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湖南科技大学本科生毕业设计（论文）第一章 前 言矿井井下运输是矿井生产的重要组成部分，其合理性直接关系到矿井的稳定高产和技术经济效益。井下运输设计，应对井下煤炭、矿石、材料、设备及人员等的运输作统筹安排。运输方式与设备的选型，应根据矿井设计生产能力、煤层赋存条件、瓦斯情况、采煤方法等因素确定。20世纪初矿井机车运输逐步代替有极绳、无极绳运输。因设备简单，能运送各种货载,机动灵活,得到广泛应用。机车运输适用于平均坡度3-5的水平巷道；局部最大坡度不超过30。矿井机车运输设备包括机车、矿车和轨道。牵引成列矿车的动力车辆。按动力不同分电机车、柴油机车和压气机车三类。前者应用最广。电机车的动力为直流电，有架线式和蓄电池式两种。前者维护管理简便，运输费用低,但因电弓与裸导线接触要产生火花,不能用于瓦斯含量大的矿井。国外有一种交流高频无接触架线式电机车，由牵引电网感应受电，可用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井。后者由装在车上的蓄电池组供电，有防爆型，可用于瓦斯含量大的矿井。选用电机车应符合安全规程规定。机车粘着重量因矿井大小和使用地点不同而异，一般为1.5-20t。电机车牵引的车组由矿车组成。为适应井下巷道狭小的条件，矿车外形尺寸紧凑。矿车有运矿物、运人员（人车）和其他专用矿车三种。一般以运矿物矿车数量最多，其容量按载重吨数或立方米数计算。按卸载方式分为：1、固定车箱式，矿车的车箱与车架固定，须用翻车机将矿车翻转卸载，一般中、小型矿井使用较多。2、侧卸式，这种矿车用卸载曲轨或固定气缸卸载，中、小型金属矿使用较多。3、底卸式，又分纵向底卸式和底侧卸式。前者车箱底部可绕横向轴转动，矿车经卸载站时靠卸载曲轨打开车箱底部卸载；卸载时的水平分力使列车向前行驶,连续卸载。这种矿车的优点是卸载时间短,不需其他动力设备，操作简单，减轻工人劳动；但车箱底部回转半径大，使卸载站下部结构增大，投资较多；矿车容量较大时水平分力过大，使矿车运动速度过高。底侧卸式矿车的车箱底部绕纵向轴转动，克服了上述缺点，其转动部分回转半径小，卸载水平分力减小，卸出矿物不接触卸载曲轨，减少了对曲轨的磨损和冲击。矿车容量超过3-5t时，多采用底侧卸式矿车。4、翻斗式,只作辅助运输或在建井期使用。煤矿矿车容量一般为1-5t，大型矿车有20-30t；金属矿一般为0.5-6m，最大有10m。第二章 原始资料周源山煤矿隶属于湖南黑金时代股份有限公司，名称：湖南黑金时代股份有限公司周源山煤矿；地址：湖南省资兴市周源山矿。坐落在资兴市北部罗仙岭下，寿佛故园，与美丽的东江湖风景区毗邻，铁路、公路直达矿区，交通便利，素有“江南一枝花”之美誉。是湖南黑金时代股份有限公司的主力生产矿井，1966年建井，1970年正式投产，已有42年的开采历史。主产烟煤，是湖南省优质动力煤基地。矿井设计能力45万吨/年，近几年来，经过对矿井主要生产系统进行技术和采掘机械化设备进行技术改造升级，矿井生产能力和采掘机械化水平得到了提升，采掘机械化程度分别达93.5%和100%。资江煤矿为三级瓦斯矿井，井下运输巷道有四个装车站，东翼一采区矿装车站距井底车场的距离为800米，运煤量Q1=160吨/班，出矸量25吨/班；东翼二采区矿装车站距井底车场的距离为1800米，运煤量Q2=220吨/班，出矸量35吨/班；西翼三采区矿装车站距井底车场的距离为1500米，运煤量Q3=200吨/班，出矸量30吨/班；主要运输巷道平均坡度ip=3；拟采用轨距900毫米的三吨矿车。第三章 运输方案的确定根据已知情况，由于矿井为三级瓦斯矿井，为确保煤矿运输工作的安全，应选用蓄电池式电机车，另外，该矿井为中型矿井，在标准蓄电池电机车中选用XK8-9/132A型电机车，且在中小型矿井中，一般采用固定车厢式矿车，所以配用容积为3.3m3，型号为MGC3.3-9的固定车厢式矿车。以下是电机车和矿车的基本参数：表3.1 XK8-9/132A型电机车基本参数项目数据粘着重量/t轨距/mm固定轴距/mm牵引电动机型号牵引电动机额定电压/V牵引电动机台数小时制轮缘牵引力/kN小时制功率/kw小时制速度km/h小时制电流/A长时制轮缘牵引力/kN长时制速度km/h长时制电流/A89001100ZQ-11B*132211.1823.77.52*1122.9412.22*46长/mm4430宽/mm1350高/mm轴距/mm轮径/mm牵引高度/mm缓冲器形式制动方式14101100350320双列弹簧机械、电气资料来源：矿山运输机械表3.2 MGC3.3-9型矿车基本参数项目数据名义载重量/t最大载重量/t自重/t轨距/mm长/mm宽/mm高/mm轴距/mm轮径/mm牵引高度/mm轮轴外宽/mm牵引中心距/mm允许牵引力/kN缓冲器形式35.31.21590034501320130011003503201150325058.8双列弹簧资料来源：煤矿专用设备图册第四章 列车组成计算一列车应由多少辆矿车组成，要按机车的牵引能力和制动能力计算。