第三章_矿用电机车

新疆工程学院机械工程系第三章矿用电机车学习目标：了解矿用电机车的类型，掌握矿用电机车主要部件的结构。会正确操作矿用电机车，能够维护、检查它们的运行，并能解决运行中遇到的基本问题。重点：矿用电机车主要部件的结构；矿用电机车的运输计算及运行理论。难点：矿用电机车的运行理论。学时分配：学习目标、重点与难点本章内容第四节矿用电机车运输计算第五节刮板输送机的安装、运转、维护及故障处理第三节矿用电机车运行理论第二节矿用电机车结构第一节矿用电机车概述第五节矿用电机车的运行、操作、维护及故障处理第一节矿用电机车概述一、矿用电机车的发展概况矿用架线式电机车矿用蓄电池电机车二、矿用电机车的分类二、矿用电机车的分类1.直流架线式电机车架线式电机车的供电原理使用范围：主要用于非瓦斯矿井以及一、二级瓦斯矿有新鲜风流的大巷中。二、矿用电机车的分类2.蓄电池式电机车使用范围：①用于有瓦斯、煤尘积存较多的巷道运输；②用于巷道掘进运输，以及产量较小巷道不太规则的运输系统。《煤矿安全规程》规定：在高沼气瓦斯矿井的主要运输巷道及掘进的岩石巷道内，应使用矿用增安型蓄电池电机车。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。二、矿用电机车的分类3.蓄电池式电机车分类蓄电池电机车分为一般型、安全型和防爆特殊型三种。①一般型适用于无瓦斯煤尘爆炸危险的矿井巷道运输。②安全型适用于有瓦斯、煤尘，但有良好通风条件，瓦斯、煤尘不能聚集的矿井巷道运输。③防爆特殊型适用于瓦斯煤尘爆炸危险的矿井巷道运输。第二节矿用电机车的结构矿用电机车的构造包括机械和电气设备两大部分。机械部分包括车架、轮对、轴承和轴承箱、弹簧托架、齿轮传动装置、撒砂装置、制动装置及连接缓冲装置等；电气部分包括牵引电动机、控制器、启动电阻、受（集）电弓、自动开关、照明系统及电流表等。一、机械部分架线式电机车的基本结构1-车架；2-轴（承条）箱；3-轮对；4-制动手轮；5-砂箱；6-牵引电动机；7-控制器；8-自动开关；9-启动电阻器；10-受电弓；11-车灯；12-缓冲器及连接器1.车架车架是机车的整体框架。除了轮对和轴承箱，机车上的机械和电气装置都安装在车架上。车架用弹簧托架支承在轴承箱上。车架的作用是用以组装机车各部件和充实机车黏着质量。2.轮对作用是使牵引电动机的转矩作用在轨道上产生机车的牵引力和制动力，使机车在轨道上通过车轮滚动平稳运行。矿用电机车轮对1-车轴；2-轮心；3-轮箍；4-轴瓦；5-齿轮；6-轴颈轴箱3.轴箱作用是固定、密封防护轴承，并利用轴承箱体两侧的导向槽将轮对连接到车架上，在机车行驶中可使轮对相对车架在一定范围上下自由活动。轴箱1-轴箱体；2-毡翻；3-止推环；4-滚动轴承；5-止推盏；6-轴箱端盖；7-轴承压盖；8-座孔；9-滑槽4.弹簧托架弹簧托架l-均衡梁；2-板簧；3-轴箱；4-弹簧支架作用是缓和电机车在运行中所产生的振动，把电机车的质量比较均匀地分配到4个车轮上，因而具有防止机车脱轨的作用。45.齿轮传动装置矿用电机车的齿轮传动装置(a)单级开式齿轮传动；(b)闭式齿轮减速箱1-抱轴承；2-挂耳传动效率低传动比较小传动效率比较高齿轮使用寿命高6.制动装置电机车制动装置分为机械制动和电气制动。机械制动是利用制动闸或制动器进行制动。电气制动是牵引电动机的能耗制动，不需要专门设置，只是用控制器改变电气线路。制动装置的作用是产生制动力矩，使运行中的电机车减速或停车。矿用电机车的手动制动装置1-手轮；2-螺杆；3-衬套；4-螺母；5-均衡杆；6-拉杆；7、8-制动杆；9、10-闸瓦11-正反扣调节螺丝制动闸多为闸瓦式，用杠杆使闸瓦紧压车轮踏面，借助闸瓦与车轮的摩擦力形成制动力矩。其操作方式有手动、气动、液动。矿用电机车使用手动闸。7.撒砂装置矿用机车撒砂装置l、3-拉杆；2-摇臂；4-锥体；5-出砂导管；6-弹簧8.