章矿用电机车

第四章矿用机车及车辆辽宁工程技术大学第一节轨道结构及标准第二节矿用车辆第三节矿用机车第四节列车运行理论第四章矿用电机车辽宁工程技术大学第一节矿用电机车类型

按供电方式分：架线式电机车、蓄电池式电机车一、工作原理架线式：变电所将交流电变为直流电—馈电电缆—架空线—电机车牵引电机—钢轨—回电电缆—变电所蓄电池式：蓄电池提供给电机车牵引电机直流电第四章矿用电机车辽宁工程技术大学二、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两个等级第四章矿用电机车辽宁工程技术大学第四章矿用电机车辽宁工程技术大学架线式电机车的技术特征（续）第四章矿用电机车辽宁工程技术大学第四章矿用电机车辽宁工程技术大学三、电机车的应用范围及其发展方向（一）电机车的应用范围《煤矿安全规程》的有关规定：（1）低瓦斯矿井进风的主要运输巷道内，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。第四章矿用电机车辽宁工程技术大学(二)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)使用新型电机车返回第四章矿用电机车辽宁工程技术大学第二节轨道与矿车一、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)。第四章矿用电机车辽宁工程技术大学钢轨：：直接承承受载载荷，，并经经轨枕枕将载载荷传传递给给道床床及巷巷道底底板。。轨枕：用于于固定定两根根轨条条，并并使其其保持规定的的轨距；防止钢轨纵纵向和和横向向移动，保证证轨道道的稳稳定性性。轨轨枕承受钢轨的的压力，并将将压力力较均均匀地地传递给道床床。轨枕类类型：木质钢筋混混凝土土道床：由道道碴层层组成成，承承受轨轨枕的的压力力，并并均匀匀地分分布到到巷道道底板板上。。第四章章矿矿用用电机机车辽宁工工程技技术大大学轨道线线路的的主要要参数数：轨距、、轨型型、坡坡度、、曲率率半径径。轨距：两条条钢轨轨的轨轨头内内缘的的间距距，用用Sg表示。。国内内标准准轨距距有600mm、762mm、900mm三种种。轮缘距距：轮对对两车车轮轮轮缘外外侧之之间距距，用用S1表示。。第四章章矿矿用用电机机车辽宁工工程技技术大大学(二)弯曲曲轨道道轨道的的坡度度用两点点间的的高差差和水水平距距离之之比表表示，，通常常用i，表示示，其其数值值取千千分数数。巷巷道坡坡度一一般为为3‰，局部部坡度度不能能超过过30‰‰。外轨要要抬高高，轨轨距要要加宽宽，弯弯道半半径不不能太太小。。第四章章矿矿用用电机机车辽宁工工程技技术大大学(三)道岔岔组成：基本本轨、、尖轨轨、辙辙叉、、护轮轮轨、、转辙辙轨、、转辙辙机构构及一一些零零件转辙机机构：手动动搬道道器、、弹簧簧转辙辙器和和电动动转辙辙机第四章章矿矿用用电机机车辽宁工工程技技术大大学二、矿矿用车车辆矿用车车辆有有标准窄窄轨车辆、、卡轨车辆、、单轨吊吊挂车辆和和无轨机动车车辆。。第四章章矿矿用用电机机车辽宁工工程技技术大大学（一））矿车车的类类型及及标准准规格格按结构构和用用途分分类：：(1)固定定车箱箱式矿矿车。第四章章矿矿用用电机机车辽宁工工程技技术大大学(2)翻转转车箱箱式矿矿车车箱能能侧向向翻倾倾卸车车0.6翻斗式式矿车车脚踏式式翻斗斗矿车车双侧卸卸式矿矿车第四章章矿矿用用电机机车辽宁工工程技技术大大学(3)底卸卸式矿矿车按车底底开启启的方方向，，有正底卸卸式和侧底卸卸式之分。。