矿用机车第一讲

教师 马俊 第一讲概述窄轨架线式电机车 第一章概述 机车是轨道车辆运输的一种牵引设备 按使用的动力分 有电机车和内燃机车 牵引电机 或内燃机 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 或内燃机 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 运输轨道坡度一般为3 局部坡度不能超过30 目前我国煤矿的运输机车都是电机车 使用的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 架线式电机车的供电方式如图所示 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 架线式电机车的供电系统1 牵引变电所2 馈电电缆3 受电器4 接触线5 电机车6 轨道7 回电线 架线式电机车运行时 受电弓与架空线间难免产生火花 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 蓄电池式电机车有矿用增安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或增安型 蓄电池和电池箱为普通型 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 蓄电池式电机车两端设司机室 对安全运行有利 矿用电机车在井下巷道运输中得到广泛应用 它有下列一些优点 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 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 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 电机车运输的缺点是 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 而蓄电池式电机车蓄电池组成本较高 电机车运输的发展方向是 电机车黏着重量朝着大吨位方向发展 提高机车的运行速度 提高运输效率 实现多拉快跑 减少运输成本 采用先进的制动系统 保证安全运输 发展交流工频架线电机车 采用晶闸管和大功率晶体管等元件 实现电机车脉冲调速控制 无级调速 节约电能等 运输实现系统优化 不断完善维修手段和辅助运输设备 将电机车的轮对镶上耐磨橡胶 第二章窄轨架线式电机车 一 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 标准窄轨车辆就是通常说的矿车 这种矿车是目前我国煤矿使用的主要车辆 一 矿车的类型及标准规格煤矿使用的矿车类型很多 按结构和用途分有以下几种 1 固定车箱式矿车 如图2 1 a 所示 这种车需用翻车机卸车 2 翻转车箱式矿车 如图2 1 b 所示 车箱能侧向翻倾卸车 3 底卸式矿车 如图2 1c所示 车底开启卸车 在专设的卸载站 整列车在运行中逐个开启自卸 如图2 2所示 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 侧底卸式卸车情况如图2 3所示 这种车的主要优点是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 4 材料车 如图2 4a所示 专为装运长材料用 5 平板车 如图2 4b所示 装运大件设备用 6 人车 如图2 5它是有座位的专用乘人车 分斜井人车 平巷人车两种 每辆斜井人车上都有防坠装置 在运行中断绳时 能自动平稳地停在轨道上 停车装置有插爪式 抱轨式两种 7 梭车 如图2 6所示 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 在工作面向车箱内装满一堆时 开动车底的刮板链 将料堆移动一个距离 继续装车 直到将全车箱装满 装满车箱后 将梭车牵引到转载点 开动刮板链卸载 卸空后牵回工作面再进行装载 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 此外还有各种专用车辆 如炸药车 水车 消防车等 矿用电机车的型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 按电机车的粘着质量 能够产生牵引力的质量即作用于主动轮对上的质量 分类 分为轻型 5t以下 中型 5 10t 重型 10t以上 架线式电机车有 1 5 3 7 10 14 20吨几种 蓄电池式有2 2 5 8 12吨几种 小于7吨的电机车一般用作短距离调车用 或用于输送量不大的采区平巷 按电机车的轨距分为600mm 762mm 900mm三种 其中762mm轨距主要用于较大的金属矿井中 中小型煤矿多采用600mm轨距 大型煤矿多采用900mm轨距 按电压等级 架线式电机车有100 97 V 250V 550V三种 其中100 97 V用于3吨及以下吨位的电机车 蓄电池式电机车有40 48V与110 132V两个等级 同一台电机车 使用铁镍蓄电池时为斜线下边值 40 48V电压等级用于2 5吨以下吨位的机车 矿用电机车是由机械和电气两大部分组成 电机车的型号和主要技术特征 电机车的主要技术参数 1 粘着重量 在电机车水平轮对下 水平轨面上所承受电机车质量的垂直压力 用 吨 表示 2 额定电压 550V3 牵引电动机台数 单机或双机 4 小时制 电动机在固定装置上工作一小时 而不致使其任何部分的温度高于所允许的额定值 5 长时制 电动机在固定装置上 长时间连续工作 不致使其任何部分的温度高于所允许的额定值 二 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 标准窄轨的结构如图2 7所示 轨道线路由下部建筑b 上部建筑a两部分组成 下部建筑主要是巷道底板和水沟 上部建筑是钢轨 联接零件 轨枕和道床 轨道线路的主要参数有轨距 轨型 坡度 曲率半径 轨距是两条钢轨的轨头内缘的间距 如2 8所示 国内标准轨距有600 762 900mm三种 因为机车能牵引的坡度很小 所以轨道的坡度用高差和间距之比表示 通常用i表示 矿井用的钢轨属轻轨系列 钢轨的型号用每米长的质量 kg m 表示 矿用轻轨系列按YB T 23 86规定有9 12 15 22 30kg m五种 矿用钢轨不仅要耐磨还要耐腐蚀 道岔是轨道线路的分支装置 如2 9所示 道岔由基本轨 尖轨 辙叉 护轮轨 转辙轨 转辙机构及一些零件组成 道岔按轨距轨型有标准系列规格 搬动道岔的转辙机构有手动搬道器 弹簧转辙器和电动转辙机 在特定的运行条件下可使用弹簧转辙器 用电动转撤机对道岔可进行远距离操作和监视 现已有定型产品 主要运输巷道轨道的维修质量必须符合下列要求 1 更换钢轨时 应选用同类型钢轨 2 扣件齐全 牢固并与轨型一致 轨道接头的间隙不得大于5mm 高低和左右错差都不得大于2mm 3 两条钢轨顶面除曲线段外 高低差不得大于5mm 4 轮距的任何部位上 下偏差都必须在 5mm和 2mm范围之内 5 轨枕的规格数量和间距应符合设计要求 轨枕无失效 轨枕之间道碴填实 道床材质及厚度应符合标准 道床应经常清理 无杂物 无浮煤 架线式电机车使用的钢轨接缝处有专门的技术要求 轨道线路的结构完整 规格达标 是列车安全 稳定运行的基础 不能忽视 三 矿车的基本部件 1 基本部件矿车的机械部分包括车架 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 如图 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 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 4 5 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 9 连接器目前矿车使用的连接器都是牵引链型 由牵引链 插销和插销座组成 牵引链有单环 三环和万能链三种 万能链用于不摘钩翻车机卸载 插销座与缓冲器铸成一体 连接器是涉及重大安全问题的部件 煤矿安全规程 对连接器有严格的规定 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 上绳式无极绳运输用的连接装置的安全系数不得小于8 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 图2 1a固定车箱式 图2 1b翻转车箱式 图2 1c底卸式 图2 2正底卸式矿车的缸载1 车箱 2 卸载曲线 3 卸载轮 4 轮对 5 底门转轴 6 底门 7一煤仓 图2 3侧底卸式矿车在卸载站开启底