铅蓄电池及电机车教案

1、矿用电机车系列课件矿用电机车系列课件2013新庄孜孙建铅酸蓄电池概述 淮南矿区范围内的矿井基本属于高瓦斯矿井，因此井下所用的电机车均属于防爆特殊型电机车，为电机车提供电源的装置即为蓄电池。常用的蓄电池有铅酸蓄电池、镉镍蓄电池等。我们针对铅酸蓄电池做主要讲解。 一、铅酸蓄电池的构造u由两种不同材料组成的电极由两种不同材料组成的电极正极和负极正极和负极u将两个电极分隔开的隔板将两个电极分隔开的隔板u电解液电解液1.1.电池槽盖电池槽盖铅酸蓄电池简介 牵引用铅酸蓄电池主要由以下部件组成： 如图铅酸蓄电池简介 正极和负极l 由活性物质材料和由活性物质材料和板栅板栅组成组成。l 正极活性物质为二氧化铅（

2、正极活性物质为二氧化铅（PbOPbO2 2），负极活性物），负极活性物质为海绵状铅质为海绵状铅l 参与成流反应和起导电的作用参与成流反应和起导电的作用l 是电池中决定电性能的主要部件是电池中决定电性能的主要部件铅酸蓄电池简介 极板的结构特点如图铅酸蓄电池简介涂膏式负极板涂膏式负极板管式正板板管式正板板 隔板l 作用是防止正、负极直接接触而短路作用是防止正、负极直接接触而短路l 是对电子的不良导体和对离子的良导体是对电子的不良导体和对离子的良导体l 具备多孔性、良好的耐酸性、耐氧化性和亲水具备多孔性、良好的耐酸性、耐氧化性和亲水 性、低电阻、有害杂质少等要求性、低电阻、有害杂质少等要求l 材料主

3、要有微孔橡胶、材料主要有微孔橡胶、PEPE、PVCPVC、PPPP、聚酯等、聚酯等铅酸蓄电池简介 电解液l 保证正、负极间的离子导电作用保证正、负极间的离子导电作用l 密度为密度为1.200 g/cm1.200 g/cm3 31.350g/cm1.350g/cm3 3的稀硫水溶液的稀硫水溶液 电池槽、盖： l 起容器的作用起容器的作用l 具有良好的耐酸性、耐温性和绝缘性，并具有良好的机具有良好的耐酸性、耐温性和绝缘性，并具有良好的机械强度械强度铅酸蓄电池简介 铅蓄电池的基本原理 铅酸蓄电池是一种能量转化系统，在充电时将电能转化为铅酸蓄电池是一种能量转化系统，在充电时将电能转化为化学能储存在电池

4、内，在放电时将电池内储存的化学能转化学能储存在电池内，在放电时将电池内储存的化学能转化为电能供给用电设备。化为电能供给用电设备。 在放电时，正负极活性物质分别与电解液发生反应，转变在放电时，正负极活性物质分别与电解液发生反应，转变成硫酸铅（成硫酸铅（PbSOPbSO4 4）。）。充电时正好相反，正负极活性物质充电时正好相反，正负极活性物质分别恢复为二氧化铅（分别恢复为二氧化铅（PbOPbO2 2）和海绵状金属铅（和海绵状金属铅（PbPb）。）。铅酸蓄电池简介 化学反应方程式如下 充电过程：正极：正极：PbSO4 + 2H2OPbO2 + 2H+ + HSO4- + 2e-负极：负极：PbSO4

5、 + 2H+Pb + H2SO4 - 2e-总反应：总反应：2 PbSO4+2H2O PbO2+ Pb + 2H2SO4铅酸蓄电池简介 在充电末期时，当充电电压达到水的分解电压时， 正极产生氧气（O O2 2），负极产生（），负极产生（H H2 2）。反应方程式正极：正极：2H2O O2 + 4 H+ + 4e 负极：负极：4H+2 H2 - 4e- 总反应：总反应： 2H2O 2 H2 + O2 铅酸蓄电池简介铅酸蓄电池正常充电曲线1.61.61.81.82.02.02.22.22. 42. 42.62.62.82.80 01 12 23 34 45 56 67 78 89 91010111

6、112121313时间（时间（h ）h ）电压（电压（U ）U ）充电过程端电压变化停止充电后端电压变化铅酸蓄电池简介铅酸蓄电池5小时率放电曲线1.551.61.651.71.751.81.851.91.9522.050123456牵引用铅酸蓄电池5小时率恒流放电曲线时间(h)电压(V)铅酸蓄电池简介 电池的使用寿命电池的使用寿命 电池的使用寿命是按照电池充放电的次数来计算的。电池的使用寿命是按照电池充放电的次数来计算的。 电池充饱电后放电电池充饱电后放电80%C80%C5 5后，再充饱电，视为一次充放后，再充饱电，视为一次充放循环。循环。 目前，牵引用铅酸蓄电池的最长使用寿命超过目前，牵引用

7、铅酸蓄电池的最长使用寿命超过15001500次。次。 当电池的容量下降到当电池的容量下降到80%C80%C5 5以下时，一般认为该电池使以下时，一般认为该电池使用寿命终止。用寿命终止。铅酸蓄电池简介 铅酸蓄电池的使用及维护n 蓄电池使用时的注意事项蓄电池使用时的注意事项n 蓄电池的充电方法蓄电池的充电方法n 蓄电池的放电蓄电池的放电n 蓄电池的放置蓄电池的放置铅酸蓄电池使用、维护1 1、电池使用前应清除外表面灰尘及脏物，并逐只检查有无损坏，经检查、电池使用前应清除外表面灰尘及脏物，并逐只检查有无损坏，经检查 无误后，根据需要将单体电池组成电池组无误后，根据需要将单体电池组成电池组。2 2、按照

