教学材料矿山机械-6

学习情境一认识矿用电机车一、概述采煤工作面生产出原煤，经刮板输送机、桥式转载机、胶带输送机从工作面运送到采区煤仓，再装入矿车中由电机车牵引运输到井底车场。用电机车牵引矿车或其他承载容器在轨道上进行运输的运输方式称为轨道运输，广泛用于矿井井下和地面。(一)矿用电机车的作用及种类矿用电机车主要用于井下运输大巷和地面的长距离运输。它相当于铁路运输中的电气机车头，牵引着由矿车或人车组成的列车在轨道上行走，完成对煤炭、研石、材料、设备、人员的运送。下一页返回学习情境一认识矿用电机车电机车按供电方式分为架线式电机车和蓄电池式电机车两种。架线式电机车由于其受电弓与架空线之间会产生火花，一般多用于煤矿地面运输。蓄电池式电机车根据其防爆性能不同，分为一般型、安全型和防爆特殊型三种。防爆特殊型适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井运输。(二)矿用电机车的组成如图6-1所示，矿用电机车是由机械和电气两大部分组成。机械部分包括车架、轮对、轴承和轴箱、弹簧托架、制动系统、撒砂系统、齿轮传动装置及连接缓冲装置等。电气部分包括牵引电动机、集电器、自动开关(架线式)、电阻器、控制器和蓄电池(蓄电池式)等。上一页下一页返回学习情境一认识矿用电机车(三)矿用电机车的工作过程如图6-2所示，高压交流电经牵引交流所降压、整流后，正极接到架空线上，负极接到铁轨上。机车上的受电弓与架空线接触，将电流引入车内，再经空气自动开关、控制器、电阻箱进入牵引电动机，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。从电动机流出的电流经轨道流回变流所。二、矿用电机车主要部件的结构(一)机械部分主要部件的结构1.车架车架是电机车的主体部分，电机车上所有的设备均装置在车架上。车架由钢板焊接而成，车架用弹簧托架支撑在轴箱上，如图6-3所示。上一页下一页返回学习情境一认识矿用电机车2.轮对轮对是矿车的行走部分，是由两个车轮压装在一根车轴1上所构成，如图6-4所示。车轮由轮芯2和轮箍3热压装而成，这种结构的好处是轮芯和轮箍可以用不同的材料制造，且车轮磨损后只需更换轮箍。车轮轴1的两端轴颈处支撑在轴承箱内的轴承上。车轮轴1的中部装有轴瓦，用来支撑电机车的传动装置。3.轴箱轴箱是轴承箱的简称，它是一个带盖的铸钢或铸铁箱体，如图6-5所示。轴箱内装有一对滚柱轴承4，与车轴的两端轴颈配合安装轮对。轴箱两侧的滑槽9与车架相配合，轴箱上端的座孔8中安放有弹簧托架。轨道不平时，轮对与车架的相对运动发生在轴箱的滑槽与车架的导轨之间，并依靠弹簧托架起缓冲作用。上一页下一页返回学习情境一认识矿用电机车4.弹簧托架弹簧托架的作用缓和电机车的冲击和震动，把机车重力均匀地分配到各车轮上，并通过轮对弹性地传递到钢轨上去。其结构如图6-6所示，它一个组件。前轴上的弹簧托架是单独作用。后轴上的弹簧托架一端固定在车架上，另一端用均衡梁连接，均衡梁的中点用销轴与车架连接。均衡梁的作用是将负载均衡地分到两后轮上。5.齿轮传动装置牵引电动机的转矩通过齿轮传动装置传递给轮对。在小型矿用电机车上，一般是用一台电动机同时带动两个轮轴的传动方式。在中型矿用电机车上，一般是用两台电动机分别带动两个轮轴。上一页下一页返回学习情境一认识矿用电机车矿用电机车的齿轮传动装置有两种形式:一种是单级开式齿轮传动，另一种是两级闭式齿轮减速箱，如图6-7所示。电动机的一端用凸缘与减速箱连接，另一端用机壳上的挂耳通过弹簧挂在车架上。开式传动方式传动效率低，传动比较小，而闭式齿轮箱传动效率较高，齿轮使用寿命较长。6.