礦用機(jī)車及車輛

礦用機(jī)車及車輛第1頁/共104頁重點(diǎn)：電機(jī)車的種類及適用范圍；列車運(yùn)行的三種狀況；列車運(yùn)行理論；機(jī)車運(yùn)輸?shù)牧熊嚱M成計(jì)算。了解內(nèi)容：軌道的結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)礦車的種類機(jī)車的結(jié)構(gòu)組成第2頁/共104頁§3.1概述一、礦用電機(jī)車的作用

礦用電機(jī)車主要用于井下運(yùn)輸大巷和地面的長距離運(yùn)輸。它相當(dāng)于鐵路運(yùn)輸中的電氣機(jī)車頭，牽引著由礦車或人車組成的列車在軌道上行走，完成對煤炭、矸石、材料、設(shè)備、人員的運(yùn)送。第3頁/共104頁二、原理\使用條件牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，借助車輪與軌面間的摩擦力，使機(jī)車在軌道上運(yùn)行。在這種運(yùn)行方式下，它的牽引力不僅受牽引電機(jī)功率的限制，還受車輪與軌面間的摩擦制約。機(jī)車運(yùn)輸能行駛的坡度有限制，一般為3‰，局部坡度不能超過30‰。第4頁/共104頁三、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、2.5t、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5頁/共104頁目前我國煤礦使用的電機(jī)車都是直流串激電動(dòng)機(jī)。按供給直流電源的方式分，有架線式和蓄電池式兩種。第6頁/共104頁交流電在變流所整流后，正極接在架空線上，負(fù)極接在軌道上。架空線是沿運(yùn)行軌道上空架設(shè)的裸導(dǎo)線，機(jī)車上的受電弓與架空線接觸，將電流引入車內(nèi)，經(jīng)車上的控制器和牽引電動(dòng)機(jī)，再經(jīng)軌道流回。因此架線式電機(jī)車的軌道必須按電流回路的要求接通。

圖4-l架線式電機(jī)車的供電系統(tǒng)

1-牽引變流所；2-饋電電纜；3-受電弓；4-架空線；

5-機(jī)車；6-軌道；7-回饋點(diǎn)；8-回饋電纜；9-礦車1架線式電機(jī)車的工作過程：第7頁/共104頁蓄電池式電機(jī)車的工作過程：蓄電池提供的直流電經(jīng)隔爆插銷、控制器、電阻箱進(jìn)入電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而牽引列車行駛。

架線式電機(jī)車運(yùn)行時(shí)，受電弓與架空線間難免產(chǎn)生火花

,《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，只能在低瓦斯礦井進(jìn)風(fēng)（全風(fēng)壓通風(fēng)）的主要運(yùn)輸巷道內(nèi)使用，巷道支護(hù)必須使用不可燃性材料。

蓄電池式

電機(jī)車由車上攜帶的蓄電池供電，運(yùn)輸線路不受限制，但需要充電設(shè)施，蓄電池放電到規(guī)定值時(shí)需更換。第8頁/共104頁《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定：（1）全風(fēng)壓通風(fēng)的低瓦斯礦井的主要運(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)檢測報(bào)警儀。第9頁/共104頁第10頁/共104頁蓄電池式電機(jī)車有防爆安全型和礦用防爆特殊型兩種。增安型的電動(dòng)機(jī)、控制器、燈具、電纜插銷等為隔爆型，蓄電池和電池箱為安全型，允許用于全風(fēng)壓通風(fēng)的低瓦斯礦井主要運(yùn)輸巷道、掘進(jìn)巖石巷道。防爆特殊型的電動(dòng)機(jī)、控制器燈具、電纜插銷等為隔爆型，蓄電池為防爆特殊型。主要用于瓦斯礦井的主要回風(fēng)道和采區(qū)進(jìn)風(fēng)及回風(fēng)道。對蓄電池的要求有別第11頁/共104頁四、礦用電機(jī)車的優(yōu)/缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

