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1、第三章 矿井窄轨铁路运输4 课时课时第一节 概述机车是轨道车辆运输的一种牵引设备。按使用的动力分，有电机车和内燃机车。牵引 电机(或内燃机)驱动车轮转动，借助车轮与轨面间的摩擦力，使机车在轨道上运行。在这 种运行方式下，它的牵引力不仅受牵引电机(或内燃机)功率的限制，还受车轮与轨面间的 摩擦制约。机车运输能行驶的坡度有限制，运输轨道坡度一般为 3，局部坡度不能超过 30。 目前我国煤矿的运输机车都是电机车，使用的都是直流串激电动机。按供给直流电源 的方式分，有架线式和蓄电池式两种。 架线式电机车的供电方式如图 41 所示。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。架空线是沿运行
2、轨道上空架设的裸导线，机车上的受电弓与架空线接触， 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。 图 4 一 l 架线式电机车的供电系统 1牵引变流所 2馈电线 13架空线；4受电弓 5矿车，6轨道；7回电线 架线式电机车运行时，受电弓与架空线间难免产生火花，蓄电池式电机车由车上携带 的蓄电池供电，运输线路不受限制，但需要充电设施，蓄电池放电到规定值时需更换。蓄 电池式电机车有矿用增安型和矿用防爆特殊型两种。增安型的电动机、控制器、灯具、电 缆插销等为隔爆型或增安型，蓄电池和电池箱为普通型。防爆特殊型的电动机、控制器灯 具、电缆插
3、销等为隔爆型，蓄电池为防爆特殊型。蓄电池式电机车两端设司机室，对安全 运行有利。 矿用电机车在井下巷道运输中得到广泛应用，它有下列一些优点：牵引力大。机车采用直流串激牵引电动机，该电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 26kmh，而且只用司机一人操作就可 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， 避免了空气污染，大大改善了劳动条件，保证了井下工人的安全。 电机车运输的缺点是：基建投资较大(架线式电机车要铺设轨道、安架空线、设牵引变 流所)；架线式电机车需要有较大的巷道断面，会产
4、生不良的泄漏电流，而蓄电池式电机车 蓄电池组成本较高。 电机车运输的发展方向是：电机车运输高度自动化；使用新型电机车，如德国采用了交流工频架线式电机车；改进矿车结构，使用大容积的矿车。1、矿井轨道与车辆一、矿井轨道一、矿井轨道 矿井轨道是将钢轨按一定要求固定在线路上构成的，是机车运行的基础件。 标准窄轨的结构如图 42 所示轨道线路由下部建筑、上部建筑两部分组成。下部建 筑主要是巷道底板和水沟，上部建筑是钢轨、联接零件、轨枕和道床。4-2 标准窄轨的结构 1 钢轨；2道钉;3轨枕;4道床；5底板；6水沟 轨道线路的主要参数有轨距、轨型、坡度、曲率半径。轨距是两条钢轨的轨头内缘 的间距,如图 4
5、-3 所示。国内标准轨距有 600，762，900mm 三种。 图 4-3 轨道的轨距 因为机车能牵引的坡度很小，所以轨道的坡度用高差和间距之比表示，通常用 i 表示。 矿井用的钢轨属轻轨系列，钢轨的型号用每米长的质量(kgm)表示。矿用轻轨系列按 YB(T)23-86 规定有 9，12，15，22，30kgm 五种。矿用钢轨不仅要耐磨还要耐腐蚀。 道岔是轨道线路的分支装置，如图 44 所示。道岔由基本轨、尖轨、辙叉、护轮轨、 转辙轨、转辙机构及一些零件组成。道岔按轨距轨型有标准系列规格。搬动道岔的转辙机 构有手动搬道器、弹簧转辙器和电动转辙机。在特定的运行条件下可使用弹簧转辙器。用 电动转撤