8、使用维护说明书的要求配制电解液。、按照使用维护说明书的要求配制电解液。 3 3、取下注液盖将配制好的电解液注入电池至规定的液面高度。、取下注液盖将配制好的电解液注入电池至规定的液面高度。4 4、按照使用维护说明书的规定进行初充电。、按照使用维护说明书的规定进行初充电。5 5、经过初充电并在正常情况下使用的电池，再充电时应按照使用维护说、经过初充电并在正常情况下使用的电池，再充电时应按照使用维护说明书中的明书中的“正常充电正常充电”方法进行，充电量为上次放电量的方法进行，充电量为上次放电量的1.21.2倍左右，倍左右，但新电池前但新电池前5 5次的充电量应为上次充电量的次的充电量应为上次充电量的

9、1.51.5倍左右。倍左右。6 6、充电中电解液的温度不得超过、充电中电解液的温度不得超过5555。7 7、使用中由于电解液中水的分解及蒸发，造成密度升高及液面降低，应、使用中由于电解液中水的分解及蒸发，造成密度升高及液面降低，应加水调整；若因异常情况造成密度低于规定值，应加密度为加水调整；若因异常情况造成密度低于规定值，应加密度为1.400g/cm1.400g/cm3 3的硫酸溶液调整。密度调整应在充电末期进行。的硫酸溶液调整。密度调整应在充电末期进行。铅酸蓄电池使用、维护8、电池的表面、连接线及螺栓，应经常保持清洁、干燥。电池的表面、连接线及螺栓，应经常保持清洁、干燥。9、电池的连接，必须

10、保持接触良好。电池的连接，必须保持接触良好。1010、电池应避免过充电、过放电、强充电及充电不足。、电池应避免过充电、过放电、强充电及充电不足。1111、电池内不准落入任何有害杂质。、电池内不准落入任何有害杂质。1212、电池盖上不准放置任何导电物品。、电池盖上不准放置任何导电物品。1313、电池放电后，应及时充电，最长间隔时间不得超过、电池放电后，应及时充电，最长间隔时间不得超过2424小小时。时。1414、电池使用中若出现落后电池，应及时查明原因，立即修、电池使用中若出现落后电池，应及时查明原因，立即修复或更换。复或更换。1515、注入电池的水或硫酸溶液，温度应在、注入电池的水或硫酸溶液，

11、温度应在10351035之间。之间。铅酸蓄电池使用、维护 蓄电池的充电方法蓄电池的充电方法 蓄电池初充电蓄电池初充电 蓄电池正常充电蓄电池正常充电铅酸蓄电池使用、维护初充电前电解液配制初充电前电解液配制 蓄电池初充电 两个阶段两个阶段 第一阶段：用第一阶段：用0.1C0.1C5 5安电流，充电至电池的端电压普遍升安电流，充电至电池的端电压普遍升到到2.40V2.40V； 第二阶段：用第二阶段：用0.05C0.05C5 5安电流充电至电解液剧烈冒升气泡，安电流充电至电解液剧烈冒升气泡，电压与密度稳定（电压与密度稳定（2323）h h不变，且充电量达到额定容量的不变，且充电量达到额定容量的（4.5

12、54.55）倍。）倍。铅酸蓄电池使用、维护 正常充电 经过初充电正常使用的电池，再进行充电称为经过初充电正常使用的电池，再进行充电称为“正常充电正常充电” 正常充电分两个阶段：正常充电分两个阶段： 第一阶段：用第一阶段：用0.14C0.14C5 5安电流，充电至电池的端电压普遍升安电流，充电至电池的端电压普遍升到到2.40V2.40V； 第二阶段：用第二阶段：用0.07C0.07C5 5安电流充电至电解液剧烈冒升气泡，安电流充电至电解液剧烈冒升气泡，电压与密度稳定（电压与密度稳定（2323）h h不变，充电量为上次放电量的不变，充电量为上次放电量的1.21.2倍左右，但新电池前倍左右，但新电池

13、前5 5次的充电量应为上次放电量的次的充电量应为上次放电量的1.51.5倍左右。倍左右。铅酸蓄电池使用、维护 恒流充电法 一般采用10h率或20h率电流进行恒定电流充电。分段恒流充电法 一般开始时用3h率5h率电流进行充电，当端电压达到约2.4V以上时，或者液温显著升高时，将电流降到10h率20h率电流继续充电（又称递减电流充电法）。铅酸蓄电池使用、维护 恒压充电法 按每个单体电池以2.3V2.5V恒定电压进行，因此充电初期电流相当大，随着充电的进行，电流逐渐减少，在终期几乎无电流通过。限流恒压智能充电法 首先设定恒定电流充电，当电池电压达到一定值后，自动转为恒压充电，充电电流随着充电时间的延