①牽引力大。機(jī)車采用直流串激牽引電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)特性能使機(jī)車獲得較大的牽引力。②維護(hù)費(fèi)用小。電機(jī)車運(yùn)行速度較高，最高可達(dá)26km／h，而且只用司機(jī)一人操作就可以，所需輔助人員少，維護(hù)簡單，動(dòng)力消耗不大。③可改善勞動(dòng)條件。電機(jī)車運(yùn)行不受氣候的影響，由于采用電力拖動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生廢氣，避免了空氣污染，大大改善了勞動(dòng)條件，保證了井下工人的安全。缺點(diǎn)：

基建投資較大(架線式電機(jī)車要鋪設(shè)軌道、安架空線、設(shè)牽引變流所)；

架線式電機(jī)車需要有較大的巷道斷面；

會(huì)產(chǎn)生不良的泄漏電流；（雜散電流）

蓄電池式電機(jī)車蓄電池組成本較高。第12頁/共104頁五、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，如德國采用了交流工頻架線式電機(jī)車；

返回第13頁/共104頁§3.2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、聯(lián)接零件、軌枕和道床(道碴層)。第14頁/共104頁鋼軌：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15頁/共104頁

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(biāo)準(zhǔn)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16頁/共104頁鋼軌的型號(hào)第17頁/共104頁第18頁/共104頁

(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。

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(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20頁/共104頁

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21頁/共104頁單軌吊車卡軌車第22頁/共104頁無軌膠輪車第23頁/共104頁（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24頁/共104頁(2)翻轉(zhuǎn)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25頁/共104頁

(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26頁/共104頁側(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27頁/共104頁(4)材料車：專用于裝運(yùn)長材料。(5)平板車：裝運(yùn)大件設(shè)備。

第28頁/共104頁

(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平巷人車第29頁/共104頁(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30頁/共104頁

(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31頁/共104頁礦車的兩個(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。車皮系數(shù)越小越好。第32頁/共104頁三、電機(jī)車的基本部件

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。第33頁/共104頁電機(jī)車的機(jī)械設(shè)備組成：車架、輪對、軸承和軸箱、彈簧托架、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34頁/共104頁

1．車架車架是機(jī)車的主體，是安裝的基礎(chǔ),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35頁/共104頁

2．輪對輪對是礦車的行走部分，（1）輪箍和輪心熱壓裝在一起的結(jié)構(gòu)（2）整體車輪。第36頁/共104頁3.軸箱

軸箱是軸承箱的簡稱，內(nèi)有兩列滾動(dòng)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(dǎo)軌相配，上面有安放彈簧托架的座孔。第37頁/共104頁4.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38頁/共104頁5.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39頁/共104頁6.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40頁/共104頁7.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。

礦用電機(jī)車的加砂裝置1、3-拉桿；2-搖臂；4-錐體；5-出砂導(dǎo)管；6-彈簧第41頁/共104頁《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)。8.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42頁/共104頁礦車車箱車箱：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43頁/共104頁§3.3

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44頁/共104頁

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45頁/共104頁達(dá)朗伯原理：（動(dòng)靜法）設(shè)有一質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m,加速度為a，作用在質(zhì)點(diǎn)上的合力為F，則根據(jù)牛頓第二定律：W——慣性阻力。其大小等于質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量與加速度的乘積，方向與質(zhì)點(diǎn)加速度方向相反，與質(zhì)點(diǎn)的慣性有關(guān)。如果在質(zhì)點(diǎn)上除了作用有真實(shí)的主動(dòng)力外，再假想是加上慣性阻力，則這些力在形式上組成一個(gè)平衡力系，把實(shí)際運(yùn)動(dòng)的體系就轉(zhuǎn)換為相對靜止的體系

——達(dá)朗伯原理。第46頁/共104頁（一）牽引狀態(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47頁/共104頁WaWj第48頁/共104頁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)γ計(jì)入到平移運(yùn)動(dòng)慣性阻力中，即γma。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49頁/共104頁Q—礦車組質(zhì)量，t；γ—慣性系數(shù)，對礦用電機(jī)車一般取γ=0.075，也可近似取γ=0.10；a—列車加速度，一般取0.03m/s2～0.05m/s2。將γ值和m值代入上式可得

