矿用防爆柴油机车原理与构造论文

1、矿用防爆柴油机车原理与构造一、防爆柴油机的工作原理1、组成:由曲轴、连杆、活塞、活塞销、气缸、气缸盖、进气 门、 排气门、 喷油器、 飞轮、 进气管、 排气管、 防爆罩等零部件组成。 2、 工作原理:利用柴油在气缸内燃烧产生的热能, 使气体膨胀, 推动活塞运动,以实现将热能转变成机械能。它的工作过程分四个行程:进气行程、压缩行程、做功行程、排 气行程1 进气行程。气缸内压力低于大气压,约为 80kPa 95kPa ,气 体温度约为 320K 350K 。2 压缩行程。气缸内的压力约为 3MPa 5MPa ,温度约为 800K 1000K 。3 做功行程。瞬时压力可达 510MPa ,瞬时温度可

2、达 1800K 2200K , 作功终了, 压力约为 200kPa 400kPa , 温度约为 1200K 1500K 。 4 排气行程。 压力约为 105kPa 125kPa , 温度约为 800K 1000K 。 4个行程的关系及特点 1 每个工作循环曲轴转两转(720,每一行程曲轴转半转 (180, 进气行程是进气门开启排气门关闭, 排气行程是排气 门开启进气门关闭,其余两个行程,进、排气门均关闭。 2 四个行程中,只有做功行程产生动力,其它三个行程是为做 功行程做准备工作的辅助行程。 3 发动机运转的第一个循环, 必须有外力使曲轴旋转完成进气、压缩行程,点燃柴油完成做功行程后,依靠曲轴

3、和飞轮储存的 能量便可自行完成以后的行程,以后的工作循环发动机无须外 力就可自行完成。 4 与汽油机相比,柴油机在进气行程进入气缸的不是可燃混合 气,而是纯空气,柴油是在做功行程开始阶段喷入气缸,在气 缸内与空气混合。汽油机用电火花点燃混合气,而柴油机是用 高压将柴油喷入气缸内,靠高温气体加热自行着火燃烧,即着 火方式不同。所以汽油机有点火系,而柴油机则无点火系。 3. 机车传动系的工作原理 机车的底盘上有传动系统、 行驶系统、 转向系统、 制动系统等。 机车传动系的工作原理:是将发动机发出的动力传给驱动车轮, 使路面对驱动车轮产生一个牵引力,推动机车行驶。 组成:包括离合器、变速器、方向传动

4、装置、主减速器、差速 器、半轴。 离合器的作用:是使发动机与传动系平顺接合,把发动机的动 力传给传动系,或者使两者分开,切断动力的传递。 变速器的作用:是实现变速、变扭、和变向。还可以在发动机 运转的情况下切断发动机向驱动轮的动力传递。 万向传动装置的作用:是将变速器传出的动力传给主减速器。 主减速器的作用:是降低转速以增加扭矩,并且通常要将传动系的旋转方向改变 90,把由传动轴传来的动力传给差速器。 差速器的作用:是将主减速器传来的动力分配给左右半轴,并 允许左右半轴以不同的转速旋转,使机车既能直行,又能轻便 地转弯。 半轴的作用:是将动力由差速器传给驱动车轮,使驱动轮获得 旋转动力。 4.

5、 机车行驶系的工作原理 机车行驶系的功用:是把来自传动系的扭矩转化为地面对车辆 的牵引力;承受外界对机车的各种作用力和力矩;减少振动, 缓和冲击,保证机车正常、平顺地行驶。 机车的行驶系都采用轮式行驶系,由车架、车桥、车轮和悬架 等组成。 机车的车架:是支承车身、承受机车载荷的基础构件。机车的 绝大部分部件和总成是通过车架来固定位置的。 车桥的作用:是传递车架与车轮之间的各向作用力及其所产生 的弯矩和扭矩。 车轮:是由轮辋、轮毂、轮胎及连接部分组成。功用:是支承 机车的质量,传递驱动力矩、制动力矩和侧向力,与悬架一起 吸收、缓和机车行驶时所受到的部分冲击和衰减由此而产生的 振动,保证车轮与路面

