矿用机车及车辆课件

矿用机车及车辆****煤矿1PPT课件矿用机车及车辆****煤矿1PPT课件重点：电机车的种类及适用范围；列车运行的三种状况；列车运行理论；机车运输的列车组成计算。了解内容：轨道的结构及标准矿车的种类机车的结构组成2PPT课件重点：电机车的种类及适用范围；2PPT课件§3.1概述一、矿用电机车的作用

矿用电机车主要用于井下运输大巷和地面的长距离运输。它相当于铁路运输中的电气机车头，牵引着由矿车或人车组成的列车在轨道上行走，完成对煤炭、矸石、材料、设备、人员的运送。3PPT课件§3.1概述3PPT课件二、原理\使用条件牵引电机驱动车轮转动，借助车轮与轨面间的摩擦力，使机车在轨道上运行。在这种运行方式下，它的牵引力不仅受牵引电机功率的限制，还受车轮与轨面间的摩擦制约。机车运输能行驶的坡度有限制，一般为3‰，局部坡度不能超过30‰。4PPT课件二、原理\使用条件4PPT课件三、矿用电机车的形式及分类

按电能来源电机车分为矿用直流架线式电机车(ZK型)和矿用蓄电池式电机车(XK型)。按电机车的黏着质量分类，架线式电机车有：1.5t、3t、7t、10t、14t、20t几种；蓄电池式有2t、2.5t、8t、12t几种。按电机车的轨距分为600mm、762mm、900mm三种按电压等级，架线式电机车有100（97）V、250V、550V三种；蓄电池式电机车有40/48V与110/132V两个等级5PPT课件三、矿用电机车的形式及分类按电能来源电机车分为矿用直流目前我国煤矿使用的电机车都是直流串激电动机。按供给直流电源的方式分，有架线式和蓄电池式两种。6PPT课件目前我国煤矿使用的电机车都是直流串激电动机。按供给直流电源的交流电在变流所整流后，正极接在架空线上，负极接在轨道上。架空线是沿运行轨道上空架设的裸导线，机车上的受电弓与架空线接触，将电流引入车内，经车上的控制器和牵引电动机，再经轨道流回。因此架线式电机车的轨道必须按电流回路的要求接通。

图4-l架线式电机车的供电系统

1-牵引变流所；2-馈电电缆；3-受电弓；4-架空线；

5-机车；6-轨道；7-回馈点；8-回馈电缆；9-矿车1架线式电机车的工作过程：7PPT课件交流电在变流所整流后，正极接在架空线上，负极接在轨道上。架空蓄电池式电机车的工作过程：蓄电池提供的直流电经隔爆插销、控制器、电阻箱进入电动机，驱动电动机运转。电动机通过传动装置带动车轮转动，从而牵引列车行驶。

架线式电机车运行时，受电弓与架空线间难免产生火花

,《煤矿安全规程》规定，只能在低瓦斯矿井进风（全风压通风）的主要运输巷道内使用，巷道支护必须使用不可燃性材料。

蓄电池式电机车由车上携带的蓄电池供电，运输线路不受限制，但需要充电设施，蓄电池放电到规定值时需更换。8PPT课件蓄电池式电机车的工作过程：8PPT课件《煤矿安全规程》的有关规定：（1）全风压通风的低瓦斯矿井的主要运输巷道内，可以使用架线电机车，但巷道支护必须使用不燃性支护。（2）在高瓦斯矿井的主要运输巷道内，应使用矿用防爆特殊型蓄电池式电机车，如果使用架线电机车，必须采取特殊措施以满足《煤矿安全规程》的一系列规定。

(3)在瓦斯突出的矿井和瓦斯喷出区域中，进风主要巷道内或主要回风巷道内，都应用矿用防爆特殊型蓄电池式电机车，并必须在机车内装设瓦斯自动检测报警仪。9PPT课件《煤矿安全规程》的有关规定：9PPT课件10PPT课件10PPT课件蓄电池式电机车有防爆安全型和矿用防爆特殊型两种。增安型的电动机、控制器、灯具、电缆插销等为隔爆型，蓄电池和电池箱为安全型，允许用于全风压通风的低瓦斯矿井主要运输巷道、掘进岩石巷道。防爆特殊型的电动机、控制器灯具、电缆插销等为隔爆型，蓄电池为防爆特殊型。主要用于瓦斯矿井的主要回风道和采区进风及回风道。对蓄电池的要求有别11PPT课件蓄电池式电机车有防爆安全型和矿用防爆特殊型两种。对蓄电池的要四、矿用电机车的优/缺点优点：

①牵引力大。机车采用直流串激牵引电动机，该电机特性能使机车获得较大的牵引力。

②维护费用小。电机车运行速度较高，最高可达26km／h，而且只用司机一人操作就可以，所需辅助人员少，维护简单，动力消耗不大。

③可改善劳动条件。电机车运行不受气候的影响，由于采用电力拖动，不会产生废气，避免了空气污染，大大改善了劳动条件，保证了井下工人的安全。缺点：基建投资较大(架线式电机车要铺设轨道、安架空线、设牵引变流所)；架线式电机车需要有较大的巷道断面；会产生不良的泄漏电流；（杂散电流）蓄电池式电机车蓄电池组成本较高。12PPT课件四、矿用电机车的优/缺点12PPT课件五、电机车运输的发展方向(1)电机车运输高度自动化

(2)采用大型电机车和大容积的矿车

(3)使用新型电机车，如德国采用了交流工频架线式电机车；

返回13PPT课件五、电机车运输的发展方向(1)电机车运输高度自动化返回1§3.2轨道与矿车一、矿井轨道矿井轨道是将钢轨按一定要求固定在线路上构成的，是机车运行的基础件。（一）轨道的结构

组成：下部建筑、上部建筑两部分下部建筑：巷道底板和水沟，上部建筑：钢轨、联接零件、轨枕和道床(道碴层)。14PPT课件§3.2轨道与矿车一、矿井轨道14PPT课件钢轨：直接承受载荷，并经轨枕将载荷传递给道床及巷道底板。轨枕：用于固定两根轨条，并使其保持规定的轨距；防止钢轨纵向和横向移动，保证轨道的稳定性。轨枕承受钢轨的压力，并将压力较均匀地传递给道床。轨枕类型：木质

钢筋混凝土道床：由道碴层组成，承受轨枕的压力，并均匀地分布到巷道底板上。15PPT课件钢轨：直接承受载荷，并经轨枕将载荷传递给道床及巷道底板。轨枕

轨道线路的主要参数：轨距、轨型、坡度、曲率半径。轨距：两条钢轨的轨头内缘的间距，用Sg表示。国内标准轨距有600mm、762mm、900mm三种。

轮缘距：轮对两车轮轮缘外侧之间距，用S1表示。16PPT课件轨道线路的主要参数：16PPT课件钢轨的型号17PPT课件钢轨的型号17PPT课件18PPT课件18PPT课件