Wa=1.075(P+Q)akN第50頁/共104頁2、靜阻力

列車運(yùn)行的靜阻力包括:基本阻力、坡道阻力、彎道阻力、道岔阻力及氣流阻力等。對于礦用電機(jī)車，由于運(yùn)行速度低，后三者都不予考慮，只考慮基本阻力和坡道阻力。

（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。基本阻力是通過試驗(yàn)測定列車運(yùn)行阻力系數(shù)（基本阻力與礦車總重之比）來確定的。

第51頁/共104頁基本阻力

式中W0——列車運(yùn)行的基本阻力，N；

ω——列車運(yùn)行基本阻力系數(shù)；

g——重力加速度，取10m/s2。第52頁/共104頁

（2）坡道阻力Wi

坡道阻力：列車在坡道上運(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β——坡道傾角。電機(jī)車運(yùn)輸時(shí)β角很小，因此sinβ≈tanβ=i，i為軌道坡度，一般取平均坡度3‰。上式中的sinβ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53頁/共104頁列車運(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54頁/共104頁++基本阻力慣性阻力坡道阻力靜阻力牽引力靜阻力第55頁/共104頁(二)慣性狀態(tài):

在慣性狀態(tài)下，電機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)斷電，牽引力等于零，列車依靠斷電前所具有的動(dòng)能或慣性繼續(xù)運(yùn)行。在這種情況下，列車除了受有靜阻力Wj外，還受到由于減速度所產(chǎn)生的慣性阻力Wa。Wa與列車運(yùn)行方向相同，正是它使列車?yán)^續(xù)運(yùn)行。慣性狀態(tài)時(shí)列車力的平衡方程式為：

(4-9)第56頁/共104頁question？怎樣求此時(shí)的減速度？WaWj（P+Q）第57頁/共104頁

或（4-10）

（4-11）

由此可見，當(dāng)列車運(yùn)行阻力系數(shù)一定時(shí)，慣性狀態(tài)的減速度取決于軌道坡度的大小和上下坡。上坡時(shí)減速度α始終保持正值，直到停車為止。下坡時(shí)，如i<ω。，則α為正值即仍為減速運(yùn)行，直到停車，如i>ω，則α變?yōu)樨?fù)值，此時(shí)不再是減速而是加速運(yùn)行了?？梢?，慣性狀態(tài)是很不可靠的，操作時(shí)應(yīng)予以特別注意。第58頁/共104頁（三）制動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài)下，牽引電動(dòng)機(jī)斷電，牽引力等于零，并利用機(jī)械或電氣制動(dòng)裝置施加一個(gè)制動(dòng)力B。這個(gè)制動(dòng)力與列車運(yùn)行方向相反，在力的平衡方程式中應(yīng)為負(fù)值，與靜阻力的性質(zhì)和方向一致。在制動(dòng)力和靜阻力作用下，列車必定產(chǎn)生減速度。此時(shí)，慣性阻力Wa卻與運(yùn)行方向一致，即為正值。則制動(dòng)狀態(tài)下的力平衡方程式應(yīng)為：

（4－12）第59頁/共104頁question:怎樣求制動(dòng)力呢？WaWj第60頁/共104頁所以

式中，Wa應(yīng)代以減速時(shí)的慣性阻力，b表示制動(dòng)時(shí)的減速度，則：

將式(4-7)及式(4-14)代入式(4-13)，即可得到制動(dòng)狀態(tài)下列車運(yùn)行方程式為：

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)。（4－13）（4－14）（4－15）第61頁/共104頁制動(dòng)狀態(tài)

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62頁/共104頁二、電機(jī)車牽引力取電機(jī)車的一個(gè)主動(dòng)輪對為隔離體。根據(jù)力(力矩)的平衡條件得：式中R——主動(dòng)輪對輪緣半徑，m；