撒砂装置撒砂装置的作用是用来向机车车轮前的钢轨上沿轨面上撒砂，以加大车轮与轨面间的摩擦系数，从而获得较大的牵引力和刹车力，保证运输的需要和行车的安全。矿用电机车撒砂装置的结构如图6-8所示，包括有四个砂箱，这四个砂箱由司机室内安装的上下两个手柄操纵，一个手柄操纵两个砂箱，上手柄操纵前部撒砂管，下手柄操纵后部撒砂管，两个手柄均靠弹簧复位。上一页下一页返回学习情境一认识矿用电机车当拉动一个手柄时，手柄臂将拉杆1向左拉，于是摇臂2将拉杆3向上提，锥体4向上与砂箱底之间打开一缝隙，砂子由此缝流出，经出砂导管5落于轨面上。砂箱内装的砂子应是粒度不大于1mm的干砂。7.制动装置制动装置是为了在运行中迅速减速和停车之用。电机车的制动装置分为机械制动和电气制动两种。机械制动装置利用制动闸或制动器进行制动，电气制动利用牵引电动机进行能耗制动。机械制动按动力分手动、气动和液动三种。手动的制动装置如图6-9所示，它是为电机车在运行过程中随时减速或停车而设置的。四个车轮的内侧各装一个闸瓦9(或10),闸瓦铰接在制动杆7或8上。上一页下一页返回学习情境一认识矿用电机车每侧的两个制动杆的下端用正反扣调整螺丝11相连)此调整螺丝用来调整闸瓦与车轮轮面的间隙。两个制动杆用连杆连接，连杆的顶端铰接在车架上，作为固定支点。拉杆6的左右移动使闸瓦进行制动或松闸。拉杆6的动作是由手轮1经螺杆2和螺母4组成的螺旋副传递的。螺杆装在车架的孔内，手轮和螺杆只能转动不能移动。螺母4固定在均衡杆5的中间，螺母不能转动只能移动。均衡杆5的作用是将螺旋副的推力平均地传给两个拉杆6。8.连接缓冲装置矿用电机车的两端均有连接缓冲装置，且是多层接口的，以牵引高度不同的矿车。上一页下一页返回学习情境一认识矿用电机车缓冲器设在车架的两端，用以承受冲撞。架线式电机车采用刚性缓冲器，蓄电池电机车则采用弹簧缓冲器能减轻冲击。连接器用来连接被牵引的列车。为了能连接不同牵引高度的矿车，机车上的连接器做成多层接口。目前矿用电机车的连接器还多是手动摘挂，已有改用自动连接器的机车在使用。

(二)电气部分主要部件结构1.牵引电动机目前广泛使用在矿用电机车上的牵引电动机为直流串激电动机。由于矿井运输工作的特点和要求，架线式电机车的电动机为全封闭型，蓄电池式电机车的电动机为隔爆型。由于功率不大，冷却方式都为自冷式。上一页下一页返回学习情境一认识矿用电机车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允许温升的条件下，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所能输出的最大容量，也是牵引电动机的额定容量，主要取决于电动机的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。电机车选型时，应按长时制容量计算选择。与此相对应，电枢电流、轮缘牵引力、电机车运行速度均有长时制和小时制之分。上一页下一页返回学习情境一认识矿用电机车2.集电器架线电机车的集电器也称为电弓、受电器，是架线式电机车用以从架空导线获取电能的装置。集电器按接触方式分为滑动式和滚动式两种。集电器与架空线滑动接触时应保持一定的压力，其接触压力应符合标准规定。井下集电器现架空线的接触力一般为39~49N，地面专用电机车的接触力一般为49~69N，这样才能保证接触电阻小、火花少。集电器有单集电器和双集电器，双集电器的接触面积大，可减小接触电阻，并防止因单集电器瞬间脱离架空线而产生电弧。集电器的滑动接触部分，现多用碳素滑板。碳素滑板具有润滑、抗磨和抗电灼的特点，能便架空线表面光洁，减少电灼伤和延长其使用寿命。