(二)弯曲轨道轨道的坡度用两点间的高差和水平距离之比表示，通常用i，表示，其数值取千分数。巷道坡度一般为3‰，局部坡度不能超过30‰

。外轨要抬高，轨距要加宽，弯道半径不能太小。

19PPT课件(二)弯曲轨道轨道的坡度用两点间的高差和水平距离之比表示，

(三)道岔组成：基本轨、尖轨、辙叉、护轮轨、转辙轨、转辙机构及一些零件转辙机构：手动搬道器、弹簧转辙器和电动转辙机20PPT课件(三)道岔组成：基本轨、尖轨、辙叉、护轮轨、转辙轨、转辙机

二、矿用车辆矿用车辆有标准窄轨车辆、卡轨车辆、单轨吊挂车辆和无轨机动车辆。21PPT课件二、矿用车辆矿用车辆有标准窄轨车辆、卡轨车辆、单轨吊挂车辆单轨吊车卡轨车22PPT课件单轨吊车无轨胶轮车23PPT课件无轨胶轮车23PPT课件（一）矿车的类型及标准规格按结构和用途分类：

(1)固定车箱式矿车。24PPT课件（一）矿车的类型及标准规格按结构和用途分类：24PPT课件(2)翻转车箱式矿车车箱能侧向翻倾卸车

0.6翻斗式矿车

脚踏式翻斗矿车双侧卸式矿车25PPT课件(2)翻转车箱式矿车车箱能侧向翻倾卸车0.6翻斗式矿车

(3)底卸式矿车

按车底开启的方向，有正底卸式和侧底卸式之分。在专设的卸载站，整列车在运行中逐个开启自卸。26PPT课件(3)底卸式矿车按车底开启的方向，有正底卸式和侧侧底卸式矿车：进卸载站的行车方向不受限制，卸载时的车速易控制，卸载曲轨不受撞击。底卸式矿车：装卸能力很高，能满足大型矿井的需要。27PPT课件侧底卸式矿车：进卸载站的行车方向不受限制，卸载时的车速易控制(4)材料车：专用于装运长材料。(5)平板车：装运大件设备。

28PPT课件(4)材料车：专用于装运长材料。(5)平板车：装运大件设备。

(6)人车它是有座位的专用乘人车，分斜井人车、平巷人车。

插爪式斜井人车抱轨式斜井人车平巷人车29PPT课件(6)人车插爪式斜井人车抱轨式斜井人车平巷人车29(7)梭车

车底装有刮板链，是在短距离内运送散料的特殊车辆，可用于掘进工作面运煤矸。

(8)仓式列车它与梭车的相同之处是车底装有刮板链，不同之处是由多节短车箱铰接构成的。其它专用车辆，如炸药车、水车、消防车等。

30PPT课件(7)梭车

车底装有刮板链，是在短距离内运送散料的特殊车辆，

(二)矿车的基本参数

矿车的基本参数包括：矿车的容量、装载量、自身质量、外形尺寸、轨距、轴距以及连接器的允许牵引力等。31PPT课件(二)矿车的基本参数矿车的基本参数包括：矿车的容量、矿车的两个重要经济技术指标

(1)容积利用系数：即矿车有效容积与外形尺寸所得容积之比值。容积利用系数越大越好。(2)车皮系数：即矿车质量与货载质量之比值。车皮系数越小越好。32PPT课件矿车的两个重要经济技术指标(1)容积利用系数：即矿车有效容三、电机车的基本部件

矿用电机车是由机械设备和电气设备两大部分组成。33PPT课件三、电机车的基本部件矿用电机车是由机械设备和电气设备电机车的机械设备组成：车架、轮对、轴承和轴箱、弹簧托架、制动装置、加砂装置、齿轮传动装置及连接缓冲装置等。34PPT课件电机车的机械设备组成：车架、轮对、轴承和轴箱、弹簧托架、制动

1．车架车架是机车的主体，是安装的基础,包括:车梁、缓冲器和轴卡。车梁：矿车的主要承载部件。缓冲器：直接承受牵引力和冲击。轴卡：车架与轮对的连接体，目前多采用插销式。35PPT课件1．车架车架是机车的主体，是安装的基础,包括:车梁、缓冲

2．轮对轮对是矿车的行走部分，（1）轮箍和轮心热压装在一起的结构（2）整体车轮。36PPT课件2．轮对轮对是矿车的行走部分，（1）轮箍和轮心热压装在一3.轴箱

轴箱是轴承箱的简称，内有两列滚动轴承，与轮对两端的轴颈配合安装。轴箱两侧的滑槽与车架上的导轨相配，上面有安放弹簧托架的座孔。37PPT课件3.轴箱轴箱是轴承箱的简称，内有两列滚动轴承，与轮对两端的4.弹簧托架组成：弹簧、连杆、均衡梁构成一个组件。作用：缓和运行中对机车的冲击和振动。弹簧：一付板簧或橡胶弹簧和加装液压减振缸。38PPT课件4.弹簧托架组成：弹簧、连杆、均衡梁构成一个组件。38PP5.齿轮传动装置类型：（1）单级开式齿轮传动（2）两级闭式齿轮减速箱传动39PPT课件5.齿轮传动装置类型：39PPT课件6.制动装置

作用：保证电机车在运行过程中能随时减速或停车。类型：气动闸、液压闸和手动闸三种。40PPT课件6.制动装置作用：保证电机车在运行过程中能随时减速或停车。7.撒砂装置作用：用来向车轮前沿轨面上撤砂，以增大车轮与轨道间的摩擦系数，从而获得较大的牵引力或制动力。撒砂的方法：手动和气动两种。砂箱内装的砂子应是粒度不大于1mm的干砂。

矿用电机车的加砂装置1、3-拉杆；2-摇臂；4-锥体；5-出砂导管；6-弹簧41PPT课件7.撒砂装置作用：用来向车轮前沿轨面上撤砂，以增大车轮与轨道《煤矿安全规程》规定：倾斜井巷运输时，矿车之间的连接、矿车和钢丝绳之间的连接都必须使用不能自行脱落的连接装置。矿车的连接钩环、插销和无极绳运输的连接装置的安全系数都不得小于6。

运送人员车辆的每一个连接器、钩环和保险链的安全系数都不得小于13。矿车连接装置至少每2年进行一次2倍于最大静荷重的拉力试验。8.连接缓冲装置架线式电机车上采用铸铁的刚性缓冲器；蓄电池式电机车上则采用带弹簧的缓冲器，以减轻电池所受的冲击。42PPT课件《煤矿安全规程》规定：8.连接缓冲装置42PPT课件矿车车箱车箱：矿车装盛物料的箱形容器。固定车箱式矿车的车箱多采用半圆形车底。箱底开排水口。底卸式矿车的车箱为可开启的平底，车箱下口的两侧有翼板，供卸载时支撑运行。43PPT课件矿车车箱车箱：矿车装盛物料的箱形容器。43PPT课件§3.3