P0——電機(jī)車分配在該主動(dòng)輪對上的質(zhì)量，又稱黏著質(zhì)量，t；

M——電動(dòng)機(jī)傳遞到該主動(dòng)輪對的轉(zhuǎn)矩，N·m。第63頁/共104頁

解方程組得：結(jié)論：主動(dòng)輪對得到一個(gè)轉(zhuǎn)矩M以后，軌面對接觸點(diǎn)O產(chǎn)生一個(gè)摩擦力F0，它的方向與列車運(yùn)行方向相同。正是這個(gè)摩擦力F0?？朔肆熊嚨倪\(yùn)行阻力WC而使列車向前平移運(yùn)動(dòng)。對于機(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64頁/共104頁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(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65頁/共104頁

主動(dòng)輪對能夠產(chǎn)生的最大牽引力為：

F0max=P0

gψ

式中F0max——一個(gè)主動(dòng)輪對產(chǎn)生的最大牽引力，N

ψ——黏著系數(shù)為保證該主動(dòng)輪對在軌道上不發(fā)生相對滑動(dòng)，則必須滿足：

F0≤P0gψ

——單個(gè)輪對的黏著條件第66頁/共104頁

對于整臺(tái)電機(jī)車，能夠產(chǎn)生的最大輪緣牽引力為

F=Pngψ

式中Pn——電機(jī)車的黏著質(zhì)量，t，若電機(jī)車的全部輪對均為主動(dòng)輪對，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≤Pngψ

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67頁/共104頁黏著系數(shù)ψ

：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。對于煤礦井下運(yùn)輸，電機(jī)車的黏著系數(shù)按表選取。第68頁/共104頁

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69頁/共104頁摩擦力T0，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反，大小為

T0

=φ

N1φ——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)；對于鑄鐵閘瓦一般?。?.18—0.20。在T0的作用下，產(chǎn)生靜摩擦力B0

，根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡條件B0R—T0R=0得：

B0—T0=0B0就是電機(jī)車一個(gè)制動(dòng)輪對所產(chǎn)生的制動(dòng)力。第70頁/共104頁制動(dòng)力B0受黏著條件的限制。一個(gè)制動(dòng)輪對能夠產(chǎn)生的最大制動(dòng)力為

B0max=P0

gψ式中ψ—制動(dòng)狀態(tài)的黏著系數(shù)，數(shù)值見表。整臺(tái)電機(jī)車能夠產(chǎn)生的最大制動(dòng)力為：

Bmax=PzgψPz——電機(jī)車的制動(dòng)時(shí)的黏著質(zhì)量，t，若電機(jī)車的全部輪對均為主動(dòng)輪對，則其黏著質(zhì)量等于電機(jī)車的總質(zhì)量P。閘瓦壓力不能過大，要受黏著條件的限制：

B≤Pzgψ第71頁/共104頁如果閘瓦最大總壓力為Nmax，閘瓦對輪緣的總摩擦力為Tmax，對于整臺(tái)電機(jī)車

Tmax=φ

Nmax

Bmax=Tmax或式中δ——閘瓦系數(shù)。為了保證車輪不被抱死，閘瓦系數(shù)δ值不應(yīng)超過0.9。第72頁/共104頁§3.4電機(jī)車運(yùn)輸計(jì)算一、原始數(shù)據(jù)電機(jī)車運(yùn)輸計(jì)算的原始數(shù)據(jù)是：設(shè)計(jì)生產(chǎn)率、加權(quán)平均運(yùn)輸距離和線路平均坡度等。

二、選擇電機(jī)車的粘著質(zhì)量選擇電機(jī)車的粘著質(zhì)量是一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題，這個(gè)問題涉及到許多因素，其中最重要的因素是礦井年產(chǎn)量。年產(chǎn)量大，就要加大電機(jī)車的粘著質(zhì)量和礦車中的貨載質(zhì)量。第73頁/共104頁i1，L1i2，L2i3，L3ip=

(i1L1+i2L2+i3L3)

