煤矿电机车司机安全培训教案省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖

电机车司机安全培训教案云南省圭山煤矿教师：1/122电机车司机安全培训教案教学内容：1、井下电机车运输课时：5课时内容：1、概述 2、电机车 3、矿车 4、矿井轨道 5、电机车供电 6、电机车运输信号与通讯2、电机车结构及操作原理课时：8个课时内容：1、电机车机械结构2、电机车电气设备3、架线电机车电气控制4、JZK—270/5—8型蓄电池式脉冲调速电机车3、电机车完好标准课时：1个课时内容：1、电机车完好标准2、矿车完好标准4、电机车操作与安全运行课时：5课时内容：1、《煤矿安全规程》对电机车运输相关要求2、岗位责任制、交接班制和操作规程3、电机车维护保养及故障判断4、电机车运输事故案例分析12/122第一讲井下电机车运输电机车运输是煤矿生产流程中一个主要步骤，担负着煤炭、矿石、材料、设备、人员等繁重运输任务，对确保煤矿安全生产和建设有着主要意义。井下电机车运输系统是由供电装置、电机车、矿车、轨道和通讯、信号装置组成。作为井下平巷运输主要方式，电机车运输有以下优点：（1）运输能力大，机动性能强，伴随运距和运量改变能够增减机车台数，调整伸缩线路长度，改变运行技术组织。（2）对巷道布置适应性强，大巷弯曲、转折、分岔均不受影响，接轨、展线方便。（3）煤和不一样煤种运输以及全部辅助运输能够统一处理，又能兼作车场调车工作，降低辅助设备。（4）大巷断面能够充分利用，在高瓦斯矿井和煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井能够省去专用通风大巷或缩小通风大巷断面。（5）吨公里运输费用比较低，采取架线电机车更为突出。（6）设备供给条件好，品种多，有选择余地。一、概述23/122（7）可代替一定容量煤仓。即使电机车运输有很多优点，不过也存在着一定不足，如基本建设投资大（要铺设轨道、架空线、要设牵引变流所）。架线式电机车运输容量造成不良泄漏电流；蓄电池式电机车运输成本较高。当前我国使用电机车，不论从吨位，还是从高科技含量上都较先进国家有较大差距。据了解国外主要采煤国家电机车在向大吨位、高速度、微机控制方面发展。科技含量高新型机车如无人驾驶电机车、双架驶室正向驾驶电机车都已在煤矿井下使用。34/1221、电机车分类窄轨电机车（以下简称电机车）是指轨距600mm，762mm和900mm电机车。按电机车黏着重量可分为2.5T，5T，7T，8T，10T，12T，14T，20T等；按按电压等级可分为48V，90V，110V，132V，140V，250V和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能可分为增安型、隔爆型和防爆特殊型三种。其区分在于前二者蓄电池为增安型，后者蓄电池采取特殊防爆办法。下面就对架线式电机车和蓄电池式机车作简明介绍。（1）架线式电机车架线式电机车是由牵引变流所供给电源。它适用条件为周围空气温度最高+40℃，最低-30℃（采取电子元件电机车最低温度为-20℃）；海拔不超出1000m；平均最大相对温度小于90%；巷道坡度普通限制在3‰~5‰之间，局部轨道坡度不超出3%。（2）蓄电池式电机车蓄电池式电机车优点是电机车自备电源，随车行走，凡是有轨道地方都可使用，所以适应性强，机动性能好。尤其适合于矿井掘进工作；因无架线牵引网路系统，供电系统简单；基本建设费用低。二、电机车45/122其缺点是因为蓄电池容量有限，每次充电后维持工作时间有限，必须按时对蓄电池充电。另外，蓄电池有一定使用奉命，失效后必须更换，维修复杂，维修费用高，事故多，运输效率低。2、电机车型号电机车型号是由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成一组代号，表示了电机车主要技术特征。因标注方式不统一，现就惯用电机车型号表示方法介绍以下：56/122比如：ZK10—6/250型含义是：黏着质量为10T，轨距为600mm，额定电压为250V架线矿用电机车。XK5—9/90KBT型含义是：黏着质量为5T，轨距为900mm，额定电压为90V防爆特殊型蓄电池式矿用电机车。依据煤炭行业标准MT333—93要求，机车型号主要由产品类型代号、第一特征代号、第二特征代号、主参数、补充特征代号和修改代号组成。其排列见表1—1表示方法为：67/12278/122比如：当前我国机车型号处于新旧型号混用时期，故本教案亦对旧型做适当介绍。89/122如贵州六盘水煤矿机械厂生产蓄电池式电机车型号表示方法为：比如：CDXT—8型含义时：黏着质量8T防爆特殊型蓄电池电机车，其轨距分别有600mm、762mm、900mm三种。CDXTY—12型含义是：黏着质量12T，带翼板能过卸载坑防爆特殊型蓄电池式电机车。3、电机车技术特征电机车技术特征是其主要技术参数集中表示，是用户选型和使用主要参考数据。表1—2，表1—3分别为架线式电机车、蓄电池式电机车技术特征表。910/1221011/1221112/1224、电机车适用范围因煤矿井下有瓦斯和煤尘等易燃易爆气体和粉尘，为预防电机车引发瓦斯与煤尘燃烧、爆炸，《煤矿安全规程》第三百四十七条对电机车使用有明确要求：（1）低瓦斯矿井进风（全风压通风）主要运输巷道内，可使用架线电机车，但巷道必须使用不燃性材料支护。（2）在高瓦斯矿并进风（全风压通风）主要运输巷道内，应使用矿用防爆特殊型蓄电池电机车或矿用防爆柴油机车。假如使用架线电机车，必须恪守以下要求：①沿煤层或穿过煤层巷道必须砌暄或锚喷支护；②有瓦斯涌出掘进巷道回风流，不得进入有架线巷道中；③采取碳素滑板或其它能减小火花集电器；④架线电机车必须装设便携式甲烷检测报警仪。（3）掘进岩石巷道中，可使用矿用防爆特殊型蓄电池电机车或矿用防爆柴油机车。（4）瓦斯矿井主要回风巷和采区进、回风巷内，应使用矿用防爆特殊型蓄电池电机车或矿用防爆柴油机车。（5）煤（岩）与瓦斯突出矿井和瓦斯喷出区域中，假如在全风压通风主要风巷内使用机车运输，必须使用矿用防爆特殊型蓄电池机车或矿用防爆柴油机车。1213/122（一）矿车分类我国煤矿使用矿车类型很多，普通可按其用途和装载量大小分类。1、按用途分类（1）运货矿车：①运输矿料（如煤炭、研石等）有固定车箱式、翻转车箱式、底卸式及侧卸式矿车等。②运输器材设备有材料车、平板车等。（2）乘人矿车有平巷及斜井用人车。（3）专用矿车有炸药车、水车及其它专用车。2、按装载量分类（1）装载量小于1T为小型矿车。（2）装载量1T~3T为中型矿车。（3）装载量为3T及以上为大型矿车。（二）矿车结构矿车主要由车箱、车架、轮轴、缓冲器和连接器组成。1、车箱车箱是直接容纳矿料部分。它是由两侧、两端和底部钢板组成。煤矿用量最大固定式车箱多做成U形。三、矿车1314/1222、车架车架是由两个特殊槽钢做成纵梁，在它上方安装车箱，下方安放轮轴，两端安装缓冲器和连接器。3、轮轴轮轴是矿车行走部件，由两个车轮和一根车轴组成，在车轮和车轴中间安装了滚动轴承，为预防水和灰尘等杂物进人还加装了密封装置，使车轮转动灵活。4、缓冲器缓冲器在车架两端，当矿车发生碰撞，它可承受和吸收冲击载荷，防止直接冲击在车箱和车架上，能够保护车箱、车架和轮轴等部件，确保矿车正常运行和延长使用寿命。