6、有良好的附着能力,以提高机车的动力 性、制动性和通过性。 悬架:是连接车桥和车架, 传递二者之间的各种作用力和力矩,抑制并减小由于路面不平而引起的振动,保持车身和车轮之间 正确的运动关系,保证车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。 5. 机车的控制系统 机车的控制系统包括转向系和制动系。 机车制动系使驾驶员敢于发挥机车的高速行驶能力,从而提高 机车运输的生产率;又能使机车可靠地停放在坡道上。 机车制动系都有两套独立的制动装置:(1行车制动装置, 制动 器安装在机车的全部车轮上。 (2驻车制动装置, 主要用于停车 后防止机车滑溜。 每套制动装置都由产生制动作用的制动器和操纵制动器的传动 机构组成。 防爆

7、三轮车(一 防爆三轮车的性能及参数 以 WYC11/80型矿用防爆三轮运输车为例。 最大爬坡度 15%; 牵引力 (11kW时 9690N ; 平道制动距离 8m ; 制动力 9400N ; 标定功率转速 11Kw/2200r/min; 离合器型式防爆外壳双片常接合干式; 最小转变半径 4.5; 轮胎气压 (MPa前轮 0.5、后轮 0.55。 (二 防爆三轮车的使用1. 起动前的准备 (1按 “防爆柴油机使用说明书” 的要求, 检查熟悉柴油机的特 性,作用要求,特别要熟悉柴油机的防爆要求,并严格遵守。 工作中绝对不允许拆下阻火栅栏运行。 (2检查发动机冷却水箱, 废气清洗水箱是否加到规定水位

8、, 并 用扳手将废气处理水箱加水盖拧紧。 (3检查燃油箱的柴油是否满足要求。 (4检查润滑系统。 a.发动机的机油油量不得低于下刻线或超 过上刻线; b.变速箱中的润滑油是否符合要求; c.各黄油嘴 处润滑脂是否加够。 (5检查刹车是否灵活可靠,是否符合要求。 (7检查三角皮带的松紧状况,有无严重磨损。 (8检查轮胎气压。 (9检查档位是否在空档。 (10打开油箱开关,接通燃油。 2. 起动柴油机 (1按“防爆柴油机使用说明书”的要求起动柴油机。 (2观察各仪表是否工作正常, 柴油机运转是否正常, 有无异常声响。 (3防爆发电机是否发电。 3. 开车行驶 (1车辆起步时, 应手持方向盘, 左脚

9、踩下离合器踏板将换档杆 置于 1档位置解除手制动,然后慢慢松开离合器踏板,同时逐 渐加大油门,车辆缓缓起步,严禁 2、 3档起步。 (2车辆起步后, 良好路面可用 2档行驶, 其它路面可用 2档或 多或 1档行驶;低速档换高速档时,应先松开油门,踩下离合 器踏板,再将换档杆推入高一档中,然后再缓抬离合器踏板, 同时逐渐加大油门; 高速档换低档时, 应松抬油门踏板的同时, 踏下离合器踏板,将换档杆推入低档,接着先加大油门,后逐 渐松抬离合器踏板。 (3车辆倒车时, 应先停车, 踏下离合器踏板, 将变速手柄置于 倒档位置,再缓慢松开离合器踏板,均匀踏下油门,车辆即可 向后倒退。 (三 防爆三轮车的

10、防爆装置1.排气系统 (1排气冷却系统由夹层水排气管、 废气处理箱、防爆栅栏等 组成。 (2夹层水排气管夹层中的水与柴油机冷却系统连通封闭冷却, 保证柴油机表面温度不超过 150。 (3 废气处理箱主要作用是进一步冷却废气,熄灭废气中的火焰,消除炭烟及溶解废气中的部分有害气体,废气箱中容量约 33L , 经过处理的废气由废气箱出口经过防爆栅栏通向大气, 使 用时应随时注意补充水。 (4排气防爆栅栏是为了保障排气中没有熄灭的火焰, 经过防爆 栅栏后达到完全熄灭。使用时绝对不允许拆下防爆栅栏起动工 作。 2. 进气系统 (1进气系统是由进气弯管、 进气防爆栅栏、 空气关断风门及空 气滤清器组成。