牵引能力受粘着力和牵引电动机温升条件限制；制动能力是指能够在规定的距离内停车。因此，列车组成应按粘着条件、温升条件及制动条件来确定。4.1按粘着力条件计算所谓粘着力条件是指机车在最困难条件，即上坡重载起动过程中机车驱动轮对不打滑，也就是在该工况下能满足粘着力条件。机车所能输出的最大牵引力为F=1000Pg机车在运输过程中，拉重车组在上坡起动时所需机车输出的最大牵引力为F=1000P+Qzhgzh+i+0.11a为使机车在最困难条件下车轮不打滑，利用上两式，可得出在满足粘着力条件下机车的牵引质量(即重车组质量)为QzhPzh+i+0.11a-P 8*0.250.0105+0.003+0.11*0.04-8 103t式中 P机车质量，8t; Qzh重车组质量，t； 粘着系数，取0.25； zh重列车起动时的阻力系数，取0.0105； i轨道的平均坡度，取i=3； a列车起动的加速度，取0.04m/s2。4.2按牵引电动机温升条件计算牵引电动机的温升条件是，电动机在运转过程中，其温升不超过允许值。机车运输是往返循环连续运行，牵引电动机是按短时重复工作制运转。在一个循环中，两向所需的牵引力是不同的。（1）计算电机车的加权平均运输距离Lp，按该水平各分支运输距离计算：Lp=L1A1+L2A2+LnAnA1+A2+An =0.8*160+1.8*220+1.5*200160+220+200 =1.42km其中 L1、L2、Ln及A1、A2、An分别为第一、第二第n运输分支的运距及班产量。（2）把一个往返的重列车和空列车运输看成一次运输，即重列车下坡运行，空列车上坡运行的牵引力相等，并查表得长时制速度vch=12.2km/h，计算其平均速度vp：vp=0.75vch =0.75*12.2*10003600 =2.54m/s式中 vch为电机车长时制速度，km/h。列车运行时间：Tr=2Lp60vp =2*142060*1.54 =18.6min令 =TrTr+ =18.618.6+20 =0.48式中 为停车及调车时间，取20min。（3）要满足牵引电动机温升条件，机车能牵引车组的最大质量为：QzhFch1000(zh-id)g-P 2.94*1031000*1.25*0.480.007-0.0029.8-8 61 t式中 Fch电机车长时制轮缘牵引力，2.94kN； id按重列车下坡运行，空列车上坡运行的牵引力相等的条件，可求出具有等阻牵引力的轨道坡度即等阻坡度，一般取为2； zh重列车运行时的阻力系数，取0.007； 调车系数。运距小于1000m取1.4；运距为10002000m取1.25；运距大于2000m取1.15。4.3按制动条件计算 按制动条件计算车组，是按列车能在规定的制动距离内，制动停车的条件计算列车中车组的最大质量。 煤矿安全规程规定：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。为使列车能在规定的距离内制动停车，列车应有的减速度为b=vch3.6212LT =12.23.6212*40=0.144 m/s2式中 vch机车长时制运行速度，km/h； LT制动距离，运送物料时取40m ；运送人员时取20m。重列车下坡制动是最不利的制动条件，这时所需要的制动力为B=1000P+Qzhg0.11b-zh+i , N受粘着力的限制，机车所能输出的最大制力为B=1000Pg , N由上两式得，满足制动条件时机车所能牵引的最大车组质量为QzhP0.11b-zh+i-P 8*0.170.11*0.144-0.007+0.003-8 106 t式中 电机车制动状态的粘着系数，0.17。4.4列车中矿车数量的确定 由上面三个约束条件确定的车组质量，要同时满足要求，取其中最小者Qzh min=61t ，由下式确定矿车台数ZZ=Qzh minG+G0 =613+1.215=14 台式中 G、G0分别为矿车的载重与自重，t。 第五章 列车组成验算5.1温升验算 在据温升的初步计算中，由于采用了等阻坡度和认为牵引力与电流成正比，都是近似的；另一方面，有可能电机车连续在最大运距线路上运转，故应按所选矿车台数实际计算其温升是否有可能超过允许值。 为此，在验算电动机温升条件时，应按最大运距验算其等效电流是否超过长时制电流。（1）重列车下坡运行时的稳定(等速)牵引力为Fzh=1000P+ZG+G0gzh-i =10008+143+1.2159.8(0.007-0.003) =2626 N空列车上坡运行时的稳定(等速)牵引力为 Fk=1000P+ZG0gk+i =10008+14*1.2159.80.009+0.003 =2941 N 式中 k空列车运行阻力系数； zh重列车运行阻力系数。