第3章-矿井轨道运输

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1、第三章 矿井窄轨铁路运输设备,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。,第一节 概 述,目前我国煤矿的运输机车基本都是电机车，使用的是直流串激电动机。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4-1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。架空线是沿运行轨道上空架设的裸

2、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-l 架线式电机车的供电系统 1-牵引变流所；2-馈电线；3-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 ，煤矿安全规程规定，只能在低沼气矿井进风（全风压通风）的主要运输巷道内使用，巷道支护必须使用不可燃性材料。 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

3、、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26 kmh，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：基建投资较大(架

4、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： 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。,第二节 矿井轨道与车辆,一、矿井轨道 矿井轨道: 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。,42 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,

5、轨道线路的主要参数: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4-3所示。国内标准轨距有600，762，900mm。(火车标准轨距为1435mm,窄轨为762和1000mm) 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4-4。 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

6、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。用电动转撤机对道岔可进行远距离操作和监视，现已有定型产品。,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。 架线式电机车使用的钢轨接

7、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 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：,图4-5 矿用车辆 (a)固定车箱式,(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。,(b)翻转车箱式,(2)翻转车箱式矿车，车箱能侧向翻倾卸车。,(c)底卸式,(3)底卸式矿车，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4-6所示。底卸

8、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。,图4-6 正底卸式矿车的卸载 1-车箱；2-卸载曲线；3-卸载轮；4-轮对； 5-底门转轴；6-底门；7-煤仓,图4-7 侧底卸式矿车在卸载站开启底门,底卸式矿车的主要优点：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。,图4-8 材料车,(4)材料车，如图所示，专为装运长材料用。,平板车,(5)平板车，如图所示，装运大件设备用。,(6)人车：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

9、停在轨道上。 停车装置有插爪式、抱轨式两种。 插爪式斜井人车在运行中断绳时，弹簧-拉杆式开动机构将插爪的锁钩打开，插爪靠其自重下落，插入道床中（如图4-9的虚线位置）。 抱轨式斜井人车一般由两节头车和若干辆挂车组成一列，头车上有抱轨式制动装置、开动机构、缓冲装置等（图4-11）。,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,图4-10 插爪式斜井人车的停车过程,图4-11 抱轨式斜井人车 1-手动操纵装置(一)；2-闭锁装置；3-轨体；4-主拉杆；5-制动装置；6-轮对；7-缓冲装置； 8-连接链

10、及碰头； 9-手动操纵装置(二)；10-照明灯,(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。 工作原理：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。 (8)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。 此外还有各种专用车辆，如炸药车、水车、消防车等。,图4-12 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列于 表43表46中。 三、矿车的基本部件

11、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。 缓冲器是直接承受牵引和

12、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。,(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4-13(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。 闭式轮对的车轮无端盖，如图4-13(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

13、器是涉及重大安全问题的部件，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。,第三节 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 翻车机是固定车箱式矿车的卸车设备，如图4-14所示。 组成：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。,图4-14 电动翻车机 1-滚筒；2-挡煤板；3-定位装置；4-传动轮；5-底座； 6-阻车器；7-支

14、撑轮,分类： 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； 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。,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4-15所示是已有标准设计的圆环链列车推车机，圆环链上的推爪从底部推动矿车。 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。,图4-15 圆环链列车推车机 1-

15、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,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4-14。,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备。图4-16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

16、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4-16 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-尾轮裴置；8-护轨；10-主横粱,第四节 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 机械设备：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4-17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 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-缓冲器及联接器,(一)车架 车架是电机车的主体结构，是由钢板焊接而成的。电机车上所有设备都安装在车架上，车架用弹簧托架和铁棒支承在轴箱上。 (二)轮对 轮对是由两个压装在轴上的车轮和一根车轴组成的。如图4-18所示，车轮是由轮心2和轮圈3热压装配而成的。这种结构的优点是轮圈磨损后可以更换，而不致使整个车轮报废。矿用电机车采用双主动轴。,(三)轴