12t蓄电池电机车提速方案(文字).doc

公司简介湘潭市电机车厂有限公司（湖南韶力电气有限公司）是国内知名的集电机车研发、制造、服务于一体的综合型股份制企业。是全国煤炭行业机电设备、配件定点生产企业，拥有国内矿用电机车行业最为齐全的生产资质和安全资质，产品都取得煤安证、防爆证和生产许可证。主要产品有1.5t30t架线式电机车、2.5t25t蓄电池式电机车、5t60t平板车以及电机车相关配套设备和配件。ISO9001：2008质量管理体系在公司得到有效运行，“创一流韶力，造精品机车”理念贯穿公司每个管理环节，致力打造矿山设备研制、开发、生产、服务的专业化平台：与湖南大学、中南大学、湖南科技大学（原湘潭矿业学院）等院校合作，不断创新，开发高科技产品。公司先后拥有电机车IGBT斩波调速控制系统、全液压调速控制系统、变频调速控制系统、有轨豪华载人机车等国内领先技术的自主知识产权；不断加大基础建设和精良设备的投入：公司拥有直流电机生产中心、变速箱数控加工中心、铅酸蓄电池加工中心、零件强硬度和动静平衡检测中心和多功能矿用机车测试轨道等先进的生产和检测设备；注重人才的培养、储备、激励：建立了完善的培训机制和激励机制，拥有大批的具备丰富经验的专业技术人员、管理人员和熟练的操作工人；公司拥有遍布全国的销售和服务网点32个，总部设有 客户服务中心 ，通过全天候的服务热线响应用户有关机车的技术咨询和服务要求，并建立全面的客户数据库档案； 与国内大中型煤业集团公司、非煤矿业集团公司、工程建设集团公司建立了长期友好的互动合作关系；具有独立进出口企业资格证书，与国内外多家国际贸易公司建立了供需关系。近年产品先后出口到台湾、老挝、越南、俄罗斯、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦、刚果、埃塞俄比亚、坦桑尼亚等国，具有广泛的国际影响力；公司积淀了多彩健康的企业文化，倡导快乐工作，快乐生活，快乐人生，人人“重知识、爱学习、勤思考、展活力”，面对全球金融危机也处变不惊，保持着积极向上的工作和生活作风；公司贯彻强烈的责任意识，“质量、节约、勤奋、谦逊、爱人、感恩、守信、厉行”是公司员工守则。员工对产品负责，公司对社会负责，立志为我国两型社会建设做出贡献。湖南省著名商标、湖南省名牌产品、湖南省高新技术企业、湖南省高新技术产品、重合同守信用单位、质量稳定合格单位是企业的真实写照， “韶力”人永远不会停止前进的脚步，我们将不断追求产品创新和服务延伸，共创美好明天！车间一角技 术 文 件一、概述阳煤集团新景公司井下轨道运输大巷布置分芦南采区和芦北采区两条大巷。芦南采区方向最长运输距离为8000米，芦北采区方向最长运输距离为9800米。芦北采区方向轨道巷设计巷宽4.5米，其中北石门大巷1100米2200米段为原三矿旧巷道，设计宽度为4.2米，芦南采区方向轨道巷设计巷宽为4.5米。轨道运输大巷由于受采动影响，巷道出现底鼓、挤帮现象，有部分巷道宽度已不达设计宽度，仅达4.2米，大巷一帮设水沟兼人行道，另一帮设三趟管路；部分地段在1.6米以上的高度设有电缆。新景公司井下运输大巷铺设30kg/m钢轨，采用12t蓄电池电机车牵引16节人车运人；牵引25辆1.5t矿车运送矸石及材料。现每班人车运行时间为：芦南区需要5060分钟；芦北区需要6575分钟，员工们下车后还需步行3040分钟才到达作业区。现12t蓄电池机车运输人车平均运行速度为2.8米/秒，达不到煤矿安全规程规定的4米/秒的速度。为提高井下人车运人效率，缩短运行时间，经集团公司研究决定对蓄电池机车进行提速改造，减少员工在井下路途上消耗的时间。二、改造设计的原则和基本思路根据新景公司井下轨道运输大巷实际情况，考虑各种因素后，决定在完全适应新景公司现有井下运输条件下，对改造机车的外形尺寸不作大的调整，即继续采用新景公司现使用的我公司生产的12t蓄电池电机车的外形尺寸。改造时，重点考虑四个方面的问题：一是提高运输速度；二是确保牵引力不减小；三是运行稳定性高；四是制动达到国家安全标准。三、改造设计的依据1. 