在专设设的卸载站站，整列列车在在运行行中逐逐个开开启自卸。第四章章矿矿用用电机机车辽宁工工程技技术大大学侧底卸卸式矿矿车：进卸卸载站站的行车方方向不受限限制，，卸载载时的的车速易控制制，卸卸载曲轨不受撞撞击。。底卸式式矿车车：装卸能能力很高，，能满满足大大型矿矿井的的需要要。第四章章矿矿用用电机机车辽宁工工程技技术大大学(4)材料料车：：专用用于装装运长长材料料。(5)平板板车：：装运运大件件设备备。第四章章矿矿用用电机机车辽宁工工程技技术大大学(6)人车车它是有有座位位的专专用乘乘人车车，分分斜井井人车车、平平巷人人车。。插爪式式斜井井人车车抱轨式式斜井井人车车平巷人人车第四章章矿矿用用电机机车辽宁工工程技技术大大学(7)梭车车车底装装有刮刮板链链，是是在短短距离离内运运送散散料的的特殊殊车辆辆，可可用于于掘进进工作作面运运煤矸矸。(8)仓式式列车车它与梭梭车的的相同同之处处是车车底装装有刮刮板链链，不不同之之处是是由多多节短短车箱箱铰接接构成成的。。其它专专用车车辆，，如炸药车车、水车、消防车车等。第四章章矿矿用用电机机车辽宁工工程技技术大大学(二)矿车车的基基本参参数矿车的的基本本参数数包括括：矿矿车的的容量、装载量量、自身质质量、外形尺尺寸、轨距、轴距以及连接器器的允许牵牵引力力等。第四章章矿矿用用电机机车辽宁工工程技技术大大学矿车的的两个个重要要经济济技术术指标标(1)容积利利用系系数：即矿矿车有有效容容积与与外形形尺寸寸所得得容积积之比比值。。容积积利用用系数数越大大越好好。(2)车皮系系数：即矿矿车质质量与与货载载质量量之比比值。。车皮皮系数数越小小越好好。第四章章矿矿用用电机机车辽宁宁工工程程技技术术大大学学(三三)矿矿车车的的基基本本部部件件矿车车的的基基本本部部件件：：车箱箱、车架架、轮对对和连接接器器。第四四章章矿矿用用电电机机车车辽宁宁工工程程技技术术大大学学1．．车车箱箱车箱箱：：矿矿车车装装盛物物料料的箱箱形形容器器。固定定车车箱箱式式矿车车的的车车箱箱多多采采用用半圆圆形形车车底底。箱箱底底开排排水水口口。底卸卸式式矿车车的的车车箱箱为为可开开启启的的平平底底，车车箱箱下下口口的的两两侧侧有有翼板板，供供卸卸载载时时支支撑撑运运行行。。第四四章章矿矿用用电电机机车车辽宁宁工工程程技技术术大大学学2．．车车架架车架架包包括括车车梁梁、、缓缓冲冲器器和和轴轴卡卡。。车梁梁：矿矿车车的的主主要要承承载载部部件件。。缓冲冲器器：直直接接承承受受牵牵引引力力和和冲冲击击。。轴卡卡：车车架架与与轮轮对对的的连连接接体体，，目目前前多多采采用用插插销销式式。。第四四章章矿矿用用电电机机车车辽宁宁工工程程技技术术大大学学3．．轮轮对对轮对对是是矿矿车车的的行行走走部部分分，，按按结结构构不不同同，，有有开式式和闭式式两种种。。第四四章章矿矿用用电电机机车车辽宁宁工工程程技技术术大大学学4．．连连接接器器连接接器器：：牵牵引引链链型型组成成：：牵引引链链、插销销和插插销销座牵引引链链：：单单环环、、三三环环和和万万能能链链第四四章章矿矿用用电电机机车车辽宁宁工工程程技技术术大大学学《煤煤矿矿安安全全规规程程》》规规定定：：倾斜斜井井巷巷运运输输时时，，矿矿车车之之间间的的连连接接、、矿矿车车和和钢钢丝丝绳绳之之间间的的连连接接都都必必须须使使用用不能能自自行行脱脱落落的连连接接装装置置。。