列车运行理论（1）研究作用于列车上的各种力与其运动状态的关系（2）研究列车牵引力和制动力的产生等问题

一、列车运行的基本方程式假设（简化）条件：电机车与列车之间、矿车与矿车之间的连接都是刚性的，整个列车为一刚体（各部分的速度和加速度都是相同的）。

44PPT课件§3.3列车运行理论（1）研究作用于列车上的各种力与其运

列车运行有三种基本状态：

(1)牵引状态：列车在牵引电动机产生的牵引力作用下加速启动或匀速运动。

(2)惯性状态：牵引电动机断电后，列车靠惯性运行，一般这种状态为减速运行。

(3)制动状态：列车在制动闸瓦或牵引电动机产生的制动力矩作用下减速运行或停车。45PPT课件列车运行有三种基本状态：(1)牵引状态：列车在牵引电动机达朗伯原理：（动静法）设有一质点的质量为m,加速度为a，作用在质点上的合力为F，则根据牛顿第二定律：W——惯性阻力。其大小等于质点的质量与加速度的乘积，方向与质点加速度方向相反，与质点的惯性有关。如果在质点上除了作用有真实的主动力外，再假想是加上惯性阻力，则这些力在形式上组成一个平衡力系，把实际运动的体系就转换为相对静止的体系

——达朗伯原理。46PPT课件达朗伯原理：（动静法）46PPT课件（一）牵引状态：作用在列车上的力有三个：牵引电动机牵引力F：与列车运行方向一致列车运行静阻力Wj：与运行方向相反列车加速运行惯性阻力Wa(亦称动阻力)：与运行方向相反列车在牵引状态下力的平衡方程式：47PPT课件（一）牵引状态：列车在牵引状态下力的平衡方程式：47PPT课WaWj48PPT课件WaWj48PPT课件1、惯性阻力列车运动：（1）平移运动部分：ma

（2）电动机的电枢、齿轮及轮对等部件的旋转运动部分旋转部件的转动惯性阻力用惯性系数γ计入到平移运动惯性阻力中，即γma。式中

Wa—列车的惯性阻力，kN；

m—列车全部质量，t，m=(P+Q)；

P—电机车质量，t；

49PPT课件1、惯性阻力列车运动：式中Wa—列车的惯性阻力，kN；Q—矿车组质量，t；γ—惯性系数，对矿用电机车一般取γ=0.075，也可近似取γ=0.10；a—列车加速度，一般取0.03m/s2～0.05m/s2。将γ值和m值代入上式可得

Wa=1.075(P+Q)akN50PPT课件Q—矿车组质量，t；50PPT课件2、静阻力

列车运行的静阻力包括:基本阻力、坡道阻力、弯道阻力、道岔阻力及气流阻力等。对于矿用电机车，由于运行速度低，后三者都不予考虑，只考虑基本阻力和坡道阻力。

（1）基本阻力Wo

基本阻力：轴颈与轴承间的摩擦阻力、车轮在轨道上的滚动摩擦阻力、轮缘与轨道间的滑动摩擦阻力以及矿车在轨道上运行时的冲击振动所引起的附加阻力等。基本阻力是通过试验测定列车运行阻力系数（基本阻力与矿车总重之比）来确定的。

51PPT课件2、静阻力

列车运行的静阻力包括:基本阻力、坡道阻力、弯道阻基本阻力

式中W0——列车运行的基本阻力，N；

ω——列车运行基本阻力系数；

g——重力加速度，取10m/s2。52PPT课件基本阻力式中W0——列车运行的基本阻力，N；52P

（2）坡道阻力Wi

坡道阻力：列车在坡道上运行时，由于列车重力沿坡道倾斜方向的分力所引起的阻力。式中β——坡道倾角。电机车运输时β角很小，因此sinβ≈tanβ=i，i为轨道坡度，一般取平均坡度3‰。上式中的sinβ用i代入得在计算时，列车上坡运行上式取“+”号，下坡运行取“-”号。53PPT课件（2）坡道阻力Wi式中β——坡道倾角。在计算时，列车列车运行全部静阻力为基本阻力与坡道阻力之和，即

将各式代入式平衡方程式中，整理得出列车在牵引状态下必须产生的牵引力为

——列车在牵引状态下的基本方程式利用这个方程式可求出在一定条件下电机车必须给出的牵引力，或根据电机车额定的牵引力计算出列车中的矿车数。54PPT课件列车运行全部静阻力为基本阻力与坡道阻力之和，即将各式代入式++基本阻力惯性阻力坡道阻力静阻力牵引力静阻力55PPT课件++基本阻力惯性阻力坡道阻力静阻力牵引力静阻力55PPT课件(二)惯性状态:

在惯性状态下，电机车牵引电动机断电，牵引力等于零，列车依靠断电前所具有的动能或惯性继续运行。在这种情况下，列车除了受有静阻力Wj外，还受到由于减速度所产生的惯性阻力Wa。Wa与列车运行方向相同，正是它使列车继续运行。惯性状态时列车力的平衡方程式为：

(4-9)56PPT课件(二)惯性状态:(4-9)56PPT课件question？怎样求此时的减速度？WaWj（P+Q）57PPT课件question？怎样求此时的减速度？WaWj（P+Q）57

或（4-10）

（4-11）

由此可见，当列车运行阻力系数一定时，惯性状态的减速度取决于轨道坡度的大小和上下坡。上坡时减速度α始终保持正值，直到停车为止。下坡时，如i<ω。，则α为正值即仍为减速运行，直到停车，如i>ω，则α变为负值，此时不再是减速而是加速运行了。可见，惯性状态是很不可靠的，操作时应予以特别注意。58PPT课件或（三）制动状态制动状态下，牵引电动机断电，牵引力等于零，并利用机械或电气制动装置施加一个制动力B。这个制动力与列车运行方向相反，在力的平衡方程式中应为负值，与静阻力的性质和方向一致。在制动力和静阻力作用下，列车必定产生减速度。此时，惯性阻力Wa却与运行方向一致，即为正值。则制动状态下的力平衡方程式应为：

（4－12）59PPT课件（三）制动状态（4－12）59PPT课件question:怎样求制动力呢？WaWj60PPT课件question:怎样求制动力呢？WaWj60PPT课件所以

式中，Wa应代以减速时的惯性阻力，b表示制动时的减速度，则：

将式(4-7)及式(4-14)代入式(4-13)，即可得到制动状态下列车运行方程式为：

式中b—制动减速度，m/s2；该式已考虑a的方向，计算时只代入绝对值即可；i—轨道坡度，上坡制动时取“+”号，下坡制动时取“—”号。（4－13）（4－14）（4－15）61PPT课件所以（4－13）（4－14）（4－15）61PPT课件制动状态

利用上式可求出在不同条件下制动装置产生的制动力，或者给定制动力，求出减速度及制动距离。62PPT课件制动状态利用上式可求出在不同条件下制动装置产生的制动力，或者二、电机车牵引力取电机车的一个主动轮对为隔离体。根据力(力矩)的平衡条件得：式中R——主动轮对轮缘半径，m；

