第04章-矿井轨道运输课件

第04章-矿井轨道运输课件P目前我国煤矿的运输机车基本都是电机车，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。按供给直流电源使用的是直流串激电动机。按供给直流电源的方式分，有的方式分，有架线式和蓄电池式架线式和蓄电池式两种。两种。架线式电机车的供电方式如图架线式电机车的供电方式如图4-14-1所示。交所示。交流电在变流所整流后，正极接在架空线上，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负极接在轨道上。架空线是沿运行轨道上空架设的裸导线，机车上的受电弓与架空线接架设的裸导线，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。车的轨道必须按电流回路的要求接通。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第04章-矿井轨道运输课件 图图4-l 4-l 架线式电机车的供电系统架线式电机车的供电系统 1-1-牵引变流所；牵引变流所；2-2-馈电线；馈电线；3-3-架空线；架空线；4-4-受电弓；受电弓；5-5-矿车；矿车；6-6-轨道；轨道；7-7-回电线回电线 图4-l 架线式电机车的供电系统 架线式架线式电机车运行时，受电弓与架空电机车运行时，受电弓与架空线间难免线间难免产生火花产生火花 ，煤矿安全规程煤矿安全规程规定，规定，只能在低沼气矿井进风只能在低沼气矿井进风（全风压通（全风压通风）的主要运输巷道内使用，巷道支护风）的主要运输巷道内使用，巷道支护必须使用不可燃性材料。必须使用不可燃性材料。蓄电池式蓄电池式电机车由车上携带的蓄电池电机车由车上携带的蓄电池供电，供电，运输线路不受限制，但需要充电设运输线路不受限制，但需要充电设施，施，蓄电池放电到规定值时需更换。蓄电池放电到规定值时需更换。架线式电机车运行时，受电弓与架空线间难免产生火花，第04章-矿井轨道运输课件蓄电池式电机车有蓄电池式电机车有矿用增安型矿用增安型和和矿用防爆矿用防爆特殊型特殊型两种。两种。增安型的电动机、控制器、灯具、电增安型的电动机、控制器、灯具、电缆插销等为隔爆型或增安型，蓄电池和缆插销等为隔爆型或增安型，蓄电池和电池箱为普通型。电池箱为普通型。防爆特殊型的电动机、控制器灯具、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，殊型。蓄电池式电机车两端设司机室，对安全运行有利。对安全运行有利。蓄电池式电机车有矿用增安型和矿用防爆特殊型两种。矿用电机车在井下巷道运输中得到广泛应用，它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：有下列些优点：牵引力大牵引力大。机车采用直流串激牵引电动机，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。该电机特性能使机车获得较大的牵引力。维护费用小维护费用小。电机车运行速度较高，最高电机车运行速度较高，最高可达可达26 kmh，而且只用司机一人操作就可以，所，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。需辅助人员少，维护简单，动力消耗不大。可可改改善善劳劳动动条条件件。电电机机车车运运行行不不受受气气候候的的影影响响，由由于于采采用用电电力力拖拖动动，不不会会产产生生废废气气，避避免免了了空空气气污污染染，大大大大改改善善了了劳劳动动条条件件，保保证证了了井井下下工工人人的安全。的安全。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：电机车运输的电机车运输的缺点缺点：基建投资较大基建投资较大(架线架线式电机车要铺设轨道、安架空线、设牵式电机车要铺设轨道、安架空线、设牵引变流所引变流所)；架线式电机车需要有较大的；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。蓄电池式电机车蓄电池组成本较高。