每台电动机的牵引力为Fzh=12Fzh =12*2626 =1313N Fk=12Fk =12*2941 =1470.5N （2）由电动机的特性曲线图7.1和图7.2，据Fzh、Fk的值可查出相应的一台电动机的牵引电流Izh=26A，Ik=29A以及牵引速度 vzh=7.2km/h=2m/s，vk=6.9km/h=1.92m/s。所以空列车运行时间为tk=1000Lm60*0.75vk =1000*1.860*0.75*1.92 =21 min 重列车运行时间为tzh=1000Lm60*0.75vzh =1000*1.860*0.75*2 =20min 式中 Lm运输线路中最长距离，km。（3）每台电动机的等效电流为Id=ik2tk+izh2tzhtk+tzh+ =292*21+262*2021+20+20 =22.6 A 即 idich式中 ich每台电动机的长时制额定电流，46A。所以电动机满足温升条件的要求。5.2制动条件的验算最困难制动条件是重列车以稳定运行速度在最大坡度下坡时，由于井下坡度变化不大，一般仍按平均坡度计算。由1000Pg=1000P+ZG+G0g(0.11b-zh+i)得b=PP+ZG+G0+zh-i0.11 =8*0.178+143+1.215+0.007-0.0030.11 =0.22m/s2 实际制动距离为LT=vch3.6212b =12.23.6212*0.22 =26 m 即 LT40 m符合煤矿安全规程的规定，所以电动机满足制动距离要求。第六章 其他计算6.1机车的加权平均周期运行时间 T=60Lp0.75vzh+60Lp0.75vk+ =60*1.420.75*7.2+60*1.420.75*6.9+20 =15.8+16.5+20 =52.3 min 6.2每台机车每班可能运送次数r=60TbT =60*752.3 =8次/班 式中 Tb 一个工作班内的运输工作时间。不运人时取Tb=7h，运人时取Tb=7.5h，水平运距超过1.5km时，应考虑运人。6.3班产量AbQb=Q1+Q2+Q3 =160+220+200 =580 t/班 式中 Q1，Q2，Q3为各采区的班产量，t/班6.4每班所需运送货载总次数 rb=KQb+QaZG =1.35580+9014*3 =22次/班 式中 Qa每班矸石产量，t/班。K生产不均匀系数，取K =1.35。6.5每班运送总次数r总=rb+r人 =22+2 =24 次/班 运人时，每一运输大巷按一次计算，该矿井是两翼开采，取r人=2。6.6工作机车台数N=r总r =243=8台 6.7备用与检修台数 N=0.25N =0.25*8=2台 6.8所需机车总台数N0=N+N =8+2=10台 6.9蓄电池组数先算出每台电机车每班所需要的蓄电池容量：Wx=ndIzhtzh+Iktkr60 =1.25*226*20+29*21860 =376 Ah 式中 考虑启动或调车时损耗在变阻器内的能量损失附加系数，取1.25； nd电机车的电机数目； r一台电机车在一个班内可能的往返次数，8次。再算出蓄电池组能持续放电的时间：tf=WxtcWx =400*12376 =13 h 式中 Wx蓄电池组的额定放电容量，400Ah。 tc蓄电池组的充电时间，12h。最后算出工作的蓄电池组数：m=N1+tctf =81+1213=15 组 式中 N运转的电机车数。考虑应有一组备用电池，则蓄电池组总数为：m0=m+1=16 组6.10充电台数同时充电的蓄电池组数为：m=m-N =15-8=7组 总的充电蓄电池组为：m=m+mk+mx=7+1+1 =9 组 式中 mk转换用的充电台数，1台； mx修理用充电台数，1台第七章 牵引电机调速特性目前，国产矿用电机车均采用直流串激电动机牵引，这是由于其能适应井下困难的工作条件且与其它激磁方式的直流电动机比较，具有许多技术上和经济上的优越性。7.1直流电机特点直流串激电动机具有以下特点： 1、直流串激电动机起动时，能以不大的起动电流获得较大的起动牵引力。因而在相同的牵引条件下，所要求的牵引电动机容量较小。 2、直流串激电动机的牵引力和转速能根据列车行驶条件及运行阻力，自动地进行调节，这是由于它具有“软”的牵引特性。如列车上坡运行或负荷较大时，电动机的转速将随着牵引力的增大而自动降低，既可保证安全运行，又不致向电网摄取过大的功率。3、两台串激电动机并联工作时，负荷分配比较均衡，如由于两台电动机特性有差异或前、后轴上的车轮轮缘直径不相等，而使两台电动机运转不完全同步，因其牵引特性较软，故两台电动机之间的负荷差异甚小(不超过5-10)。这样就可以避免在运行中因负荷不均而使某台电动机产生严重过载现象。