P0——电机车分配在该主动轮对上的质量，又称黏着质量，t；

M——电动机传递到该主动轮对的转矩，N·m。63PPT课件二、电机车牵引力取电机车的一个主动轮对为隔离体。式中R

解方程组得：结论：主动轮对得到一个转矩M以后，轨面对接触点O产生一个摩擦力F0，它的方向与列车运行方向相同。正是这个摩擦力F0。克服了列车的运行阻力WC而使列车向前平移运动。对于机车来说，F0是牵引列车向前运动的外力，称为牵引力。64PPT课件解方程组得：结论：主动轮对得到一个转矩M以后，轨面对接触点F0与WC因大小相等、方向相反，且作用在两条平行线上，形成一对力偶。该力偶与转矩M大小相等而方向相反，使转矩M得以平衡，从而使轮缘上的O点不致于沿轨面滑动。这样，就使轮缘与轨面互相接触的那一点好像黏着在一起一样，所以F0又称为黏着力。65PPT课件F0与WC因大小相等、方向相反，且作用在两条平行线上，形成一

主动轮对能够产生的最大牵引力为：

F0max=P0

gψ

式中F0max——一个主动轮对产生的最大牵引力，N

ψ——黏着系数为保证该主动轮对在轨道上不发生相对滑动，则必须满足：

F0≤P0gψ

——单个轮对的黏着条件66PPT课件主动轮对能够产生的最大牵引力为：66PPT课件

对于整台电机车，能够产生的最大轮缘牵引力为

F=Pngψ

式中Pn——电机车的黏着质量，t，若电机车的全部轮对均为主动轮对，则其黏着质量等于电机车的总质量P。

整台电机车的黏着条件是：

F≤Pngψ

式中F——电机车为克服列车运行阻力所必须提供的牵引力。为了使列车能按预定的状态运行，必须满足电机车的黏着条件。67PPT课件对于整台电机车，能够产生的最大轮缘牵引力为67PPT课黏着系数ψ

：就整台电机车而言，黏着系数值介于滚动摩擦系数值与滑动摩擦系数值之间。对于煤矿井下运输，电机车的黏着系数按表选取。68PPT课件黏着系数ψ：就整台电机车而言，黏着系数值68PPT课件

三、电机车的制动力分析：手动机械闸制动时电机车制动力的产生以及制动力的影响因素。取电机车的一个制动轮对为隔离体：作用于该轮对上的力有：重力：P0g

支承反力：N0

正压力（闸）：N1

摩擦力（闸）：T0

69PPT课件三、电机车的制动力分析：手动机械闸制动时电机车制动力的产生摩擦力T0，其方向与车轮旋转方向相反，大小为

T0

=φ

N1φ——制动闸瓦与轮缘间的滑动摩擦系数，其数值与闸瓦材料、列车运行速度和闸瓦单位面积上所受的正压力有关；对于铸铁闸瓦一般取：0.18—0.20。在T0的作用下，产生静摩擦力B0

，根据转矩平衡条件B0R—T0R=0得：

B0—T0=0B0就是电机车一个制动轮对所产生的制动力。70PPT课件摩擦力T0，其方向与车轮旋转方向相反，大小为70PPT课件制动力B0受黏着条件的限制。一个制动轮对能够产生的最大制动力为

B0max=P0

gψ式中ψ—制动状态的黏着系数，数值见表。整台电机车能够产生的最大制动力为：

Bmax=PzgψPz——电机车的制动时的黏着质量，t，若电机车的全部轮对均为主动轮对，则其黏着质量等于电机车的总质量P。闸瓦压力不能过大，要受黏着条件的限制：

B≤Pzgψ71PPT课件制动力B0受黏着条件的限制。一个制动轮对能够产生的最大制动力如果闸瓦最大总压力为Nmax，闸瓦对轮缘的总摩擦力为Tmax，对于整台电机车

Tmax=φ

Nmax

Bmax=Tmax或式中δ——闸瓦系数。为了保证车轮不被抱死，闸瓦系数δ值不应超过0.9。72PPT课件如果闸瓦最大总压力为Nmax，闸瓦对轮缘的总摩擦力为Tmax§3.4电机车运输计算一、原始数据电机车运输计算的原始数据是：设计生产率、加权平均运输距离和线路平均坡度等。

二、选择电机车的粘着质量选择电机车的粘着质量是一个技术经济问题，这个问题涉及到许多因素，其中最重要的因素是矿井年产量。年产量大，就要加大电机车的粘着质量和矿车中的货载质量。73PPT课件§3.4电机车运输计算一、原始数据73PPT课件i1，L1i2，L2i3，L3ip=

(i1L1+i2L2+i3L3)

/(L1+L2+L3)线路平均坡度？74PPT课件i1，L1i2，L2i3，L3ip=(i1L1+i2L2三、列车组成的计算

计算列车组成就是确定车组应由多少辆矿车组成。列车组成的计算按三个条件来进行，这三个条件是：电机车的粘着条件；牵引电动机的允许温升条件；列车的制动条件。按这三个条件计算的结果取其最小者。(一)按电机车的粘着质量计算重车组质量

按此条件计算时需要考虑到最困难的情况，即电机车牵引重车组沿上坡启动——车轮不打滑。

75PPT课件三、列车组成的计算75PPT课件

根据式(4-8)可得电机车牵引重车组沿平均坡度的直线轨道上城启动时所需给出的牵引力为：

另外，根据电机车的粘着条件，即把式(4-33)代入式(4-21)之后得到：所以：

（4-34）(4-33)粘着质量够不够大？76PPT课件根据式(4-8)可得电机车牵引重车组沿平均坡度的直线(二)按牵引电动机温升条件计算重车组质量温升条件——机车经一个往返运行，牵引电机的温升不超过允许值；实质上就是按照电动机的等值电流不超过长时电流的条件。机车往返一次，包括牵引重车组、空车组和在车场调车作业。检查牵引电机的温升是否超过允许值，可以用检查电机的等值牵引力是否超过电机长时牵引力代替。等值牵引力可以用均方根法来求得。77PPT课件(二)按牵引电动机温升条件计算重车组质量77PPT课件牵引电动机的输出功率有小时制和长时制之分：小时制功率：电机连续运行一小时，所能输出的最大功率，它是电动机的额定功率。长时制功率：电机在允许温升下，电动机长时连续运行时，所能输出的最大功率。电机车的牵引力、车速及电流也都与功率相对应的小时制和长时制之分。78PPT课件牵引电动机的输出功率有小时制和长时制之分：78PPT课件θ——休止时间，min,一般取18-22分钟α——调车系数。1000米取1.4，1000-2000米取1.25,>2000米取1.15（4-35）79PPT课件θ——休止时间，min,一般取18-22分钟（4-35）79

为了使计算进一步简化，假定列车是在理想的等阻坡度上运行。在等阻坡度上运行，重列车下坡时的运行阻力等于空列车上坡时的运行阻力。（0.2%）虽然这个假定与实际情况有出入，但由于一般平均坡度与等阻坡度比较接近，所以计算还是比较准确的。因有这个假定，故上式中重列车与空列车牵引力相等，即：

（4-36）何谓等阻坡度？80PPT课件为了使计算进一步简化，假定列车是在理想的等阻坡度上运行。将式(4-36)代入式(4-35)，即得：

因

令则式(4-37)为：（4-40）（4-38）（4-39）（4-37）如何来求重段阻力？81PPT课件将式(4-36)代入式(4-35)，即得：（4-40）（4-