/(L1+L2+L3)線路平均坡度？第74頁/共104頁三、列車組成的計(jì)算

計(jì)算列車組成就是確定車組應(yīng)由多少輛礦車組成。列車組成的計(jì)算按三個(gè)條件來進(jìn)行，這三個(gè)條件是：電機(jī)車的粘著條件；牽引電動(dòng)機(jī)的允許溫升條件；列車的制動(dòng)條件。按這三個(gè)條件計(jì)算的結(jié)果取其最小者。(一)按電機(jī)車的粘著質(zhì)量計(jì)算重車組質(zhì)量

按此條件計(jì)算時(shí)需要考慮到最困難的情況，即電機(jī)車牽引重車組沿上坡啟動(dòng)——車輪不打滑。

第75頁/共104頁

根據(jù)式(4-8)可得電機(jī)車牽引重車組沿平均坡度的直線軌道上城啟動(dòng)時(shí)所需給出的牽引力為：

另外，根據(jù)電機(jī)車的粘著條件，即把式(4-33)代入式(4-21)之后得到：所以：

（4-34）(4-33)粘著質(zhì)量夠不夠大？第76頁/共104頁(二)按牽引電動(dòng)機(jī)溫升條件計(jì)算重車組質(zhì)量溫升條件——機(jī)車經(jīng)一個(gè)往返運(yùn)行，牽引電機(jī)的溫升不超過允許值；實(shí)質(zhì)上就是按照電動(dòng)機(jī)的等值電流不超過長時(shí)電流的條件。機(jī)車往返一次，包括牽引重車組、空車組和在車場調(diào)車作業(yè)。檢查牽引電機(jī)的溫升是否超過允許值，可以用檢查電機(jī)的等值牽引力是否超過電機(jī)長時(shí)牽引力代替。等值牽引力可以用均方根法來求得。第77頁/共104頁牽引電動(dòng)機(jī)的輸出功率有小時(shí)制和長時(shí)制之分：小時(shí)制功率：電機(jī)連續(xù)運(yùn)行一小時(shí)，所能輸出的最大功率，它是電動(dòng)機(jī)的額定功率。長時(shí)制功率：電機(jī)在允許溫升下，電動(dòng)機(jī)長時(shí)連續(xù)運(yùn)行時(shí)，所能輸出的最大功率。電機(jī)車的牽引力、車速及電流也都與功率相對應(yīng)的小時(shí)制和長時(shí)制之分。第78頁/共104頁θ——休止時(shí)間，min,一般取18-22分鐘α——調(diào)車系數(shù)。1000米取1.4，1000-2000米取1.25,>2000米取1.15（4-35）第79頁/共104頁

為了使計(jì)算進(jìn)一步簡化，假定列車是在理想的等阻坡度上運(yùn)行。在等阻坡度上運(yùn)行，重列車下坡時(shí)的運(yùn)行阻力等于空列車上坡時(shí)的運(yùn)行阻力。（0.2%）雖然這個(gè)假定與實(shí)際情況有出入，但由于一般平均坡度與等阻坡度比較接近，所以計(jì)算還是比較準(zhǔn)確的。因有這個(gè)假定，故上式中重列車與空列車牽引力相等，即：

（4-36）何謂等阻坡度？第80頁/共104頁將式(4-36)代入式(4-35)，即得：

因

令則式(4-37)為：（4-40）（4-38）（4-39）（4-37）如何來求重段阻力？第81頁/共104頁

而：將式(4-41)代入式(4-40）中即得：

為了使?fàn)恳妱?dòng)機(jī)溫升不超過允許溫升，電機(jī)車的等值牽引力應(yīng)不大于長時(shí)牽引力，即：

（4-41）（4-42）（4-43）第82頁/共104頁

將式(4-43)代入式(4-42)中，即得按牽引電動(dòng)機(jī)溫升條件計(jì)算的重車組質(zhì)量為：列車運(yùn)行時(shí)間為：

（4-44）（4-45）第83頁/共104頁(三)按制動(dòng)條件計(jì)算重車組質(zhì)量

為了安全起見，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：運(yùn)送物料時(shí)列車的制動(dòng)距離不得超過40m，運(yùn)送人員時(shí)不得超過20m。這個(gè)距離是根據(jù)電機(jī)車照明燈的有效照射距離來制定的。制動(dòng)距離是指從司機(jī)開始撥動(dòng)閘輪或電閘手把到機(jī)車完全停止的距離。在計(jì)算重車組質(zhì)量時(shí)必須遵守這一規(guī)定，并應(yīng)按最不利的情況，即按重列車下坡制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)距離不超過規(guī)定值。第84頁/共104頁