4、牵引电网的电压波动时，只影响直流串激电动机的转数，而不影响其牵引力。这一点就使电机车即使在牵引电网电压降低较大的不利情况下，仍可正常起动运行。 5、直流串激电动机结构简单，与同功率的其它型式电动机相比。其体积和质量都较小。 6、直流串激电动机的调速性能较差但因矿用电机车对调速性能要求不高，所以影响不大。7.2电机调速特性牵引电动机的特性，是指电动机的电枢电流与机车运行速度、轮缘牵引力、电机制动力、电动机的效率之间的关系。即速度特性v=f1（I）；牵引力特性F=f2（I）；制动力特性BT=f3（I）；效率特性=f4（I）。这些特性均用曲线表示，称为特性曲线。如图7.1和图7.2所示为XK8-9/132A型电机车配备的ZQ-11B*型牵引电动机的特性曲线。利用这些曲线，由电枢电流，就可以查出牵引力和机车运行速度等，为设计计算提供方法。在实际情况中，在电机车发出牵引力时，电机车车轮的圆周速度和列车的前进速度可能不相等，这在非稳定运动状态下特别明显，电机车在由粘着条件决定的极限牵引载荷下工作。由于牵引时电机车的前轮对的压力减轻，电机车的机械特性的差异，电机车自重在两轮对上分配不均，以及运动中电机车的振动等原因，所以，在一般情况下，轮对和车身启动的速度、加速度都是不相等的。图7.1 ZQ-11B*的I-F特性曲线牵引电动机的容量，有长时制容量和小时制容量之分。长时制容量是指在电机绝缘材料的允许温升条件下，电动机长时连续运转时，能够输出的最大容量，它主要取决于电动机的散热能力。小时制容量是指在允许温升条件下，电动机连续运转一小时的最大输出容量，也是牵引电动机的额定容量，主要取决于电动机热容量的大小，即与电动机绝缘材料的性质及电动机冷却性能好坏有关。 与此相对应。电流、轮缘牵引力、电机车运行速度等均有长时制和小时制之分。图7.2 ZQ-11B*的I-v特性曲线目前，国内用于井下运输的蓄电池电机车配用的电机几乎都是直流电机，而直流电动机的特点有：传动比分级精细，选择范围广，转速型谱宽；直流电机的结构紧凑，体积小，造型美观，承受过载能力强；对于矿用电机车，最重要的是能耗低，性能优越，而且振动小，噪声低。在井下环境恶劣的条件下，能发挥其对环境适应性强的特点，可在有腐蚀、潮湿等恶劣环境中连续工作。但是在调速过程中，直流电机换向困难，维修比较麻烦，与相同功率的交流异步电机相比制造成本较高。第八章 牵引机车制动特性分析制动方法可分为：自由停车法，机械制动法，电气制动法。其中，电气制动是使电动机变发电机，将系统的机械能转变成电能，消耗在电枢电路的总电阻或回馈电网。直流电机正常工作时，出现制动状态的情况分析：1、要求停车切断电枢电源，靠滚动摩擦力自由停车，或小容量电机切断电源，机械抱闸，帮助停车。2、降速过程中在降压调速幅度比较大时，降速过程中要经过制动状态。3、反转电动机从正转变为反转，首先要制动停车，然后才能反转启动。8.1机械制动机械制动装置在矿用电机车上是必不可少的，且一般为闸瓦式制动装置。在施行机械制动之前，首先要切断电动机电源。当制动闸瓦压在车轮轮圈上时，闸瓦和轮圈之间产生摩擦力，阻止车轮转动，但制动装置和车轮都是机车的组成部分之一，并不能直接阻止机车运行，也就是说，闸瓦和轮圈的摩擦力还要传递到车轮和钢轨之间，产生摩擦力，阻止机车运行。在电机车运行过程当中，如果制动力超过了最大粘着力时，粘着条件被破坏，车轮停止转动而溜滑，这种现象叫做车轮被“闸死”。产生“闸死”现象时电机车的制动效果会大大降低，因为这时决定电机车制动力的不是粘着力，而是滑动摩擦力。显然，滑动摩擦力大大小于粘着力，电机车在井下运输中应把安全运输放在第一位，应尽量避免制动力过大而出现这种情况。此外，车轮被闸死时，会使车轮轮圈磨损不均，严重时会使得电机车在运行过程中产生冲击。所以，在电机车制动前，要有足够的制动距离，施行机械制动时应尽量避免产生“闸死”现象。8.2电气制动直流电动机的电气制动又分为：能耗制动，反接制动，回馈制动。（1）能耗制动能耗制动指将机械轴上的动能或势能转换成电能通过电枢回路的外串电阻发热消耗的一种制动方式。能耗制动的制动转矩是与转速成正比关系，随着转速的降低，制动转矩也将减小，因此，动力制动不能使列车完全停止，还需用机械闸配合制动。（2）反接制动反接制动可用两种方法实现，转速反向与电枢反接。该制动方法当转速下降为零时，必须同时切断电源，否则会发生反向起动。反接制动由于反接电流和制动转矩都很大，因此制动作用很强。（3）回馈制动回馈制动是指当直流电机的反电势高于电枢电压时，电枢将与转子动能相应的机械功率变为电磁功率后，大部分回馈给直流电源或电网，小部分变为电枢回路的铜损。此时，电机变为一台与电枢电源或电网并联运行的发电机，其运行状态即回馈制动状态。在回馈制动过程中，电枢电流方向与电动状态时的相反，有功功率回馈到电源或电网。