5、连接器连接器是使单个矿车组成列车连接部件，分自动式（自动挂钩）和非自动式两种。非自动式连接器结构简单，制造轻易，成本低，重量轻，便于维修，已广泛在煤矿中使用。非自动式连接器由插销和连接链共同组成，连接链以单环、三环和万能式为最多。1415/122（三）矿车型号1、货车型号含义[示例]2、平巷人车型号含义[示例]1516/122矿井轨道是当代化煤矿轨道运输系统中主要设施。近年来即使有些矿井使用了带式输送机运输煤炭，但矸石、材料、设备、人员等仍需要轨道运输来处理。轨道运输机动灵活、适应性强，是煤矿生产中必不可少运输方式之一，对加紧矿井建设速度和提升矿井生产能力起着主要作用。对轨道基本要求是：铺轨质量好，轨道维修好，确保线路通畅，车辆安全运行。（一）矿井轨道作用、分类和结构1、矿井轨道作用轨道作用是把车轮集中载荷传输、分散到地面和井下巷道底板上，使列车沿轨道平稳、高速运行。在采取架线电机车运输时，轨道还是电流回电导体。在使用信、集、闭区段，还兼作轨道电路。2、矿井轨道分类（1）按轨距分有600mm、762mm、900rnm三种。（2）按使用地点可分为主要运输线路和普通运输线路两种。①主要运输线路是指井下主要斜井绞车道、井底车场、主要运输大巷和运输石门轨道；地面运煤、运矸干线和集中装车站车场轨道。②普通运输线路是指除主要运输线路以外轨道，但不包含采煤、掘进工作面平巷轨道。四、矿井轨道1617/122（3）按运输量分为一级线路、二级线路、三级线路三种。①一级线路是指单线重车方向年运量100×105t以上，762mm、900mm轨距轨道。②二级线路是指单线重车方向年运量50×105t~100×105t以下,762mm、900mm轨距轨道和单线重车方向年运量30×105t以上，600mm轨距轨道。③三级线路是指单线重车方向年运量50×105t以下，762mm，900mm轨距轨道和单线重车方向年运量30×105t以下，600mm轨距轨道。3、矿井轨道结构矿井轨道由下部建筑和轨道上部建筑两部分组成。（1）轨道下部建筑主要由路基及从属设施、桥隧建筑及井下巷道底板组成。（2）轨道上部建筑主要由道床、轨枕、钢轨、连接件、道岔和安全设备组成。（二）钢轨钢轨是轨道线路主要组成部分之一，其作用是支撑并引导列车按一定方向运行，承受来自车轮压力、冲击力和纵向惯性力、横向离心力等，并将承受力传导给轨枕、道床和路基，为车轮滚动提供阻力最小表面。1718/1221、钢轨类型

钢轨类型是以每米长重量来表示。比如，1m长钢轨质量为18kg，则轨型为18kg/m。井下惯用有15kg/m、18kg/m、22kg/m、24kg/m、30kg/m、33kg/m、38kg/m钢轨。2、软类型选择钢轨类型选择，要依据运输量、矿车载重、机车黏着质量和行车速度原因综合考虑。普通在运输量、矿车载重和机车黏着质量大及行车速度高线路上，应采取大轨型钢轨。《矿安全规程》三百五十二条对钢轨类型选取要求是：新建或改扩建矿井中，对运行7t及以上机车或3t及以上矿车轨道，应采取不低于30kg/m钢轨。在生产矿井中，原有不低于22kg/m钢轨允许继续使用。（三）《煤矿安全规程》对轨道运输中安全距离要求1、运输巷道两侧（包含管、线、电缆）与运输设备最突出部分之间距离，应符合以下要求：①新建矿井，生产矿井新掘运输巷一侧，从巷道道碴面起1.6m高度内，必须留有宽0.8m（综合机械化采煤矿井为1m）以上人行道，管道吊挂高度不得低于1.8m；巷道另一侧宽度不得小于0.3m（综合机械化采煤矿井为0.5m）。1819/122在生产矿井已经有巷道中，人行道宽度不符合要求时，必须在巷道一侧设置躲避铜。两个躲避铜之间距离不得超出40m。躲避碉宽度不得小于1.2m，深度不得小于0.7m，高度不得小于1.8m，躲避铜内禁止堆积物料。②在人车停车地点巷道一侧，从巷道道碴面起1.6m高度内，必须留有宽1m以上人行道，管道应挂在1.8sm以上巷道上部。2、双轨运输巷道中（包含弯道），2条铁路中心线之间距离，必须使2列对开列车最突出部分之间距离不得小于0.2m。在采区装载点，2列列车车体最突出部分之间距离，不得小于0.7m；在矿车摘挂钩地点，2列车车体最突出部分之间距离，不得小于lm，车辆最突出部分与巷道两侧距离，必须符合本文（l）中要求。五、电机车供电蓄电池式电机车是由车体上部电源装置（内装蓄电池组）经插销连接器供电。1920/122架线式电机车是由牵引变流所经过牵引电网供电。如图1—1所表示。2021/122（一）牵引变流所牵引变流所是由安装在井下机电设备铜室内交流配电装置、变流设备、直流配电装置所组成，其任务是把交流电源变为直流电电源，向牵引电网供电。如图1—2所表示。牵引变流所位置，经过技术经济分析确定，普通设在井底车场中央变电所附近或二者隔间设置。当运输距离长、电机车数量较多时为确保牵引电网供电质量，经合理供电半径计算后，可在运输线路中央或其它地方增设。交流配电装置作用是向变流设备提供保护功效齐全交流电源。变流设备是牵引变流所关键设备，作用是将交流电源变为直流电源，由整流变压器和硅整流元件组成，并有良好安全保护功效。2122/122（二）牵引电网井下牵引电网由架空接触线（简称架空线）、钢轨、馈电线、回电线、分段开关、分段绝缘等组成）牵引电网作用是供给架线式电机车直流电源，并组成电机车电流通路，图1—3所表示是井下牵引电网示意图。从图1—3能够看出，电机车电流由牵引变流所内正母线出发，经过自动馈电开关1、电线2、电点4（即馈电线与架空线连接点）、架空线8，至受电器到电机车牵引电动机上，然后经过车轮、钢轨5、回电线3，回至牵引变流所负母线。组成完整牵引电网。2223/122牵引电网供电电压应符合《煤矿安全规程》第三百五十五条要求，不得超出600V。国家标准GB999—67《直流电力牵引电压系列》要求中，对矿用直流架线电机车电压系列要求风表1—4。表1—4矿用直流架线电机车电压系列牵引变流所母线上电压（额定值）/V电机车变压电器上电压/V备注最小值额定值最大值600375550660窄轨2751702503002324/1221、馈电线与回电线馈电线是牵引变流所正母线与架空线之间连接线。回电线是牵引变流所负母线与钢轨之间连接线。煤矿井下大多用电缆作为馈电线和回电线。普通选取额定电压1000V铜芯或铝芯油浸纸绝缘铅包裸钢带铠装电缆。电缆导线截面有70mm2、95mm2、120mm2、150mm2、185mm2、240mm2，应按电流大小进行选取。2、接触线牵引电网中接触线用电车线、它是一个特制带双沟槽专用导线、既导电又便于架设。按材质分为铝合金电车线、钢铝电车线、铜电车线三种。我国煤矿井下多数使用铜电车线，标准截面积有65mm2、85mm2、100mm2三种，其外形如图1—4所表示。2425/122架空线是用吊线夹和吊线器悬吊起来，悬吊方法有弹性悬吊和硬性悬吊两种。弹性悬吊对架空线造成有效缓冲，降低了受电器与架空线接触摩擦力，使架空线损耗小，得到了较广泛应用。弹性悬吊是把吊线器和用镀锌铁线或镀锌钢绞线做成固定在巷道壁和棚腿上横吊线相连接。单轨巷道直线横吊线和双轨巷道直线横吊线见图1—5和图1—6。2526/122架空线至线至轨面算起悬挂高度应符合《煤矿安全规程》第三百五十六条要求：（1）在行人巷道内、车场内以及人行道与运输巷道交叉地方大于2m；在不行人巷道内大于1.9m。