11、(2进气防爆栅栏是为了防止柴油机气缸内可能返回的火焰直 接通向大气,火焰经防爆栅栏熄灭,不至引燃工作环境中的易 燃气体。 (3切断空气风门是为了紧急停车而设置的, 当瓦斯浓度超标或 柴油机发生不正常现象时,关断空气风门和油门,必要时可打 开减压器,柴油机可在 49秒内迅速停止运转。 3. 进、排气防爆栅栏4. 气密封衬垫 3. 进、排气防爆栅栏防爆栅栏是由 2mm 厚, 50mm 宽的不锈钢片制成,保证间隙 0.5mm,专为熄灭火焰用,维修装置时应保证间隙不被破坏。 4. 气密封衬垫气密封衬垫采用特制的金属皮包石棉制成,具有良好的弹性,拆装时若发现有损坏或失去弹性应予更换,对各处的密封面不 允

12、许有任何刮伤和划痕。 (四 KCZB 46/24型防爆柴油机自动保护装置1. 用途 KCZB 46/24型防爆柴油机自动保护装置利用发电机 24V 电压 供给电磁阀,本质电路供电为 9V 叠层电池。当冷却水达到达 70或冷却水低于设定水位值时,保护装置发出报警信号,延 时 1min 后自动停车,达到排气温度低于 70的目的。 2. 工作原理 当柴油机排气温度达到 70或冷却水箱水位低于 150mm 时, 立 即关闭低压供油回路,柴油机车自动强制停车。 防爆四轮车的结构特点 防爆四轮车是由发动机、底盘、电气设备等组成。 1. 发动机发动机是由曲柄连杆机构和机体零件、 配气机构和进排气系统、 燃油

13、供给系统、润滑系统、冷却系统、起动系统组成。 (1曲柄连杆机构和机体零件。 主要包括活塞、 连杆、 曲轴及飞 轮等。其功用是把活塞在气缸中的往复运动与曲轴的旋转运动 互相转化,以实现工作循环,并输出动力。 (2配气机构和进排气系统。包括空气虑清器,进、排气管道, 消声灭火器,以及配气机构等。主要功用是定时地吸进新鲜空 气, 并将燃烧废气定时彻底地排出气缸, 同时还具有过滤空气、消声灭火的功用。 3 燃油供给系统。 主要包括喷油器、 喷油泵和调速器、 输油泵、 燃油滤清器、油管及油箱等。其功用是定时定量地向燃烧室喷 射柴油,同时根据工况自动调节供油量。(4润滑系统。 主要由机油泵、 机油滤清器、

14、 油压表及有关油道 组成。其功用是将机油送到各运动件的摩擦表面,以减少机械 磨损与摩擦阻力,维持发动机的正常运转,并有冷却、密封、 清洁等作用。(5冷却系统。包括水箱、散热器、水泵、风扇和调节器等。其 功用是将受热零件的热量散发到大气中去,保持发动机工作温 度处于正常范围内。(6起动系统。包括操作机构、传动装置或起动机、蓄电池、起 动开关等。其功用是借助外力或利用起动机使静止的发动机正 常运转。 2. 底盘(1传动系统 底盘是由传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统、车身及 自卸装置组成。 (1传动系统。包括离合器、变速箱、万向传动装置和后桥。 离合器分离时切断动力,结合时传递动力。 变速传动

15、机构的主要作用是改变速比、旋转方向; 操纵机构的作用是实现换挡。 万向传动装置主要由万向节、传动轴和中间支承组成。它的功 用在输入和输出轴夹角不断变化时能可靠而稳定地传递动力, 又能补偿由于相对运动和装配公差而造成的传动轴长度的变化。 后桥主要由桥壳、主减速器、差速器和半轴等组成,它的功用 是将万向传动装置输入的动力经降速增扭, 改变传动方向以后, 分配给左右驱动轮,且允许左右驱动轮以不同转速旋转。 (2行驶系统 包括车架、车桥、悬架和车轮等。 车架功用是支承车身,承受机车的载荷,固定机车的绝大部分 部件和总成。 车桥是通过悬架与车架连接,两端安装车轮。防爆四轮车多采 用非断开式车桥,且以前桥