电机车运输的电机车运输的发展方向发展方向：电机车运输高度自动化；电机车运输高度自动化；使使用用新新型型电电机机车车，如如德德国国采采用用了了交交流流工频架线式电机车；工频架线式电机车；改进矿车结构，使用大容积的矿车。改进矿车结构，使用大容积的矿车。电机车运输的缺点：基建投资较大(架线式电机车要铺设轨道、安架第二节第二节 矿井轨道与车辆矿井轨道与车辆一、矿井轨道一、矿井轨道v矿井轨道矿井轨道:将钢轨按一定要求固定在线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。路上构成的，是机车运行的基础件。v标准窄轨的结构如标准窄轨的结构如图图4242所示。轨道线所示。轨道线路路由下部建筑、上部建筑两部分组成由下部建筑、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。建筑是钢轨、联接零件、轨枕和道床。第二节 矿井轨道与车辆一、矿井轨道4 42 2 标准窄轨的结构标准窄轨的结构1-1-钢轨；钢轨；2-2-道钉；道钉；3-3-轨枕；轨枕；4-4-道床；道床；5-5-底板；底板；6-6-水沟水沟42 标准窄轨的结构v 轨道线路的轨道线路的主要参数主要参数:轨距、轨型、坡度、曲轨距、轨型、坡度、曲率半径。率半径。轨距是两条钢轨的轨头内缘的间距轨距是两条钢轨的轨头内缘的间距,如如图图4-3所示。国内标准轨距有所示。国内标准轨距有600，762，900mm。(火车标准轨距为火车标准轨距为1435mm,窄轨为窄轨为762和和1000mm)v 因因为为机机车车能能牵牵引引的的坡坡度度很很小小，所所以以轨轨道道的的坡坡度度用高差和间距之比表示用高差和间距之比表示，通常用，通常用i表示。表示。v 矿矿井井用用的的钢钢轨轨属属轻轻轨轨系系列列，钢钢轨轨的的型型号号用用每每米米长长 的的 质质 量量(kg m)表表 示示。矿矿 用用 轻轻 轨轨 系系 列列 按按YB(T)23-86规规定定有有9，12，15，22，30kgm五五种。矿用钢轨不仅要耐磨还要耐腐蚀。种。矿用钢轨不仅要耐磨还要耐腐蚀。轨道线路的主要参数:轨距、轨型、坡度、曲率半径。轨距是两条第04章-矿井轨道运输课件道岔道岔：是轨道线路的分支装置，如图：是轨道线路的分支装置，如图4-44-4。道岔由基本轨、尖轨、辙叉、护轮轨、转辙道岔由基本轨、尖轨、辙叉、护轮轨、转辙轨、转辙机构及一些零件组成轨、转辙机构及一些零件组成。道岔按轨距。道岔按轨距轨型有标准系列规格。搬动道岔的转辙机构轨型有标准系列规格。搬动道岔的转辙机构有有手动搬道器、弹簧转辙器和电动转辙机手动搬道器、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，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。现已有定型产品。道岔：是轨道线路的分支装置，如图4-4。第04章-矿井轨道运输课件第04章-矿井轨道运输课件主要运输巷道轨道的维修质量必须符合下主要运输巷道轨道的维修质量必须符合下列列要求：要求：(1)更换钢轨时，应选用同类型钢轨；更换钢轨时，应选用同类型钢轨；(2)扣扣件件齐齐全全、牢牢固固并并与与轨轨型型一一致致，轨轨道道接接头头的的间间隙隙不不得得大大于于5mm，高高低低和和左左右右错错差差都都不得大于不得大于2mm；(3)两两条条钢钢轨轨顶顶面面除除曲曲线线段段外外，高高低低差差不不得得大于大于5mm；(4)轮轮距距的的任任何何部部位位上上、下下偏偏差差都都必必须须在在+5mm和和-2mm范围之内；范围之内；主要运输巷道轨道的维修质量必须符合下列要求：(5)(5)轨轨枕枕的的规规格格数数量量和和间间距距应应符符合合设设计计要要求求，轨轨枕枕无无失失效效。轨轨枕枕之之间间道道碴碴填填实实，道道床床材材质质及及厚厚度度应应符符合合标标准准。道道床床应应经经常常清清理理，无无杂杂物，无浮煤。物，无浮煤。架架线线式式电电机机车车使使用用的的钢钢轨轨接接缝缝处处有有专专门门的的技技术要求。术要求。轨轨道道线线路路的的结结构构完完整整，规规格格达达标标，是是列列车车安安全、稳定运行的基础，不能忽视全、稳定运行的基础，不能忽视。(5)轨枕的规格数量和间距应符合设计要求，轨枕无失效。轨二、矿用车辆二、矿用车辆 矿矿用用车车辆辆有有标标准准窄窄轨轨车车辆辆、卡卡轨轨车车辆辆、单单轨轨吊吊挂挂车车辆辆和和无无轨轨机机动动车车辆辆。