4章礦用電機(jī)車

1、第四章 礦用機(jī)車及車輛遼寧工程技術(shù)大學(xué)第一節(jié) 軌道結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)第二節(jié) 礦用車輛第三節(jié) 礦用機(jī)車第四節(jié) 列車運(yùn)行理論第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)第一節(jié) 礦用電機(jī)車類型 按供電方式分：架線式電機(jī)車、蓄電池式電機(jī)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(jī)車牽引電機(jī)鋼軌回電電纜變電所蓄電池式：蓄電池提供給電機(jī)車牽引電機(jī)直流電第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)二、礦用電機(jī)車的形式及分類按電能來源電機(jī)車分為礦用直流架線式電機(jī)車(ZK型)和礦用蓄電池式電機(jī)車(XK型)。 按電機(jī)車的黏著質(zhì)量分類，架線式電機(jī)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(jī)車的軌距分為600mm、762mm、900mm三種 按電壓等級(jí)，架線式電機(jī)車有100（97）V、250V、550V三種；蓄電池式電機(jī)車有40/48V與110/132V兩個(gè)等級(jí) 第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)架線式電機(jī)車的技術(shù)特征（續(xù)） 第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)三、電機(jī)車的應(yīng)用范圍及其發(fā)展方向（一）電機(jī)車的應(yīng)用范圍煤礦安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定：（1）低瓦斯礦井進(jìn)風(fēng)的主要運(yùn)輸巷道內(nèi)，可以使用架線電機(jī)車，但巷道支護(hù)必須使用不燃性支護(hù)。（2）在高瓦斯礦井的主要運(yùn)輸巷道內(nèi)，應(yīng)使用礦用防爆特殊型蓄電池式

3、電機(jī)車，如果使用架線電機(jī)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(jìn)風(fēng)主要巷道內(nèi)或主要回風(fēng)巷道內(nèi)，都應(yīng)用礦用防爆特殊型蓄電池式電機(jī)車，并必須在機(jī)車內(nèi)裝設(shè)瓦斯自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警儀。 第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)(二)電機(jī)車運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向 (1)電機(jī)車運(yùn)輸高度自動(dòng)化 (2)采用大型電機(jī)車和大容積的礦車 (3)使用新型電機(jī)車 返回第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)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(jī)車運(yùn)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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)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(dòng)，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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)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(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軌距有600mm、762mm、900mm三種。 輪緣距：輪對(duì)兩車輪輪緣外側(cè)之間距，用S1表示。第四章 礦用電機(jī)車遼寧

5、工程技術(shù)大學(xué) (二)彎曲軌道軌道的坡度用兩點(diǎn)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?jǐn)?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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) (三)道岔組成：基本軌、尖軌、轍叉、護(hù)輪軌、轉(zhuǎn)轍軌、轉(zhuǎn)轍機(jī)構(gòu)及一些零件轉(zhuǎn)轍機(jī)構(gòu)：手動(dòng)搬道器、彈簧轉(zhuǎn)轍器和電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī) 第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) 二、礦用車輛礦用車輛有標(biāo)準(zhǔn)窄軌車輛、卡軌車輛、單軌吊掛車輛和無軌機(jī)動(dòng)車輛。 第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)（一）礦車的類型及標(biāo)準(zhǔn)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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)(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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) (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(yùn)行中逐個(gè)開啟自卸。 第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)側(cè)底卸式礦車：進(jìn)卸載站的行車方向不受限制，卸載時(shí)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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)(4)材料車：專用于裝運(yùn)長(zhǎng)材料。(5)平板車：裝運(yùn)大件設(shè)備。 第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) (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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)(7)梭車車底裝有刮板鏈，是在短距離內(nèi)運(yùn)送散料的特殊車輛，可用于掘進(jìn)工作面運(yùn)煤矸。 (8)倉(cāng)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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) (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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦車的兩個(gè)重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) (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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)(三)礦車的基本部件礦車的基本部件：車箱、車架、輪對(duì)和連接器。第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) 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(shí)支撐運(yùn)行。 第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) 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(duì)的連接體，目前多采用插銷式。 第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) 3輪對(duì)輪對(duì)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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) 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：?jiǎn)苇h(huán)、三環(huán)和萬能鏈 第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)煤礦安全規(guī)程規(guī)定：傾斜井巷運(yùn)輸時(shí)，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(yùn)輸?shù)倪B接裝置的安全系數(shù)都不得小于6。 運(yùn)送人員車輛的每一個(gè)連接器、鉤環(huán)和保險(xiǎn)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(jìn)行一次2倍于最大靜荷重的拉力試驗(yàn)。返回第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) 第三節(jié) 礦用電機(jī)車的構(gòu)造礦用電機(jī)車是由機(jī)械設(shè)備和電氣設(shè)備兩大部分組成。 電機(jī)車的機(jī)械設(shè)備組成：車架、輪對(duì)、軸承和軸箱、彈簧托架