（2）在井底车场内，从井底到乘车场不得小于2.2m。（3）在地面或工业场地内，不与其它道路交叉地方大于2.2m。为预防受电器在一点磨损而过早损坏，架空线在直线段应架设成“Z”字形，普通用8个悬挂点为一个循环，其左右偏差值为100mm~150mm，如图1—7所表示。2627/122架空线悬挂点间距应符合《煤矿安全规程》第三百五十七条要求：在直线段内不得超出5m，在曲线段不得超出表1—5要求值。表1—5 架空线段悬挂点间距曲率半径/m25~2221~1918~1615~1312~1110~8县挂点间距/m4.543.532.52架空线与巷道顶或棚梁之间距离不得小于0.2m。悬挂绝缘子距电机车架空线距离，每侧不得超出0.25m。（三）轨道回流线架线电机车行车轨道，又是回电电流导体，所以必须降低轨道电阻。在钢轨型号确定后，减小钢轨电阻主要办法就是尽可能降低钢轨接头处电阻。同时为预防回电流窜入不回电轨道和其它设施中造成危害，所以《煤矿安全规程》第三百五十四条明文要求：（1）两平行钢轨之间，每隔50m要连接1根断面大于50mm2铜线或其它含有等效电阻导线。2728/122（2）线路上全部钢轨接缝处，必须用导线或采取轨缝焊接工艺加以连接，连接后每个接缝处电阻，不得大于以下要求：①15kg/m钢轨 0.00027Ω；②18kg/m钢轨 0.00024Ω；③22kg/m钢轨 0.00021Ω；④24kg/m钢轨 0.00020Ω；⑤30kg/m钢轨 0.00019Ω；⑥33kg/m钢轨 0.00018Ω；⑦38kg/m钢轨 0.00017Ω；⑧43kg/m钢轨 0.00016Ω。（3）不回电轨道与架线电机车回电轨道之间，必须加以绝缘。第一绝缘点设在2种轨道连接处；第二绝缘点设在不回电轨道上，其与第一绝缘点之间距离必须大于1列车长度。对绝缘点须经常检验维护，保持可靠绝缘。在与架线电机车线路相联通轨道上有钢丝绳跨越时，钢丝绳不得与轨道相接触。2829/122信号与通讯装置是电机车运输系统主要组成部分。信号与通讯装置齐全可靠，是列车安全运行必备条件。司机必须要熟悉所行驶线路全部信号与通讯装置作用，掌握信号与通讯装置使用方法和要求，严格按调度命令和信号指令行车，才能确保电机车有序、高效、安全地运行。（一）电机车运输信号1、电机车运输信号种类电机车运输信号分为固定信号和移动信号两类。固定信号用灯光显示，灯光有红、黄、绿（蓝）三种。地面信号机固定在杆子上，井下信号机固定在巷道内。移动信号用旗语、鸣笛、响铃、口哨向司旗、挂钩工或行人显示。地面运输，昼间用旗语，旗语可分为红、黄、蓝三种颜色，其显示方法与标准机车基本相同；夜间用灯光显示，灯光有红、黄、绿三种颜色。2、电机车运输信号要求（1）灯光信号①专用色灯信号：红色——停车；黄色——注意或减低速底；绿（蓝）色——按要求速度行车。六、电机车运输信号与通讯2930/122②机车和列车尾部红灯是预防追尾信号。司机发觉时要依据距离大小采取减速行驶或紧急制动方法，预防事故发生。③矿灯代用暂时信号：左右摆动为开车；上下摆动为停车；急速上下摆动为紧急停车。（2）声响信号①司机开车前必须先鸣笛或响铃。②两列车交会时，发觉行车前方有行人或车辆时，司机应鸣笛或响呤。③使用电铃或口哨时：一长声为停车，二短声为向前慢行，三短声为向后慢行，二长声为向前行，三长声为向后行。需要说明是，各矿对灯光和音响信号使用方法要求并不一定完全相同，所以在执行中仍要结合本单位详细进行操作。3、《煤矿安全规程》对电机车运输信号要求及要求（1）司机必须按信号指令行事，在开车前必须发出开车信号。司机离开座位时不得关闭车灯。（2）机车灯、警铃（嗽叭）、车闸，任何一项不正常，都不得使用该机车。（3）列车和机车都必须前有照明，后有红灯。（4）列车经过风门，必须设有当列车经过时能够发生在风门两侧都能接收到声光信号装置。3031/122（5）必须有用矿灯发送紧急停车信号要求。（6）双轨道乘车场必须设区间闭锁信号，人员上下车时，禁止其它车辆进入乘车场。（7）在弯道或司机视线受阻区段，应设置列车占线闭塞信号；在新建或改扩建大型矿井井底车场和运输大巷，应设置信号集中闭塞系统。（二）矿井运输“信、集、闭”系统“信、集、闭”系统是矿井电机车运输信号、集中控制和闭塞控制系统简称。矿井运输“信、集、闭”系统是实现井底车场，生产石门及主要运输巷道内行车指挥自动化主要方式。经过它能够对井底车场、各生产石门及主要运输巷道进路、信号及道岔，由一个控制中心集中控制和监督。伴随科学技术不停进步，运输“信、集、闭”系统从20世纪60年代至今，经历了继电器控制系统、可编程逻辑器（PLC）集中控制系统、主站—分站式PLC控制系统、主站—分站式微机控制系统，到集散式微机监控系统发展过程。现将微机运输监控系统简明介绍以下。3132/1221、KJ15系统用途KJ15煤矿井下机车运输安全监控、生产管理系统主要用于对机车运输进行指挥调度、安全监控和生产管理。它能够改进生产条件，确保运输安全，提升运输效率，增加经济效益，是当代化矿井必不可少工业现场计算机控制系统。KJ15系统包含了运输“信、集、闭”系统全部功效，并在技术水平、功效及用户界面都有质提升。KJ15系统能够依据煤矿现场需要灵活配置，以适应大、中、小型矿井运输当代化需要，能够在有瓦斯、煤尘爆炸危险场所使用。2、KJ15系统功效（1）监视矿井机车运输情况，在计算机终端和图形设备上以汉字文字、模拟图和表格等形式显示各列车位置、车号、运行方向、矿车数及信号机状态、道岔位置和区段占用、闭锁等实时运行状态信息。（2）调度车辆实现安全、高效运输，能够按当班调度员指定运行计划，自动地指挥列车安全运行；也能够由调度员视列车运行情况随时分区段和进路调度车辆。（3）统计运行过程数据，生成各种相关生产管理报表和列车运行循环图。（4）配有故障诊疗系统，能随时反应系统内设备和传感器件工作状态，能自动诊疗故障并报警、处理或报警后由值班人员处理。3233/122（5）含有重演功效，能依据统计运行过程数据在图形设备上以随意速度重现指定时间实际运输过程，为分析事故原因，改进调度策略提供了有力伎俩。（6）主控机发生故障时，远地分站仍能在所辖范围内独立形成信号系统，确保车辆安全运输。（7）能挂接各种传感器，实现生产监控和安全监控功效。（8）能方便地进行计算机联网，纳人矿或局计算机管理系统中。3、KJ15系统主要设备（1）地面或井下调度站主控室设备有主控计算机、管理计算、图形显示器、绘图仪、打印机、智能通讯接口。（2）井下智能站设备有井下一级分站，井下工作站，井下电源箱。（3）检测轨道行驶设备有轨道计轴器，收、发讯机，电动转辙机，双色信号机，动态信号机。（三）电机车运输通讯电机车运输通讯要设独立系统，即以运输调度站为主全通讯网，方便于调度员和运输各岗位工作人员尤其是电机车司机联络。通讯方式有三种：3334/1221、隔爆或本质安全型电话机电话机安装在调度站、井底车场、大巷出口、道岔处、石门口、装车站、调车场、卸煤站、牵引变流所、充电室等地。司机在列车行驶中，经过搬道岔工、装卸工、卸煤工等传达接通电话，听从调度指挥，指导电机车运输工作。2、载波电话机载波电话是用架空线作载波通道通讯设备，在调度站安装总机，分机安装在电机车上。司机可在驾驶室内，在运输线路任何地点，不论列车行驶或停顿，都可直接与调度员、其它司机和安装这类电话工作岗位人员通话。载波电话功率较大，通话距离长，话音宏亮、清楚，同时也提升了架空线利用率。3、泄漏通讯当前，国内外蓄电池电机车运输大多采取泄漏通讯系统。在调度站安装主机，机车上安装分机，在巷道中铺设专用泄漏电缆作为通讯信道。我国已经有部分矿井使用了KLG型井下泄漏移动通讯系统。应该指出，通讯设施作用主要是调度员与电机车司机互通信息，作为指挥电机车安全运行辅助伎俩。电机车必须严格按运输信号指令运行，才能预防事故发生。3435/122小结经过本讲教学，使学员掌握以下几个问题：1、电机车分类；2、架线式电车和蓄电池式电机车优缺点与技术特征；3、《煤矿安全规程》对电机使用范围做要求；4、《煤矿安全规程》对轨道运输中安全距离要求与轨道作用；5、架空线分类与《煤矿安全规程》对架空线要求；6、《煤矿安全规程》对轨道回流线要求与对运输信号要求；7、KJ15系统用途、功效、主要设备和通讯方式分类。教学过程中重点讲解轨道、架空线基础知识和电机车供电与电机车运输信号、通讯知识。3536/122第二讲电机车结构及操作原理