与能耗制动和反接制动相比，回馈制动的电能消耗较低，经济性好，但系统控制较为复杂。在XK8-9/132A型电机车中，采用机械制动和电气制动，机械制动就是闸瓦式制动，电气制动为能耗制动。能耗制动过程中，起始制动转矩的大小与外接制动电阻的大小有关，外接制动电阻越大，制动转矩越小，制动过程越缓慢，但电机不易过热，对电机有一定的保护作用。反之外接电阻越小，则制动转矩越大，制动过程越快，但电机发热量大。所以，在采用能耗制动方式时，由于制动电阻的最小值受到电动机过载能力的限制，因此在能耗制动过程中，应将制动瞬间的电流，即最大制动电流限制在允许的范围内，以免损坏电动机。下图为直流电机能耗制动的机械特性曲线： 图8.1 直流电机能耗制动机械特性曲线图第九章 蓄电池组蓄电池电机车用牵引蓄电池按电解液的性质区分，由酸性蓄电池和碱性蓄电池两种。酸性蓄电池和碱性蓄电池的额定电压分别为2V和1.25V。由若干蓄电池串联成蓄电池组，使其额定电压满足电动机的需要。其中酸性蓄电池主要优点是工作电压较高，使用温度宽，高低速率放电性能良好，原料来源丰富，价格低廉。酸性蓄电池的缺点是能量密度较低，使其体积、重量较大。9.1蓄电池容量容量是蓄电池的重要性能指标之一，蓄电池的容量有充电容量和放电容量之分，通常是指放电容量。放电容量又分为全容量和工作容量。当蓄电池以恒定电流放电时，从放电开始到电压降到容许值（极限电压为1.751.8V）时的放电时间与放电电流的乘积为蓄电池的工作容量（即放电容量，简称容量）：Q=Idtd Ah式中 Id放电电流，A； td放电时间，h。影响蓄电池容量的主要因素有：有效物质的数量；极板的构造和有效物质的形状；电解液的比重、温度和数量；放电率。从放电开始到电压下降到容许电压是的放电小时数，如连续放电1小时，电压下降到容许电压时，称作一小时放电率。显然，蓄电池极板上的有效物质的数量越多，蓄电池的容量就越大；有效物质的孔隙越多，蓄电池容量越大。有效物质空隙多，电解液易进入极板，化学反应完全，储存和释放的能量就大。电解液的比重对蓄电池的容量也有明显的影响，比重过大或过小都会使蓄电池的容量减小。电解液的最佳比重是1.221.27。电解液的温度越低，其流动性愈差，硫酸扩散越慢。如果温度在0以下，即便电解液尚未结冰，但由于硫酸扩散的极慢，使极板上的有效物料孔隙中的电解液比重迅速下降，甚至变为纯水而结冰。这时即便蓄电池内别处的电解液尚未冻结，但由于极板上的有效物料孔隙已被堵塞，蓄电池也会完全失去放电能力而停止放电。电解液温度过高（40以上），蓄电池也将受到损害。对于同一蓄电池，以不同的放电率工作，容量也会不同，因为放电时，假设放电电流越大，则硫酸分解越快，电解液比重降低越多、越快，使得电动势和电压很快下降。一般说牵引蓄电池的额定容量通常是指5小时放电率的容量。9.2蓄电池效率蓄电池放电时输出的电能永远小于充电时输入的电能，即蓄电池的效率永远都是小于1的。蓄电池效率分为电量效率和电能效率。用恒定电流充电时，蓄电池的电量效率q和电能效率e分别为q=IdtdIchtch e=UdIdtdUchIchtch 式中 Ich蓄电池的充电电流，A tch蓄电池的充电时间，h Ud蓄电池的充电电压，V Uch蓄电池的放电电压，V由二式可以看出，蓄电池的电能效率等于放、充电的电压比与电量效率之积。减小充、放电电流可以提高蓄电池的效率。 酸性蓄电池的电量效率在75-95之间，实际计算中取q=0.85。电能效率在60-70之间，实际计算中取e=0.65。9.3酸性蓄电池的维护蓄电池的正确使用，对延长蓄电池的寿命具有决定性的意义。作为蓄电池电机车的电源装置，它的技术状态直接影响到了蓄电池电机车的运行技术指标和经济指标。1、 蓄电池的首次充电开始充电前应保证电解液温度不高于20；首次充电的延续时间一般比正常充电时间要长。对于DG-370型蓄电池的首次充电应分为两个阶段：首先以40A电流充电，直至蓄电池组中80以上的蓄电池组的端电压达到2.4V。此后将充电电流减小到20A继续充电，直到在大量冒气的条件下，在2h内达到蓄电池的端电压不小于2.6V，电解液的比重为1.26-1.27。在充电过程中，电解液的温度不应超过40-43。2、蓄电池组的正常充电和放电需要充电的电池组应首先清除污垢并进行全面检查。各连接杆是否松动、接触是否良好。在充电过程中，应经常检查蓄电池组和各个蓄电池的端电压、电解液的比重和温度，将检查结果作出记录。若发现个别蓄电池的温度超过40，应立即切断电源，暂停充电，放置1-2h待温度降低后再继续充电。3、均衡充电 均衡充电是在正常充电之后进行的，即首先进行充电，当蓄电池强烈冒泡时停止充电，将蓄电池组静置1-2h。待稍冷却后继续充电，充电一段时间，蓄电池强烈冒泡时停止充电，静置，待稍冷却后继续充电，直到充电时刚刚接通充电电源，蓄电池各极板即刻强烈冒气为止，均衡充电结束。