缓冲连接装置缓冲连接装置的作用是简便可靠地连接车辆，减缓车辆碰撞的冲击。架线式电机车采用刚性缓冲器，蓄电池电机车采用弹簧缓冲器。缓冲器及连接器二、电气部分电气设备包括牵引电动机、控制器、启动电阻、受电弓、自动开关和照明等。①牵引电动机的作用有两个：牵引作用和制动作用。②控制器的作用是控制电机车启动、停止、调速、电气制动和运行方向。③受电器的作用是从接触架线上取用电能。④启动电阻的作用是限制牵引电动机的启动电流。⑤自动开关与照明。第三节矿用电机车运行理论一、电机车运行方程式牵引状态-有牵引力作用惯性状态-无牵引力作用制动状态-制动力作用1）静阻力静阻力包括基本阻力F0和坡道阻力Fi。F0=1000（mD+mZ）gωFi=±1000（mD+mZ）gsinβ列车运行全部静阻力：Fj=F0+Fi=1000（mD+mZ）g（ω±sinβ）=1000（mD+mZ）g（ω±i）mD-电机车质量，t；mZ-矿车组质量；g-重力加速度，取10m/s2；ω-列车运行的基本阻力系数;β-电机车在坡道上运行的倾角。一、电机车运行方程式2）惯性阻力Fa=m（1+r）a=±1100a（mD+mZ）整理得出列车在牵引状态下必须产生的牵引力为：F=Fj+Fa=1000（mD+mZ）[（ω±sinβ）g±1.1a]惯性状态列车运行方程式：-Fj+Fa=-1000（mD+mZ）g（ω±sinβ）+1100a（mD+mZ）=0即：（ω±sinβ）g-1.1a=0制动状态列车运行方程式：-B-Fj+Fa=0即：B=Fa-Fj=1100a（mD+mZ）-1000（mD+mZ）g（ω±sinβ）一、电机车运行方程式二、电机车牵引力保证电机车正常运行的条件是：车轮与轨道之间不产生相对滑动。Tk的最大值为：Tk=1000P0Ψ为保证车轮在轨道上无相对滑动，单个主动轮对粘着条件应满足：Fk≤1000P0Ψ整台电机车的粘着条件为：F≤1000PnΨFk-车轮作用于轨道接触点上的力，N；Tk-车轮与轨道间的摩擦力，N；P0-机车作用在单个主动轮上的正压力，KN；Ψ-轮缘与轨道间的粘着系数；F-电机车产生的全部牵引力，N；Pn-机车作用在全部主动轮对上的电机车重力，KN；0PPn三、电机车制动力对于单个轮对，制动力B0的值为B0=N0φ单个轮对制动力B0与粘着力Tk应满足的关系为B0≤Tk整台电机车上所能给出的制动力为B=Nφ≤1000PnΨ闸瓦总压力的极限值为nPN1000max注意：牵引力和制动力都必须小于粘着力。第四节矿用电机车运输计算①机车类型及其粘着重力选择；②列车组成计算；③确定全矿电机车台数。表3-6电机车类型及粘着重力矿井年产量An/kt机车粘着重力/kN配用矿车/t架线式蓄电池式150～30030～7080以下1及以下300～60070～10080以下1～3900～180080～140803～5An＞1800140～20080～1205一、机车类型及其粘着重力选择二、列车组成计算先计算后试验再确定①按列车启动时的粘着条件计算出车组重力和矿车数。再用温升条件、制动条件分别计算出牵引车数取其最小值。②按三个条件分别计算出每个允许的车组最大重力。然后取其最小值来确定矿车数。二、列车组成计算1.按电机车的粘着条件计算车组重力F=1000（mD+mzh）[(ωzh/+ip)g+1.1a]≤1000mDngψDpzhDnzhmaigmm1.1/算出列车牵引的重车组重力后，用下式求出矿车数11mmmnzzh二、列车组成计算2.按电机车的发热条件验算牵引电动机等效（值）电流不超过其长时电流值（等效电流）Idz≤Ich（电动机长时电流）TtItIIkkchzhdz22T=tzh+tkzpmzhvLt601000kpmkvLt601000计算结果若Idz≤Ich，则满足要求；如果Idz≥Ich，则说明牵引电动机温升条件不允许，应减少矿车组中的矿车数，重新验算，直到满足温升条件为止。3.