矿车车的连连接接钩钩环环、、插插销销和和无无极极绳绳运运输输的的连连接接装装置置的的安全全系系数数都不不得得小小于于6。运送送人人员员车辆辆的的每每一一个个连连接接器器、、钩钩环环和和保保险险链链的的安全全系系数数都不不得得小小于于13。矿车车连连接接装装置置至至少少每每2年年进行行一一次次2倍倍于于最最大大静静荷荷重重的的拉力力试试验验。返回回第四四章章矿矿用用电电机机车车辽宁宁工工程程技技术术大大学学第三三节节矿矿用用电电机机车车的的构构造造矿用用电电机机车车是是由由机械械设设备备和电气气设设备备两大大部部分分组组成成。。电机机车车的的机机械械设设备备组组成成：：车架架、、轮轮对对、、轴轴承承和和轴轴箱箱、、弹弹簧簧托托架架、、制制动动装装置置、、加加砂砂装装置置、、齿齿轮轮传传动动装装置置及及连连接接缓缓冲冲装装置置等等。。第四四章章矿矿用用电电机机车车辽宁宁工工程程技技术术大大学学(一一)车车架架车架架是是机机车车的的主主体体，，是是安安装装的的基基础础。。(二二)轮轮对对轮对对是是由由两两个个车车轮轮压压装装在在一一根根轴轴上上而而成成。。车轮轮两两种种类类型型：（1））轮箍箍和轮心心热压压装装在在一一起起的的结结构构（2））整体体车轮轮。。第四四章章矿矿用用电电机机车车辽宁宁工工程程技技术术大大学学(三三)轴轴箱箱轴箱箱是是轴轴承承箱箱的的简简称称，，内内有有两两列列滚滚动动轴轴承承，，与与轮轮对对两两端端的的轴颈颈配合合安安装装。。轴箱箱两两侧侧的的滑槽槽与车车架架上上的的导轨轨相配配，，上上面面有有安安放放弹弹簧簧托托架架的的座孔孔。第四四章章矿矿用用电电机机车车辽宁宁工工程程技技术术大大学学(四四)弹弹簧簧托托架架组成成：：弹簧簧、、连连杆杆、、均均衡衡梁梁构构成成一一个个组组件件。。作用用：：缓和和运运行行中中对对机机车车的的冲冲击击和和振振动动。。弹簧簧：：一付付板板簧簧或或橡橡胶胶弹弹簧簧和和加加装装液液压压减减振振缸缸。。第四四章章矿矿用用电电机机车车辽宁宁工工程程技技术术大大学学(五五)齿齿轮轮传传动动装装置置类型型：：（1））单单级级开式式齿轮轮传传动动（2））两两级级闭式式齿轮轮减减速速箱箱传传动动第四四章章矿矿用用电电机机车车辽宁宁工工程程技技术术大大学学(六六)制制动动装装置置作用用：：保证证电电机机车车在在运运行行过过程程中中能能随随时时减减速速或或停停车车。。类型型：：气动动闸闸、、液液压压闸闸和和手手动动闸闸三三种种。。第四四章章矿矿用用电电机机车车辽宁宁工工程程技技术术大大学学(七七)撒撒砂砂装装置置作用用：：用来来向向车车轮轮前前沿沿轨轨面面上上撤撤砂砂，，以以增增大大车车轮轮与与轨轨道道间间的的摩摩擦擦系系数数，，从从而而获获得得较较大大的的牵牵引引力力或或制制动动力力。。撒砂砂的的方方法法：：手动动和和气气动动两两种种。。砂箱箱内内装装的的砂砂子子应应是是粒粒度度不不大大于于1mm的的干干砂砂。。(八八)连连接接缓缓冲冲装装置置架线线式式电机机车车上上采采用用铸铸铁铁的的刚性性缓冲冲器器；；蓄电电池池式式电机机车车上上则则采采用用带带弹簧簧的缓缓冲冲器器，，以以减减轻轻电电池池所所受受的的冲冲击击。。