下表为XK8-9/132A型电机车配备的型号为DG-370蓄电池技术特征：表9.1 DG-370型蓄电池技术特征项目数据额定电压/V额定容量Ah5小时放电率电流/A5小时放电率容量Ah5小时放电率终止电压/V3小时放电率电流/A3小时放电率容量Ah3小时放电率终止电压/V1小时放电率电流/A1小时放电率容量Ah1小时放电率终止电压/V长/mm宽/mm高/mm2370743701.95992971.72102101.7224154452资料来源：矿井轨道运输第十章 卸载设备的选择由于在根据原始资料确定的矿车为固定车箱式矿车，而固定车箱式矿车的卸载设备就是翻车机，翻车机种类较多，下面就根据原始资料和实际情况确定翻车机类型。10.1翻车机的分类翻车机的原理是将敞车翻转到170-180将散料卸到地下的地面皮带上，由地面皮带机将卸下的散料运送到需要的地方。翻车机的形式主要有转子式和侧倾式。其中使用最多的是转子式翻车机。转子式翻车机的特点是自重轻尺寸小。但地面土建费用比较大。侧倾式翻车机使用的比较少。侧倾式翻车机的特点是自重比较大，消耗功率大，土建的费用相对要小一些。单车翻车机的效率一般在18-25节车厢每小时。为提高效率，多节翻车机采用不摘钩敞车。翻车机分转筒式、侧卸式、端卸式和复合式。各种翻车机都由金属构架、驱动装置和夹车机构组成，用交流电机驱动。1、转筒式将载货敞车推入形似转筒的金属构架内并夹紧后，由驱动装置使转筒旋转140-170，车内的散状物料在自重作用下卸入地下料仓。如果车辆具有旋转车钩，不需将货车脱钩就能将整列货车逐节卸车,作业能力可达8000吨/时。转筒式翻车机应用最广。2、侧卸式以摇架代替转筒，车辆在摇架上被夹紧后，随同摇架绕上方的轴一起旋转140-170后卸车。由于旋转时摇架和车辆的重心升高，驱动功率和结构重量有所增加，但不需建造地下料仓。3、端卸式将车辆推上卸车平台并夹紧后，驱动装置使卸车平台绕与车轴平行的轴旋转50-70，物料由端部车门卸出。这种翻车机结构较简单，但只适用于端部开门的车辆。4、复合式复合式适用于棚车卸料。货车推上卸车平台并夹紧后，二者同时向一侧倾斜15-20，然后在车辆的纵向平面内，前后各倾1次，倾角约40，3次倾斜动作即可使车内物料由中门卸尽。10.2翻车机类型的确定在矿山机械中常用的翻车机有前倾式翻车机和圆形侧翻式翻车机。两种翻车机各有以下特点：1、前倾式翻车机无动力的前倾式翻车机结构简单，其工作原理就是依靠重车进入翻车机后的偏心重力矩自动翻转，矿车卸空后，仍然依靠重心偏离回转中心产生的偏心重力矩自动复位。对无动力前倾式翻车机的基本要求是：（1）翻车机的翻转到位应几乎与矿车进入翻车机的速度及其装载情况无关，即在绝大多数情况中，重车进入翻车机后能自动翻转到位；（2）翻转及复位时的冲击力尽量小；（3）具有足够的结构强度。前倾式翻车机的翻转架为箱形结构，其优点时结构刚性较好，对于卸载能力要求不大的翻车机，翻转架可采用U形框架结构。前倾式翻车机虽有结构简单的优点，但其卸载能力小，且需人工操作，机械化程度不高，故不多采用。2、圆形侧翻式翻车机普通使用的圆形翻车机由翻转笼体、支承滚轮、传动滚轮、减速器和电动机组成。翻转笼体由两个具有滚动面的端盘及其中间连接桁架构成，笼体内设有轨道平台和用以翻转时支承矿车的角钢。为了增加传动滚轮与笼体端盘间的粘着力，传动滚轮的安装低于支承滚轮。由于传动滚轮与笼体端盘之间为摩擦传动，为了调高粘着力应尽可能的增加传动滚轮上的压力，减小传动滚轮与回转中心的水平距离可以增大压力，但为了保证笼体具有足够的稳定性，传动滚轮和回转中心的连线与竖直向下方向的夹角不能过小，通常采取20-30；支承滚轮和回转中心与竖直方向的夹角一般为45。由于之前选用了3t固定车箱式矿车，且圆形侧翻式翻车机机械化程度较高，操作稳定、安全，所以翻车机应选用3t矿车不摘钩电动翻车机。3t矿车不摘钩电动翻车机的技术特征如下：表10.1 3t矿车不摘钩翻车机技术特征项目数据翻车次数 min-1矿车形式/t滚筒直径/mm滚筒长度/mm传动滚轮直径/mm支承滚轮直径/mm电动机型号电动机功率/kw电动机转速r/min减速器类型减速器速比总速比操纵方式回转中心距轨面高度/mm轨距/mm总质量/kg3330003600500500BJO2-62-810720行星齿轮15.7594.5按钮电磁铁33590014357资料来源：矿井轨道运输翻车机的电动机工作于重复短时工作制，而且装有重车的翻车机在翻转过程中其旋转质量随矿车的逐渐卸载而变化，因而所需电动机功率也随之改变。可以认为翻车机的一个工作循环时间由以下几段时间组成：1、时间很短的启动期（加速运转），在此期间，由于存在动力的作用，所需功率最大；2、发电运行期（稳定运转，卸煤），这是由于装有重车的翻车机重心升高而不与回转中心重合，由重力产生的回转力矩造成的；3、稳定运行期（稳定运转，翻车机和矿车复位），在此期间，翻车机带空车以恒定速度运转；4、休止期（换车时间）。