上一页下一页返回学习情境一认识矿用电机车3.自动开关(架线式电机车)自动开关是架线式电机车的电源总开关，也是电机车电气主回路的短路和过负荷的自动保护装置。它由操作机构和衔铁机构两部分组成，操作机构由合闸用的手动装置、跳闸用的手动和自动装置及静触头、动触头组成。4.蓄电池组蓄电池组是蓄电池式电机车的电源，由多个蓄电池组成。蓄电池的主要技术特性是额定电压和额定容量。额定容量是指蓄电池充足了电后，以恒定电流连续放电至端电压降到极限电压时为止，其放电电流与放电时间的乘积。矿用蓄电池有一般型和防爆型两种。上一页下一页返回学习情境一认识矿用电机车5.电阻器电阻器是牵引电动机进行启动、调速和电气制动的重要装置。电机车使用的电阻器有两组，一组串联在牵引电动回路中，起限流和降压作用，供电机车启动和能耗制动;另一组串联在照明回路中，作降压照明用。电阻一般采用带状电阻。带状电阻是用不同断面高电阻率的铜或铁铬镍合金带做成的螺旋状电阻。6.控制器控制器用来操作电机车前进或后退运行的方向，并控制电机车的启动、调速、停车及电气制动。控制器由换向器和主控制器两部分组成，换向器与主控制器均由转动手柄来操作。如图6-10所示，图(a)是主控制器手柄，也叫主手柄;图(b)是换向器手柄，也叫逆轴手柄。上一页下一页返回学习情境一认识矿用电机车换向器与主控制器均为凸轮控制器结构原理，两者之间有机械闭锁装置，只有当主控制器手把回到速度为零位置，才能扳动换向器手把;只有当换向器手把扳到前进(或后退)位置，主控制器手把才能从速度为零位置转到某一速度位置。上一页返回学习情境二电机车的操作使用与维护电机车在运行中必须按规程正确操作和使用，加强口常维护和维修工作，使其处于良好的工作状态。一、电机车的操作(一)操作规程(1)操作电机车的司机必须经培训并考核合格后，方可驾驶电机车，严禁非电机车司机驾驶。(2)控制器的主轴手柄由一位置转至另一位置时，动作应迅速果断，不要停滞于两位置之间，以免引起电流烧损触头。(3)发现车轮打滑时应立即把主轴手柄扳到零位，再逐渐转动手柄至正常运转位置。下一页返回学习情境二电机车的操作使用与维护不允许为预防车轮打滑，在主轴手柄未转到零位前就施闸制动，以防电动机过度超载而烧坏。(4)控制主轴手柄位置"5”及“8”为牵引电动机正常串、并联运转位置，必须避免在未切除全部变阻器电阻的位置行驶，以免烧坏变阻器及消耗过多电能。(5)降下受电弓后必须迅速将控制器主轴手柄转到零位。(6)启动和停车时要特别注意操作，不应以逆电流使电动机反转来停车。要明确只有两台电动机同时工作时才能产生电气制动。(二)操作方法电机车的操作方法包括:启动、停止、调速、换向、制动等。1.电机车启动的操作方法上一页下一页返回学习情境二电机车的操作使用与维护(1)启动前应检查各连接部位的螺栓是否松动，各电气元件绝缘是否良好，各操作手把是否灵活。(2)经检查无异常情况后，发出开车信号，提醒附近人员注意。(3)按所需行进方向，操作控制器上的换向手把，确定机车前进方向。(4)操作控制器上的调速手把，缓慢给出速度，完成启动过程。2.电机车调速的操作方法电机车在行进过程中，随时要根据道路坡度情况和生产运输情况进行调速。调速时，操作控制器上的调速手把向加速或减速的方向转动，直到所需的速度。速度档位如图6-11所示。上一页下一页返回学习情境二电机车的操作使用与维护在调速过程中，应注意观察前方的路面状况及行人情况，防止意外事故发生。3.电机车换向的操作方法(1)把调速手把扳回速度零位，电机车减速停车。(2)把换向手把扳到前进(或后退)方向。(3)把调速手把从速度零位扳到所需速度挡位。由于电机车控制器的调速和换向两手把存在机械闭锁，所以操作换向手把前，必须把调速手把扳回速。