第四四章章矿矿用用电电机机车车辽宁宁工工程程技技术术大大学学第五节列列车运行行理论（1）研究究作用于列列车上的各种力与其运动状态的关系（2）研究究列车牵引力和制动力的产生等问题一、列车运运行的基本本方程式假设（简化化）条件：：电机车与列列车之间、、矿车与矿矿车之间的的连接都是刚性的，整个列列车为一刚刚体（各部部分的速度和加速度都是相同的）。第四章矿矿用电机机车辽宁工程技技术大学列车运行有有三种基本本状态：(1)牵引引状态：列车在牵牵引电动机机产生的牵牵引力作用用下加速启动或匀速运动。(2)惯性性状态：牵引电动动机断电后后，列车靠靠惯性运行行，一般这这种状态为为减速运行。(3)制动动状态：列车在制制动闸瓦或或牵引电动动机产生的的制动力矩矩作用下减速运行或停车。第四章矿矿用电机机车辽宁工程技技术大学（一）牵引引状态：作用在列车车上的力有有三个：牵引电动机机牵引力F：与列车运行行方向一致致列车运行静阻力Wj：与运行方方向相反列车加速运运行惯性阻力Wa(亦称动阻阻力)：与与运行方向向相反列车在牵引引状态下力力的平衡方方程式：第四章矿矿用电机机车辽宁工程技技术大学1、惯性阻阻力列车运动：（1）平移运动部部分：ma（2）电动动机的电枢枢、齿轮及及轮对等部部件的旋转运动部部分旋转部件的的转动惯性性阻力用惯性系数γ计入到平移运动惯惯性阻力中中，即γma。式中Wa—列车的惯性性阻力，kN；m—列车全部质质量，t，m=(P+Q)；P—电机车质量量，t；第四章矿矿用电机机车辽宁工程技技术大学Q—矿车组质量量，t；γ—惯性系数，对矿用电电机车一般般取平γ=0.075，也可可近似取γ=0.10；a—列车加速度度，一般取0.03m/s2～0.05m/s2。将γ值和m值代代入上式可可得Wa=1.075(P+Q)akN第四章矿矿用电机机车辽宁工程技技术大学2、静阻力力（1）基本阻力Wo基本阻力：：轴颈与轴轴承间的摩擦阻力、车轮在轨轨道上的滚动摩擦阻阻力、轮缘与轨轨道间的滑动摩擦阻阻力以及矿车在在轨道上运运行时的冲击振动所引起的附加阻力等。基本阻力是是通过试验验测定列车车运行阻力力系数（基基本阻力与与矿车总重重之比）来来确定的。。第四章矿矿用电机机车辽宁工程技技术大学基本阻力式中W0——列车运运行的基本本阻力，N；ω——列车运运行基本阻阻力系数；；g——重力加加速度，取取10m/s2。第四章矿矿用电机机车辽宁工程技技术大学（2）坡道道阻力Wi坡道阻力：：列车在坡坡道上运行行时，由于于列车重力力沿坡道倾斜方向向的分力所所引起的阻阻力。式中ββ——坡道道倾角。电机车运输输时β角很小，因因此sinβ≈≈tanβ=i，i为轨道坡度度，一般取取平均坡度度3‰。上式中的sinβ用i代入得在计算时，，列车上坡运行上式取取“+”号，下坡运行取“—”号。第四章矿矿用电机机车辽宁工程技技术大学列车运行全部静阻力力为基本阻力力与坡道阻阻力之和，，即将各式代入入式平衡方方程式中，，整理得出出列车在牵牵引状态下下必须产生生的牵引力力为——列车在牵引引状态下的的基本方程程式利用这个方方程式可求求出在一定定条件下电电机车必须须给出的牵引力，或根据电电机车额定定的牵引力力计算出列列车中的矿车数。第四章矿矿用电机机车辽宁工程技技术大学（二）制动动状态F=0，制动动力B、静阻力Wj、惯性力Wa使列车减速速运行。。式中b—制动减速速度，m/s2；该式已考虑a的的方向，计算时只只代入绝对对值即可；；i—轨道坡度度，上坡制动时取““+”号，下坡制动时取““—”号。