14、长不断减少。目前比较好的充电机，在充好电后，再增加12个脉冲充电，即充一小时，停一小时，再充一小时。铅酸蓄电池使用、维护 补充充电法 除了浮充电以外，尽管正常的充电进行的很好，但在搁置一段时间以后，由于自放电而使容量减少，因此根据搁置时间的长短，以10h率20h率电流予以适当的充电，称为补充充电。蓄电池做备用时，充电后长期搁置不用时，应定期（如一个月）进行补充充电。均衡充电法 先将电池进行正常充电，待充电完毕，静置一小时，再用正常充电第二阶段的电流继续充电，直到产生剧烈气泡时，停充一小时。如此反复数次，直至电压、密度保持不变，于间歇后再进行充电便立即产生剧烈气泡为止。铅酸蓄电池使用、维护 电池

15、在使用中，每月应进行一次均衡充电。如有电池在使用中，每月应进行一次均衡充电。如有下列情况之一时，均应进行均衡充电：下列情况之一时，均应进行均衡充电： 放电电压经常降至终止电压以下；放电电压经常降至终止电压以下； 放电电流值经常过大时；放电电流值经常过大时； 放电后未及时进行充电；放电后未及时进行充电； 电解液混入危害不大的杂质时；电解液混入危害不大的杂质时； 经常充电不足或较长时间未使用时；经常充电不足或较长时间未使用时； 将极群组取出检查或清除沉淀物后。将极群组取出检查或清除沉淀物后。铅酸蓄电池使用、维护 电池的自放电电池非因工作原因而发生的放电现象，称为自放电。电池自放电通常有以下几个方面

16、的原因：过量补水造成电解液益出，表面放电加入含有杂质的酸或水长期放置导致电解液分层自放电的危害：能量损失、易硫化铅酸蓄电池使用、维护 深度放电 电池在使用时，放出容量一般要求不得超过其额定容量的80%，当电池放出容量超过80%时，我们说电池发生了深度放电。 当电池放出容量达到80%时，叉车上的容量显示器就进入了红灯区域，此时应该立即前往充电场所进行充电。 深度放电对电池的危害：易硫化、易使极板膨胀变形活性物质脱落致使容量下降、寿命缩短等。铅酸蓄电池使用、维护 蓄电池的放置放完电的蓄电池禁止长期放置。长期放置不用的带液蓄电池蓄每月补充充电一次，防止电解液分层。需长期放置的蓄电池，应防止在通风阴凉

17、的环境中，避免阳光直射。如果采购近期不用的备用电池，建议采购干电池。如果已经采购了带液的电池，在长期放置前，建议将电解液比重调低。铅酸蓄电池使用、维护 为何低温下使用的电池动力不足？为何低温下使用的电池动力不足？ 低温状态下，电解液的粘稠度增加，导致电解液中的离子移动困难，反应速度降低，电池的内阻增大，导致电池内耗增加，因此就会表现为动力不足。铅酸蓄电池使用、维护 为什么电池在大电流放电时，能放出的容量比较少？ 大电流放电时，电池极板与和它接触到的酸迅速反应，这样就会极大地消耗极板中的酸，导致和极板接触的酸的浓度迅速降低，这样电池就不能够持续地进行供电。这是电池表现出能放出来的容量较少的原因。

18、铅酸蓄电池使用、维护 为什么电池在大电流放电时，能放出的为什么电池在大电流放电时，能放出的容量比较少？容量比较少？ 铅酸蓄电池产生故障的原因很多，除正常的自然损坏及制造质量和运输保存影响外，大多数是由于使用维护不当所造成。据调查材料证明有的单位所用蓄电池安装投产后半年至1年即报废；而同一批、同一型号的蓄电池有的单位则使用了3年至4年尚属良好设备，这足以说明维护工作的好坏直接影响到蓄电池的使用年限。铅酸蓄电池使用、维护 常见故障极板硫酸盐化极板硫酸盐化蓄电池内部短路蓄电池内部短路蓄电池容量不足蓄电池容量不足蓄电池爆炸蓄电池爆炸蓄电池活性物质过量脱落蓄电池活性物质过量脱落蓄电池反极蓄电池反极铅酸蓄

19、电池使用、维护 （一）极板硫酸盐化 铅酸蓄电池在正常放电情况下，正、负极板上的活性物质（PbO2及Pb)，大都变为松软的硫酸铅小晶体。这些小晶体均匀分布在多孔的极板上，在充电时很容易和电解液接触，起化学反应而恢复为原来的二氧化铅和绒状铅，但如果维护管理不当，极板上的硫酸铅结晶，就会逐渐形成为体积大而又导电不良的粗结晶硫酸铅，甚至可以结成面积较大，几乎不溶于电解液较为坚实的硫酸铅结晶层，附在极板表面，造成极板硬化。这种结晶导电性差，体积大，会堵塞极板的微孔，妨碍电解液的渗透，增加了极板电阻，并在以后一般充电中，很难使其恢复原状，这样就使极板上的活性物质减少，容量降低，严重时将使极板失去可逆作用而

20、损坏。这就是所谓极板的硫酸盐化。铅酸蓄电池使用、维护故 障 特 征 可 能 原 因 排 除 方 法 未 能 及 时 充 电 和 周 期 治 疗 长 期 充 电 不 足 经 常 过 放 电 电 解 液 杂 质 含 量 过 高 充 电 中 断 时 间 过 长 液 面 过 低 ， 极 板 露 出 a 容 量 降 低 ； b 电 解 液 密 度 下 降 ， 低 于 正 常值 ； c充 电 过 程 电 压 上 升 快 ， 放 电过 程 电 压 下 降 快 ； d 充 电 时 冒 气 过 早 ， 但 密 度 上升 慢 。 电 解 液 密 度 过 高 a 过 充 电 法 ； b 反 复 充 电 法 ； c