6、机对道岔可进行远距离操作和监视，现已有定型产品。图 4-4 道岔 1尖轨（岔尖） ；2基本轨；3转辙轨；4护轮轨；5-辙叉；6-转辙机构主要运输巷道轨道的维修质量必须符合下列要求； (1)更换钢轨时，应选用同类型钢轨； (2)扣件齐全、牢固并与轨型一致，轨道接头的间隙不得大于 5mm，高低和左右错差都 不得大于 2mm； (3)两条钢轨顶面除曲线段外，高低差不得大于 5mm； (4)轮距的任何部位上、下偏差都必须在+5mm 和2mm 范围之内； (5)轨枕的规格数量和间距应符合设计要求，轨枕无失效。轨枕之间道碴填实，道床材 质及厚度应符合标准。道床应经常清理，无杂物，无浮煤。 架线式电机车使用
7、的钢轨接缝处有专门的技术要求。 轨道线路的结构完整，规格达标，是列车安全、稳定运行的基础，不能忽视。 二、矿用车辆二、矿用车辆 矿用车辆有标准窄轨车辆、卡轨车辆、单轨吊挂车辆和无轨机动车辆。标准窄轨车辆 就是通常说的矿车。这种矿车是目前我国煤矿使用的主要车辆。 (一)矿车的类型及标准规格煤矿使用的矿车类型很多，按结构和用途分有以下几种： (1)固定车箱式矿车，如图 4-5(a)所示，这种车需用翻车机卸车。 (2)翻转车箱式矿车，如图 4-5(b)所示，车箱能侧向翻倾卸车。 (3)底卸式矿车，如图 4-5(c)所示，车底开启卸车，在专设的卸载站，整列车在运行中逐个 开启自卸，如图 46 所示。底
8、卸式矿车按车底开启的方向，有正底卸式和侧底卸式之分， 侧底卸式卸车情况如图 4-7 所示。这种车的主要优点是进卸载站的行车方向不受限制，卸 载时的车速易控制，卸载曲轨不受撞击。底卸式矿车装卸能力很高，能满足大型矿井的需 要。 (4)材料车，如图 48(a)所示，专为装运长材料用。 (5)平板车，如图 4-8(b)所示，装运大件设备用。 (6)人车，它是有座位的专用乘人车。分斜井人车、平巷人车两种。每辆斜井人车上都有防 坠装置，在运行中断绳时，能自动平稳地停在轨道上。停车装置有插爪式、抱轨式两种。图 45 矿用车辆 (a) 固定车箱式；(b)翻转车箱式；(c)底卸式图 4-6 正底卸式矿车的缸载
9、 1-车箱；2-卸载曲线；3卸载轮；4-轮对；5底门转轴，6底门；7 一煤仓(7)梭车，如图 4-12 所示。车底装有刮板链，是在短距离内运送散料的特殊车辆，可用于掘 进工作面运煤矸。在工作面向车箱内装满一堆时，开动车底的刮板链，将料堆移动一个距 离，继续装车直到将全车箱装满。装满车箱后，将梭车牵引到转载点，开动刮板链卸载， 卸空后牵回工作面再进行装载。图 4-7 侧底卸式矿车 在卸载站开启底门图 4-8 材料车和平板车 (a)材料车；(b)平板车图 4-9 插爪式斜井人车 1-车体；2-双轴转向架；3-防坠装置的滑架；4-制动插爪；5-主拉杆；6-手动拉 杆；7-传动弹簧；8-制动缓冲木(8
10、)仓式列车，它与梭车的相同之处是车底装有刮板链，不同之处是由多节短车箱铰接构成 的。 此外还有各种专用车辆，如炸药车、水车、消防车等。图 412 梭车 (二)矿车的基本参数及尺寸 矿车已有国家标准，煤矿矿车基本参数及尺寸见相应标准。 三、矿车的基本部件三、矿车的基本部件 矿车的基本部件是车箱、车架、轮对、连接器。 (一)车箱 车箱是矿车装盛物料的箱形容器。固定车箱式矿车的车箱多采用半圆形车底，不仅加 工方便，还有利于机械化清理车底的粘附物。采用低合金钢板制造车箱，耐磨和耐腐蚀性 好。钢板厚度主要是考虑耐腐蚀的要求。为增加箱体的刚度，常在钢板上压出凸棱、箱口 焊加角钢，箱底开排水孔。 底卸式矿车
11、的车箱为可开启的平底，车箱下口的两侧有翼板，供卸载时支承运行，下 口应有足够的刚度，防止变形。 (二)车架 车架包括车梁、缓冲器和轴卡。车梁是矿车的主要承载部件。除了车箱重力和牵引力 外，在运行中要承受很大的冲击、振动等附加载荷。车梁一般用专用型钢制造。 车架的两端装缓冲器。缓冲器是直接承受牵引和冲击的部件，过去大多采用螺旋弹簧 吸收冲击，近来也有用橡胶弹簧的。 轴卡是车架与轮对的联接件，目前多采用插销式。这种轴卡结构简单、拆装方便、运 行可靠。轮对在轴卡内安装后，应该在轴向和径向都有一定的间隙，允许轮对在运行中作 轴向蹿动，以减少线路不直对矿车的影响。大型矿车应采用弹性轴卡，以改善轮对的运行