列車開始制動(dòng)時(shí)的速度為長時(shí)速度vch，則制動(dòng)時(shí)的減速度b為：

由式(4-15)可以求得當(dāng)重列車沿直線軌道下坡制動(dòng)時(shí)電機(jī)車的制動(dòng)力為：式中：

為平均坡度，‰；

ωz為重列車運(yùn)行阻力系數(shù)。

（4-46）（4-47）第85頁/共104頁將式(4-26)代入上式得：

由上式得出按制動(dòng)條件計(jì)算重車組質(zhì)量的公式為：式中：Pz為電機(jī)車的制動(dòng)質(zhì)量，對于礦用電機(jī)車，它等于電機(jī)車的全部質(zhì)量P，t；

ψ為制動(dòng)時(shí)的粘著系數(shù)，如撒砂時(shí)取0.17。

（4-48）第86頁/共104頁

按上述三個(gè)條件分別求出重車組質(zhì)量之后，應(yīng)取三者中之最小者來確定車組中的礦車數(shù)。車組中的礦車數(shù)可由下式求得：應(yīng)當(dāng)指出，由以上方法確定的車組中的礦車數(shù)，僅僅是從電機(jī)車牽引的技術(shù)可能性出發(fā)的，最有利的礦車數(shù)還要以實(shí)際條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較作為基礎(chǔ)。

（4-49）第87頁/共104頁四、列車組成的驗(yàn)算

按上述方法確定了重車組質(zhì)量后，還要驗(yàn)算實(shí)際的電動(dòng)機(jī)的溫升和列車制動(dòng)距離。

原因是：按溫升條件計(jì)算重車組質(zhì)量時(shí)，是按等阻坡度，并以加權(quán)平均運(yùn)輸距離為條件計(jì)算的；按制動(dòng)條件計(jì)算重車組質(zhì)量時(shí)，是用電機(jī)車的長時(shí)速度計(jì)算的減速度。需要按在平均坡度且在最長距離運(yùn)行時(shí)，驗(yàn)算其等值電流是否超過長時(shí)電流。并且按實(shí)際運(yùn)行速度和實(shí)際所得到的減速度驗(yàn)算其制動(dòng)距離是否符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定。

為什么要進(jìn)行驗(yàn)算呢？第88頁/共104頁(一)驗(yàn)算實(shí)際電動(dòng)機(jī)溫升按平均坡度ip及最長運(yùn)輸距離Lmax來驗(yàn)算。

首先，計(jì)算出牽引重列車和空列車達(dá)到全速穩(wěn)態(tài)時(shí)電機(jī)車的牽引力：

然后再算出每臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)的牽引力：第89頁/共104頁根據(jù)查牽引電動(dòng)機(jī)的特性曲線，得重列車和空列車的電動(dòng)機(jī)電流及速度，得平均運(yùn)行速度第90頁/共104頁第91頁/共104頁重列車及空列車以其平均運(yùn)行速度在最長運(yùn)輸距離上的運(yùn)行時(shí)間為：這時(shí)，便可用以下公式計(jì)算一個(gè)運(yùn)輸循環(huán)的牽引電動(dòng)機(jī)的等值電流值：

（4-50）第92頁/共104頁

如果電動(dòng)機(jī)的等值電流值不超過它的長時(shí)電流值，即：

則電動(dòng)機(jī)的等值電流不會(huì)發(fā)熱到超過它的允許溫升，故合適。

如果Id>Ich，則需減少車組中的礦車數(shù)，并重新進(jìn)行計(jì)算，直到等值