21、水 处 理 法 。 常见故障及排除方法 铅酸蓄电池使用、维护 预防硫酸盐化的基本方法 不过放电不过放电 放电后及时进行充电放电后及时进行充电 定期进行均衡充电定期进行均衡充电 液面下降，及时补充纯水，切勿加浓硫酸液面下降，及时补充纯水，切勿加浓硫酸 蓄电池因故倾倒，损耗酸液，应按倾倒前的密度补充蓄电池因故倾倒，损耗酸液，应按倾倒前的密度补充 暂不用的蓄电池，应充足电，上好注液盖，清洁蓄电池暂不用的蓄电池，应充足电，上好注液盖，清洁蓄电池 上口，再放置上口，再放置铅酸蓄电池使用、维护 （二）蓄电池内部短路 蓄电池内部短路是因正、负极板搭接形成的。蓄电池内部短路是因正、负极板搭接形成的。故障特征

22、可能原因 排除方法 隔板破损 更换破损的隔板 蓄电池内部落入导电物质 去除引起短路的导电物 蓄电池槽底部沉淀物过多 排除蓄电池底部沉淀物 a 电解液温升高； b 充电时电解液密度上升慢或不上升； c 充电时气泡少或无气泡； d 放电时开路电压低，电压下降快。 极板弯曲 更换新蓄电池 铅酸蓄电池使用、维护 （三）蓄电池容量不足 蓄电池在使用中达不到额定容量的要求或容量不足，首先蓄电池在使用中达不到额定容量的要求或容量不足，首先应该考虑电池初充电不足或使用后充电不足，检查电解液应该考虑电池初充电不足或使用后充电不足，检查电解液密度是否较低，充电后是否有密度上升的现象，如果密度密度是否较低，充电后是

23、否有密度上升的现象，如果密度不变，应考虑外接线路不畅通，电阻较大。不变，应考虑外接线路不畅通，电阻较大。 电池容量如果逐渐降低，检查极板是否有硫酸盐化现象，电池容量如果逐渐降低，检查极板是否有硫酸盐化现象，电解液是否混入了有害杂质，电池是否有局部短路现象。电解液是否混入了有害杂质，电池是否有局部短路现象。电池因使用时间较长是否有板栅腐蚀，极板断裂，活性物电池因使用时间较长是否有板栅腐蚀，极板断裂，活性物质过量脱落，并分别采取处理措施。质过量脱落，并分别采取处理措施。 电池在使用中容量突然降低，应首先检查电池接线端是否电池在使用中容量突然降低，应首先检查电池接线端是否有白色硫酸铅析出物，测量电压

24、是否有电池反极的现象，有白色硫酸铅析出物，测量电压是否有电池反极的现象，电池内部是否有短路，是否有极板或整个极群脱落的现象。电池内部是否有短路，是否有极板或整个极群脱落的现象。 铅酸蓄电池使用、维护 （四）蓄电池发生爆炸 蓄电池充电到末期，两极转化为有效物质后，再继续充电，蓄电池充电到末期，两极转化为有效物质后，再继续充电，就会产生大量的氢、氧气体。当这种混合气体浓度在空气就会产生大量的氢、氧气体。当这种混合气体浓度在空气中占中占4%4%时，遇到明火就会发生爆炸。时，遇到明火就会发生爆炸。 预防的办法： 控制充电量，不过充控制充电量，不过充 充电中，接线点要牢固，不因松动产生火花充电中，接线点

25、要牢固，不因松动产生火花 使用中采用低压恒压充电，气析量少使用中采用低压恒压充电，气析量少 预防蓄电池外壳裂痕、电解液渗漏、渗到电缆沟，引起线预防蓄电池外壳裂痕、电解液渗漏、渗到电缆沟，引起线路短路产路短路产 生火花、起火爆炸生火花、起火爆炸铅酸蓄电池使用、维护 （五） 极板活性物质过量脱落 电池槽底部短时间内积聚了大量的沉淀物，容量下降，温电池槽底部短时间内积聚了大量的沉淀物，容量下降，温升高，电解液混浊，析气量大。这是极板活性物质过量脱落升高，电解液混浊，析气量大。这是极板活性物质过量脱落的主要特征。的主要特征。极板活性物质过量脱落的原因充电电流过大，时间过长，温度过高充电电流过大，时间过

26、长，温度过高经常过放电，生成大量硫酸铅，体积过分膨胀，结合力下降经常过放电，生成大量硫酸铅，体积过分膨胀，结合力下降电解液密度过大，腐蚀性大，活性物质机械强度下降电解液密度过大，腐蚀性大，活性物质机械强度下降经常过充电，活性物质过度氧化、疏松，板栅受到腐蚀，失经常过充电，活性物质过度氧化、疏松，板栅受到腐蚀，失去承受活性物质能力去承受活性物质能力经常处于高温下充电，正极活性物质形成泥浆软化，易脱落经常处于高温下充电，正极活性物质形成泥浆软化，易脱落杂质进入电池，碱性物质会引起负极多孔金属铅膨胀脱落杂质进入电池，碱性物质会引起负极多孔金属铅膨胀脱落铅酸蓄电池使用、维护 （六）蓄电池的反极 蓄电池