10、、制動(dòng)裝置、加砂裝置、齒輪傳動(dòng)裝置及連接緩沖裝置等。 第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) (一)車架車架是機(jī)車的主體， 是安裝的基礎(chǔ)。 (二)輪對(duì) 輪對(duì)是由兩個(gè)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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) (三)軸箱 軸箱是軸承箱的簡(jiǎn)稱，內(nèi)有兩列滾動(dòng)軸承，與輪對(duì)兩端的軸頸配合安裝。 軸箱兩側(cè)的滑槽與車架上的導(dǎo)軌相配，上面有安放彈簧托架的座孔。 第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) (四)彈簧托架組成：彈簧、連桿、均衡梁構(gòu)成一個(gè)組件。 作用：緩和運(yùn)行中對(duì)機(jī)車的沖擊和振動(dòng)。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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) (五)齒輪傳動(dòng)裝置類型 ：（1）單級(jí)開式齒輪傳動(dòng)（2）兩級(jí)閉式齒輪減速箱 傳動(dòng)第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) (六)制動(dòng)裝置 作用：保證電機(jī)車在運(yùn)行過程中能隨時(shí)減速或停車。 類型：氣動(dòng)閘、液壓閘和手動(dòng)閘三種。 第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) (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(dòng)力 。撒砂的方法：手動(dòng)和氣動(dòng)兩種。砂箱內(nèi)裝的砂子應(yīng)是粒度不大于1mm的干砂。 (八)連接緩沖裝置架線式電機(jī)車上采用鑄鐵的剛性緩沖器；蓄電池式電機(jī)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(jī)車遼寧

12、工程技術(shù)大學(xué)第五節(jié) 列車運(yùn)行理論（1）研究作用于列車上的各種力與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系（2）研究列車牽引力和制動(dòng)力的產(chǎn)生等問題 一、列車運(yùn)行的基本方程式假設(shè)（簡(jiǎn)化）條件： 電機(jī)車與列車之間、礦車與礦車之間的連接都是剛性的，整個(gè)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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) 列車運(yùn)行有三種基本狀態(tài)： (1)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)動(dòng)。 (2)慣性狀態(tài)：牽引電動(dòng)機(jī)斷電后，列車靠慣性運(yùn)行，一般這種狀態(tài)為減速運(yùn)行。 (3)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。第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)（一）牽

13、引狀態(tài)：作用在列車上的力有三個(gè)：牽引電動(dòng)機(jī)牽引力F：與列車運(yùn)行方向一致列車運(yùn)行靜阻力Wj：與運(yùn)行方向相反列車加速運(yùn)行慣性阻力Wa(亦稱動(dòng)阻力)：與運(yùn)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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)1、慣性阻力列車運(yùn)動(dòng)：（1）平移運(yùn)動(dòng)部分：ma（2）電動(dòng)機(jī)的電樞、齒輪及輪對(duì)等部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部分旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性阻力用慣性系數(shù)計(jì)入到平移運(yùn)動(dòng)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(jī)車質(zhì)量，t； 第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)Q礦車組質(zhì)量，t；慣性系數(shù)，對(duì)礦用電機(jī)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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)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(dòng)摩擦阻力、輪緣與軌道間的滑動(dòng)摩擦阻力以及礦車在軌道上運(yùn)行時(shí)的沖擊振動(dòng)所引起的附加阻力等?；咀枇κ峭ㄟ^試驗(yàn)測(cè)定列車運(yùn)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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)基本阻力 式中 W0列車運(yùn)行的基本阻力，N； 列車運(yùn)行基本阻力系數(shù)； g重力加速度，取10m/s2。第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)（2）坡道阻力Wi坡道阻力：列