而：将式(4-41)代入式(4-40）中即得：

为了使牵引电动机温升不超过允许温升，电机车的等值牵引力应不大于长时牵引力，即：

（4-41）（4-42）（4-43）82PPT课件而：（4-41）（4-42）（4-43）82PPT课件

将式(4-43)代入式(4-42)中，即得按牵引电动机温升条件计算的重车组质量为：列车运行时间为：

（4-44）（4-45）83PPT课件将式(4-43)代入式(4-42)中，即得按牵引电动(三)按制动条件计算重车组质量

为了安全起见，《煤矿安全规程》规定：运送物料时列车的制动距离不得超过40m，运送人员时不得超过20m。这个距离是根据电机车照明灯的有效照射距离来制定的。制动距离是指从司机开始拨动闸轮或电闸手把到机车完全停止的距离。在计算重车组质量时必须遵守这一规定，并应按最不利的情况，即按重列车下坡制动时，制动距离不超过规定值。84PPT课件(三)按制动条件计算重车组质量84PPT课件

列车开始制动时的速度为长时速度vch，则制动时的减速度b为：

由式(4-15)可以求得当重列车沿直线轨道下坡制动时电机车的制动力为：式中：为平均坡度，‰；

ωz为重列车运行阻力系数。

（4-46）（4-47）85PPT课件列车开始制动时的速度为长时速度vch，则制动时的减速将式(4-26)代入上式得：

由上式得出按制动条件计算重车组质量的公式为：式中：Pz为电机车的制动质量，对于矿用电机车，它等于电机车的全部质量P，t；

ψ为制动时的粘着系数，如撒砂时取0.17。

（4-48）86PPT课件将式(4-26)代入上式得：（4-48）86PPT课件

按上述三个条件分别求出重车组质量之后，应取三者中之最小者来确定车组中的矿车数。车组中的矿车数可由下式求得：应当指出，由以上方法确定的车组中的矿车数，仅仅是从电机车牵引的技术可能性出发的，最有利的矿车数还要以实际条件和技术经济比较作为基础。

（4-49）87PPT课件按上述三个条件分别求出重车组质量之后，应取三者中之最四、列车组成的验算

按上述方法确定了重车组质量后，还要验算实际的电动机的温升和列车制动距离。

原因是：按温升条件计算重车组质量时，是按等阻坡度，并以加权平均运输距离为条件计算的；按制动条件计算重车组质量时，是用电机车的长时速度计算的减速度。需要按在平均坡度且在最长距离运行时，验算其等值电流是否超过长时电流。并且按实际运行速度和实际所得到的减速度验算其制动距离是否符合《煤矿安全规程》规定。

为什么要进行验算呢？88PPT课件四、列车组成的验算为什么要进行验算呢？88PPT课件(一)验算实际电动机温升按平均坡度ip及最长运输距离Lmax来验算。

首先，计算出牵引重列车和空列车达到全速稳态时电机车的牵引力：

然后再算出每台牵引电动机的牵引力：89PPT课件(一)验算实际电动机温升89PPT课件根据查牵引电动机的特性曲线，得重列车和空列车的电动机电流及速度，得平均运行速度90PPT课件根据查牵引电动机的特性曲线，得重列车和91PPT课件91PPT课件重列车及空列车以其平均运行速度在最长运输距离上的运行时间为：这时，便可用以下公式计算一个运输循环的牵引电动机的等值电流值：

（4-50）92PPT课件重列车及空列车以其平均运行速度在最长运输距离上的运行时间为：

如果电动机的等值电流值不超过它的长时电流值，即：

则电动机的等值电流不会发热到超过它的允许温升，故合适。

如果Id>Ich，则需减少车组中的矿车数，并重新进行计算，直到等值电流不超过长时电流为止。（4-51）93PPT课件如果电动机的等值电流值不超过它的长时电流值，即(二)验算制动距离

按重列车运行速度及最大制动减速度验算制动距离。重列车下坡制动时，电机车必须给出的制动力可由式(4-47)求出，即：

而电机车接粘着条件能够给出的最大制动力可按式(4-26)求出，即：（4-52）94PPT课件(二)验算制动距离（4-52）94PPT课件

令B=Bmax，则可求得制动时的减速度为：列车的制动距离为：

即：（4-53）（4-54）（4-55）

上式计算出的制动距离不能超过40m，若超过40m时，可采用限制列车速度或减少列车中的矿车数等措施解决。95PPT课件令B=Bmax，则可求得制动时的减速度为：（4-53）五、电机车台数的确定

矿井(或水平)所需电机车台数，应按该矿井(或水平)投产初期和生产后期分别进行计算。投产时按前期计算的台数配置电机车台数，以后随生产的发展再陆续增添。生产后期所需的机车台数是进行供电设备(包括牵引变流所及牵引电瓶等)计算的依据。

96PPT课件五、电机车台数的确定96PPT课件(1)列车往返一次所需的时间：(2)一台电机车在一个班内可能往返的次数：(3)每班运输货载所需列车次数：

（4-55）（4-56）（4-57）电机车每班工作的小时数，不运人取7小时，运送人员取7.5小时。运输不均匀系数矸石系数每班运煤量t/班97PPT课件(1)列车往返一次所需的时间：（4-55）（4-56）（4(4)每班运人所需列车次数

当主要行人平巷的水平距离大于1.5km时，上下班要用车辆运送人员，矿井一般均为两翼开采，两翼每班运送人员按一次考虑，共计两次nr=2次／班；运距小于1.5km时，不用车辆运送人员nr=0。(5)每班列车运输的总次数：(6)工作电机车台数：（4-58）（4-59）(7)矿井电机车总台数：

（4-60）98PPT课件(4)每班运人所需列车次数（4-58）（4-59）(7)矿井六、蓄电池式电机车的计算特点

除按粘着条件、电动机温升条件及制动条件确定车组质量外，对蓄电池式电机车还应按电池组的容量来确定车组质量。(1)在一个往返周期内列车所做的功为：（4-61）式中：Lm为最大运输距离。(2)蓄电池组在一个往返周期内输出的能量：（4-62）99PPT课件六、蓄电池式电机车的计算特点（4-61）式中：Lm为最大运输重、空列车牵引力之和可以写成：矿车的车皮系数为：由此可得：

（4-63）（4-64）（4-65）100PPT课件重、空列车牵引力之和可以写成：（4-63）（4-64）（4-(3)一台电机车在一个班内的电能消耗为：(4)蓄电池组的放电容量为：（4-66）（4-67）101PPT课件（4-66）（4-67）101PPT课件(5)计算重车组质量

因为一台电机车在一个班内的电能消耗Ab′必须与蓄电池组的放电容量如相等，对Qz求解，可得：

此式即是接蓄电池组的容量确定重车组的最大允许质量的公式。

（4-68）102PPT课件(5)计算重车组质量（4-68）102PPT课件作业矿井主要巷道内，轨道平均坡度为3%0，运输距离为3.5Km,使用MOC底卸式矿车（车重1.7t,载重3t），采用ZK10-6/550-2C型架线式电机车。确定车组中的矿车数。103PPT课件作业矿井主要巷道内，轨道平均坡度为3%0，运输距离为3.5K矿用机车及车辆****煤矿104PPT课件矿用机车及车辆****煤矿1PPT课件重点：电机车的种类及适用范围；列车运行的三种状况；列车运行理论；机车运输的列车组成计算。了解内容：轨道的结构及标准矿车的种类机车的结构组成105PPT课件重点：电机车的种类及适用范围；2PPT课件§3.1概述一、矿用电机车的作用