图10.1 3t矿车不摘钩翻车机主视图图10.2 3t矿车不摘钩翻车机侧视图图10.3 3t矿车不摘钩翻车机俯视图第十一章 电机车的维护由矿井电机车的日常维护保养操作规程可知11.1电机车日常维护检查内容为使电机车保持完好、安全经济运行，电机车日常维护检查的内容有：（1） 检查闸瓦磨损状态、更换闸瓦、调整闸瓦间隙；（2） 检查制动系统的制动、传动杆（传动链）及其连接零件是否正常、完整，动作是否灵活。传动件连接配合是否松旷；（3） 检查车轮有无裂纹、轮箍是否松动，车轮踏面磨损深度；（4） 检查齿轮箱固定是否牢靠，是否漏油；（5） 检查车架弹簧、吊架、均衡梁有无裂纹和严重磨损；（6） 检查连接装置，不得有损伤和磨损超限；（7） 撒砂装置是否灵活可靠，出砂口是否对准轨面中心；（8） 检查空气压缩机运转是否正常，风管是否漏风，放出贮气罐内的废油、积水；（9） 检查空气压缩机电动机的换向器、碳刷和刷握是否正常；（10） 检查调压器的接触子，清扫各机械部件表面的污垢；（11） 按规定的时间，用规定的油脂，对各注油点进行清理、注油、润滑；（12） 检查各紧固件是否完整、紧固；（13） 检查受电器弹簧压力，滑板磨损程度，受电器起落是否灵活、完整；（14） 检查电阻器的各接线端子和电阻元件、不得松动和断裂；（15） 检查控制器各接线端子有无松动、各接触子有无烧损，特别是动作频繁的触头要加强检查维护；（16） 电机车停运后立即检查牵引电动机和轴瓦油箱情况，电动机温度不得超过生产厂规定。清除油箱的积尘，定期注油、换油；（17） 对好前照灯的光度，更换损坏的灯泡及熔断丝，熔断丝的容量必须符合要求；（18） 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。11.2防爆特殊型电机车的电源装置日常维护内容防爆特殊型蓄电池电机车的日常维护，除包括一般电机车的项目外还应对电源装置进行如下检查：（1） 检查蓄电池组的连接线及极柱焊接处有无断裂、熔化；（2） 检查橡胶绝缘套有无损坏，极柱及带电部分有无裸露；（3） 检查蓄电池组有无短路现象；（4） 检查箱体有无损坏漏酸，特殊工作栓有无丢失或损坏，帽座有无脱落，蓄电池封口剂是否开裂漏酸；（5） 每周检查一次漏电电流，其值不得超过下表的规定；（6） 检查电源插销连接器是否完好；（7） 检查蓄电池箱及盖有无严重变形。11.3牵引电动机的日常维护要保证牵引电动机正常可靠的工作，延长牵引电动机的使用寿命，必须进行如下日常维护：（1） 用吹尘器（或皮老虎）清洁牵引电动机的内部；（2） 检查整流子工作表面是否光滑、有无烧痕、磨损和失圆现象；（3） 检查和校正刷握装置的位置是否在中性线上，刷握与整流子表面的间隙应保持在3-7mm左右；（4） 检查和清扫刷握的绝缘装置，可用500V欧姆表测量它对电动机外壳的绝缘电阻。其绝缘电阻值应不小于0.5M，绝缘装置上的污垢可用吹尘器吹掉；（5） 用塞尺检查与刷握体内的间隙和高度。电刷在刷握体内的间隙，沿电刷的小面为0.1-0.4mm，沿电刷的大面为0.1-0.25mm。电刷的高度一般为40-50mm，允许磨损量约为20-30mm；（6） 用弹簧秤检查和校正电刷与整流子接触的压力，其压力应保持在30-40kPa；（7） 检查电枢绕组、磁极绕组对地和它们之间的绝缘程度，可用500V欧姆表测量其绝缘电阻，在接近工作温度的情况下，电动机额定电压为250V的，绝缘电阻不应小于0.3M。电动机额定电压为550V的，绝缘电阻不应小于0.5M，否则应进行干燥；（8） 检查电枢扎线是否牢固；（9） 检查电枢与磁靴之间的气隙，有无刮擦现象；（10） 用手换的方法检查电枢轴承是否过热，如温度过高，可进一步检查是否缺油或轴承损坏；（11） 检查所有紧固零件，各接线头是否牢固可靠，有无松脱现象；（12） 检查电动机防护罩是否完整，检查窗小盖密封是否良好，通风设置有无缺陷。11.4牵引电动机的故障处理1、电动机发生异响：（1）电枢轴承损坏，径向间隙超过允许值，使整流子与外壳接触。处理方法：拆下电动机，更换电枢轴承。（2）轴承缺油或润滑油中有杂质。处理方法：属于缺油则可用油枪或手拧油盎向轴承内注油；属于油中有杂质，则拆下轴承清洗。（3）电刷在刷握内间隙过大，压力失效，造成电刷在刷握内摆动或跳动。处理方法：更换与原来牌号相同的新电刷。调整电刷压力。（4）电枢在轴承内晃动量大，固定极靴螺栓松动，造成极靴与电枢接触摩擦。处理方法：更换电枢轴承，拧紧极靴螺栓。（5）电枢扎线脱落，扎线直接与磁缺、磁极，或电动机外壳接触摩擦。处理方法：重新绑扎扎线。2、电动机过热：电动机在运行中常见的过热，主要包括电枢线圈过热，整流子过热和电动机外壳过热等方面。（1）电动机负荷过大。