电机车机械部分包含车架、轮对、轴承和轴承箱、弹簧托架、制动装置、齿轮传动装置、连接缓冲装置、撒砂装置及空气压缩系统。（一）车架如图2—1所表示，车架是电机车体构件，结构形式普通为板式和钢架式，由侧板、隔板、端板和底板等组成。因为电机车上全部机械和电气设备都安装在车架上，在运行过程中，车架还要承受包含车架在内所要安装设备重量以及牵引力、制动力、冲击力和一些附加力作用，所以车架强度要足够大。通常电机车车架按不一样机型，不一样位置用20mm~50mm厚钢板焊成。（二）轮对轮对由两个车轮压装在一根轴上所组成，如图2—2所表示。因为轮对不光要承受电机车全部重量，电机车要经过轮对作用于轨道产生牵引力和制动力，且在运行中，轮对还直接承受轨道接头、道岔及线路不平所引发冲击力，过弯道还要受离心力作用。所以，轮正确工作条件极为恶劣。车轴用优质车轴钢锻制后加工而成，车轮由轮心和轮箍热压装配在一起，轮心用铸铁或铸钢材料，轮箍用优质钢轧制而成。当轮箍磨损后能够更换而不使整个轮对报废。在一些小型电机车上也有整体车轮。一、电机车机械结构3637/1223738/1223839/122（三）轴承和轴承箱如图2—3所表示，电机车车轴两端都装在轴承箱内，它是车架与轮正确连接点。图中画出了最常见止推式滚柱轴承轴承箱，轮正确轴颈就套在轴承内座圈内，用毡垫预防煤尘侵人和润滑油甩出。轴承箱上面设有安装弹簧托架孔座，箱壳两侧滑槽与车架相配合，当电机车在不平整轨道上行驶时，轮轴在车架上能上下滑动，经过弹簧托架起缓冲作用。3940/122（四）弹簧托架如图2—4所表示，弹簧托架是由板弹簧、均衡梁和弹簧支架等组成。整个弹簧支架支撑在轴承箱上，支架与车架连接。均衡梁作用是使机车重量均匀地分布在四个车轮上。从而改进电机车缓冲和勃着性能，使电机车在运行时保持平稳。（五）齿轮传动装置齿轮传动系统作用，一是将牵引电动机转矩传递给轮对，二是进行变速。电机车齿轮传动装置有一级、二级、三级三种形式。图2—5即是ZK—7（10）型机车二级传动装置。4041/122（六）制动装置制动装置是为电机车运行过程中减速或停车而设。制动方式有两种，即电气制动和机械制动。机械制动又分手控机械制动（手闸）和空气机械制动（气闸）。这里介绍机械制动装置主要是手闸。手闸系统风图2—6。4142/122四个轮子内侧各装有一个闸瓦，闸瓦铰接在制动杆上，每一侧两个制动杆下端用正反扣螺栓连接，调整该螺栓可使闸瓦与车轮踏面之间保持一定间隙，两个制动杆上部用连杆连接，并将其顶端铰接在车架上，作为固定支点，拉杆左右移动，使闸瓦实施制动或缓解，拉杆动作是由手轮经螺杆和螺母组成螺旋副传递。螺杆装在车架孔内，手轮和螺杆只能转动，不能移动，螺母固定在均衡杆中间，螺母不能转动，只能伴随螺杆转动而往复移动。均衡梁作用是将螺旋副推力平衡地传递给两个拉杆。当电机车要制动时，只要顺时针转动手轮，螺杆便推进均衡梁移动，经两个拉杆把四个闸瓦闸紧，车轮不能转动。逆时针转动制动手轮则制动缓解，四个闸瓦放松，车轮能够转动。所闸是用制动气缸代替了手轮、螺杆和螺母组成螺旋副，两个制动拉杆上端各与一个制动气缸活塞连接。当司机踏下制动踏板则制动阀门打开，压缩空气经管路进入两个制动气缸，使活塞推进拉杆实施制动；反之，当司机松开制动踏板时，则制动缓解。4243/122（七）撒砂装置撒砂装置由拉杆、复位弹簧、砂筒、出砂导管等零件组成。它作用是向车轮前轨道上撒砂，增加车轮与钢轨之间黏着系数，使牵引力或制动力增大。撒砂装置对于电机车安全运行含有很大作用。电机车撒砂装置分为阀门式（见图2—7）和摇摆振动式（见图2—8）两种。4344/122ZK10型架线电机车和XK5—KBT型蓄电池电机车撒砂装置都有两个操作手柄，安装在司机驾驶室内，上手柄操纵前部撒砂器，下手柄操纵后部撒砂器。当操纵手柄时，拉杆向左移动，经过摇臂连杆，使锥体抬起，在本体摇摆震动作用下，砂子便由出砂导管自行流出，撒落在轨面上。松开手把后，锥体便在弹簧作用下自动复位，手柄也随之复位。（八）连接缓冲装置连接缓冲装置俗称磁头，用于和矿车连接并在碰撞时保护箱体不受损坏。电机车前后两端都连接有缓冲装置。为了适应不一样矿车连接高度，普通都做成多层接口形式。（九）空气压缩系统以下列图2—9所表示，架线空气压缩系统主要由空气压缩机、油水分离器、储气包、气压继电器、气缸（包含长降弓气缸、制动气缸）、气笛、压力表、各种阀门（安全阀、止逆阀、操纵阀、制动阀）以及连接上述各种设备管路组成。其作用是提供受电器（集电弓）升降、制动装置、撒砂装置、气笛工作动力。司机只需操纵驾驶室内相关按钮，即可完成相关装置动作。4445/1224546/122架线电机车电气设备有受电器、自动开关、控制器、电阻器、牵引电动机和照明；蓄电池电机车有电源装置、插销连接器等。现将主要电气设备分述以下：（一）受电器架线受电器又称集电弓，是架线电机车从架线上取用电能装置。受电器按接触方式分为滑动式和滚动式两种；按结构形式分为单臂、双臂和菱形三种。普通煤矿地面多使用单臂受电器，井下多采取双臂受电器。受电器与架线接触时应保持一定压力，井下受电器与架线接触压力普通为39N~49N，地面专用电机车接触压力普通为49N~69N。滑动式受电器与架线接触部分沿用厚20mm紫铜板或铸铝件，近年来大多被碳素滑板取代。碳素滑板是以石墨为主各种材料经搅拌、加压焙烧制成。经长久使用后，可使架线接触形成一层碳膜，使架空线表面光洁，降低电灼伤和延长架空线使用寿命，并可节约大量有色金属，降低运输成本。二、电机车电气设备4647/122（二）自动开关自动开关是电机车电源开关，也是主电路过负荷和短路自动保护装置。因为电机车使用电压不一样，牵引电动机容量大小各异，自动开关也有几个形式，但原理基本相同。它是由操作机构和吸铁机构两部分组成。操作机构有合闸及跳闸手传动装置及动静触头；吸铁机构有过流线圈、消弧线圈等。自动开关全部零件都装在绝缘底板上，并用接地金属外壳封闭。（三）控制器控制器是电机车主要电气设备之一，用来操作电机车开启、调速、停顿、电气制动、前进或后退。控制器包含换向和控制两部分，前者称为换向器，后者称为主控制器。1、换向器换向器是改变电机车前进或后退方向用。有控制单台电动机或两台电动机档位，以供检验、试验或当一台电动机发生故障时使用。