矿用电机车主要用于井下运输大巷和地面的长距离运输。它相当于铁路运输中的电气机车头，牵引着由矿车或人车组成的列车在轨道上行走，完成对煤炭、矸石、材料、设备、人员的运送。106PPT课件§3.1概述3PPT课件二、原理\使用条件牵引电机驱动车轮转动，借助车轮与轨面间的摩擦力，使机车在轨道上运行。在这种运行方式下，它的牵引力不仅受牵引电机功率的限制，还受车轮与轨面间的摩擦制约。机车运输能行驶的坡度有限制，一般为3‰，局部坡度不能超过30‰。107PPT课件二、原理\使用条件4PPT课件三、矿用电机车的形式及分类

按电能来源电机车分为矿用直流架线式电机车(ZK型)和矿用蓄电池式电机车(XK型)。按电机车的黏着质量分类，架线式电机车有：1.5t、3t、7t、10t、14t、20t几种；蓄电池式有2t、2.5t、8t、12t几种。按电机车的轨距分为600mm、762mm、900mm三种按电压等级，架线式电机车有100（97）V、250V、550V三种；蓄电池式电机车有40/48V与110/132V两个等级108PPT课件三、矿用电机车的形式及分类按电能来源电机车分为矿用直流目前我国煤矿使用的电机车都是直流串激电动机。按供给直流电源的方式分，有架线式和蓄电池式两种。109PPT课件目前我国煤矿使用的电机车都是直流串激电动机。按供给直流电源的交流电在变流所整流后，正极接在架空线上，负极接在轨道上。架空线是沿运行轨道上空架设的裸导线，机车上的受电弓与架空线接触，将电流引入车内，经车上的控制器和牵引电动机，再经轨道流回。因此架线式电机车的轨道必须按电流回路的要求接通。

图4-l架线式电机车的供电系统

1-牵引变流所；2-馈电电缆；3-受电弓；4-架空线；

5-机车；6-轨道；7-回馈点；8-回馈电缆；9-矿车1架线式电机车的工作过程：110PPT课件交流电在变流所整流后，正极接在架空线上，负极接在轨道上。架空蓄电池式电机车的工作过程：蓄电池提供的直流电经隔爆插销、控制器、电阻箱进入电动机，驱动电动机运转。电动机通过传动装置带动车轮转动，从而牵引列车行驶。

架线式电机车运行时，受电弓与架空线间难免产生火花

,《煤矿安全规程》规定，只能在低瓦斯矿井进风（全风压通风）的主要运输巷道内使用，巷道支护必须使用不可燃性材料。

蓄电池式电机车由车上携带的蓄电池供电，运输线路不受限制，但需要充电设施，蓄电池放电到规定值时需更换。111PPT课件蓄电池式电机车的工作过程：8PPT课件《煤矿安全规程》的有关规定：（1）全风压通风的低瓦斯矿井的主要运输巷道内，可以使用架线电机车，但巷道支护必须使用不燃性支护。（2）在高瓦斯矿井的主要运输巷道内，应使用矿用防爆特殊型蓄电池式电机车，如果使用架线电机车，必须采取特殊措施以满足《煤矿安全规程》的一系列规定。

(3)在瓦斯突出的矿井和瓦斯喷出区域中，进风主要巷道内或主要回风巷道内，都应用矿用防爆特殊型蓄电池式电机车，并必须在机车内装设瓦斯自动检测报警仪。112PPT课件《煤矿安全规程》的有关规定：9PPT课件113PPT课件10PPT课件蓄电池式电机车有防爆安全型和矿用防爆特殊型两种。增安型的电动机、控制器、灯具、电缆插销等为隔爆型，蓄电池和电池箱为安全型，允许用于全风压通风的低瓦斯矿井主要运输巷道、掘进岩石巷道。防爆特殊型的电动机、控制器灯具、电缆插销等为隔爆型，蓄电池为防爆特殊型。主要用于瓦斯矿井的主要回风道和采区进风及回风道。对蓄电池的要求有别114PPT课件蓄电池式电机车有防爆安全型和矿用防爆特殊型两种。对蓄电池的要四、矿用电机车的优/缺点优点：

①牵引力大。机车采用直流串激牵引电动机，该电机特性能使机车获得较大的牵引力。

②维护费用小。电机车运行速度较高，最高可达26km／h，而且只用司机一人操作就可以，所需辅助人员少，维护简单，动力消耗不大。

③可改善劳动条件。电机车运行不受气候的影响，由于采用电力拖动，不会产生废气，避免了空气污染，大大改善了劳动条件，保证了井下工人的安全。缺点：基建投资较大(架线式电机车要铺设轨道、安架空线、设牵引变流所)；架线式电机车需要有较大的巷道断面；会产生不良的泄漏电流；（杂散电流）蓄电池式电机车蓄电池组成本较高。115PPT课件四、矿用电机车的优/缺点12PPT课件五、电机车运输的发展方向(1)电机车运输高度自动化

(2)采用大型电机车和大容积的矿车

(3)使用新型电机车，如德国采用了交流工频架线式电机车；

返回116PPT课件五、电机车运输的发展方向(1)电机车运输高度自动化返回1§3.2轨道与矿车一、矿井轨道矿井轨道是将钢轨按一定要求固定在线路上构成的，是机车运行的基础件。（一）轨道的结构

组成：下部建筑、上部建筑两部分下部建筑：巷道底板和水沟，上部建筑：钢轨、联接零件、轨枕和道床(道碴层)。117PPT课件§3.2轨道与矿车一、矿井轨道14PPT课件钢轨：直接承受载荷，并经轨枕将载荷传递给道床及巷道底板。轨枕：用于固定两根轨条，并使其保持规定的轨距；防止钢轨纵向和横向移动，保证轨道的稳定性。轨枕承受钢轨的压力，并将压力较均匀地传递给道床。轨枕类型：木质

钢筋混凝土道床：由道碴层组成，承受轨枕的压力，并均匀地分布到巷道底板上。118PPT课件钢轨：直接承受载荷，并经轨枕将载荷传递给道床及巷道底板。轨枕

轨道线路的主要参数：轨距、轨型、坡度、曲率半径。轨距：两条钢轨的轨头内缘的间距，用Sg表示。国内标准轨距有600mm、762mm、900mm三种。

轮缘距：轮对两车轮轮缘外侧之间距，用S1表示。119PPT课件轨道线路的主要参数：16PPT课件钢轨的型号120PPT课件钢轨的型号17PPT课件121PPT课件18PPT课件

(二)弯曲轨道轨道的坡度用两点间的高差和水平距离之比表示，通常用i，表示，其数值取千分数。巷道坡度一般为3‰，局部坡度不能超过30‰

。外轨要抬高，轨距要加宽，弯道半径不能太小。

122PPT课件(二)弯曲轨道轨道的坡度用两点间的高差和水平距离之比表示，

(三)道岔组成：基本轨、尖轨、辙叉、护轮轨、转辙轨、转辙机构及一些零件转辙机构：手动搬道器、弹簧转辙器和电动转辙机123PPT课件(三)道岔组成：基本轨、尖轨、辙叉、护轮轨、转辙轨、转辙机

