矿井运输及提升机车运输

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1、第四章 机车运输 第四章 机车运输 第四章 机车运输 第四章 机车运输 2 4 1 概述 矿用机车分类 按使用动力不同 矿用机车分内燃机车和电机车两种 按电源性质不同 电机车有交流的和直流的 矿井提升中以后者 应用最广 按供电方式不同 直流电机车分架线式 蓄电池式 架线蓄电池 式电机车和架线电缆电机车等几种 注意 机车运输线路坡度有限制 运输轨道坡度一般为3 局部坡 度不能超过30 我国井下架线电网的直流电压有100V 250V和550V三种 第四章 机车运输 3 介绍两种主要电机车 1 架线式电机车 交流电在变流所整流后 正极接在架空线上 负极接在轨道 上 架空线是沿运输轨道上空架设的裸导线

2、 机车上的受电器 集电弓 与架空线接触 将电流引入车内 经车上的控制器和牵 引电动机 再经轨道流回 因此 架线式电机车的轨道必须按电流回路的要求接通 其 供电系统见图4 1 4 1 概述 第四章 机车运输 4 图4 1 架线式电机车的供电系统 1 牵引变流所 2 馈电线 3 受电弓 4 架空线 5 回电线 6 电机车 7 矿车 8 轨道 4 1 概述 第四章 机车运输 5 第四章 机车运输 6 2 蓄电池式电车机 蓄电池式电车机是用机车上携带的蓄电池组供给电能的 电机车的 蓄电池放电到规定值时需要更换 充电 蓄电池的充电一般在井下充电 房进行 因此 每台电机车须配备2 3套蓄电池组 这种机车的

3、优点是 无火花引爆危险 适合在有瓦斯的矿山使用 不须架式 运输线路不受限制 使用灵活 对于产量较小 巷道不太规 则的运输系统和巷道掘进运输很适用 其缺点是 须设充电设备 初斯投资大 用电效率低 运输费用也 较高 4 1 概述 第四章 机车运输 7 第四章 机车运输 8 第四章 机车运输 9 矿用电机车有下列一些优点 牵引力大 电机车采用直流串激牵引电动机 该电动机特性能使机 车获得较大的牵引力 维护费用小 电机车运行速度较高 最高可达26km h 而且只需 一个司机操作就可以 所需辅助人员少 维护简单 动力消耗不大 可改善劳动条件 电机车运行不受气候的影响 由于采用电力拖动 不会产生废气 避免

4、了空气污染 大大改善了井下作业环境 矿用电机车的缺点 基建投资较大 架线式电机车要铺设轨道 安装架空线 设置牵 引变流所 架线式电机车需要有较大的巷道断面 会产生不良的杂 散 漏电 电流 而蓄电池式电机车蓄电池组成本较高 4 1 概述 第四章 机车运输 10 窄轨矿用架线式电机车型号及主要技术性能参数识别 4 1 概述 第四章 机车运输 11 4 2 矿用电机车的机械设备及电气设备 矿用电机车由机械和电气设备组成 机械设备 包括车架 轮对 轴承和轴箱 弹簧托架 制动装置 齿轮传动装置 撒砂装置 缓冲器和联接器 警钟等 电气设备 包括牵引电动机 控制器 受电器 变阻器 保护和照 明装置等 其基本

5、结构见图4 2 第四章 机车运输 图4 2 架线式电机车的基本构造 1 车架 2 轴承箱 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 4 2 矿用电机车的机械设备及电气设备 第四章 机车运输 13 第四章 机车运输 14 第四章 机车运输 15 4 2 1 矿用电机车的机械设备 1 车架 车架是电机车的主体 电机车上的全部机械和电气设备均安装在车 架上 见图4 3 图4 3 电机车的车架示意图 1 侧板 2 端板 3 隔板 4 电阻室 5 电动机室 6 司机室 7 连接器 8 缓冲器 第四章 机车

6、运输 16 2 轮对 机车轮对是由两个压装在轴 上的车轮和一根车轴组成 车轮 一般由轮心和轮圈热压装配而成 轮心是用铸铁或铸钢制成 轮 圈是用钢轧制而成 这种结构的 优点是轮圈磨损后可以更换 轮 心仍可继续使用 而不致使整个 车轮报废 见图4 4 图4 4 矿用电机车轮对 1 车轮 2 轮心 3 轮圈 4 轴瓦 5 齿轮 6 轴颈 4 2 1 矿用电机车的机械设备 第四章 机车运输 17 第四章 机车运输 18 3 轴承和轴箱 轴箱安装在车轴两端的轴颈上 车 架及其上面全部设备的重量经弹簧托架 传给轴承和轴箱 然后经轴承和轴箱传 给轮对 见图4 5 4 弹簧托架 弹簧托架是轴箱与车架之间的中间