换向器只能在无负荷电流下切换档位。架线电机车换向器共有7个位置。零位，此时换向器轴上全部用紫铜板做成导电条（动触头）与辅助静触头均不接触。向前“1＋2”，表示1号和2号牵引电动机都按前进方向旋转；向前“1”，表示1号牵引电动机按前进方向旋转；向前“2”，表示2号牵引电动机按前进方向旋转4748/1222、主控制器主控制器含有完成电机车开启、调速以及电气制动等功效。控制器主轴手柄位置是依据不一样型号电机车而设置。以ZK10—900/250型机车为例，控制器主轴手柄共有18个位置，位置“零”是牵引电动机断电阶段；位置“1~5”为2台牵引电动机串联运行阶段；位置“x1~x3”是2台电动机由串联转换到并联运行过渡阶段；位置“6~8”为2台牵引电动机并联运行阶段；位置“Ⅰ~Ⅵ”为电气制动阶段。主控制器和换向器部件是装在同一个外壳内，使用换向器改变电动机旋转方向时，必须先用主控制器切断电动机主回路（即主控制器手柄在“零”位）。以实现无弧换向。为预防误操作，在主控制器与换向器之间装有机械闭锁装置，这么能够确保：（1）只有当主控制器手柄在零位时，才能扳动换向器手柄。（2）只有当换向器手柄先置于“向前”或“向后”位置时，才能转动主控制器手柄。（3）当换向器手柄在1台电动机工作位置时，主控制器手柄不能转到电气制动和2台电动机并联工作时位置。蓄电池式电机车控制器，因为有防爆要求，所以其外壳是按防爆制造检验规程要求制造。4849/122（四）电阻器电机车使用电阻器有两个作用，一组是串联在牵引电动机电枢回路中，起限流和降压作用，供电机车开启和能耗制动；另一组是串联在照明回路中用作降压照明。电阻器电阻元件有带型和线型两种，均绕制呈螺线管状。电阻元件材质为高阻合金，如铁铬合金。用磁绝缘子和云母片作绝缘。（五）牵引电动机用作驱动机车电动机，称牵引电动机。牵引电动机是电机车主要设备之一。当前广泛使用在电抓车上牵引电动机为直流串激电动机。它与其它激磁方式直流电动机比较，含有许多经济上和技术上优越性，主要表现在：有较大开启力矩和过载能力。这种电动机力矩特征近似抛物线，轻载时，力矩和电流平方成正比，电流增大磁通渐趋饱和后，力矩和电流成正比。所以，在许可开启电流下能够得到较大开启力矩。在允许范围内过载时，其最大力矩一样比复激直流电动机大多。转矩随运输线路条件改变而自动调整。这种特点是因为串激直流电动机含有“软”牵引特征所决定，它从牵引网路上取用电功率改变甚小。比如，电机车上坡或负载较大时，电动机转速会伴随转矩增大而自动降低。首先确保了运行安全，另首先不会从电网吸收过大功率。4950/122在牵引力改变量相同情况下，串激电动机功率改变量最小，从而使牵引变流所和牵引网路负荷比较均衡。转速随电源电压变动时，牵引力不变。架空线电压波动时，只影响串激电动机转速，而不影响其转矩，所以牵引力不变。这么，就使得当网路电压降较大时，电机车也能开启。当2台牵引电动机并联运行时，它们负载分配比较均衡。因为2台牵引电动机特征有差异或前后轴上车轮直径不相等，因而使得2台牵引电动机转速不等。另外，串激电动机结构简单，体积和重量较小都是其优点。串激电动机缺点是调速性能差，但因为矿用电机车对调速性能要求不高，所以并不影响它在矿用电机车上广泛应用。1、直流牵引电动机结构直流牵引电动机由两个主要部分组成，一个是称为磁场静止部分（即定子），一个是称为电枢旋转部分（即转子）。另外，有一个装在电枢轴上换向器，经过它将电流供给电枢绕组，还有一组电刷与换向器接触，导通电枢回路。（1）定子。它由机座、磁极、激磁绕组等组成，是直流电动机产生磁场部分。（2）转子。它是由电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风叶等组成。5051/122（3）其它部件。电刷、换向器经过电刷与外电路相连。端盖普通用铸铁制成，通常作转子支撑和安装轴承之用。详细结构可见图2—10。5152/122图2—10为ZK—7（10）/250架线电机车用牵引电动机结构。使用在蓄电池电机车上牵引电动机因为防爆需要，把电动机外壳、电枢和外盖按防爆要求制成防爆型牵引电动机。如使用在XK—8A型蓄电池式电机车上ZQ—11B型牵引电动机，就是隔爆型牵引电动机。该电动机防爆要求共有八处：（1）电枢换向器端与电动机外壳之间结合面；（2）电枢与电动机外盖之间结合面；（3）换向器上盖与电动机外壳结合面；（4）接线盒上盖与电动机外壳接线盒结合面；（5）电机外盖与电动机外壳结合面；（6）各接线端子与绝缘座接合面；（7）各接线端子电气间隙与爬电距离；（8）电缆引人装置。2、直流串激电动机工作原理牵引电动机是电机车动力起源，当接通直流电源后，经过电机车电器元件、部件与设备（架线式电机车包含轨道），组成电流回路，就能使牵引电动机旋转，产生牵引力，由电能转变为机械能，再经过控制器一系列控制，使电机车在开启、加速、等速、减速或电气制动等阶段运行。5253/122图2—11是直流电动机工作原理图。它含有一对磁极，在能够转动圆柱形铁芯上，装有一匝线圈。线圈两端分别接在两块相互绝缘铜片组成最简单换向器上。每个铜片称换向片。换向器上装有两个电刷A和B，接通外电路。由图2—11可看出，当电刷A和B通人直流电流（设电刷A为正极，电刷B为负极）时，电流从导线a点流向b点、c点、d点。载流导体在磁场中受到电磁力作用，电磁力方向按左手定则决定。导线ab所受电磁力方向向左，导线cd所受电磁力方向向右，于是电枢就按逆时针方向旋转起来。当电枢转过90°时，线圈中没有电流，所以作用力等于零，但因为惯性作用电枢继续转动，这么电刷又与铜环接触，线圈中又有电流流过，但电流方向改变，导线ab移到S极下，电流从b到a，受力方向向右，导线cd移到N极下，电流从d到c，受力方向向左，所以，电枢仍按逆时针方向旋转。因为电流经过换向器，自动地改变它在绕组中流动方向，所以电磁转矩方向不变，电动机按一定方向旋转。这就是直流电动机工作原理。5354/122为了确保电枢绕组通电后能产生大而平稳电磁转矩，在实际直流电动机中，电枢绕组线圈是很多，分布在电枢整个表面上，且相互串联起来。定子激磁绕组和磁极也由一对增加成多对。定子激磁绕组和电枢绕组串联供电直流电动机，叫串激电动机。3、串激直流电动机调速电机车在运输中需要各种速度，所以必须采取一定办法由司机来控制牵引电动机转速，以到达取得各种速度目标。依据电压平衡方程式，有：式中Is——电枢电流；U——电网电压；Rn——电动机绕组中电阻；C——电机结构系数；n——电动机转速；Φ——电动机磁通。5455/122由式中可知，转速n与电源电压U、电枢回路电阻上压降IsRn及磁通Φ相关。假如改变这三个量中任一个量，就能使转速n改变。所以，直流电动机惯用调速方法有以下几个：（1）改变电动机端电压①串联电阻法。在牵引电动机电路中串联一个电阻，当改变电阻阻值时，就可改变牵引电动机端电压。②牵引电动机串并联法。改变牵引电动机连接方式，是一个经济调速方法。在低速运行时，2台牵引电动机串联，每台电动机所受电压等于电源电压二分之一；在高速运行时，2台牵引电动机并联，每台电动机所受电压等于电源电压。同时也接人电阻作为辅助调速。③脉冲（斩波）调速法。在牵引电动机电路中串联脉冲开关控制电路，利用这个脉冲开关同其断续供电性能，改变牵引电动机端电压平均值从而到达调速目标。