二、矿用车辆矿用车辆有标准窄轨车辆、卡轨车辆、单轨吊挂车辆和无轨机动车辆。124PPT课件二、矿用车辆矿用车辆有标准窄轨车辆、卡轨车辆、单轨吊挂车辆单轨吊车卡轨车125PPT课件单轨吊车无轨胶轮车126PPT课件无轨胶轮车23PPT课件（一）矿车的类型及标准规格按结构和用途分类：

(1)固定车箱式矿车。127PPT课件（一）矿车的类型及标准规格按结构和用途分类：24PPT课件(2)翻转车箱式矿车车箱能侧向翻倾卸车

0.6翻斗式矿车

脚踏式翻斗矿车双侧卸式矿车128PPT课件(2)翻转车箱式矿车车箱能侧向翻倾卸车0.6翻斗式矿车

(3)底卸式矿车

按车底开启的方向，有正底卸式和侧底卸式之分。在专设的卸载站，整列车在运行中逐个开启自卸。129PPT课件(3)底卸式矿车按车底开启的方向，有正底卸式和侧侧底卸式矿车：进卸载站的行车方向不受限制，卸载时的车速易控制，卸载曲轨不受撞击。底卸式矿车：装卸能力很高，能满足大型矿井的需要。130PPT课件侧底卸式矿车：进卸载站的行车方向不受限制，卸载时的车速易控制(4)材料车：专用于装运长材料。(5)平板车：装运大件设备。

131PPT课件(4)材料车：专用于装运长材料。(5)平板车：装运大件设备。

(6)人车它是有座位的专用乘人车，分斜井人车、平巷人车。

插爪式斜井人车抱轨式斜井人车平巷人车132PPT课件(6)人车插爪式斜井人车抱轨式斜井人车平巷人车29(7)梭车

车底装有刮板链，是在短距离内运送散料的特殊车辆，可用于掘进工作面运煤矸。

(8)仓式列车它与梭车的相同之处是车底装有刮板链，不同之处是由多节短车箱铰接构成的。其它专用车辆，如炸药车、水车、消防车等。

133PPT课件(7)梭车

车底装有刮板链，是在短距离内运送散料的特殊车辆，

(二)矿车的基本参数

矿车的基本参数包括：矿车的容量、装载量、自身质量、外形尺寸、轨距、轴距以及连接器的允许牵引力等。134PPT课件(二)矿车的基本参数矿车的基本参数包括：矿车的容量、矿车的两个重要经济技术指标

(1)容积利用系数：即矿车有效容积与外形尺寸所得容积之比值。容积利用系数越大越好。(2)车皮系数：即矿车质量与货载质量之比值。车皮系数越小越好。135PPT课件矿车的两个重要经济技术指标(1)容积利用系数：即矿车有效容三、电机车的基本部件

矿用电机车是由机械设备和电气设备两大部分组成。136PPT课件三、电机车的基本部件矿用电机车是由机械设备和电气设备电机车的机械设备组成：车架、轮对、轴承和轴箱、弹簧托架、制动装置、加砂装置、齿轮传动装置及连接缓冲装置等。137PPT课件电机车的机械设备组成：车架、轮对、轴承和轴箱、弹簧托架、制动

1．车架车架是机车的主体，是安装的基础,包括:车梁、缓冲器和轴卡。车梁：矿车的主要承载部件。缓冲器：直接承受牵引力和冲击。轴卡：车架与轮对的连接体，目前多采用插销式。138PPT课件1．车架车架是机车的主体，是安装的基础,包括:车梁、缓冲

2．轮对轮对是矿车的行走部分，（1）轮箍和轮心热压装在一起的结构（2）整体车轮。139PPT课件2．轮对轮对是矿车的行走部分，（1）轮箍和轮心热压装在一3.轴箱

轴箱是轴承箱的简称，内有两列滚动轴承，与轮对两端的轴颈配合安装。轴箱两侧的滑槽与车架上的导轨相配，上面有安放弹簧托架的座孔。140PPT课件3.轴箱轴箱是轴承箱的简称，内有两列滚动轴承，与轮对两端的4.弹簧托架组成：弹簧、连杆、均衡梁构成一个组件。作用：缓和运行中对机车的冲击和振动。弹簧：一付板簧或橡胶弹簧和加装液压减振缸。141PPT课件4.弹簧托架组成：弹簧、连杆、均衡梁构成一个组件。38PP5.齿轮传动装置类型：（1）单级开式齿轮传动（2）两级闭式齿轮减速箱传动142PPT课件5.齿轮传动装置类型：39PPT课件6.制动装置

作用：保证电机车在运行过程中能随时减速或停车。类型：气动闸、液压闸和手动闸三种。143PPT课件6.制动装置作用：保证电机车在运行过程中能随时减速或停车。7.撒砂装置作用：用来向车轮前沿轨面上撤砂，以增大车轮与轨道间的摩擦系数，从而获得较大的牵引力或制动力。撒砂的方法：手动和气动两种。砂箱内装的砂子应是粒度不大于1mm的干砂。

矿用电机车的加砂装置1、3-拉杆；2-摇臂；4-锥体；5-出砂导管；6-弹簧144PPT课件7.撒砂装置作用：用来向车轮前沿轨面上撤砂，以增大车轮与轨道《煤矿安全规程》规定：倾斜井巷运输时，矿车之间的连接、矿车和钢丝绳之间的连接都必须使用不能自行脱落的连接装置。矿车的连接钩环、插销和无极绳运输的连接装置的安全系数都不得小于6。

运送人员车辆的每一个连接器、钩环和保险链的安全系数都不得小于13。矿车连接装置至少每2年进行一次2倍于最大静荷重的拉力试验。8.连接缓冲装置架线式电机车上采用铸铁的刚性缓冲器；蓄电池式电机车上则采用带弹簧的缓冲器，以减轻电池所受的冲击。145PPT课件《煤矿安全规程》规定：8.连接缓冲装置42PPT课件矿车车箱车箱：矿车装盛物料的箱形容器。固定车箱式矿车的车箱多采用半圆形车底。箱底开排水口。底卸式矿车的车箱为可开启的平底，车箱下口的两侧有翼板，供卸载时支撑运行。146PPT课件矿车车箱车箱：矿车装盛物料的箱形容器。43PPT课件§3.3