可能的原因有：电机车拉的矿车数目太多，长时间处于起动状态下运转；传动齿轮咬合不好；齿轮罩子松动或变形使轮对、传动齿轮与齿轮罩摩擦；制动闸块间隙过小，轮对与闸块在电机车运行中处于摩擦状态。处理方法：首先查明电机车拉矿车数，按规定拉定量的矿车。不准电机车在长时间内处于起动状态下行驶；要把控制手柄放在运行位置上；正确调整传动齿轮的咬合间隙，经常涂有润滑油；紧固齿轮罩子的螺栓，保持齿轮罩子的合理外形和齿轮与罩子的足够间隙；调整制动闸块间隙在3-5mm。（2）电枢某一个线圈或匝间短路使电枢绕组过热。处理方法：拆下电动机，抽出电枢，进行检查，找出短路线圈。（3）整流子表面发生强烈的火花，电刷压力过大，使整流子过热。识别整流子过热一般观察整流子表面的颜色和烧痕来决定。如果整流子表面呈暗紫色，无光泽，证明电刷压力过大。如果整流子片边缘烧坏，整流子烧焦，电刷、刷握外壳烧损，整流子和刷握上有铜末，说明整流子表面发生强烈火花，使整流子发热。处理方法：一是用弹簧秤调整电刷的压力，二是查明火花产生的原因，消除火花。（4）激磁绕组中短路，这时电动机转速增大，使电动机过热。处理方法：针对线圈的损坏情况，加包绝缘处理或更换新线圈。（5）电枢轴承缺油，或油量过多。轴承径向间隙太小或偏斜使电动机机壳过热。处理方法：重新组装轴承，保持径向间隙合理，轴承内注有适量的润滑油。11.5电机车控制器的检查和修理运行中电机车的控制器，应当进行定期检查，以保证控制器的正常使用。检查控制器时必须做到停电作业；架线式电机车应放下集电弓和断开自动开关；蓄电池式电机车应断开插销。先打开控制器的前外壳，从触头上拿下熄弧罩子，然后进行检查和修理。（1）电气部分的检查检查触头有无烧损点，若已烧损，可先用细挫刀或砂布打磨触头的发热处和熔化处。检查触头的接触压力，接触面和断开距离。主触头、辅助触头和铜截片磨损过大时，必须进行更换。检查熄弧罩时，应当清擦内壁上的铜末，熄弧罩的紧固螺栓不应松动。熄弧罩破碎而影响熄弧性能时，必须更换新的熄弧罩。控制器内所有接线头螺栓和固定触头的螺栓，要连接可靠，不许松动，另外对所有开口销以及导线绝缘都要进行检查。（2）机械部分的检查首先检查主轴和可逆轴之间的机械闭锁是否灵活可靠，不应有卡住或失效现象，可逆手柄在零位置时，主轴手柄的转动量不能大于5mm。主轴手柄上和棘轮上面的销钉以及可逆部分上的固定销钉必须牢固。同时，还要检查各轴套和销轴的磨损情况。检查凸轮的工作面时，要按图纸上有关触头的闭合和断开顺序检查凸轮的磨损情况，如果凸轮的工作面有裂纹或磨损严重时，必须更换。（3）转动部分的润滑用清洁的棉丝清擦完控制器的各部件以后，应将主轴的凸轮工作面，可逆部分的辅助触头和铜截片上用清洁而浸有凡士林的布揩擦，或涂上一薄层凡士林。在轴、滚柱和棘轮的转动部分，应加润滑油，加油时应转动轴，同时还要注意不要把油滴在绝缘部件上。11.6电机车自动开关日常维护为了使自动开关工作可靠，达到其保护电机车电气设备的目的，就需要经常地对自动开关进行维护和修理工作。（1）日常维护 吹尘器或干净的棉丝清除开关内部的脏物灰尘，保持各部零件清洁； 检查各处螺钉、螺帽等紧固零件是否牢固可靠，触头有无松动； 检查触头接触、磨损和烧痕情况。如有烧痕可用细锉刀加工修理； 检查衔铁装置、拉簧、拉杆有无损坏，动触头上的压缩弹簧有无断裂，脱扣装置动作是否灵活可靠，有无卡住或失效现象； 检查各处带电导体零件对外壳绝缘性能是否可靠； 检查和调整触头断开距离和滚动距离； 检查熄弧罩有无损伤，紧固螺栓是否松动； 检查金属外壳内壁绝缘和绝缘底板是否完整无缺； 检查金属外壳有无变形和损伤。（2）常见故障及处理。主回路发生短路或过负荷时，自动开关不跳闸。原因：过负荷保护线圈本身短路，失去吸引衔铁的作用。处理方法：消除短路处，加强绝缘，严重时更换新线圈。11.7电机车照明设备的日常维护照明设备是电机车不可缺少的主要设备。电机车前后都设有照明灯，用以照明运输线路，以确保井下电机车安全运输。（1）日常维护 清洁照明灯具、反光罩及所属照明控制装置； 检查照明灯具有无损坏，灯光是否保持水平照射方向； 检查照明灯泡与灯口接触是否良好，有无松动现象； 检查固定照明电阻的装置是否牢靠，电阻有无烧毁或断丝现象； 检查照明灯开关动作是否灵活，触头接触是否良好，有无饶痕现象； 检查照明熔断器接触是否良好，有无松脱现象； 检查照明灯接地线是否可靠，有无松虚现象； 检查照明线路有无破裂和损伤现象； 检查各接线头是否松动； 对于防爆照明灯要按矿用隔爆标准维护。（2） 常见故障及处理明灯开关放到闭合位置，照明灯不发光的原因及处理方法如下： 熔断丝烧断；更换熔断丝； 照明灯开关触头接触不实或烧毁；修理触头，用纱布清除触头接触面的烧痕； 灯头接触不良，或灯丝熔断；更换新灯头或新灯泡；
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