16、为转向桥、后桥为驱动桥。其作用 是传递车架与车轮之间的各向作用力及所产生的弯矩和扭矩。 也就是转向和驱动。 悬架是车架与车桥之间弹性连接的传力装置。其作用是支撑垂 直载荷和缓和路面不平而引起的冲击和振动。 车轮是由轮胎、轮辋、轮毂及连接部分组成。其作用是支撑车 体的质量,传递驱动力矩、制动力矩和侧向力等。 (3转向系统 主要包括转向盘、转向器和一系列传动机构组成。其作用是改 变和调整行驶方向。 转向器是转向系中的减速增扭转动装置,其功用是增大转向盘传到转向节的力并改变力的传递方向。 传动机构的功用是将转向器输出的力矩传给转向轮,且使二转 向轮偏转角按一定的关系变化,以实现车辆顺利转向。 (4制

17、动系统 制动系统有行车制动装置和驻车制动装置,它们都由产生制动 作用的制动器和操纵制动器的传动机构组成。其作用是根据需 要使车辆减速或在最短的距离内停车,以保证行车的安全;使 驾驶员敢于发挥出车辆的高速行驶能力,从而提高车辆运输的 生产率;又能使车辆可靠地停放在坡道上。 (5车身及液压自卸装置 车身主要包括驾驶室、车厢和车身附件等。 驾驶室前部仪表盘上装有各种电气设备控制开关和仪表,前面 挡风玻璃外装有刮水器。驾驶员座位设置在驾驶室的左侧,相 应地各操纵杆件、踏板、方向盘等也设置在左侧。 车厢也为金属结构,支撑连接在车架上,而且多采用液压自卸 装置。自卸车厢的后部通过销轴与车架相连,车厢可绕该

18、销轴 翻倾。 液压自卸装置是实现车厢倾斜卸货和卸货后复位的一种装置, 主要由操纵手柄、油箱、齿轮油泵、分配器、油缸等组成。 3. 电气设备 防爆四轮车电气设备主要有电源系统 (包括蓄电池、 发电机及其 调节和保护装置 、预热和起动系统 (包括电力起动机和电预热装置 、照明系统、仪表和信号装置及辅助用电装置等。 防爆四轮车电气设备主要有以下两个特点:线路一般采用单 线制供电。单线制供电的优点是:导线少,安装简便,线路清 晰,由线路引起故障的几率少。但这种方式的一个重要缺点是 导线破损时,易和机体相接而发生短路。在单线制中若机体与 电源负极相连就称为 “负极搭铁” ; 若机体与电源正极相连就称 为

19、“正极搭铁” ,防爆四轮车电气设备多采用“负极搭铁”。 采用低电压,其额定电压多为 12V 和 24V 两种。 (1蓄电池 蓄电池的功能:当起动发动机时,向预热器和起动机供电;当 发动机熄火或低速运转,发电机发出的电压太低而不能满足用 电设备要求时,用其供电;当发动机正常工作,能吸收和储存 发电机所发出的电能,以保持电源中电压的稳定;当发电机短 时间超负荷时,可协助发电机共同向用电设备供电。 蓄电池分类:碱性和酸性两大类。 碱性蓄电池内阻大,效率低,但机械强度高,使用寿命长; 酸性蓄电池内阻小,效率高,能迅速提供大电流,但其机械强 度低,易发生硫化现象。常用的蓄电池为酸性。 按照蓄电池制造工艺

20、不同又可分为普通 (湿式 、干荷电铅蓄电 池两类。其中,普通铅蓄电池负极板未经深放电循环使活性物 质深化,所以在起用前需要长时间充电才能使用;干荷电铅蓄 电池的负极板已经防氧化和特殊干燥处理,所以可在干燥状态下较长时间保存 (两年 ,且无须初充电,只要加入规定相对密 度的电解液,放置 1530min 后,即可应急使用。 蓄电池按照使用保养形态又可分为普通和免维护蓄电池两种。 防爆四轮车上普遍采用的蓄电池为普通酸性铅蓄电池。 蓄电池在工作中与发电机相并联,蓄电池的电压应等于发电机 的电压。而铅蓄电池每一单格的电动势等于 2V ,一般由 3个或 6个单格蓄电池串联而成,从而构成 6V 或 12V