实际上脉冲调速法就是改变牵引电动机端电压又一个方式。5556/122（2）改变激磁绕组法①改变激磁绕组匝数。把激磁绕组分为两组，当激磁绕组两组全部串联接人主电路，磁场强度大，电动机速度降低；当只有一组激磁绕组接人主回路时，磁场强度减弱，电动机速度增高。②改变激磁绕组连接方式。当激磁绕组串联时，磁场强度大，电动机速度降低；当激磁绕组并联时，磁场强度减弱，电动机速度增高。小型蓄电池电机车只使用1台牵引电动机，通常采取这种方法进行调速，其优点是经济性、平滑性好，但调速范围有一定限制。3、直流串激电动机空载危害串激直流电动机含有机械软特征，即转速n伴随负载轻重改变而改变，也就是说电动机转动力矩大而转速小，而伴随转动力矩减小，电动机转速增大。电动机空载时，因为它转动力矩非常小，其转速将非常大，会产生“飞车”现象。此时不但会使换向条件严重恶化，甚至会损坏转子，引发人身事故等。所以串激式电动机不能在空载下运行，在普通条件下轻载运行时最小负荷不得低于额定负荷25%~30%。5657/122（六）照明装置照明装置是为电机车提供照明灯具。它由前、后车灯。控制开关，熔断器，降压电阻等组成。架线电机车照明灯普通为防尘灯，电源取自架空线，经电阻降压供电。蓄电池电机车采取隔爆型照明灯，照明电源取自蓄电池电源装置。（七）蓄电池及蓄电池电源装置1、蓄电池电池是化学能变为电能工具。因为电池用化学转换方法得到电能，所以又叫化学电源。惯用化学电源有原电池和蓄电池，如手电筒用干电池属于原电池，酸性蓄电池和碱性蓄电池等属于蓄电池。原电池是利用化学能转变为电能一个不可逆电池。当化学改变活性物质（即有效物质）全部作用完后，它寿命便告终了。所以又称为一次性电池。蓄电池顾名思义就是能储蓄电能电池。它能把电能转变为化学能储蓄起来，使用时再把化学能转变为电能放出来，改变过程是可逆。就电能作用来说，当蓄电池已完全放电或部分放电后，两电极表面形成了新化合物，这时假如用适当反向电流通入蓄电池，能够使已经形成新化合物还原成原来活性物质，又可供下次放电之用。5758/122这种用反向电流通入蓄电池方法，叫做充电；电池供电给外电路使用，叫做放电。换句话说，放电就是将化学能转变为电能，供外电路使用；充电就是将电能转变为化学能储蓄起来。蓄电池充电和放电，能够重复循环（充电和放电一次为一个循环）屡次，所以蓄电池又叫二次电池。放电时电流流出电极称为正极或阳极，以“+”号表示；电流流过外电路之后，返回电池电极称为负极或阴极，以“-”号表示。蓄电池寿命是以充放电循环次数表示，酸性蓄电池不低于750个充放电循环，碱性蓄电池大约为个充放电循环。若管理使用和维修保养不妥，充电不足或过充电、过放电，其寿命将会大大降低。依据电极和电解液所用物质不一样，蓄电池普通分为酸性蓄电池和碱性蓄电池。当前大多数蓄电池机车所采取蓄电池主要是酸性蓄电池。蓄电池充电分为首次充电，即新蓄电池注入电解液后第一次充电。初充电后每次充电均称为日常充电。蓄电池充电是用直流电加在蓄电池极板上，使电解液在正负极板上发生化学反应，形成电解液化学反应物质，当电解液比重加大时，两个极板上形成大量正负离子，使两个极板具备一定电位差；而放电过程恰好与充电过程相反，正负极板上发生化学反应使极板上正负离子降低，两极板上电位差降低，电解液浓度越来越小，比重降低，并生成了水。5859/122（1）酸性蓄电池结构与工作原理①酸性蓄电池结构蓄电池由正负极板群组成。正极为玻璃纤维管式极板，每片极板标准容量为额定容量/n(n为极板片数），用纯铅制成铅粉（含氧化铅）、稀硫酸等制成铅膏涂在板栅上，经干燥、化合而成；正极为二氧化铅，负极为海绵状铅。正负极间绝缘物采取微孔橡胶隔板或微孔塑料隔板。电池盖内镶嵌有极柱套，装配时极柱套与极柱焊接成一个整体，可防止蓄电池内电解液从极柱处渗出。电池槽与电池盖之间采取双层封口剂封口，底层为沥青封口剂，上层为氯丁胶封口剂或热封结构。确保电解液不外渗。连接导线采取外皮耐酸橡胶绝缘铜芯软线。②酸性蓄电池工作原理酸性蓄电池电极浸入稀硫酸（比重为1.26）中，放电时，负极铅进行氧化，正极二氧化铅进行还原，结果两极板表面上都沉积了一层硫酸铅；充电时，通人反方向电流，电极上反应向相反方向进行，恢复原状。可见，蓄电池在放电、充电过程中现象为：放电，正负极板上深褐色二氧化铅和灰色海绵状铅都渐变为浅色硫酸铅；电解液中，硫酸浓度降低，水分增加，所以比重逐步下降，内阻增加，端电压降低。5960/122充电在整个充电过程中，正负极板上硫酸铅逐步恢复为原来二氧化铅和海绵状铅。在充电将要完成时，在正负极板上分别析出氧离子和氢离子而产生大量气泡。（2）碱性蓄电池结构和工作原理①碱性蓄电池结构蓄电池由正负极板群组成。正极由氢氧化亚镍粉与石墨粉及添加剂制成正极活性物质，包在穿孔镀镍网中压制成极板，再焊成极板组；负极由活性铁粉和添加剂制成负性活性物质，包在穿孔网带中压制成极板，再焊成极板组。正负极板间用聚丙烯制成隔板栅隔离，固定其相对位置并保持一定距离。极柱连接采取软、硬连接相结合，在箱体中采取硬连接，周围采取软连接，连接线与极柱用双螺母连接，并用胶涂抹。②碱性蓄电池工作原理碱性蓄电池电解液为苛性碱，即由氢氧化钾或氢氧化钠与少许氢氧化锉及蒸馏水调制而成。已充电正极板上有效物质为氢氧化镍，为了增加导电性，而在极板中加有金属镍细小颗粒及石墨等填料；负极板为铁。所以碱性蓄电池又叫铁镍蓄电池。6061/122碱性蓄电池电解液在充放电过程中不参加化学反应，仅作为蓄电池正负极板之间导电介质。极板有效物质不溶于电解液，既不改变电解液比重，也不改变电解液成份。这也是与酸性蓄电池不一样之处。（3）蓄电池主要技术指标①额定容量蓄电池电机车用蓄电池普通以5h制为额定标准，即蓄电池额定容量。比如DG—330型蓄电池额定容量是330A·h。普通来说，影响蓄电池实际容量原因除放电电流外，还有电池本身结构、极板中有效物质数量、电解液浓度和温度、电解液中含有杂质、极板制造工艺、蓄电池效率和新旧程度等。在使用过程中主要影响是放电率及电解液温度。②放电率及其表示方法蓄电池端电压改变与放电电流大小相关。蓄电池如以大电流放电时，抵达终止电压时间短，如以较小电流放电时，抵达终止电压时间长。放电时，电压从初始值降到终止值快慢叫做放电率。放电率能够用放电电流大小或者放电抵达终止电压时间长短来表示。比如300A·h蓄电池，一直保持以60A电流放电，5h后抵达终止电压。如用电流表示放电率，则为60A率；如以时间表示，则为5h率，通常放电率都用时间表示，如5h、3h、1h率等。6162/122③蓄电池额定电压、放电终止电压及过放电危害额定电压是蓄电池充电结束后稳定不变端电压。终止电压是蓄电池端电压从初始值下降到不允许再放电时电压。酸性蓄电池额定电压为2V，终止电压为1.75V；碱性蓄电池额定电压为1.25V，终止电压为1.1V。蓄电池端电压下降到终止电压时，应在24h内进行充电，不充电再继续放电就叫过放电。过放电会引发酸性蓄电池极性改变，使蓄电池受损，同时使极板硬化遭到破坏，极难还原，从而缩短酸性蓄电池寿命；对碱性蓄电池来说，过放电虽无多大坏处，但电压下降很快，因而也应该防止。另外，如用大于1h放电电流放电，暂时虽无尤其坏处，假如经常这么做，对蓄电池只会有害无益，所以也应该防止。酸性蓄电池与碱性蓄电池技术特征，见表2—1和表2—2。