7、装 置 其作用是缓和电机车在运行时的冲 击和震动 弹簧托架是用长度不同的板 弹簧叠起 中间用钢箍套结而成 箍的 底部支撑在轴箱上 见图4 5 图4 5 弹簧托架 1 均衡梁支轴 2 均衡梁 3 板弹簧 4 2 1 矿用电机车的机械设备 第四章 机车运输 5 制动装置 制动装置是为了在运行中迅速减速或停车之用 制动装置有机械制 动和电气制动两种 电气制动不能使电机车完全停住 因此每台电机车 都装有机械制动装置 机械制动装置按操作方式分为手动的和气动的两 种 图4 6 电机车机械制动系统示意图 1 手轮 2 制动杆 3 螺杆 4 均衡杆 5 拉杆 6 闸瓦 7 正反扣螺栓 4 2 1 矿用电机车的

8、机械设备 第四章 机车运输 20 6 齿轮传动装置 小型矿用电机车一般是用一台牵引电动机通过传动齿轮同时带动两 个轴的传动方式 中型矿用电机车有两台电动机 每台电动机分别带动 一个轴转动 7 撒砂装置 为了增加电机车的车轮与钢轨之间的粘着系数 需要往轨面上撒砂 8 联接和缓冲装置 在电机车车架的前后两端均装有联接和缓冲装置 见图4 3 联接装置的作用是连接矿车并传递牵引力 缓冲装置的作用上缓和电 机车所受的冲击和震动 4 2 1 矿用电机车的机械设备 第四章 机车运输 21 第四章 机车运输 22 4 2 2 矿用电机车的电气设备 目前 我国生产的电机车的牵引电动机都是直流串激电动机 因 为它

9、能较好地适应矿山井下的工作条件 与其他激磁方式的直流电动 机比较 直流串激电动机用作牵引电动机 在经济上和技术上都具有 较好的特性 4 2 2 1 牵引电动机 第四章 机车运输 23 4 2 2 1 牵引电动机 1 串激电动机电动机优点 p串激电动机具有较大的启动力矩和过载能力 它能以不大的电流 产生较大的启动转矩 故在要求相同的启动转矩条件下 要求的牵引 电动机容量就可以小些 p串激电动机的转矩和旋转速度能随列车运行阻力及行驶条件自动 地进行调节 p当架线电压变化时 直流串激电动机转速随电压变动 而牵引力 不变 电机车仍能起动 p两台串激电动机并联工作时 负荷分配比较均匀 p串激电动机构造简

10、单 体积和重量较小 第四章 机车运输 24 2 串激电动机电动机缺点 p直流电动机转子上有线圈和换向铜 头 碳刷等 故障率高 维修费 用大 p直流调速器由凸轮控制触头的通与断 断开时产生的电弧经常烧蚀触 头 维修量大 p直流调速器带电阻器运行 电能白白消耗在电阻上 同时 电阻发热 还会导致电阻片烧坏 p调速性能较差 为有级分档调整 不能均匀调速 p爬坡能力不如变频电机车 p机车传动维修量大 直流电阻调整电机车 由于电阻调速没有缓冲时 间 尤其是突然加速时 很容易造成齿轮的冲击损坏 闸瓦使用寿命短 4 2 2 1 牵引电动机 第四章 机车运输 25 直流串激电动机的适用范围 p海拔不超过1200

11、m p在遮荫处空气最高温度不超过40 p最低空气温度不低于 25 p最湿月的月平均最大相对湿度不大于90 随着电力电子技术的发展 交流变频技术已经应用于架线电机车 上 以下是直流电阻调速电机车和交流变频调速电机车的技术性能比 较 4 2 2 1 牵引电动机 第四章 机车运输 26 序号项目 直流电阻调速电机车交流变频调 速电机车 1 电动机可靠 性 直流电动机转子上有线圈易磨 损的换向铜头 碳刷等 故障 率高 维修费用大 三向异步交流电动机转子上没有线圈 是由硅钢片压制 成的铁滚子 几乎不会损坏 2 调速器维修 量 直流调速器由凸轮控制触头的 通与断 断开时产生的电弧经 常烧蚀触头 维修量很大