21、电源,构成蓄电 池总成供车辆起动时使用。 每一单格蓄电池的构成是:容器、正负极板、隔板、电解液等 组成,其他还有一些辅件,如连接板、电池塞、极拄等。 在实际使用过程中, 可根据需要将两只 6V 铅蓄电池总成用电缆 线串联成 12V 电源,或将两只 12V 铅蓄电池总成用电缆线串联 成为 24V 电源使用。 (2发电机 发电机是防爆四轮车上的主要电源, 由发动机拖动而发出电能。 发电机除向用电设备供电外, 还利用多余的电能向蓄电池充电。 分为直流和交流两大类。 交流发电机按其结构主要分为永磁交流发电机、硅整流发电机 和无刷交流发电机等。 防爆四轮车上普遍采用的是硅整流发电机。实质上是一台三相 交

22、流发电机,通过硅二极管整流后,输出直流电。它与直流发 电机相比具有重量轻、体积小、结构简单、维修方便等优点。 (3电压调节器 作用是使发电机在转速变化时端电压不随发动机的转速的变化 而变化,能够自动保持电压恒定。 与交流发电机配套使用的电压调节器常有:电磁振动式调节器、 带晶体管的振动式调压器、全晶体管式调节器和集成电路电子 调节器。 电磁振动式调节器利用电磁力使电路中的触点打开或闭合,从 而控制发电机励磁线圈中励磁电流的大小,使发电机的输出电 压进行改变。 带晶体管的振动式调节器、全晶体管式电压调节器和集成电路 电子调节器等都属于电子调节器。它们与电磁振动式调节器相 比,具有体积小、重量轻、

23、调节精度高、工况稳定、无须保养 且无电磁干扰等优点。使用过程中一般无法对其调整,损坏后 只能更换同规格的电子调节器。 (4起动系统 电力起动是通过起动电动机将蓄电池所提供的电能转换为机械 能,再通过啮合机构带动发动机曲轴而完成起动过程。 起动电动机一般由直流电动机、传动机构及控制机构组成。 直流电动机的作用是将直流电能转化为机械能, 产生拖动转矩; 传动机构的作用是将电动机发出的机械能通过起动电机齿轮与 发动机飞轮齿轮啮合传给发动机曲轴; 控制机构是用来控制电动机与蓄电池的接通和断开,控制电动机与飞轮齿圈的结合和分离。 工作过程为:接通电源开关接通起动预热开关电动机电磁 开关线圈通电吸拉电磁开

24、关铁心同时拨动传动与啮合机构和 飞轮齿圈啮合电磁开关接通电动机旋转带动发动机曲轴 旋转。 其它类型柴油机车(一 钢轮和胶套轮柴油机机车 CCG 11/600J防爆柴油机牵引钢轮普轨机车为例: 1. 基本概况 1 使用环境条件CCG 11/600J型机车可在煤矿井下有瓦斯的巷道中使用, 包括 高瓦斯矿井。 2 工作条件巷道的轨迹铺设质量要满足所运送距离的要求,轨道坡度在 3 以下,弯道不小于 5.5米。 3 对环境的影响CCG 11/600J机车属防爆低污染设备, 其机车噪声和柴油机排 放指标都在煤炭行业标准规定的范围以内。 4 安全(1本机车设有安全保护措施, 动力部件有安全指标超声光报警 器

25、装置, 报警后一分钟左右时间自动停机。 另外, 配有警示牌, 其警告内容:柴油机冷却水位低 声光报警后必须停机柴油机排气温度70 声光报警必须停机工作环境瓦斯浓度1%瓦斯仪报警后必须停机柴油机机油压力 0.1Mpa 必须停机(2防爆部件维修必须由专业人员进行维修, 更换的部件必须是 原生产的同规格零部件。(3非金属部件的更换,必须用原生产的零部件。(4机车出现异常现象后,必须停机。(5机车上的零部件不得在井下拆卸、维修。 2. 结构特征与技术特性1 总体结构 机车整体结构主要由车体 (包括轮对 、防爆柴油机、防爆离合 器、变速箱、防爆发电机、配重铁、链条等组成。 柴油机启动运转后,其动力分两路