标标准准窄窄轨轨车车辆辆就就是是通通常常说说的的矿矿车车。这这种种矿矿车车是是目目前前我国煤矿使用的主要车辆。我国煤矿使用的主要车辆。(一一)矿车的类型及标准规格矿车的类型及标准规格煤煤矿矿使使用用的的矿矿车车类类型型很很多多，按按结结构构和和用用途分有以下几种：途分有以下几种：二、矿用车辆 第04章-矿井轨道运输课件图图4-5 4-5 矿用车辆矿用车辆(a)(a)固定车箱式固定车箱式(1)(1)固定车箱式矿车，固定车箱式矿车，如图如图4-5(a)所示，这种所示，这种车需用翻车机卸车。车需用翻车机卸车。图4-5 矿用车辆(1)固定车箱式矿车，如图4-5(a)所示第04章-矿井轨道运输课件(b)(b)翻转车箱式翻转车箱式(2)(2)翻转车箱式矿车，翻转车箱式矿车，车箱能侧向翻倾卸车。车箱能侧向翻倾卸车。(b)翻转车箱式(2)翻转车箱式矿车，车箱能侧向翻倾卸车。(c)(c)底卸式底卸式(3)(3)底卸式矿车底卸式矿车，车底开启卸车，在专设的卸载，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，如图站，整列车在运行中逐个开启自卸，如图4-6所所示。底卸式矿车按车底开启的方向，有正底卸示。底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式和侧底卸式之分，侧底卸式卸车情况如图4-7所示。所示。(c)底卸式(3)底卸式矿车，车底开启卸车，在专设的卸载站，第04章-矿井轨道运输课件第04章-矿井轨道运输课件 图图4-6 4-6 正底卸式矿车的正底卸式矿车的卸卸载载 1-1-车箱；车箱；2-2-卸载曲线；卸载曲线；3-3-卸载轮；卸载轮；4-4-轮对；轮对；5-5-底门转轴；底门转轴；6-6-底门；底门；7-7-煤仓煤仓 图4-6 正底卸式矿车的卸载图图4-7 4-7 侧底卸式矿车在卸载侧底卸式矿车在卸载站开启底门站开启底门 底底卸卸式式矿矿车车的的主主要要优优点点：进进卸卸载载站站的的行行车车方方向向不不受受限限制制，卸卸载载时时的的车车速速易易控控制制，卸卸载载曲曲轨轨不不受受撞撞击击。底底卸卸式式矿矿车车装装卸卸能能力力很很高高，能能满满足足大大型型矿矿井井的的需要。需要。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图4-8 4-8 材料材料车(4)(4)材料车材料车，如，如图图所示，专为装运长材料用。所示，专为装运长材料用。图4-8 材料车(4)材料车，如图所示，专为装运长材料用。平板平板车 (5)(5)平板车，平板车，如如图图所示，装运大件设备用。所示，装运大件设备用。平板车 (5)平板车，如图所示，装运大件设备用。(6)(6)人车：人车：有座位的专用乘人车。有座位的专用乘人车。分分斜井人车、平巷人车斜井人车、平巷人车两种。每辆斜井人车两种。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。停在轨道上。停车装置有停车装置有插爪式、抱轨式插爪式、抱轨式两种。两种。插爪式斜井人车在运行中断绳时，弹簧插爪式斜井人车在运行中断绳时，弹簧-拉杆式拉杆式开动机构将插爪的锁钩打开，插爪靠其自重下落，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（如图插入道床中（如图4-94-9的虚线位置）。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、组成一列，头车上有抱轨式制动装置、开动机构、缓冲装置等（图缓冲装置等（图4-114-11）。）。(6)人车：有座位的专用乘人车。图4-9 4-9 插插爪式斜井人爪式斜井人车1-1-车体；体；2-2-双双轴转向架；向架；3-3-防防坠装置的滑架；装置的滑架；4-4-制制动插爪；插爪；5-5-主拉杆；主拉杆；6-6-手手动拉杆；拉杆；7-7-传动弹簧；簧；8-8-制制动缓冲木冲木 图4-9 插爪式斜井人车图图4-10 4-10 插爪式斜井人车的停车过程插爪式斜井人车的停车过程图4-10 插爪式斜井人车的停车过程 图4-11 4-11 抱抱轨式斜井人式斜井人车 1-1-手手动操操纵装置装置(一一)；2-2-闭锁装置；装置；3-3-轨体；体；4-4-主拉杆；主拉杆；5-5-制制动装置；装置；6-6-轮对；7-7-缓冲装置；冲装置；8-8-连接接链及碰及碰头；9-9-手手动操操纵装置装置(二二)；10-10-照明灯照明灯 图4-11 抱轨式斜井人车 (7)(7)梭车梭车，如，如图图4-124-12所示。