铁路煤仓牵引系统的技术方案

铁路煤仓牵引系统的技术方案

1各类调车牵引系统主要情况目前，我国的铁路运输系统主要包括以下类型：。(1)钢丝绳拉火车厢侧邦或底梁这种牵引系统主要用于无级绳绞车、牵引绳套或专用挂钩挂在火车厢侧邦或底梁上,不仅容易损坏车厢及路轨,而且操作不便,安全保障条件差。(2)机车调车少数矿井采用机车调车,这种牵引系统机动性好,但成本高,维修复杂且难以实现装车、计量集中控制和自动控制。(3)横向双轮调车牵引系统该系统主要由横置双摩擦轮调车绞车和铁牛等部件组成,能够实现双向调车,但易产生咬绳、爬绳和压绳,钢丝绳及摩擦轮磨损严重,其调速方式有机械变速和直流电机调速,前者无法实现集中控制,后者能耗高。(4)纵向双轮调车牵引系统该系统主要由纵置2摩擦轮绞车和铁牛等部件组成,绕线电机通过电阻切换调速。该系统能减轻钢丝绳的磨损,但无法实现双向调车,能耗高,不易实现集中控制和自动控制。各种调车牵引系统主要情况对比见表1。通过分析可以看出现有牵引系统均存在一定的不足,因此有必要用更好的牵引系统取而代之。24系统调速机型为克服现有调车牵引系统的不足,提出4绳轮调车牵引系统,其组成见图1。该系统的牵引主机为4JDM型调车绞车,它由电动机通过双驱动齿轮减速器带动4个绳槽式摩擦轮,摩擦轮驱动钢丝绳,钢丝绳牵引铁牛,铁牛带动列车。主机通过双速电机或变频调速器调速。该系统与其他系统相比有以下优点:(1)既能保证双向调车,又能防止咬绳、爬绳和压绳,减少钢丝绳的磨损。(2)操作方便,便于实现装车计量集中控制。(3)调速方式先进可靠,能耗低。(4)与机车调速系统相比,成本低,维护维修简单。(5)主机与同等功率的绞车相比,牵引力大。(6)铁牛采用火车碰钩和尾框组,摘挂钩方便,安全可靠。34参数：确定驾驶员系统的配置牵引系统参数主要有:系统运行阻力W、绞车功率N、钢丝绳安全系数S、摩擦轮直径D和配重Q。3.1系统运行阻力w系统运行阻力主要是列车运行阻力W′和钢丝绳运行阻力W″。3.1.1客车阻力计算列车运行阻力一般包括基本阻力和坡道阻力、弯道阻力、道岔阻力、起动阻力、风阻等附加阻力。由于装车牵引系统只能布置在直线段,故列车运行阻力主要包括基本阻力、起动阻力、坡道阻力和风阻。根据煤炭工业出版社出版的“选煤厂设计手册”规定,列车运行阻力系数ˉω′=8kg/tω¯¯′=8kg/t(包括起动、坡阻、风阻)。W′=n(G+G0)ˉω′W′=n(G+G0)ω¯¯′式中n——车厢数量,节G——每节车载重,kgG0——每节车自重,kg考虑多数煤矿装车线路及车辆维护不甚及时,情况较为复杂,应给定工矿系数Kr=1.1～1.3。W′=Κrn(G+G0)ˉω′(1)根据西安煤矿设计院1991年至1992年2月在淮南和徐州2矿区实测的结果,列车运行阻力与气候、线路状况及列车总重量有关。天气炎热(35℃以上)、线路较差、列车总重量较小(小于1500t)时阻力较大;反之,气温较低(20℃,冬季不低于20℃)、线路较好、列车总重量较大(1500t以上)时阻力相对较小。3.1.2单位长度染色整质fk钢丝绳运行阻力主要是钢丝绳与托辊间的摩擦力。W″=2PKLfK(2)式中PK——单位长度钢丝绳的重量,kg/mL——运输距离,mfK——钢丝绳沿托辊运行阻力系数,fK=0.2W=W′+W″=Krn(G+G0)W′+2PKLfK(3)3.2绞车电机的功率绞车电机功率主要由作用于绞车摩擦轮上的圆周力、牵引速度和机械传动效率决定。3.2.1rad1、kisi-1、3式圆周力P与牵引系统运输长度、布置形式、导向轮数目和钢丝绳在摩擦轮上的围包角等有关。