度零位，才能扳动换向手把，这样可以防止误操作。4.电机车制动的操作方法当电机车遇到紧急情况需要立即停车时，应操作制动装置进行制动。目前电机车使用的制动装置的操作方法如下:上一页下一页返回学习情境二电机车的操作使用与维护当顺时n旋转制动手轮时，通过拉杆、杠杆使闸瓦压紧车轮踏面，对车轮进行制动。当逆时针旋转制动手轮时，通过拉杆、杠杆使闸瓦离开车轮踏面，进行松闸。(三)注意事项电机车在运行中的注意事项:(1)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。(2)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、易燃性的或腐蚀性的物品或附挂物料车。上一页下一页返回学习情境二电机车的操作使用与维护(3)在运送人A时，为确保安全，列车运行速度不得超过4m/s。二、电机车的维护电机车在运行中必须按规程正确操作和使用，加强口常维护和检查工作，使其处于良好的工作状态。1.电机车的日常维护及保养(1)检查制动系统的杠杆、销轴是否良好，动作是否灵活，并进行注油。(2)检查闸瓦磨损情况，更换磨损超阻的闸瓦;检查闸瓦与车轮踏面的间隙，超过规定的要及时调整;清除调节闸瓦螺杆和闸瓦上的泥垢。(3)检查车轮有无裂纹，轮箍是否松动，车轮踏面磨损程度。上一页下一页返回学习情境二电机车的操作使用与维护(4)检查传动齿轮及齿轮罩有无松动和磨损。(5)检查车架弹簧有无裂纹及失效，清除弹簧上的泥垢，在铰接点及均衡梁之间进行注油。(6)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。特别是吊挂牵引电动机的装置要仔细检查。(7)检查连接装置，是否有损伤、磨损超限。(8)检查撤砂系统各部件是否齐全、连接良好，砂管有无堵塞，是否对准轨道中心，与车轮、轨道的距离是否符合要求。(9)检查受电器弹簧压力是否足够，滑板是否断裂和磨损超限，各框架、螺栓及销是否齐全完整。(10)检查电阻器是否断裂，各接线端子是否松动，清扫尘垢。上一页下一页返回学习情境二电机车的操作使用与维护(11)试验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;检查控制器各触头，特别是使用频繁的触头的烧损情况。(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、亮度足够，熔断器应符合规定。2.蓄电池电源装置的日常维护电源装置的检查工作由充电工负责在充电室内进行，主要内容有:(1)检查插销连接器与电缆的连接是否牢固，防爆性能是否良好。(2)检查蓄电池组的连接线及极柱焊接处有无断裂、开焊。(3)检查橡胶绝缘套有无损坏;极柱及带电部分有无裸露。上一页下一页返回学习情境二电机车的操作使用与维护(4)检查蓄电池组、蓄电池有无短路及反极现。(5)检查箱体腐蚀损坏情况，箱盖是否变形、开闭是否灵活，盖内绝缘衬垫或喷涂绝缘层是否完整，箱盖与箱体间机械闭锁是否良好。(6)检查蓄电池槽和盖有无损坏漏酸;特殊工作栓有无丢失或损坏;耐酸橡胶垫是否良好;帽座有无脱落;蓄电池封口剂是否开裂漏酸。(7)每周检查一次漏电电流，其值不得超过规定。电源装置额定电压60V及以下，不大100mA;电源装置额定电压100V及以下，不大于60mA;电源装置额定电压150V及以下，不大于45mA。(8)经常用清水冲洗蓄电池组，保持清洁。上述(1)~(7)项中，只要有1项不合格，即为失去防爆性能，必须停止使用，进行处理。