引用标准MT 491-1995 煤矿防爆蓄电池电机车通用技术条件MT 389-2007 煤矿用平巷人车技术条件MT 387-2007 煤矿窄轨矿车安全性测定方法和判定规则MT 334-1993 煤矿铅酸蓄电池防爆特殊型电源装置通用技术条件MT 307-1992 窄轨矿车轮对技术条件GB 7679.4-87 矿山机械术语矿用窄轨车辆JB /T5865-2005 窄轨工矿电机车轮对系列JB/T 3267-91 窄轨工矿电机车用闸瓦JB/T 9495-91 平巷人车JB/T 6480-92 旋转牵引电机基本技术条件JB/T 6522-92 窄轨工矿电机车用断路器技术条件JB/T 8743-98 工矿电机车用渐开线直齿圆柱齿轮规范GB 11365 锥齿轮和准双曲面齿轮精度JB/T8742-1998 工矿电机车减速箱技术条件JB/T 8666-1997 工矿电机车司机控制器技术条件2. 计算的依据电机工程手册机械设计手册煤矿安全规程参与设计人员：何胜辉 （12T提速机车项目负责人，机械工程师）阳 智 （机械工程师）任修勇 （电气工程师）齐强兵 （电气工程师）四、具体改造参数和计算方法（一）牵引性能12T机车主要技术参数表名 称单 位参 数原有机车改进提速后粘重t1212额定电压V192192小时牵引力kN13.914.16最大牵引力kN29.4329.43额定速度km/h10.414.03（4米/秒）小时功率（牵引电机）kW222302最大速度km/h2027轴距mm12201220电机额定转速r/min 1190 1470齿轮箱距轨面高度mm8585车轮滚动圆直径mm680680齿轮传动比14.6213.4285轨距mm600600车架宽度mm10501050轨面到车顶高mm16001600机车总长度mm51005220控制方式斩波调速变频调速制动方式手制动、空气制动手、电、空气制动牵引车辆总重(直道上坡不撒砂理论值)t9090机车运行坡度i33储气缸容积m30.03630.1098（二）机车计算1. 电机功率选用计算:根据电机工程手册电机车功率计算公式Ph=Fh*Vh/367 （Fh小时牵引力kgf、Vh小时速度km/h）Ph=13900N/9.8*14.4/367=55.65kw电机车两台电机每台27.826kw,改进后选用30kw防爆变频牵引电机两台2. 机车的实际额定牵引力计算:根据机械设计手册电机功率与电机转矩计算公式T=P*9549/n （T电机额定输出转矩N.m、P电机功率kw、n电机额定转速r/min）T=30kw*9549/1470r/min=194.87N.m转化为电机车轮缘牵引力Fh=T *i*/r*2（i电机车齿轮传动比、传动效率、r车轮半径）Fh=194.87N.m*13.4285*0.92/(680mm/2)*2台= 14.162kN实际额定牵引力=14.162kN原小时牵引力13.9kN牵引力满足要求3. 电机车实际额定速度计算： Vh=n*d/i（i电机车齿轮传动比、n电机额定转速r/min、d车轮直径）Vh=1470 r/min*680mm*3.1415 *60/13.4285/1000000= 14.031/h12T 蓄电池式电机车计算书 根据电机工程手册项目参数电机车重量：P= 12 吨机车运行坡道：i= 3弯道半径：R= 10 m轨距：b= 600 mm轴距：1220 mm机车滚动圆直径：= 680 mm机车小时制速度：Vh= 14.03 km/h电机车理想状态下临界角度：13.60403度启动摩擦系数=0.2421、 机车最大牵引力的计算：机车最大牵引力 ：Fmax=2400kgf23.52KN不撒砂起动时的粘着系数：=0.2小时制功率：Ph=55.04959kW小时制牵引力：Fh=1440kgf14.112KN倍数：0.62、机车牵引车辆总量的计算:电机车的单位基本运行阻力：o=3.003659kgf/tf机车最大横截面积A=1.68m2速度V=14.03km/h车辆的单位基本运行阻力：o=3.5kgf/tf单位坡道阻力：i=3kgf/tf电机车或车辆的单位弯道阻力：r=31.5kgf/tfLr/Lc=1弯道半径R=10m起动时的单位附加阻力：q=1.75kgf/tfa.按列车在坡度起动条件来校核牵引的车辆总重Q：取值0.8倍Q=Fmax-P(o+i+r+q+102(1+)p*a)/(o+i+r+q+102(1+)Q*a)弯道上坡时Q=42.39992tf33.919935弯道水平时Q=46.38106tf37.104848弯道下坡时Q=50.99092tf电机车的旋转部分惯性系数(1+)p=1.3车辆的旋转部分惯性系数(1+)Q=1.04最不利的情况下机车平均起动加速度a=0.04m/s2b.