Sn=S1eμαP=Sn-S1=S1(eμα-1)(4)式中Sn——系统最大张力S1——系统最小张力μ——钢丝绳与摩擦轮间的摩擦系数,取μ=0.12α——围包角,rad某张力点张力Si=KiSi-1(5)当钢丝绳的改向小于90°时,Ki=1.03当钢丝绳的改向等于90°时,Ki=1.04当钢丝绳的改向等于180°时,Ki=1.053.2.2电机功率N=1.2PV/(102η)(6)式中V——牵引速度,m/sη——绞车机械传动效率3.3现场钢锤滑车根据式(3)(4)(5)计算牵引系统各主要张力点张力后即可计算系统所需配重G,设张紧滑车两侧的张力分别为S2和S3,由于现场重锤的滑车多采用垂直布置,则G=(S2+S3)Κ2Κ3ηλ+GΗ(7)式中λ——重锤套数GH——滑车阻力,GH=0.03WH/ηWH——滑车质量3.4拉伸性能若选择钢丝绳破断拉力总和为Fa,牵引系统最大张力为Smax,则钢丝绳破断安全系数S=Fa/Smax(8)根据《煤矿安全规程》,参照井下无极绳运输S≥3.5。3.5轮直径大小变化摩擦轮直径的大小影响绞车结构尺寸和钢丝绳使用寿命。摩擦轮直径太小,钢丝绳过分弯曲,容易损坏;摩擦轮直径过大,则绞车尺寸增大。根据《选煤厂设计手册》,对抛物线滚筒D/d≥16式中d——钢丝绳直径,mm参照井下无极绳运输规定D0/d≥20式中D0——导向轮直径取D/d≥20(9)44绳轮配置指导系统的应用以4JDM-30调车系统为例。4.1重量pk/mm2牵引重车数量n=30,最大运输距离L=450m,牵引速度V=9.6m/min,钢丝绳为6×19Φ37单位重量Pk=5.15kg/m,抗拉强度170kg/mm2,破断力总和Fa=87600kg。根据铁道部(1979)铁基1417号文规定,混合列车平均自重G=19.2t,载重G0=54t,取Kr=1.2,则根据式(1)、(2)、(3)计算得W=2.2×104kg4.2绞车牵引的确定见图2。S2=S1S4=S3=1.05S2=1.05S1S5=S4=1.05S1S6=S5+450×5.15×0.2=1.05S1+463.5S7=1.042S6=1.135S1+501.3S8=S7+Κrn(G+G0)ˉω′=1.135S1+2.16×104S10=S9=1.042S8=1.2S1+2.3×104因为S10=S1eμα所以1.2S1+2.3×104=S1eμαS1=2.3×104eμα-1.2=2.3×104e0.12×7π-1.2=1800kgS10=1800e0.12×7π=2.5×104kg考虑到绞车牵引力应略大于系统最大张力,故选取绞车牵引力3×104kg。4.3必要的绞车电机功率4.3.1摩擦轮的周期能用P=S10-S1=2.5×104-1800=2.32×104kg4.3.2所需的电机功率Ν=1.2ΡV102η=1.2×2.32×104×9.6102×0.85×60=51.4kW选取绞车电机功率55kW。4.4为钢丝绳系数辩护S=FαSmax=876002.5×104=3.5符合安全要求。4.5依据w/的变化有效配重G=(S2+S3)Κη+GΗGΗ=WΗˉω/η=680×0.03/0.95=21.5kgG=1.05×1.04×(S2+S3)0.95+21.5=4.26×103kg4.6摩擦轮直径由方程式9确定D>20d=20×37=740mm摩擦轮根部直径D′>D-d=740-37=703mm故选取摩擦轮直径D′=720mm5牵引系统的布置通过上述分析和计算可以看出:(1)牵引系统的设计,首先应考虑牵引主机的性能,这是影响牵引系统功能的重要因素,如调车方式、调速方式、牵引力大小、控制方式主要由主机决定。(2)牵引系统的布置应尽量减少钢丝