12、 变频调 速器没有触头 接点 基本无维修 3节能性 直流调速器带电阻器运行 电 能白白消耗在电阻上 同时 电阻发热还 会导致电阻瓷架和 电阻片烧坏 不用高耗能降压电阻 节能率可达35 如果一个独立 供电系统全部采用变频调 速电机车 电机车可设置成 惯性馈电功能 可利用重车下坡时电机车发出的电能回 馈到直流架线上 供给此时正在空车上坡运行的电机车 电能 这样节电 率 60 4调速性能 1 分档调速 不可能均匀调速 低速行驶时 司机需不停地在 1档和0档之间转换 2 调速器只能加速 不能减速 减速是靠电制动或手制动实 现 3 直流电动机的转速随负载变 化 下坡运行时机车很快 易 发生事故 4 不允

13、许司机突然加速 否则 损失电动机和调速器 1 无级均匀调速 频率最低可调至0 1HZ 2 为全速度段控制方式 速度不仅可以调高 还可以调 低 车速的快慢与停车完全由调速手把控制 3 可设定电机车最高车速限制 一旦车速设定 下坡行 驶时 机车不会超过设定的车速 避免司机开飞车造成 事故 4 允许司机在零速启动时突然加速到最大值 因变频调 速器的频率上升时间为 5s 即使司机违反操作规程突然 加速 机车仍需5s时间才能到达最大值 5牵引力15 4kN 10t电机车 可达22kN 10t电机车可达到和超过12t电机车的牵引力 第四章 机车运输 27 序号项目 直流电阻调速电机 车 交流变频调 速电机

14、车 6爬坡能力 只能在 11 的坡道上 行驶 由于没有零速制 动功能 上坡停车时 机车会向下坡方向溜车 此时用手制动来不及 可以在60 的大坡道上行驶 并可以在上坡时仅用零速制动功能就 能将机车制动在60 的大坡道上 并还可以再启动把重车组拉上来 7 机车维修 量 1 由于电阻调速没有缓 冲时间 突然加速时容 易造成齿轮的冲击损坏 2 闸瓦使用寿命短 一 般1个月需更换 1 由于变频调 速器上升速度是缓慢上升的 避免了齿轮之间冲击 延长了齿轮的寿命 2 变频调 速电机车是全速度段控制 加速和减速全由调速手柄控制 减速时不用闸瓦制动 闸瓦基本不磨损 8经济效益 该电阻调速机车是100 年前英国人

15、设计的 耗 电多 维修量大 维修 费用高 1 变频调 速器节电率为35 按10t电机车2台24kW 电动机每天运 行18h 日节电302 4kW 按0 65元 kWh 日节电费 196 56元 年节 电费64864 8元 2 由于交流电动机转子不损坏 调速器不用更换触头 导电板 凸 轮 基本不维修 闸瓦片基本不磨损 不用更换 每年节约材料费 工时费可达1万元 仅修1台直流电动机需5000元 3 如整个供电系统全部采用变频调 速电机车 电机车设置向直流架 线馈电 功能节电率按保守的50 计算 每年节电费 可达102492元 9价格比较14 5万元 10t电机车 20 5万元 第四章 机车运输 2

16、8 3 电气制动 p矿用电机车除采用机械 闸瓦 制动之外 还采用电气制动 矿用 电机车应用最多的电气制动是动力制动 也称能耗制动 其原理是根据 牵引电动机在一定工作条件下可以转变为发电机运转的可逆性 当牵引 电动机转变为发电机工作时 利用列车的动能转变为电能 这时 电流 将转变为相反的方向 使电动机轴上产生制动力 p动力制动的优点是不从电网吸取电能 线路比较简单 同时产生的 机械冲击也不大 其缺点是制动过程电动机中有电流通过 因此电机绕 组的温度要增高 此外 采用动力制动不能达到完全停车 还需使用闸 瓦制动 4 2 2 1 牵引电动机 第四章 机车运输 29 4 2 2 2 控制器 p控制器的用途是 使牵引电动机与电源接通或断开 在电动机电路 中加入或撤出电阻 改变电动机的旋转方向 在两台电动机的情况下 实现两台电动机的串联或并联运转 p矿用电机车的控制器上装有一个换向轴和一个主轴 换向轴用以改 变电动机的旋转方向 它有向前 停止 向后三个位置 主轴用以控制 电动机的起动 调速和能耗制动 p主轴和换向轴之间有闭锁装置 其作用是 当主轴在零位时 才能 转动换向轴 以确保电动机在断电时换向