27、在多个串联使用中，如果有某个电池容量降低，甚蓄电池在多个串联使用中，如果有某个电池容量降低，甚至完全丧失容量的话，那么在放电过程中，它就很快放完至完全丧失容量的话，那么在放电过程中，它就很快放完了自己的容量。该只电池不但不继续放电，还因为它的端了自己的容量。该只电池不但不继续放电，还因为它的端电压比其它电池的端电压低而被反充电，以致使它的极板电压比其它电池的端电压低而被反充电，以致使它的极板的正、负极性逆转。的正、负极性逆转。 反极故障的原因： 反极故障的主要原因多是由于过量放电后充电不足，或是反极故障的主要原因多是由于过量放电后充电不足，或是初充电没有充足而造成极板硫酸盐化，或者极板间有短路

28、初充电没有充足而造成极板硫酸盐化，或者极板间有短路故障存在而引起故障存在而引起。铅酸蓄电池使用、维护 电解液的管理 铅酸蓄电池电解液是用密度1.84的浓硫酸和纯净水配制而成.硫酸是强氧化剂，它与水有亲和作用，溶于水时放出大量的热量，因此操作人员要戴上护目镜、耐酸手套，穿胶鞋或靴子，围好橡皮围裙。专业点安全。配制前，要将容器清洗干净，为防酸液溅到皮肤上，先准备好5氢氧化铵或碳酸钠溶液，以及一些清水，以防万一溅上酸液时，可迅速用所述的溶液擦洗，再用清水冲洗。 选择电解液浓度时，还要考虑蓄电池的工作环境温度。工作在寒冷温度下，电解液浓度应高点，在炎热的气温下，电解液浓度可低一点。 铅酸蓄电池使用、维

29、护 电解液的管理 一般情况下，在25(电解液温度)时密度为128，在其他温度下可按下式计算： Da=Dt+00007(t-25) 式中的Da为25时的密度；Dt为实际温度时的密度;t为测定时电解液的温度。 配制时,先估算好浓硫酸和水的需要量，把水先倒入容器内，然后将浓硫酸缓缓倒入水中，并不断搅拌溶液。 刚配制的溶液温度很高，不可马上注入蓄电池内，要等温度降到40以下，再测量溶液浓度并进行调整到标准值，再加入蓄电池内。铅酸蓄电池使用、维护 电解液的管理铅酸蓄电池电解液密度和颜色异常现象的分析电池在充放电过程中，电解液密度应该在1.070-1.290g/cm3之间变化，充电时电解液密度升高，放电时

30、电解液密度降低。电解液密度太高，容易造成极板硫酸盐化和加速板栅腐蚀，密度太低，放电容量受到影响。电池使用后，电解液在没有损失的情况下密度偏低，在充电中电解液密度上升少或不变，说明极板有硫酸盐化现象，需要进行消除硫酸盐化的处理。电池充好电以后，在搁置期间，密度下降大，说明电池自放电严重，电解液中杂质较多应更换电解液。电解液颜色、气味不正常，并有浑浊沉淀等现象，可能由于电解液不纯，电池内落入尘土或其他杂质，活性物质脱落严重造成的，这种情况需要换电解液，并冲洗电池内部。同时应注意电池充放电流不应过大，充电时电解液温度不应过高，防止活性物质进一步脱落。铅酸蓄电池使用、维护矿井轨道与车辆概述： 轨道运输

31、是目前我国各种矿山井下运输的主要方式。轨道运输的主要设备有轨道、矿车、牵引设备和辅助机械设备等。在牵引设备方面，我单位主要接触的是井下运输设备，以特殊防爆型电机车为主，地面以架线式电机车为主。 铺设轨道是为了减小车辆运行的阻力。轨道铺设应牢固而平稳，并有一定的弹性，以缓和车辆运行的冲击，延长轨道和车辆的使用年限。轨道线路在空间的位置，曲线半径及直线与曲线的连接；纵断面图表示线路的坡度。轨道线路在平面上应力求能成直线；在纵断面上应力求平坦避免过多起伏，以免增加机车的运输的困难。 矿井轨道与车辆井下采用机车运输的相关规定（一） 因煤矿井下有瓦斯和煤尘等易燃易爆气体和粉尘，为防止电机车引起瓦斯、煤尘

32、的爆炸或燃烧，煤矿安全规程对机车运输使用范围有明确规定： 在高瓦斯矿井进风（全风压通风）的主要运输巷道内，应使用矿用防爆特殊型蓄电池电机车或防爆柴油机车。如果使用架线电机车，必须遵守下列规定： （1）、沿煤层或煤层的巷道必须砌碹或锚喷支护。 （2）、有瓦斯涌出的掘进巷道的回风流，不得进入有架线的巷道中。 （3）、架线电机车必须装设便携式甲烷检测报警仪。 （4）、掘进的岩石巷道中，可以使用防爆特殊型蓄电池电机车或防爆柴油机车。矿井轨道与车辆电机车运输 电机车运输是矿井运输中极为重要的部分。是矿井水平巷道长距离运输的主要方式。主要设备有轨道、矿车、牵引设备和辅助机械设备等。担负着煤炭、矸石、材料、

33、人员等繁重的运输任务。 窄轨电机车（以下简称电机车）是指规矩为600mm、762mm和900mm的电机车。按电机车的粘着重量可分为2.5t、5t、7t、8t、10t、12t、14t、20t等；按电压等级可分为48v、90v、110v、132v、140v、250v、550v等；按供电方式可分为架线式和蓄电池式两种。蓄电池式电机车按安全性可分为增安型、隔爆型和防爆特殊型三种。矿井轨道与车辆井下采用机车运输的相关规定（二） （5）、瓦斯矿井的主要回风巷和采区进、回风巷内，应使用防爆特殊型蓄电池电机车或防爆柴油机车。 （6）、煤（岩）与瓦斯突出矿井和瓦斯喷出区域中，如果在全风压通风的主要风巷内使用机车

