，F(xiàn)每班人車運(yùn)行時(shí)間為：蘆南區(qū)需要5060分鐘；蘆北區(qū)需要6575分鐘，員工們下車后還需步行3040分鐘才到達(dá)作業(yè)區(qū)?，F(xiàn)12t蓄電池機(jī)車運(yùn)輸人車平均運(yùn)行速度為2.8米/秒，達(dá)不到煤礦安全規(guī)程規(guī)定的4米/秒的速度。為提高井下人車運(yùn)人效率，縮短運(yùn)行時(shí)間，經(jīng)集團(tuán)公司研究決定對蓄電池機(jī)車進(jìn)行提速改造，減少員工在井下路途上消耗的時(shí)間。二、改造設(shè)計(jì)的原則和基本思路根據(jù)新景公司井下軌道運(yùn)輸大巷實(shí)際情況，考慮各種因素后，決定在完全適應(yīng)新景公司現(xiàn)有井下運(yùn)輸條件下，對改造機(jī)車的外形尺寸不作大的調(diào)整，即繼續(xù)采用新景公司現(xiàn)使用的我公司生產(chǎn)的12t蓄電池電機(jī)車的外形尺寸。改造時(shí)，重點(diǎn)考慮四個(gè)方面的問題：一是提高運(yùn)輸速度；二是確保牽引力不減?。蝗沁\(yùn)行穩(wěn)定性高；四是制動(dòng)達(dá)到國家安全標(biāo)準(zhǔn)。三、改造設(shè)計(jì)的依據(jù)1. 引用標(biāo)準(zhǔn)MT 491-1995 煤礦防爆蓄電池電機(jī)車通用技術(shù)條件MT 389-2007 煤礦用平巷人車技術(shù)條件MT 387-2007 煤礦窄軌礦車安全性測定方法和判定規(guī)則MT 334-1993 煤礦鉛酸蓄電池防爆特殊型電源裝置通用技術(shù)條件MT 307-1992 窄軌礦車輪對技術(shù)條件GB 7679.4-87 礦山機(jī)械術(shù)語礦用窄軌車輛JB /T5865-2005 窄軌工礦電機(jī)車輪對系列JB/T 3267-91 窄軌工礦電機(jī)車用閘瓦JB/T 9495-91 平巷人車JB/T 6480-92 旋轉(zhuǎn)牽引電機(jī)基本技術(shù)條件JB/T 6522-92 窄軌工礦電機(jī)車用斷路器技術(shù)條件JB/T 8743-98 工礦電機(jī)車用漸開線直齒圓柱齒輪規(guī)范GB 11365 錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪精度JB/T8742-1998 工礦電機(jī)車減速箱技術(shù)條件JB/T 8666-1997 工礦電機(jī)車司機(jī)控制器技術(shù)條件2. 計(jì)算的依據(jù)電機(jī)工程手冊機(jī)械設(shè)計(jì)手冊煤礦安全規(guī)程參與設(shè)計(jì)人員：何勝輝 （12T提速機(jī)車項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，機(jī)械工程師）陽 智 （機(jī)械工程師）任修勇 （電氣工程師）齊強(qiáng)兵 （電氣工程師）四、具體改造參數(shù)和計(jì)算方法（一）牽引性能12T機(jī)車主要技術(shù)參數(shù)表名 稱單 位參 數(shù)原有機(jī)車改進(jìn)提速后粘重t1212額定電壓V192192小時(shí)牽引力kN13.914.16最大牽引力kN29.4329.43額定速度km/h10.414.03（4米/秒）小時(shí)功率（牽引電機(jī)）kW222302最大速度km/h2027軸距mm12201220電機(jī)額定轉(zhuǎn)速r/min 1190 1470齒輪箱距軌面高度mm8585車輪滾動(dòng)圓直徑mm680680齒輪傳動(dòng)比14.6213.4285軌距mm600600車架寬度mm10501050軌面到車頂高mm16001600機(jī)車總長度mm51005220控制方式斬波調(diào)速變頻調(diào)速制動(dòng)方式手制動(dòng)、空氣制動(dòng)手、電、空氣制動(dòng)牽引車輛總重(直道上坡不撒砂理論值)t9090機(jī)車運(yùn)行坡度i33儲氣缸容積m30.03630.1098（二）機(jī)車計(jì)算1. 電機(jī)功率選用計(jì)算:根據(jù)電機(jī)工程手冊電機(jī)車功率計(jì)算公式Ph=Fh*Vh/367 （Fh小時(shí)牽引力kgf、Vh小時(shí)速度km/h）Ph=13900N/9.8*14.4/367=55.65kw電機(jī)車兩臺電機(jī)每臺27.826kw,改進(jìn)后選用30kw防爆變頻牽引電機(jī)兩臺2. 