26、,一路由防爆离合器经变速 箱、链条转传动到轮对 (即行走部 ,靠轮对与轨道进行粘着牵 引运行。柴油机动力的另一路经皮带带动防爆发电机,机车上 的用电靠防爆发电机提供。 2 技术特性 柴油机型号 S1110FBA 整体装机功率 11kW 轮距 600mm 轴距 735mm 运行速度 正向 7km/h 反向 6km/h 最大牵引力 5 kN 最大爬坡度 3 传动方式 机械式 制动方式 手动轮涨轮式 燃料室型式 直喷式 外形尺寸 24159201500 重量 2750kg 排气净化指标 CO1000 NOX 800 (二 齿轨卡轨车 普通轨道机车靠机车质量和钢轨之间产生的粘着力运行,只能 适用于坡度

27、不大于 3.3的巷道。只限于主要运输大巷,不能 进入采区上下山斜巷和起伏不平的工作面运输巷。 齿轨机车运输系统是在两条普通轨中间加装一根与钢轨平行的 齿条作为齿轨,在机车上除了原来产生粘着牵引力的车轮外, 还增加了 12套驱动齿轮与齿轮啮合以增大牵引力和制动力。 齿轨机车在水平轨道上借助于车轮和轨道间的粘着牵引力高速 运行, 在坡道上主要依靠齿轮与齿轨传动产生牵引力低速运行。 按使用的动力不同,齿轨机车可分为柴油机齿轨机车和蓄电齿 轨机车两种形式。 齿轨卡轨车:为增大机车在较大坡度运行时的安全可靠性,采 用专用轨如槽钢轨、异型轨或圆钢管轨,使之与机车或配套车辆间在运行过程中能始终卡住,防止车辆

28、脱轨,保证安全,这 种辅助运输系统统称为齿轨卡轨车,主机称为齿轨卡轨机车。 齿轨机车的优点:可以在近水平煤层盘区开拓方式的矿井中, 实现大巷上下山工作面运输巷和回风巷轨道机车牵引 煤、矸、材料、设备和人员列车直达的一条龙运输。机车上装 有工作制动、紧急制动和停车制动三套系统,使其可在 10以 内的上下坡道上安全可靠运行。柴油机齿轨机车的牵引特性、 适用性和经济性比蓄电池齿轨机车好。 齿轨机车的缺点:重量较大,成本较高,并要求安装稳固,需 经常维修清理,否则易造成出轨事故。 (三 支架搬运车 支架搬运车是一种无轨运输工具,它是长壁工作面液压支架搬 运设备的主要设备,它可以把采完的长壁工作面的液压

29、支架, 在较短的时间内搬到新的长壁工作面。它具有载重能力大,运 行速度快,机动灵活等特点。一般是无轨胶轮车,主要车型有 912、 913HLC 、 model1280、 DZY-16。 (四 客货车、人车(五 多功能防爆柴油机车 (四 客货车、人车 在高产高效矿井中, 工作面的长度达 4000多米, 人员上下班距 离较远,行走困难,因此,一些煤矿井下使用柴油机客货车、 人车,用于运输人员和物料。这类车辆,属于无轨胶轮车的一种。主要有进口的 MPV 、 MK3S 、 MWMD916型、 MYNE TAXI4、 MYNE BUS6 , 煤 科 院 生 产 TY6/20FB 客 货 车 、 WCQ 3A 3B 3C 轻型车、 880D 60等。 (五 多功能防爆柴油机车 多功能机车主要有多米诺公司生产的 MYNE loader , 在高产高 效矿井中,用来装卸和清除物料。更换附属工作部件,它能成 为运输车、铲车等。 装运机械1. 装运机械概述 它是连续采煤系统的主要配套设备之一,在高产高效矿井中, 铲车可以做为辅助运输设备, 它具有多种功能, 如煤炭的装车、 运输、卸车等工作;清理工作面;拖动其它设备。 2. 装载机总体结构及组成 由动力装置、底盘和工作装置 3个主要部分组成。此外,还有 供内燃机动力装置启动、供全车照明和信号指示及警报、警告 等电器装置。 (1动力装置动力装置广