34、运输，必须使用防爆特殊型蓄电池电机车或防爆柴油机车。矿井轨道与车辆矿井轨道一、轨道机构及轨型选择矿井轨道是由下部建筑和上部建筑组成。下部建筑就是巷道底板；上部建筑包括钢轨、轨枕、道床及接轨零件。1、钢轨 钢轨的用途是承受列车负荷并把负荷传给轨枕、道床和底板，形成平滑而坚固的轨道，以减小列车运行阻力。钢轨断面一般是“工”字型，断面不大，但它具有足够的抗弯力矩。钢轨的型号是以每米长度的质量（公斤米）表示。钢轨的质量越大，强度越大，稳定性越好。因此，运行的列车越重，速度越大，行车次数越多，就应采用重型钢轨。钢轨型号的选择与运输量、矿车质量和矿车容积有关。矿用标准钢轨的规格见图。矿井轨道与车辆 钢轨的

35、型号及规格 钢轨的型号以每米长度的质量来表示（kg/m），规格为：轻轨有9、12、15、24、30kg/m五种，重轨有33、38、43、50kg/m四种。 钢轨的用途是直接承受列车负荷并把负荷传给枕轨、道床和底板，形成平滑而坚固的轨道，以减小列车运行阻力，同事支撑并引导列车按一定方向运行，承受来自车轮的压力、冲击力和纵向惯性力、横向离心力等。钢轨质量越大，强度越大，稳定性越好。 煤矿安全规程规定：新建或改扩建的矿井中，对运行7T及其以上机车或3T及其以上矿车的轨道，应使用不低于30kg/m的钢轨。矿井轨道与车辆2、轨枕 轨枕有木质的、金属的和钢筋混凝土的。木轨枕的优点是：有弹性，加工容易，价格

36、便宜，安装方便。缺点是：易腐烂，维修工作量大。但经防腐处理可延长它的使用年限。 为了节省木材，目前矿山已经推广使用钢筋混凝土轨枕。根据计算，以钢筋混凝土轨枕代替木轨枕，每铺一公里单轨线路就可节约木材3040m。这种轨枕的优点是：强度大，坚固耐磨，稳定性好；使用时间长，维修费用少；不怕矿坑水的腐蚀；取材和制造均方便。其缺点是弹性差。但在轨底与轨枕之间放置橡胶块，便可以克服缺点。矿井轨道与车辆3、道床 道床材料必须是坚固，不潮解，不存水的。最好的道床是碎石。碎石粒度为2040. 在水平及倾角10以下的巷道内，轨枕下面的道床厚度不得小于150；倾角大于10的斜巷内，应在底板上挖轨枕沟，其深度约为轨枕

37、厚的23，轨枕下面的道床厚度不得小于50。道床上部的宽度应超出轨枕50100。4、接轨零件 接轨零件的用途是在纵向把钢轨接在一起，并将钢轨固定在轨枕上 钢轨之间的连接是用鱼尾板及螺栓。钢轨与轨枕的连接是通过道钉钉入轨枕后用钉头将轨底紧紧压在轨枕上面。矿井轨道与车辆 二、轨距 直线轨道上两钢轨轨头内侧之间的距离称为轨距。我国矿山井下的标准轨距为600、762和900。新设计的矿山必须采用标准轨距。采用标准轨距对于矿车的统一，提高矿车的制造质量以及巷道的标准化都有重大意义。 煤矿安全规程规定矿井轨道必须按标准铺设。主要运输巷道轨道的铺设质量应符合下列要求：1、扣件必须齐全、牢固并与轨型相符。轨道接

38、头的间隙不得大于5mm，高低和左右错差不得大于2mm。2、直线段2条钢轨顶面的高低差，以及曲线段外轨按设计加高后与内轨顶面的高低偏差，都不得大于5mm。3、直线段和加宽后的曲线段轨距上偏差为+5mm，下偏差为-2mm。4、在曲线段内应设置规矩拉杆。5、轨枕的规格及数量应符合标准要求，间距偏差不得超过50mm。道渣的粒度及铺设厚度应符合标准要求，轨枕下应捣实。对道床应经常清洗，应无杂物、无浮煤、无积水。矿井轨道与车辆 三、线路坡度 线路坡度是线路纵断面上两点的高差与其间距之比，通常以千分数表示。 井下运输线路的坡度一般为310 。如果坡度小于3 ，巷道排水较困难；坡度过大，电机车将难以牵引车组上

39、坡运行，而且制动困难，不安全，轨道车辆轮缘磨损严重。 最理想的井下线路坡度就是等阻坡度。所谓等阻坡度就是重列车下坡运行阻力等于空列车上坡运行阻力时的线路坡度。因为重列车与空列车运行阻力相等，所以所需牵引力也相等 。矿井轨道与车辆 四、最小弯道半径 车辆在弯道上运行时，由于离心力作用和轮缘与轨道间的阻力作用增加了车辆运行的困难，离心力和弯道阻力的大小与车辆运行速度，弯道半径和车辆轴距等因素有关。因此，最小弯道半径应根据车辆运行速度和轴距大小来确定。 当转角小于90时，两轴车辆的运行速度小于1.5米秒，最小弯道半径不得小于轴距的7倍；运行速度大于1.5米秒，最小弯道半径不得小于轴距的10倍；运行速