機(jī)車的實(shí)際額定牽引力計(jì)算:根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊電機(jī)功率與電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式T=P*9549/n （T電機(jī)額定輸出轉(zhuǎn)矩N.m、P電機(jī)功率kw、n電機(jī)額定轉(zhuǎn)速r/min）T=30kw*9549/1470r/min=194.87N.m轉(zhuǎn)化為電機(jī)車輪緣牽引力Fh=T *i*/r*2（i電機(jī)車齒輪傳動(dòng)比、傳動(dòng)效率、r車輪半徑）Fh=194.87N.m*13.4285*0.92/(680mm/2)*2臺= 14.162kN實(shí)際額定牽引力=14.162kN原小時(shí)牽引力13.9kN牽引力滿足要求3. 電機(jī)車實(shí)際額定速度計(jì)算： Vh=n*d/i（i電機(jī)車齒輪傳動(dòng)比、n電機(jī)額定轉(zhuǎn)速r/min、d車輪直徑）Vh=1470 r/min*680mm*3.1415 *60/13.4285/1000000= 14.031/h12T 蓄電池式電機(jī)車計(jì)算書 根據(jù)電機(jī)工程手冊項(xiàng)目參數(shù)電機(jī)車重量：P= 12 噸機(jī)車運(yùn)行坡道：i= 3彎道半徑：R= 10 m軌距：b= 600 mm軸距：1220 mm機(jī)車滾動(dòng)圓直徑：= 680 mm機(jī)車小時(shí)制速度：Vh= 14.03 km/h電機(jī)車?yán)硐霠顟B(tài)下臨界角度：13.60403度啟動(dòng)摩擦系數(shù)=0.2421、 機(jī)車最大牽引力的計(jì)算：機(jī)車最大牽引力 ：Fmax=2400kgf23.52KN不撒砂起動(dòng)時(shí)的粘著系數(shù)：=0.2小時(shí)制功率：Ph=55.04959kW小時(shí)制牽引力：Fh=1440kgf14.112KN倍數(shù)：0.62、機(jī)車牽引車輛總量的計(jì)算:電機(jī)車的單位基本運(yùn)行阻力：o=3.003659kgf/tf機(jī)車最大橫截面積A=1.68m2速度V=14.03km/h車輛的單位基本運(yùn)行阻力：o=3.5kgf/tf單位坡道阻力：i=3kgf/tf電機(jī)車或車輛的單位彎道阻力：r=31.5kgf/tfLr/Lc=1彎道半徑R=10m起動(dòng)時(shí)的單位附加阻力：q=1.75kgf/tfa.按列車在坡度起動(dòng)條件來校核牽引的車輛總重Q：取值0.8倍Q=Fmax-P(o+i+r+q+102(1+)p*a)/(o+i+r+q+102(1+)Q*a)彎道上坡時(shí)Q=42.39992tf33.919935彎道水平時(shí)Q=46.38106tf37.104848彎道下坡時(shí)Q=50.99092tf電機(jī)車的旋轉(zhuǎn)部分慣性系數(shù)(1+)p=1.3車輛的旋轉(zhuǎn)部分慣性系數(shù)(1+)Q=1.04最不利的情況下機(jī)車平均起動(dòng)加速度a=0.04m/s2b.按列車在直道起動(dòng)條件來校核牽引的車輛總重Q：Q=Fmax-P(o+i+q+102(1+)p*a)/(o+i+q+102(1+)Q*a)直道上坡時(shí)Q=113.8952tf91.116177直道水平時(shí)Q=137.7119tf110.16956直道下坡時(shí)Q=172.6424tf機(jī)車平均起動(dòng)加速度a=0.1m/s23、機(jī)車制動(dòng)力和制動(dòng)距離的計(jì)算:a.制動(dòng)力的計(jì)算：fmax=2400kgf運(yùn)行時(shí)的粘著系數(shù)：=0.2b.制動(dòng)距離的計(jì)算：S=Voto/3.6+4.17(Vo-Vt)/(fo+o+r+i)彎道上坡時(shí)S=18.0494m直道下坡時(shí)S=43.93754m水平直道S=38.82601m機(jī)車制動(dòng)時(shí)的初速度Vo=14.03km/h制動(dòng)準(zhǔn)備時(shí)間to=1s機(jī)車單位重量的制動(dòng)力fo=20kgf/tf牽引的車輛總重Q=90tf制動(dòng)時(shí)的粘著系數(shù)=0.17列車的單位基本運(yùn)行阻力o=3.5（三）制動(dòng)距離計(jì)算已知條件：牽引人車16節(jié)，人車自重1.36T，每節(jié)載人12人；牽引礦車25節(jié)，礦車自重0.718T，載重每節(jié)1.5m3,最大坡度31.