上一页下一页返回学习情境二电机车的操作使用与维护三、电机车的常见故障分析与处理电机车的常见故障分析与处理见表6-1。上一页返回学习情境三辅助运输设备辅助运输是指除了煤以外的一切材料、设备和人的运输。其特点是运输类型多、运送去向多、巷道条件多样。类型多表现在既运物又运人，物品中有整体、散件，大小、长短、轻重差异很大，运送去向多是指需要运到各工作面和井下一切场所。根据辅助运输设备的特点和要求，常用的设备有钢丝绳运输(有极绳和无极绳)、单轨吊车、卡轨车、胶套轮机车、粘着/齿轨机车、无轨胶轮运输车(轮胎式或履带式)等。下一页返回学习情境三辅助运输设备一、钢丝绳运输钢丝绳运输指在水平或倾斜的轨道上利用绞车、钢丝绳、矿车或其他容器所进行的轨道运输，以绞车为动力装置，通过钢丝绳牵引矿车或其他运输机器，进行运输作业的一种运输方式，分为有极绳运输和无级绳运输两大类。1.有极钢丝绳运输指钢丝绳的一端与矿车相连，通过绞车使钢丝绳放出或收回，达到运输的目的。一般采用滚简式绞车。有极绳运输按其牵引方式分为单绳运输、双绳运输和首尾绳运输等，如图6-12所示，其运输设备包括绞车、钢丝绳和容器(矿车)等。有极绳运输的特点是货载运输周期进行，属于周期式动作式运输设备。上一页下一页返回学习情境三辅助运输设备2.无极绳运输如图6-13所示，无极绳运输是用一台摩擦轮绞车，装在线路一端，另一端用一个导向绳轮，钢丝绳接成封闭环并被张紧。依靠摩擦轮与钢丝绳之间的摩擦力驱动钢丝绳连续运转。两股绳各在一条轨道上，从线路两端间隔一定距离分别向绳上挂一辆空、重车进行连续运输，到位后摘下矿车。无极绳运输的优点因为是连续运输，所以其运输能力(货运量)与运输距离无关。无极绳运输适用于矿井井下水平巷道或倾角不大(50~200)的上、下山运输，也可以作为地面运输。无极绳运输的主要缺点是工作劳动强度大，钢丝绳磨损严重，轨道附属设备多，上、下运输环节的衔接费工费时。故无极绳运输是小型矿井上下较常用的一种运输方式。上一页下一页返回学习情境三辅助运输设备二、单轨吊车单轨吊车运输是一套设备系统的总称，是用一条吊挂在巷道上空的特别工字钢作轨道，由具有各种功能的吊挂车辆(简称功能吊车)连成一个车组，用牵引设备牵引，沿轨道运行，将运送人员、物料的车辆悬吊在巷道顶部特制工字钢单轨上的运输系统。单轨吊车主要由轨道、牵引设备和吊挂车辆组成，吊挂车辆按其用途主要有牵引吊车、制动吊车、承载吊车及乘人吊车等形式。如图6-14所示为钢丝绳牵引单轨吊车运输系统，其工作原理如图6-15所示，单轨吊车通过牵引设备即摩擦轮绞车，牵引各种吊挂车辆沿吊挂在巷道顶部的特制工字钢做成的单轨上行走，从而实现运输。上一页下一页返回学习情境三辅助运输设备三、卡轨车卡轨车是一套设备系统的总称，如图6一16所示为钢丝绳牵引的卡轨车系统。其主要特点是，除装有承重行走车轮外，还增设了卡轨轮，使车辆在运行中不致掉道，提高了运输的安全可靠性，特别适用于在上下坡道及弯道上运输重物和人员。与单轨吊车相比，卡轨车运输系统投资较大，一般比单轨吊车高50%~80%;由于卡轨车在运行中不会摇摆，对巷道的宽度要求比单轨吊车要窄一些，要求巷道底板坚硬不能有积水。卡轨车有钢丝绳牵引卡轨车和机车牵引卡轨车之分，其中钢丝绳牵引卡轨车应用较多，它为无级绳牵引方式，多用于倾斜或急倾斜巷道中，主要由轨道装置、牵引装置和列车组等组成。上一页下一页返回学习情境三辅助运输设备四、胶套轮机车、粘着/齿轨机车1.胶套轮机车胶套轮机车系统是在使用普通钢轨的基础上，将机车的钢轮套上一个橡胶(或聚氨酷)圈套作轮缘踏面。同时，在机车制动系统中加装新型制动闸，以有效地加大机车牵引力和制动力。这种胶套轮机车可在5。一7。以下的坡度运行。2.粘着/齿轨机车齿