列车运行理论（1）研究作用于列车上的各种力与其运动状态的关系（2）研究列车牵引力和制动力的产生等问题

一、列车运行的基本方程式假设（简化）条件：电机车与列车之间、矿车与矿车之间的连接都是刚性的，整个列车为一刚体（各部分的速度和加速度都是相同的）。

147PPT课件§3.3列车运行理论（1）研究作用于列车上的各种力与其运

列车运行有三种基本状态：

(1)牵引状态：列车在牵引电动机产生的牵引力作用下加速启动或匀速运动。

(2)惯性状态：牵引电动机断电后，列车靠惯性运行，一般这种状态为减速运行。

(3)制动状态：列车在制动闸瓦或牵引电动机产生的制动力矩作用下减速运行或停车。148PPT课件列车运行有三种基本状态：(1)牵引状态：列车在牵引电动机达朗伯原理：（动静法）设有一质点的质量为m,加速度为a，作用在质点上的合力为F，则根据牛顿第二定律：W——惯性阻力。其大小等于质点的质量与加速度的乘积，方向与质点加速度方向相反，与质点的惯性有关。如果在质点上除了作用有真实的主动力外，再假想是加上惯性阻力，则这些力在形式上组成一个平衡力系，把实际运动的体系就转换为相对静止的体系

——达朗伯原理。149PPT课件达朗伯原理：（动静法）46PPT课件（一）牵引状态：作用在列车上的力有三个：牵引电动机牵引力F：与列车运行方向一致列车运行静阻力Wj：与运行方向相反列车加速运行惯性阻力Wa(亦称动阻力)：与运行方向相反列车在牵引状态下力的平衡方程式：150PPT课件（一）牵引状态：列车在牵引状态下力的平衡方程式：47PPT课WaWj151PPT课件WaWj48PPT课件1、惯性阻力列车运动：（1）平移运动部分：ma

（2）电动机的电枢、齿轮及轮对等部件的旋转运动部分旋转部件的转动惯性阻力用惯性系数γ计入到平移运动惯性阻力中，即γma。式中

Wa—列车的惯性阻力，kN；

m—列车全部质量，t，m=(P+Q)；

P—电机车质量，t；

152PPT课件1、惯性阻力列车运动：式中Wa—列车的惯性阻力，kN；Q—矿车组质量，t；γ—惯性系数，对矿用电机车一般取γ=0.075，也可近似取γ=0.10；a—列车加速度，一般取0.03m/s2～0.05m/s2。将γ值和m值代入上式可得

Wa=1.075(P+Q)akN153PPT课件Q—矿车组质量，t；50PPT课件2、静阻力

列车运行的静阻力包括:基本阻力、坡道阻力、弯道阻力、道岔阻力及气流阻力等。对于矿用电机车，由于运行速度低，后三者都不予考虑，只考虑基本阻力和坡道阻力。

（1）基本阻力Wo

基本阻力：轴颈与轴承间的摩擦阻力、车轮在轨道上的滚动摩擦阻力、轮缘与轨道间的滑动摩擦阻力以及矿车在轨道上运行时的冲击振动所引起的附加阻力等。基本阻力是通过试验测定列车运行阻力系数（基本阻力与矿车总重之比）来确定的。

154PPT课件2、静阻力

列车运行的静阻力包括:基本阻力、坡道阻力、弯道阻基本阻力

式中W0——列车运行的基本阻力，N；

ω——列车运行基本阻力系数；

g——重力加速度，取10m/s2。155PPT课件基本阻力式中W0——列车运行的基本阻力，N；52P

（2）坡道阻力Wi

坡道阻力：列车在坡道上运行时，由于列车重力沿坡道倾斜方向的分力所引起的阻力。式中β——坡道倾角。电机车运输时β角很小，因此sinβ≈tanβ=i，i为轨道坡度，一般取平均坡度3‰。上式中的sinβ用i代入得在计算时，列车上坡运行上式取“+”号，下坡运行取“-”号。156PPT课件（2）坡道阻力Wi式中β——坡道倾角。在计算时，列车列车运行全部静阻力为基本阻力与坡道阻力之和，即

将各式代入式平衡方程式中，整理得出列车在牵引状态下必须产生的牵引力为

——列车在牵引状态下的基本方程式利用这个方程式可求出在一定条件下电机车必须给出的牵引力，或根据电机车额定的牵引力计算出列车中的矿车数。157PPT课件列车运行全部静阻力为基本阻力与坡道阻力之和，即将各式代入式++基本阻力惯性阻力坡道阻力静阻力牵引力静阻力158PPT课件++基本阻力惯性阻力坡道阻力静阻力牵引力静阻力55PPT课件(二)惯性状态:

在惯性状态下，电机车牵引电动机断电，牵引力等于零，列车依靠断电前所具有的动能或惯性继续运行。在这种情况下，列车除了受有静阻力Wj外，还受到由于减速度所产生的惯性阻力Wa。Wa与列车运行方向相同，正是它使列车继续运行。惯性状态时列车力的平衡方程式为：

(4-9)159PPT课件(二)惯性状态:(4-9)56PPT课件question？怎样求此时的减速度？WaWj（P+Q）160PPT课件question？怎样求此时的减速度？WaWj（P+Q）57

或（4-10）

（4-11）

由此可见，当列车运行阻力系数一定时，惯性状态的减速度取决于轨道坡度的大小和上下坡。上坡时减速度α始终保持正值，直到停车为止。下坡时，如i<ω。，则α为正值即仍为减速运行，直到停车，如i>ω，则α变为负值，此时不再是减速而是加速运行了。可见，惯性状态是很不可靠的，操作时应予以特别注意。161PPT课件或（三）制动状态制动状态下，牵引电动机断电，牵引力等于零，并利用机械或电气制动装置施加一个制动力B。这个制动力与列车运行方向相反，在力的平衡方程式中应为负值，与静阻力的性质和方向一致。在制动力和静阻力作用下，列车必定产生减速度。此时，惯性阻力Wa却与运行方向一致，即为正值。则制动状态下的力平衡方程式应为：

（4－12）162PPT课件（三）制动状态（4－12）59PPT课件question:怎样求制动力呢？WaWj163PPT课件question:怎样求制动力呢？WaWj60PPT课件所以

式中，Wa应代以减速时的惯性阻力，b表示制动时的减速度，则：

将式(4-7)及式(4-14)代入式(4-13)，即可得到制动状态下列车运行方程式为：

式中b—制动减速度，m/s2；该式已考虑a的方向，计算时只代入绝对值即可；i—轨道坡度，上坡制动时取“+”号，下坡制动时取“—”号。（4－13）（4－14）（4－15）164PPT课件所以（4－13）（4－14）（4－15）61PPT课件制动状态

利用上式可求出在不同条件下制动装置产生的制动力，或者给定制动力，求出减速度及制动距离。165PPT课件制动状态利用上式可求出在不同条件下制动装置产生的制动力，或者二、电机车牵引力取电机车的一个主动轮对为隔离体。根据力(力矩)的平衡条件得：式中R——主动轮对轮缘半径，m；

P0——电机车分配在该主动轮对上的质量，又称黏着质量，t；

M——电动机传递到该主动轮对的转矩，N·m。166PPT课件二、电机车牵引力取电机车的一个主动轮对为隔离体。式中R

解方程组得：结论：主动轮对得到一个转矩M以后，轨面对接触点O产生一个摩擦力F0，它的方向与列车运行方向相同。正是这个摩擦力F0。克服了列车的运行阻力WC而使列车向前平移运动。对于机车来说，F0是牵引列车向前运动的外力，称为牵引力。167PPT课件解方程组得：结论：主动轮对得到一个转矩M以后，轨面对接触点F0与WC