40、度大于3.5米秒，最小弯道半径不得小于轴距的15倍。当转角大于90时，最小弯道半径均按大于轴距的1015倍考虑。矿井轨道与车辆 五、外轨抬高 车辆在弯道上运行时，由于离心力作用，使车轮轮缘压向外轨，加剧了轮缘与钢轨的磨损，并使运行阻力增加，严重时将发生翻车事故。为了消除离心力的上述影响，应将弯道外轨抬高，使车辆在弯道上运行时，离心力与矿车重量的合力垂直轨面，这样就使车辆不在受横向力作用的影响而顺利通过弯道。矿井轨道与车辆蓄电池电机车蓄电池电机车一、矿用电机车的发展概况 矿用架线式电机车 矿用蓄电池电机车蓄电池电机车二、矿用电机车的分类 蓄电池电机车二、矿用电机车的分类 使用范围：主要用于非瓦斯

41、矿井以及一、二级瓦斯矿有新鲜风流的大巷中。1.1.直流架线式电机车直流架线式电机车架线式电机车的供电原理 蓄电池电机车2.蓄电池电机车二、矿用电机车的分类使用范围： 用于有瓦斯、煤尘积存较多的巷道运输 ； 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。 蓄电池电机车二、矿用电机车的分类 3.3.蓄电池式电机车分类蓄电池式电机车分类蓄电池电机车分为一般型、安

42、全型和防爆特殊型三种。一般型适用于无瓦斯煤尘爆炸危险的矿井巷道运输。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。防爆特殊型适用于瓦斯煤尘爆炸危险的矿井巷道运输。蓄电池电机车 C X T 8 A 防爆特殊型电机车粘着质量8t A型蓄电池式 第二节第二节 矿用电机车的结构矿用电机车的结构蓄电池电机车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。蓄电池电机车一、机械部分 架线式电机车的基

43、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 蓄电池电机车 1.1.车架车架 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。 蓄电池电机车 2 2、轴箱、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。 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

44、； 7-轴承压盖；8-座孔；9-滑槽 轴箱蓄电池电机车 3、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 轴箱蓄电池电机车4.4.弹簧托架弹簧托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。弹簧托架l-均衡梁；2-板簧；3-轴箱；4-弹簧支架 蓄电池电机车 5.5.齿轮传动装置齿轮传动装置 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

45、动效率比较高齿轮使用寿命高 蓄电池电机车6.6.制动装置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。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。 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 蓄电池电机车7.7.撒砂装置撒砂装置矿用机车撒砂装置

46、l、3-拉杆；2-摇臂；4-锥体；5-出砂导管；6-弹簧 蓄电池电机车8.8.缓冲连接装置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 蓄电池电机车二、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。 牵引电动机的作用有两个：牵引作用和制动作用。 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。 受电器的作用是从接触架线上取用电能（架线式）。蓄电池式电机车 是从车体上的铅酸蓄电池取电。启动电阻的作用是限制牵引电动机的启动电流。 自动开关与照明。 蓄电池式

47、电机车的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。蓄电池电机车 1、隔爆型直流牵引电动机 牵引电动机的容量有长时容量和小时容量之分。长时容量是指在电动机绝缘材料的允许温升条件下，电动机长时连续运转所能输出的最大容量。矿山机械设备小时容最指在允许温升条件下，电动机连续运转1小时的最大容量，它是电动机的额定容量，标在电动机铭牌上。2、控制器控制器是操纵牵引电动机及电机车运行的重要设备。它包括控制和换向两部分，前者称为主控制器（主轴），后者称为换向器（换向轴）。矿山机械设备主控制器具有接触点磨损少，消弧措施较完善

48、，能承受较频繁的带电操作等优点；而换向器无消弧装置，故只能在无负荷电流下变换挡位。主控制器与换向器之间装有机械闭锁装置，这种闭锁能保证：（1）只有当主控制器处于“0”位时，换向器才能转动，以免换闷轴接触带电部分后被烧毁。（2）只有当换向器手柄置于“向前”或“向后”位置后，电机车才能转动主轴，即换向器在零位时主轴不能转动，这样可以确保司机正确选择开车方向。（3）除应严格按操作规程操作外，还应经常检查机械闭锁的可靠性及各触头铜片是否接触良好，各形状闭合、断开是否灵活可靠，如触头被烧蚀，应立即打磨光洁，烧蚀严重者应立即更换。蓄电池电机车 2、换向器（3）当1台电动机发生故障，只有另1台电动机单独运行

49、时，主轴手柄不能转到2台电动机并联运行的位置上。（4）只有当2个控制器都处于“0”位时，换向器手柄才能从轴上取下来，以免接错电路损坏电器。（5）主控制器在结构上保证主轴由运行位置转到电气制动位置时，电机车先转到“0”然后反问转到电气制动位置，保证了电气制动之前先切断电源。3、启动电阻启动电阻的作用是限制牵引电动机的启动电流。它通常由几个单独的电阻元件组成，因连接方式不同，电阻值大小也不相同。矿山机械设备矿用电机车一般采用带状电阻，带状电阻是用不同断面高电附率的铜或铁、铬、镍合金带作成的螺旋状电阻。启动电阻是牵引电动机进行启动、凋速和进行电气制动的重要设备。4、照明装置 电机车前、后均装有照明灯