15、車在坡道上運(yùn)行時(shí)，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(jī)車運(yùn)輸時(shí)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(jì)算時(shí)，列車上坡運(yùn)行上式取“+”號(hào)，下坡運(yùn)行取“”號(hào)。 第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)列車運(yùn)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(gè)方程式可求出在一定條件下電機(jī)車必須給出的牽引力，或根據(jù)電機(jī)車額定的牽引力計(jì)算出列車中的礦車數(shù)。 第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)（二）制動(dòng)狀態(tài)F=0，制動(dòng)力B 、靜阻力

16、Wj、慣性力Wa使列車減速運(yùn)行 。 式中 b制動(dòng)減速度，m/s2；該式已考慮a的方向，計(jì)算時(shí)只代入絕對(duì)值即可； i軌道坡度，上坡制動(dòng)時(shí)取“+”號(hào)，下坡制動(dòng)時(shí)取“”號(hào)。利用上式可求出在不同條件下制動(dòng)裝置產(chǎn)生的制動(dòng)力，或者給定制動(dòng)力，求出減速度及制動(dòng)距離。第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)二、電機(jī)車牽引力取電機(jī)車的一個(gè)主動(dòng)輪對(duì)為隔離體。 根據(jù)力(力矩)的平衡條件得：式中 R主動(dòng)輪對(duì)輪緣半徑，m； P0電機(jī)車分配在該主動(dòng)輪對(duì)上的質(zhì)量，又稱黏著質(zhì)量，t； M電動(dòng)機(jī)傳遞到該主動(dòng)輪對(duì)的轉(zhuǎn)矩，Nm。第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) 解方程組得：結(jié)論：主動(dòng)輪對(duì)得到一個(gè)轉(zhuǎn)矩M以后，軌面對(duì)接觸點(diǎn)O產(chǎn)生一個(gè)摩擦力

17、F0，它的方向與列車運(yùn)行方向相同。正是這個(gè)摩擦力F0。克服了列車的運(yùn)行阻力WC而使列車向前平移運(yùn)動(dòng)。對(duì)于機(jī)車來說，F(xiàn)0是牽引列車向前運(yùn)動(dòng)的外力，稱為 牽引力。第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)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(duì)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(diǎn)不致于沿軌面滑動(dòng)。這樣，就使輪緣與軌面互相接觸的那一點(diǎn)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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)主動(dòng)輪對(duì)能夠產(chǎn)生的最大牽引力為： F0max=P0 g 式中 F0max一個(gè)主動(dòng)輪對(duì)產(chǎn)生的最大牽引力，N 黏著系數(shù) 為保證該主動(dòng)輪對(duì)在軌道上

18、不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則必須滿足： F0P0 g 單個(gè)輪對(duì)的黏著條件第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)對(duì)于整臺(tái)電機(jī)車，能夠產(chǎn)生的最大輪緣牽引力為 F = Pn g式中 Pn電機(jī)車的黏著質(zhì)量，t，若電機(jī)車的全部輪對(duì)均為主動(dòng)輪對(duì)，則其黏著質(zhì)量等于電機(jī)車的總質(zhì)量P。 整臺(tái)電機(jī)車的黏著條件是： F Pn g式中 F電機(jī)車為克服列車運(yùn)行阻力所必須提供的牽引力。為了使列車能按預(yù)定的狀態(tài)運(yùn)行，必須滿足電機(jī)車的黏著條件。第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)黏著系數(shù) ：就整臺(tái)電機(jī)車而言，黏著系數(shù)值介于滾動(dòng)摩擦系數(shù)值與滑動(dòng)摩擦系數(shù)值之間。對(duì)于煤礦井下運(yùn)輸，電機(jī)車的黏著系數(shù)按表選取。 第四章 礦用電機(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué) 三、電機(jī)車的制動(dòng)力分析：手動(dòng)機(jī)械閘制動(dòng)時(shí)電機(jī)車制動(dòng)力的產(chǎn)生以及制動(dòng)力的影響因素。取電機(jī)車的一個(gè)制動(dòng)輪對(duì)為隔離體： 作用于該輪對(duì)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(jī)車遼寧工程技術(shù)大學(xué)摩擦力T0，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反，大小為 T0 = N1制動(dòng)閘瓦與輪緣間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，其數(shù)值與閘瓦材料、列車運(yùn)行速度和閘瓦單位面積上所受的正壓力有關(guān)；對(duì)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(jī)車一個(gè)制動(dòng)輪對(duì)所產(chǎn)生的制動(dòng)力。 第四章 礦用