負(fù)載計(jì)算：(假設(shè)人均重量為70kg, 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得碎石比重為1.322 T/m3 ,這里取中值1.7 T/m3)人車：Q1=(1.36T+(70/1000)*12人)*16節(jié)=35.2T礦車：Q2=(0.718T+1.7*1.5m3)*25節(jié)=81.7T12T牽引車輛總重(直道上坡不撒砂理論值; 機(jī)車運(yùn)行坡度3)=90T12T機(jī)車牽引性能滿足要求 2.電機(jī)車運(yùn)輸?shù)闹苿?dòng)計(jì)算:為了確保機(jī)車運(yùn)輸?shù)陌踩?，煤礦安全規(guī)程(以下簡稱規(guī)程)對煤礦機(jī)車運(yùn)輸列車的制動(dòng)距離做了明確的規(guī)定，即“列車制動(dòng)距離，運(yùn)送物料時(shí)不得超過40m，運(yùn)送人員時(shí)不得超過20m。按最不利狀態(tài)直道下坡時(shí)制動(dòng)距離的計(jì)算：a. a.單獨(dú)牽引人車單位制動(dòng)力fo = 1000P/(P+Q)制動(dòng)時(shí)的摩擦系數(shù)：=0.17fo = 1000*12*0.17/(12+35.2)=43.22 kgf/tf制動(dòng)準(zhǔn)備時(shí)間to=1s列車的單位基本運(yùn)行阻力o=3.5單位坡道阻力：i=3kgf/tfS=Voto/3.6+4.17(Vo-Vt)/(fo+o +i)Sa=14.03*1/3.6+4.17*(14.03*14.03-0*0)/( 43.22+3.5-3)=22.67mb. b.單獨(dú)牽引礦車單位制動(dòng)力fo = 1000P/(P+Q)制動(dòng)時(shí)的摩擦系數(shù)：=0.17fo = 1000*12*0.2/(12+81.7)=21.77 kgf/tf制動(dòng)準(zhǔn)備時(shí)間to=1s列車的單位基本運(yùn)行阻力o=3.5單位坡道阻力：i=3kgf/tfS=Voto/3.6+4.17(Vo-Vt)/(fo+o +i)Sb=14.03*1/3.6+4.17*(14.03*14.03-0*0)/( 21.77+3.5-3)=40.75m通過上面計(jì)算可知牽引人車礦車時(shí)額定速度下制動(dòng)制動(dòng)距離不能滿足煤礦安全規(guī)程的要求。解決辦法：a. a.有預(yù)見的制動(dòng)，制動(dòng)前減速b. b.制動(dòng)時(shí)撒砂，增加制動(dòng)時(shí)的摩擦系數(shù)c. c.增加電機(jī)車制動(dòng)粘著重量,加掛專用制動(dòng)車或?qū)⒌V車改裝成有閘礦車，這需要在電機(jī)車和礦車上加裝壓氣制動(dòng)裝置。以牽引礦車滿載90T為例：制動(dòng)前減速至10km/h，直道下坡時(shí)制動(dòng)距離S=23m制動(dòng)時(shí)撒砂，制動(dòng)時(shí)的摩擦系數(shù)：=0.25，制動(dòng)距離S=33m將2節(jié)人車改裝成有閘礦車，在電機(jī)車和人車上加裝壓氣制動(dòng)裝置，制動(dòng)速度為14.03km/h,制動(dòng)距離S=18.9m綜上所述建議在電機(jī)車和人車上加裝壓氣制動(dòng)裝置，由電機(jī)車上的制動(dòng)機(jī)操縱全列車制動(dòng)與緩解注：以上計(jì)算是在不撒砂起動(dòng)時(shí)的機(jī)車最大牽引力，撒砂起動(dòng)時(shí)的機(jī)車最大牽引力為29.43kN，制動(dòng)距離是按坡度3、制動(dòng)時(shí)的摩擦系數(shù)取0.17的計(jì)算數(shù)值，根據(jù)電機(jī)工程手冊制動(dòng)時(shí)的摩擦系數(shù)可取0.170.2，本方案按最不利的情況計(jì)算，如果制動(dòng)時(shí)的摩擦系數(shù)取0.2時(shí)制動(dòng)距離有所縮短，實(shí)際制動(dòng)距離會(huì)隨實(shí)際工況不同而有所不同。（四）提速機(jī)車概述1.機(jī)車主要技術(shù)參數(shù)（見12機(jī)車主要技術(shù)參數(shù)表）2.機(jī)車概述電機(jī)車外形見圖2，機(jī)車采用雙司機(jī)室結(jié)構(gòu)，整車加長，副司機(jī)室加長，兩司機(jī)室長度一致為865mm，機(jī)車配備LED紅白子母燈、瓦斯斷電儀、電喇叭，變頻司控具有速度、電壓、容量顯示，門檻往內(nèi)移，并下移100mm，便于人員進(jìn)出司機(jī)室，減速箱采用電機(jī)直連方式取消聯(lián)軸器，結(jié)構(gòu)簡單，解