6263/1226364/1226465/122（4）酸性蓄电池与碱性蓄电池比较酸性蓄电池与碱性蓄电池比较风表2—36566/1222、蓄电池电源装置蓄电池电源装置是由若干个蓄电池经连线连接组成蓄电池组，装在由钢板焊接而成箱内组成电源装置。它是蓄电池电机车供电电源。按电源装置防爆性能分为增安型、隔爆型和防爆特殊型三种。因防爆特殊型电源装置应用广泛，所以是本教材介绍重点。1）增安型电源装置这种电源装置蓄电池箱是用钢板焊接成长方形电池箱，箱内又用两块钢板隔成了3个蓄电池室，存放蓄电池。每室都有一个放液孔，箱内壁涂有耐酸绝缘覆盖层，以防腐蚀。蓄电池装人箱内以方木挤紧，以防蓄电池串动，损坏接线柱，箱体上有活动上盖板，以预防掉进金属物，使蓄电池短路。这种电源装置在结构上采取了一定办法，使其在正常运行时不会产生电弧、火花而点燃周围爆炸性混合物爆炸，不过这种电源装置在故障状态下不能确保安全，所以它使用范围受到一定限制。2）隔爆型电源装置隔爆型电源装置为长方形隔爆箱体，箱上有一个可旋转圆盖，圆盖旋转到手把指“开”位置时，即可用吊车将圆盖打开；手把旋至“关”位置时，箱体圆口止口进人圆槽内，圆盖不能打开。6667/122盖与箱之间有闭锁螺栓，确保电源装置盖在电机车行驶中不转动。隔爆箱体用钢板焊成，箱内有十字筋板，把箱体分成均等四份。箱四壁有加强筋板，箱体内壁及箱底贴有耐酸绝缘橡胶板，确保电源装置绝缘良好。箱底设有一个耐酸不锈钢制成防爆泄酸阀，可将溢出电解液，用清水冲洗，经过阀排出。箱体内部中间设有消氢装置，即触媒剂“稼”，使蓄电池放电所产生氢气几乎全部与氧气化合成水，确保电源装置内不积聚爆炸性氢气。蓄电池组正负两极引出线，接在防爆接线盒内铜导电杆上，经过铜芯多股不延燃橡胶套电缆经隔爆连接装置引出箱外。3）防爆特殊型电源装置防爆特殊型电源装置，是在蓄电池和蓄电池箱采取了特殊防爆办法，到达尽可能减小电源装置漏电电流，消除和预防产生电火花可能性，把氢气积聚减到最低程度一个电源装置。防爆特殊型电源装置对各部分特殊要求：（1）蓄电池箱①机械性能好，耐电解液腐蚀，能支撑和保护蓄电池壳体。②绝缘抗漏电性能好，外壳及其上盖内表面，都有耐酸绝缘覆盖层（排液孔从内侧包复至外侧），而酸绝缘覆盖层绝缘电阻符合标准要求（大于5MΩ）。能防止电源装置因漏电电流过大产生电火花而引发爆炸。6768/122③通风、排液良好，氢气不易积聚。④良好防外物作用，预防外物（金属件）伸人电源装置内部与蓄电池极柱短路或对地产生电弧而引爆。⑤良好防水性能，预防滴水进人电源装置内部，使蓄电池外表面潮湿而增大漏电电流。⑥蓄电池箱与盖之间有可靠连接装置，确保在离开充电室后，电源装置上盖打不开。上盖与蓄电池顶端间隙符合标准要求。⑦箱盖有一定抗冲击强度，承受标准要求冲击载荷（0.75J）时，绝缘复盖层不脱落、不开裂，箱盖不产生影响使用变形。预防矸石冒落而破坏蓄电池箱盖、损坏蓄电池或产生火花。（2）矿用特殊型蓄电池①可靠极板绝缘。为消除蓄电池正、负极板短路而产生火花，除要求有绝缘良好隔板外，还要求阳极端板采取绝缘封底和有耐酸上护套，如采取铅封底时须加耐酸绝缘护套。②高强度蓄电池外壳，能承受一定冲击（0.75J）不开裂、不破损，确保蓄电池在使用过程中不漏液。③电池槽封口严密可靠，含有良好耐高、低温性能。确保在使用中不开封、不漏气，预防因为极板短路产生电火花，没有完全熄灭在电解液中时，从裂口中喷出而引发传爆。6869/122④双极柱结构。蓄电池正、负极都是双极柱结构，即两个正极柱，两个负极柱，每个极柱都能单独承受回路电流，且盖板上极柱绝缘凸台有一定高度，以确保极柱绝缘可靠，减小漏电电流和产生火花可能性。⑤足够抗电击强度，确保蓄电池绝缘可靠。（3）特殊排气栓①良好透气性，使电池氢气轻易溢出，不产生积聚。②机械强度好，帽体与底座粘结牢靠。③透水性良好。特殊排气栓必须进行透水处理，以保持良好透水性能，确保特殊排气拴在湿润状态下透气性能，使蓄电池在任何工作状态下都不会产生较大内压而损坏蓄电池，失去防爆性能。④防爆性能良好。（4）蓄电池连接导线①采取耐腐蚀性强非延燃铜芯电缆。②铸接牢靠。连接导线接头系铜和铅锑合金铸接体，铸接牢靠可靠。③焊接质量高。连接导线铸接质量检验合格后，采取气焊方法和蓄电池极柱焊接，焊接牢靠可靠，接触电阻（从极柱平面中心到接头中心）符合标准要求（小于20μΩ）。6970/122④绝缘密封良好。连接导线接头处是铜与铅合金接界处，两处不一样金属接界面将产生接触电位，而钢标准电位与氧化铅标准电位差异大，以致预防稀硫酸侵人表面张力处于最低限，稀硫酸轻易渗透电缆内部，引发铜线腐蚀生成硫酸铜。久而久之会增大连接导线内阻，甚至断线而产生电弧。为了防止这种现象，要求将电缆和铸接头分界处加压密合，并涂上耐酸密封胶，使其绝缘密封良好，耐腐蚀性强。（5）极柱护套连接导线与蓄电池极柱焊接后，其极柱与连接线铸接头都裸露在电源装置内部，为防止极柱间，以及在外物作用下产生电火花，必须将极柱裸露带电部分套上绝缘耐酸橡胶护套或塑料护套，保持良好绝缘性能。（6）蓄电池在电源箱中装配①蓄电池在电源箱中安装牢靠可靠，用隔板将蓄电池隔开并楔紧，隔板结构有利自然通风。②相邻两蓄电池之间最大放电电压小于24V，极柱之间爬电距离大于35mm；当最大电压大于24V时，每超出2V,爬电距离增加1mm。③电源装置有良好绝缘性能，蓄电池组极柱对蓄电池外壳（地）绝缘电阻值符合标准要求。④正、负极引出线采取铜芯非延燃电缆，引出电缆经过电源箱外壳处应添加绝缘物（如套管），并对绝缘物两端加以固定。7071/122（八）插销连接器1、插梢连接器结构插销连接器是蓄电池电源装置和用电设备之间或充电设备之间连接装置。其结构图如图2—12所表示。它“+”极与“-”极均做成独立，各由插座和插销两部分组成。7172/122插座用螺栓固定在蓄电池电源装置箱体上，插销能够自由拔开。插座内静触头2固定在绝缘座3内，它一端与熔断体7相接触，另一端伸入接线室14内，与从蓄电池电源装置引人两根并联非延燃电缆连接。当插销拔出后，借助弹簧5和绝缘套6，使熔断体7与静触头2断开而不带电。插销外壳8内装有动触头10，用软电缆与触头座11相连，触头座11一端伸人接线室21与外部电缆连接。插座外壳上装有一圆形防尘盖，当插销拔出后，圆盖在弹簧作用下自动盖住插座外壳圆孔，首先遮盖了裸露带电部分静触头，另首先为更换熔断体提供了方便。2、插销连接器作用（1）在无载情况下，接通与断开蓄电池电源装置与电机车电气设备或充电设备之间连接。（2）插销连接器内装有熔断器，可对电机车主电路起到过载和短路保护作用。3、插销连接器徐动机构插销连接器徐动机构是插销机械连锁装置，它作用是：拔开插销时，经过徐动装置徐动延时，来确保插销断电隔爆功效，即拔开插销过程中，当动触头与静触头电路断开瞬间两外壳隔爆面有效结合长度还有充裕（大于25mm），但在继续拔开过程中隔爆面有效结合长度减小，在小到不符合要求之前，插销外壳上铆钉必须沿插座外7273/122壳上徐动槽转动一个角度（30°），才能继续拔开。这么就延长了足够时间，使电流完全消失，从而确保了插销断电全过程都是在有效隔爆腔内进行，确保了插销断电过程隔爆性能。4、插销连接器在使用中注意事项（1）插销插入和拔出，都必须在断开负荷后进行。（2）插销插入后，插座上扣片必须将插销扣住，使其不能自行脱出。（3）插销拔出后，插座上盖子必须在弹簧作用下，能自动将插座外壳口盖住。