12、 条件，延长轴承的使用寿命。弹性轴卡的弹性部件有橡胶、板簧或螺旋弹簧。(三)轮对 轮对是矿车的走行部分，按结构不同，有开式和闭式两种。 开式轮对的车轮有端盖，如图 413(a)所示，便于拆装和调整轴承间隙，但是端盖增 加了轴承进水的机会并易丢失。图 4-13 矿车车轮结构 （a）开式轮对；（b）闭式轮对 闭式轮对的车轮无端盖，如图 413(b)所示，检修拆装轴承时，两轴承通过同一内孔， 容易造成内孔加大而失效。(四)连接器 目前矿车使用的连接器都是牵引链型，由牵引链、插销和插销座组成。牵引链有单环， 三环和万能链三种。万能链用于不摘钩翻车机卸载。插销座与缓冲器铸成一体。 连接器是涉及重大安全问
13、题的部件， 煤矿安全规程对连接器有严格的规定。矿车的 连接钩环、插销和无极绳运输的连接装置的安全系数都不得小于 6。上绳式无极绳运输用 的连接装置的安全系数不得小于 8。 运送人员车辆的每一个连接器、钩环和保险链的安全系数都不得小于 13。2、轨道车辆运输的辅助机械设备轨道车辆运输的辅助机械设备主要有翻车机、推车机、阻车器、爬车机。 一、翻车机一、翻车机 翻车机是固定车箱式矿车的卸车设备，如图 414 所示。由滚筒、传动轮、支撑轮、 定位装置、传动装置、阻车器、底座、挡煤板等主要部件组成。按卸车时滚筒的旋转方向， 有左侧式和右侧式之分，按卸车时是否需要将车组中的矿车摘钩，有摘钩和不摘钩之分；
14、按滚筒中能容纳的矿车数不同，有单车和双车之分。还可按轨距和矿车吨位划分为不同规 格。图 414 电动翻车机 1 一滚筒；2 一挡煤板；13定位装置；4传动轮；5 一底座；6阻车器；7支撑轮定位装置是使滚筒旋转一周卸载后，准确停车的装置。定位装置应有缓冲作用，以减 轻冲击，延长设备的使用寿命。 阻车器是矿车在滚筒内定位的装置。车进入滚筒，阻车器关闭，滚筒旋转一周后，阻车器打开。它的开闭与滚筒旋转动作有杠杆联动。 二、推车机二、推车机 推车机是在短距离内推动矿车的设备，分列车推车机和装罐推车机两大类。 列车推车机是在翻车机前的推车设备，与翻车机配合进行卸载作业。图 4 一 15 所示是 已有标准设
15、计的圆环链列车推车机，圆环链上的推爪从底部推动矿车。图 4-15 圆环链列车推车机 1传动装置；2头轮组；3头轮支架；4推爪小车；5小车轨道；6尾部拉紧装置装罐推车机是向罐笼推送矿车的设备，它的种类很多，按动力分有电动和风动；按推 车机构分有钢丝绳式、链式及其他。各种推车机各有其特点和适用条件。 三、阻车器三、阻车器 阻车器是窄轨线路上的停车装置，用于翻车机之前或翻车机之内、罐笼前或罐笼内、 斜井井口及其他需要的场所。阻车器有许多种形式，各适用于不同场所的需要。翻车机内 的阻车器见图 414。 四、爬车机四、爬车机 爬车机是在矿车自重滑行线路上，用于补偿线路的高度损失，使矿车升上一定高度的 设
16、备。图 416 所示是 PH 型圆环链爬车机。圆环链连续循环运转，单个矿车滑行到爬车 机下部进口处，被圆环链上的爬车爪推动，沿导轨向上运行，到爬车机的上端，矿车在下 坡轨道上靠自重滑行，脱离爬车机。为防止因事故向下跑车，在爬车机斜坡上较密集地设 置了长爪逆止器，逆止器既能阻挡轮轴，又能阻挡缓冲器，从而保证了安全。图 416 PH 型圆环爬车机 1传动装量；2导向轮；3圆环链；4爬车爪； 5联接环； 8-长爪逆止器；7尾轮装置。8-护轨；10 一主横粱第二节 矿用电机车的机械设备及电气设备一、矿用电机车的机械设备一、矿用电机车的机械设备 机械设备包括车架、轮对、轴承和轴箱、弹簧托架、制动装置、加砂装置、齿轮传动 装置及联接缓冲装置等。如图 417 所示为 ZK 型矿用架线电机车构造示意图。图 4-17 架线式电机车的基本构式 l 一车架；2轴承箱；3 一轮对；4制动手轮；5砂箱；6 一牵引电动机；7控制器 8-自动开关；9