按列车在直道起动条件来校核牵引的车辆总重Q：Q=Fmax-P(o+i+q+102(1+)p*a)/(o+i+q+102(1+)Q*a)直道上坡时Q=113.8952tf91.116177直道水平时Q=137.7119tf110.16956直道下坡时Q=172.6424tf机车平均起动加速度a=0.1m/s23、机车制动力和制动距离的计算:a.制动力的计算：fmax=2400kgf运行时的粘着系数：=0.2b.制动距离的计算：S=Voto/3.6+4.17(Vo-Vt)/(fo+o+r+i)弯道上坡时S=18.0494m直道下坡时S=43.93754m水平直道S=38.82601m机车制动时的初速度Vo=14.03km/h制动准备时间to=1s机车单位重量的制动力fo=20kgf/tf牵引的车辆总重Q=90tf制动时的粘着系数=0.17列车的单位基本运行阻力o=3.5（三）制动距离计算已知条件：牵引人车16节，人车自重1.36T，每节载人12人；牵引矿车25节，矿车自重0.718T，载重每节1.5m3,最大坡度31.负载计算：(假设人均重量为70kg, 根据机械设计手册查得碎石比重为1.322 T/m3 ,这里取中值1.7 T/m3)人车：Q1=(1.36T+(70/1000)*12人)*16节=35.2T矿车：Q2=(0.718T+1.7*1.5m3)*25节=81.7T12T牵引车辆总重(直道上坡不撒砂理论值; 机车运行坡度3)=90T12T机车牵引性能满足要求 2.电机车运输的制动计算:为了确保机车运输的安全，煤矿安全规程(以下简称规程)对煤矿机车运输列车的制动距离做了明确的规定，即“列车制动距离，运送物料时不得超过40m，运送人员时不得超过20m。按最不利状态直道下坡时制动距离的计算：a. a.单独牵引人车单位制动力fo = 1000P/(P+Q)制动时的摩擦系数：=0.17fo = 1000*12*0.17/(12+35.2)=43.22 kgf/tf制动准备时间to=1s列车的单位基本运行阻力o=3.5单位坡道阻力：i=3kgf/tfS=Voto/3.6+4.17(Vo-Vt)/(fo+o +i)Sa=14.03*1/3.6+4.17*(14.03*14.03-0*0)/( 43.22+3.5-3)=22.67mb. b.单独牵引矿车单位制动力fo = 1000P/(P+Q)制动时的摩擦系数：=0.17fo = 1000*12*0.2/(12+81.7)=21.77 kgf/tf制动准备时间to=1s列车的单位基本运行阻力o=3.5单位坡道阻力：i=3kgf/tfS=Voto/3.6+4.17(Vo-Vt)/(fo+o +i)Sb=14.03*1/3.6+4.17*(14.03*14.03-0*0)/( 21.77+3.5-3)=40.75m通过上面计算可知牵引人车矿车时额定速度下制动制动距离不能满足煤矿安全规程的要求。解决办法：a. a.有预见的制动，制动前减速b. b.制动时撒砂，增加制动时的摩擦系数c. c.增加电机车制动粘着重量,加挂专用制动车或将矿车改装成有闸矿车，这需要在电机车和矿车上加装压气制动装置。以牵引矿车满载90T为例：制动前减速至10km/h，直道下坡时制动距离S=23m制动时撒砂，制动时的摩擦系数：=0.25，制动距离S=33m将2节人车改装成有闸矿车，在电机车和人车上加装压气制动装置，制动速度为14.03km/h,制动距离S=18.9m综上所述建议在电机车和人车上加装压气制动装置，由电机车上的制动机操纵全列车制动与缓解注：以上计算是在不撒砂起动时的机车最大牵引力，撒砂起动时的机车最大牵引力为29.43kN，制动距离是按坡度3、制动时的摩擦系数取0.17的计算数值，根据电机工程手册制动时的摩擦系数可取0.170.2，本方案按最不利的情况计算，如果制动时的摩擦系数取0.2时制动距离有所缩短，实际制动距离会随实际工况不同而有所不同。（四）提速机车概述1.机车主要技术参数（见12机车主要技术参数表）2.机车概述电机车外形见图2，机车采用双司机室结构，整车加长，副司机室加长，两司机室长度一致为865mm，机车配备LED红白子母灯、瓦斯断电仪、电喇叭，变频司控具有速度、电压、容量显示，门槛往内移，并下移100mm，便于人员进出司机室，减速箱采用电机直连方式取消联轴器，结构简单，解