（4）插销与插座隔爆接合间隙不得大于0.6mm，插座孔及插销外圆表面粗糙度应符合标准，插销拔出后应放置于专用托架内，隔爆面不得粘上砂子，更不要撞、划出机械伤痕，以免失爆。（5）不得任意取消与徐动槽相匹配铆钉，保持徐动装置可靠。（6）熔断体熔断后，必须更换同型号同规格熔断体，不得用其它型号和规格熔断体代替，禁止使用钢丝、铁丝等非熔体代替。（7）电缆引人装置必须符合要求。矿用蓄电池电机车及配套电器设备，如防爆特殊型电源装置、隔爆电阻器、电动机、插销连接器、照明灯、控制器等均应在外壳上按要求设置安全标志。7374/122以ZK10型架线电机车为例，其电气原理图如图2—13所表示。其电气控制展开图见图2—14。由原理图能够看出，电气线路普通分照明线路和动力线路两部分。照明线路由照明开关K、熔断器RD、照明电阻R、照明灯MD组成。动力线路由变电器SD、自动开关ZK、控制器、开启R1~R4、牵引电动机D1和D2组成。三、架线电机车电气控制7475/122（一）照明线路在集电弓SD与架空线接触时，闭合照明开关K，这时电流经过照明开关K→熔断器RD→照明电阻R→照明灯MD→钢轨而成。为闭合回路，所以照明灯点亮。因为架空线电压采取250V或。550V，所以在使用220V或127V照明电灯泡时，需要利用电阻降压，使加在照明灯泡上电压符合要求值。（二）动力线路。集电弓SD与架空线接触时，首先闭合自动开关ZK，使控制器主轴手柄处于零位，这时控制器主触头1和6闭合，但电动机没有施加电压。然后换向器手柄置于向前“1+2”位置上，这时辅助触头10与DS1-1、DS1-2与JQ1-2、JQ1-1与12、LX与JQ2-1、JQ2-2与DS2-2分别闭合。这时电机车处于开车前准备状态。7576/122当控制器主轴手柄由零位转到位置“1”时，触头8、9闭合，电流通路以下：架空线→集电弓SD→自动开关ZK→触头8→1→开启电阻→R1→R2→R3→R4→9→10→DS1-1→电枢→DS1-2→JQ1-1→激磁绕组→JQ1-2→12→6→LX→JQ2-2→激磁绕组→JQ2-1→DS2-2→电枢→DS2-1→07677/122这时2台电动机成串联方式与全部开启电阻串联，接通电源，使电动机开始旋转。当控制器主轴手柄由位置“1”转到位置“2”时，除原有触头保持闭合外，触头3也闭合，开启电阻R2~R3段被短接，电动机加速。控制器主轴手柄位置“2”转到位置“3”时除上述触头保持闭合状态外，触头2又闭合，将开启电阻R1~R2和R2~R3两段短接，仅剩R3~R4段，电动机速度增加。控制器主轴手柄由位置“3”转到位置“4”时，触头1、3断开，触头4闭合，将开启电阻R1~R2段开路，R2~R3和R3~R4段并联，电动机继续加速。控制器主轴手柄由位置“4”转到位置“5”时，触头3重新闭合，将全部电阻短接，于是2台牵引电动机成串联方式直接与电网连接，每台电动机上电压是电网电压二分之一。所以电动机旋转速度也靠近额定速度二分之一。当控制器主轴手柄继续由位置“5”转到位置“X1”时，触头4断开，这是转换第一阶段，在2台电动机串联电路中又重新加入开启电阻R3~R4段，这时电动机速度销有下降。电流通路以下：架空线→集电弓SD→自动开关ZK→触头8→2→R3→R4→9→10→DS1-1→电枢→DS1-2→JQ1-1→激磁绕组→JQ1-2→12→6→LX→JQ2-2→激磁绕组→JQ2-1→DS2-2→电枢→DS2-1→07778/122主轴手柄由位置“X1”转到位置“X2”时，触头3断开、7闭合，这是转换第二阶段，这时牵引电动机D2被短接只有电动机D1工作。电流通路以下：架空线→集电弓SD→自动开关ZK→触头8→2→开启电阻R3→R4→9→10→DS1-1→电枢→DS1-2→JQ1-1→激磁绕组→JQ1-2→12→7→0当控制器主轴手柄由位置“X3”转到位置“6”时，触头4闭合，开启电阻R1~R2段开路，R2~R3段与R3~R4段关联。2台牵引电动机并联运行，电机车加速。控制器主轴手柄由位置“6”转到位置“7”时，触头1又闭合，使电阻R1~R2段、R2~R3段，R3~R4三段关联，电机车继续加速。控制器主轴手柄位置段，R3~R4三段关联，电机车继续加速。控制器主轴手柄位置“7”转到位“8”时，触头3又闭合，全部电阻被短接。2台牵引电动机并联全速运行，开启完成。当需要紧急停车时，能够用电气制动来实现。这时需要将控制器主轴手柄转到零位，切断电源。然后将主轴手柄继续向逆时针方向旋转到制动位置“I”，这时主触头1、5、7、11、13闭合，电阻R1~R2、R2~R3、R3~R4、R4~R5段全部串联接入制动电路，并接在由2台电动机激磁绕组和电枢绕组组成电路对角线上。2台牵引电动机改变为发电机运行，产生制动力矩。7879/122第一台牵引电动机电枢所产生感应电动势给第二台电动机激磁绕组激磁；第二台牵引电动机电枢所产生感应电动势给第一台电动机激磁绕组激磁。这时电流通路以下：DS1-2→电枢1→DS1-1→10→5→LX→JQ2-2→激磁绕组→JQ2-1JQ1-1→激磁绕组→JQ1-2→12→7→DS2-1→电枢2→DS2-211←1←R1←R2←R3←R4←R5←13控制器主轴手柄由位置“I”转到位置“Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ”时，制动电阻逐降低，以保持制动电流在一定数值上，使制动力矩也保持一定数值。电机车速度逐步降低最终使用机械制动闸将电机车停顿。7980/122直流串激电动机作为矿进运输机车牵引动力已经有几十年历史。在此期间，一直是用“变阻调整”法作为控制电动机转速主要方法当增大与电枢串联电阻时，电动机转速降低，机车慢行；反之电动机转速就增高，机车就快行。这种方法即使设备简单，但缺点比较多，首先是在电阻上将大量电能变成热能，白白损耗；其次在切换电阻时，因为大电流经过触头开断，产生强大电弧，将触头烧损，很不安全，同时也消耗大量色金属；第三变阻调速为有级调速，机车开启时产生很大冲击和振动，不但对传动机构有损害，而且开启很不平稳，挂车时更不安全。采取可控硅为主要元件组成控制开关（斩波器）代替电阻器对电机车进行调速方法，称为可控硅（晶闸管）脉冲调速，它是近年来发展起来新技术。与传统“变阻调速”相比，脉冲调速有以下优点：（1）在开启调速过程中节约电能约20%左右。同时连续调速范围大，可从15%—85%。（2）实现无级平滑调速。提升电机车黏着质量利用率，开启牵引力大。开启平稳、挂车安全。同时可延长传动装置使用寿命。（3）在相同运输量条件下，可降低蓄电池机车台数。每次充电后可增加运行距离，能挖掘设备潜力，5台机车运输量可顶“变阻调速”蓄电池机车6台运输量。四、JZK—270/5—8型蓄电池式脉冲调速电机车8081/122（4）无触点调速，省去了电阻器，减轻了日常维修工作量，同时节约了有色金属。（5）脉冲调速装置体积小，重量轻，操作方便，改进了司机工作条件。（6）为实现电机车运输自动化创造了条件。（一）脉冲调速原理晶闸管脉冲调速是把斩波器串联在牵引电动机电路中，只要改变晶闸管通、断时间比值。就能够改变电动机端电压平均值，到达调速目标。图2—15中晶闸管斩波器是一个高速开关GK，当不停地关、合高速开关时，电动机两端就可得到一系列脉冲电压，如图2—16所表示。8182/122高速开关完成一次关、合过程为一个工作周期T，