50、，通常由接触网路供电。除此之外，电机车还备接入网路的携带州灯。蓄电池电机车 以下按照CDXT-5J蓄电池电机车为例说明电机车电路工作 原理蓄电池电机车CDXT-5J型机车的电器原理图如图，由电源供给的电流，经过两组插销，引至控制器和其他有关电器上。通过控制器的两个操作手柄，使各触电相互转换，控制了机车的启动、运行、停止、换向等。换向手柄有“正”“反”两个位置。运行手柄有6个位置，接通情况如下：第一位置：电池并联，电动机串联，电动机为额定磁场级，同时线路中串入启动电阻，机车低速自动。第二位置：电池并联，电动机串联，电动机为额定磁场级，机车加速。第三位置：电池并联，电动机并联，电动机为消弱磁场级，

51、机车加速。第四位置：电池并联，电动机并联，串入电阻，电动机为额定磁场级，机车加速。第五位置：电池并联，电动机并联，电动机为消弱磁场级，机车加速。第六位置：电池串联，电动机并联，电动机为额定磁场级，全速运行。第二位置、第六位置机车正常运行，其余各位置均不宜长期运行。 CDXT-5J蓄电池电机车电路工作原理蓄电池电机车第三节第三节 矿用电机车运行理论矿用电机车运行理论蓄电池电机车运行知识一、电机车运行方程式 制动状态-制动力作用牵引状态-有牵引力作用惯性状态-无牵引力作用蓄电池电机车运行知识一、电机车运行方程式 1）静阻力 静阻力包括基本阻力F0和坡道阻力Fi。 F0=1000（mD+mZ）g F

52、i=1000（mD+mZ）gsin 列车运行全部静阻力： Fj= F0+ Fi=1000（mD+mZ）g（sin） =1000（mD+mZ）g（i） mD-电机车质量，t；mZ-矿车组质量；g-重力加速度，取10m/s2；-列车运行的基本阻力系数;-电机车在坡道上运行的倾角。 蓄电池电机车运行知识一、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） （sin）g1.1a F惯性状态列车运行方程式 ： -Fj+Fa=-1000（mD+mZ）g（sin）+ 1100a（mD+mZ）=

53、0 即：（sin）g-1.1a=0 F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（sin）蓄电池电机车运行知识二、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=1000P0 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： Fk1000P0 整台电机车的粘着条件为：F1000Pn Fk-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； -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

54、-机车作用在全部主动轮对上的电机车重力，KN； 0PPn蓄电池电机车运行知识三、电机车制动力 对于单个轮对，制动力B0的值为 B0=N0单个轮对制动力B0与粘着力Tk应满足的关系为 B0Tk 整台电机车上所能给出的制动力为B=N1000Pn闸瓦总压力的极限值为 nPN1000max注意：牵引力和制动力都必须小于粘着力。 蓄电池电机车运行知识一、电机车司机操作要求 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； 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 ；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

55、，以及前面有车辆、行人时，都必须减速，并发出警号 ；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；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；蓄电池电机车运行知识一、电机车司机操作 要求 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； 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； 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； 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； 同一线路同一方向行驶时，两车必须保

56、持 大于100米的距离，严禁追尾行驶。蓄电池电机车运行知识 电机车运行和验收时注意事项1.电机车在运行中的注意事项 经常检查轴承箱，牵引电动机轴承与车轴连接处发热情况；检查电缆接头处是否完好安全；特别注意任何不正常的声音和气味。 用车辆运送人员，每班发车前都应检查各车的连接位置，轮轴和车闸等；运输人员时，严禁同时运送有爆炸性的，易燃性或腐蚀性的物品或附挂物料车。 在运送人员时，为确保安全，列车运行速度不得超过4m/s。2.电机车司机在车库验收机车时的注意事项 检查一切可移动的盖子是否盖好，各处螺母是否已拧紧。 检查各导线保护外套是否紧密完好。 检查各机械部分是否正常，各润滑点是否有足够的润滑剂

57、；制动系统是否完好，制动闸瓦厚度不应小于10mm。 调整闸瓦间隙，使制动闸瓦与轮箍间的空隙在23mm范围内，闸瓦圆弧应与车轮同心。此外，司机还应重点检查下列部位：检查制动系统的制动和解除制动是否灵活可靠，左右两侧闸瓦动作是否同步；试验砂箱在两个方向撒砂时工作是否良好；电源插销是否失爆；前后车灯是否完好；电动机供电线路是否完好正常； 若在交接班时，交班司机应把机车的技术状况全面告诉接班司机，接班司机应按前五条进行检查，轴承箱温度高于80时，机车必须回库检修。蓄电池电机车运行知识二、电机车维护 （9）检查蓄电池电量是否足够，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

58、，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。 蓄电池电机车运行知识二、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

59、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；蓄电池电机车运行知识三、电机车事故案例F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% 。F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

60、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%。 蓄电池电机车运行知识三、电机车事故预防2预防措施缺少碰头或碰头失效。制动装置不正常。车灯损坏或照明距离不足。连接装置失常。3t以上机车的撒砂装置不正常或砂子质量不符合要求。警铃或喇叭不正常。电气防爆部分失去防爆性能。 蓄电池电机车运行知识三、电机车事故案例1事故原因行人违章 司机违章 管理人员素质低 管理水平差 蓄电池电机车运行知识（1）巷道狭窄障碍物多，无法躲避与人相碰事故搞好运输巷道文明生产及安全质量标准化工作。机车运输巷道的设计、施工、维护标准符合规程要求。严格执行运输巷道中行人规定。