利用上式可求出在不同条件件下制动装装置产生的的制动力，或者给定制动动力，求出减速度度及制动距离。第四章矿矿用电机机车辽宁工程技技术大学二、电机车牵引引力取电机车的的一个主动轮对为隔离体体。根据力(力力矩)的平平衡条件得得：式中R——主动轮轮对轮缘半径，m；P0——电机车车分配在该该主动轮对对上的质量量，又称黏着质量，t；M——电动机机传递到该该主动轮对对的转矩，N·m。第四章矿矿用电机机车辽宁工程技技术大学解方程组得得：结论：主动动轮对得到到一个转矩M以后，轨面面对接触点点O产生一一个摩擦力F0，它的方向向与列车运运行方向相相同。正是是这个摩擦擦力F0。克服了列列车的运行行阻力WC而使列车向向前平移运运动。对于机车来来说，F0是牵引列车车向前运动动的外力，称为牵引力。第四章矿矿用电机机车辽宁工程技技术大学F0与WC因大小相等等、方向相相反，且作作用在两条条平行线上上，形成一对力偶。该力偶与转矩M大小相等而而方向相反反，使转矩矩M得以平衡，从而使轮轮缘上的O点不致于沿轨面面滑动。这样，就就使轮缘与与轨面互相相接触的那那一点好像像黏着在一起一样样，所以F0又称为黏着力。第四章矿矿用电机机车辽宁工程技技术大学主动轮对能能够产生的的最大牵引引力为：F0max=P0gψ式中F0max———一一个个主主动动轮轮对对产产生生的的最最大大牵牵引引力力，，Nψ———黏着着系系数数为保证证该主主动动轮轮对对在在轨轨道道上上不发生生相相对对滑动动，则则必必须须满满足足：：F0≤P0gψ———单个个轮对对的的黏着着条条件件第四四章章矿矿用用电电机机车车辽宁宁工工程程技技术术大大学学对于于整整台台电电机机车车，，能能够够产产生生的的最最大大轮缘缘牵牵引引力力为F=Pngψ式中中Pn———电电机机车车的的黏黏着着质质量量，，t，，若若电电机机车车的的全部部轮轮对对均为为主动动轮轮对对，则则其其黏着着质质量量等于于电电机车车的总质质量量P。整台台电电机机车车的的黏黏着着条条件件是是：F≤≤Pngψ式中中F———电电机机车车为为克克服服列列车车运运行行阻阻力力所所必必须须提提供供的的牵牵引引力力。。为了了使使列列车车能能按按预预定定的的状状态态运运行行，，必必须须满满足足电电机机车车的的黏黏着着条条件件。。第四四章章矿矿用用电电机机车车辽宁宁工工程程技技术术大大学学黏着着系系数数ψ：就就整整台台电电机机车车而而言言，，黏黏着着系系数数值值介于于滚动动摩摩擦擦系系数数值与与滑动动摩摩擦擦系系数数值之间间。对于于煤矿矿井井下下运运输输，电电机机车车的的黏黏着着系系数数按按表表选选取取。。第四四章章矿矿用用电电机机车车辽宁宁工工程程技技术术大大学学三、、电电机机车车的的制制动动力力分析析：：手动动机机械械闸闸制动动时时电电机机车车制动动力力的产生生以及及制制动动力力的影影响响因因素素。取电机机车车的的一个个制动动轮对对为隔离离体体：作用用于于该该轮轮对对上上的的力力有有：重力力：：P0g支承承反反力力：：N0正压压力力（（闸闸））：：N1摩擦擦力力（（闸闸））：：T0第四四章章矿矿用用电电机机车车辽宁宁工工程程技技术术大大学学摩擦擦力力T0，其其方方向向与与车车轮轮旋旋转转方方向向相相反反，，大大小小为为T0=φN1φ———制制动动闸闸瓦瓦与与轮轮缘缘间间的的滑动动摩摩擦擦系系数数，其其数数值值与与闸闸瓦瓦材材料料、、列列车车运运行行速速度度和和闸闸瓦瓦单单位位面面积积上上所所受受的的正正压压力