按电机车的制动条件验算《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。计算重车组时必须符合这一规定。重车沿直线下坡制动时需要的制动力为：B=1000[（mD+n(mz1+m1)）][1.1a-(ωzh-ip)g]≤1000mDngψ11111.1mmnmgimmnmgmazDpzhzDDngimmnmgmvavLpzhzDDnzhtzhzd112255.02《煤矿安全规程》规定，运送人员时速度不得超过3m/s,运人时负荷小，减速度大，容易在规定距离内制动停车。三、全矿电机车台数确定1.每班所需运送的货载次数fb121nmmkkfbb2.每班所运人员次数fr《煤矿安全规程》规定，长度超过1.5km的主要行人平巷，上下班时必须采取机械运送人员的规定，若运距大于1.5km且矿井为两翼开采时，一般取每班每翼运人一次，即fr=2次/班；运距小于1.5km，不用机械运送人员，取fr=0。3.每班所运总次数fzfz=fb+fr三、全矿电机车台数确定4.一台机车一个班的循环次数f/60TTfb5.所工作的电机车台数n0ffnz06.全矿电机车总数nn=n0+nb第四节矿用电机车运行、操作、维护与故障处理①每次开车前，应检查巷道及轨道有无障碍物，检查所牵引的车辆数是否超过规定，装载情况是否符合要求；②司机必须坐在座位上开车，不得坐在车帮上或车外开车，严禁将头、手及身体露出车外；③机车行近巷道口、硐室口、弯道、道岔、坡度较大或噪声大的地段，以及前面有车辆、行人时，都必须减速，并发出警号；④行车中如遇停电，必须将控制器手把拉回零位，待送电后重新启动；⑤正常制动停车，应提前减速、采用机械制动，非紧急情况不准使用动力制动，严禁反向制动；一、电机车操作⑥如果司机必须离开座位时，必须断开自动开关，刹紧车闸，取下手把保管好，不得关闭车灯；⑦不得用车闸控制列车的行车速度，列车应避免停在道岔上或弯道附近；⑧临时检修时，必须落下集电器，应在列车占用轨道的前后40米处放置停车检修警示牌；⑨必须按规定信号行车，听从跟车工和调度员的指挥，正常运输时，电机车必须在列车的最前端牵引；⑩同一线路同一方向行驶时，两车必须保持大于100米的距离，严禁追尾行驶。一、电机车操作二、电机车维护（1）检查闸瓦磨损、更换并调整闸瓦间隙，清除闸瓦泥垢；（2）检查车轮有无裂纹，轮箍是否松动，车轮踏面磨损程度；（3）检查传动齿轮及齿轮罩，有无松动和磨损；（4）检查车架弹簧有无裂纹及失效，清除弹簧上的泥垢，在铰接点及均衡梁之间进行注油；（5）检查车体及各部螺栓、销轴、开口销是否齐全，螺栓是否紧固，销轴和开口销连接是否良好；（6）检查连接装置，是否有损伤、磨损超限；（7）检查撤砂系统各部件是否齐全、砂管有无堵塞，与车轮、轨道的距离是否符合要求；（8）检查制动系统的杠杆、销轴是否灵活，并进行注油；二、电机车维护（9）检查受电器弓弹簧压力是否足够，滑板磨损程度，各框架、螺栓及销子是否齐全完整；（10）检查电阻器是否断裂，各接线端子是否松动，清扫尘垢；（11）检查控制器的机械闭锁装置是否可靠，各接线端子有无松动现象；（12）电机车停运后立即检查牵引电动机、轴瓦及油箱的情况，电动机温度是否超过(75℃)，轴瓦温度是否超限(65℃)，清除油箱积尘，定期注油、换油；（13）照明灯是否完好，亮度是否足够，熔断器是否符合规定；（14）对蓄电池电机车要检查插销与电缆的连接是否牢固，防爆性能是否良好。三、电机车故障处理列车运行伤亡事故主要有:撞车、追尾、掉道碰人。这类事故的次数，约占平巷运输事故次数的58%，死亡人数占平巷运输死亡人数的56%。行车行人伤亡事故主要有：列车行驶中与在道中行走的人员相碰，与巷道狭窄障碍物多，无法躲避的人相碰，以及违章蹬、扒、跳车伤人。这类事故的次数，约占平巷运输事故次数的39%，死亡人数占平巷运输死亡人数的41%。三、电机车故障处理行人违章司机