车底装有刮板链，是所示。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。面运煤矸。r工作原理工作原理：在工作面向车箱内装满一堆时，开动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。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载点，开动刮板链卸载，卸空后牵回工作面再进行装载。装载。(8)(8)仓仓式式列列车车，它它与与梭梭车车的的相相同同之之处处是是车车底底装装有有刮板链，不同之处是由多节短车箱铰接构成。刮板链，不同之处是由多节短车箱铰接构成。此此外外还还有有各各种种专专用用车车辆辆，如如炸炸药药车车、水水车车、消消防车等。防车等。(7)梭车，如图4-12所示。车底装有刮板链，是在短距离 图4-12 4-12 梭梭车 图4-12 梭车 (二二)矿车的基本参数及尺寸矿车的基本参数及尺寸 矿车已有国家标准，煤矿矿车基本矿车已有国家标准，煤矿矿车基本参数及尺寸列于参数及尺寸列于 表表4343表表4646中。中。三、矿车的基本部件三、矿车的基本部件 矿车的基本部件是矿车的基本部件是车箱、车架、轮对、连车箱、车架、轮对、连接器。接器。(一一)车箱车箱 车箱是矿车装盛物料的箱形容器。车箱是矿车装盛物料的箱形容器。(二)矿车的基本参数及尺寸固固定定车车箱箱式式矿矿车车的的车车箱箱多多采采用用半半圆圆形形车车底底，不不仅仅加加工工方方便便，还还有有利利于于机机械械化化清清理理车车底底的的粘粘附附物物。采采用用低低合合金金钢钢板板制制造造车车箱箱，耐耐磨磨和和耐耐腐腐蚀蚀性性好好。钢钢板板厚厚度度主主要要是是考考虑虑耐耐腐腐蚀蚀的的要要求求。为为增增加加箱箱体体的的刚刚度度，常常在在钢钢板板上上压压出出凸棱、箱口焊加角钢，凸棱、箱口焊加角钢，箱底开排水孔箱底开排水孔。底底卸卸式式矿矿车车的的车车箱箱为为可可开开启启的的平平底底，车车箱箱下下口口的的两两侧侧有有翼翼板板，供供卸卸载载时时支支承承运运行行，下下口口应有足够的刚度，防止变形。应有足够的刚度，防止变形。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(二二)车架车架 车架包括车梁、缓冲器和轴卡。车架包括车梁、缓冲器和轴卡。r车车梁梁是是矿矿车车的的主主要要承承载载部部件件。除除了了车车箱箱重重力力和和牵牵引引力力外外，在在运运行行中中要要承承受受很很大大的的冲冲击击、振动等附加载荷。车梁一般用专用型钢制造。振动等附加载荷。车梁一般用专用型钢制造。r缓缓冲冲器器是是直直接接承承受受牵牵引引和和冲冲击击的的部部件件，过过去去大大多多采采用用螺螺旋旋弹弹簧簧吸吸收收冲冲击击，近近来来也也有有用用橡橡胶弹簧的。胶弹簧的。r轴轴卡卡是是车车架架与与轮轮对对的的联联接接件件，目目前前多多采采用用插插销销式式。这这种种轴轴卡卡结结构构简简单单、拆拆装装方方便便、运运行行可靠。可靠。(二)车架 (三三)轮对轮对P轮轮对对是是矿矿车车的的行行走走部部分分，按按结结构构不不同同，有有开式开式和和闭式闭式两种。两种。开开式式轮轮对对的的车车轮轮有有端端盖盖，如如图图4-13(a)4-13(a)所所示示，便便于于拆拆装装和和调调整整轴轴承承间间隙隙，但但是是端端盖盖增增加了轴承进水的机会并易丢失。加了轴承进水的机会并易丢失。闭式轮对的车轮无端盖，如闭式轮对的车轮无端盖，如图图4-13(b)4-13(b)所所示，检修拆装轴承时，两轴承通过同一内孔，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。容易造成内孔加大而失效。(三)轮对第04章-矿井轨道运输课件(四四)连接器连接器 目目前前矿矿车车使使用用的的连连接接器器都都是是牵牵引引链链型型，由由牵牵引引链链、插插销销和和插插销销座座组组成成。牵牵引引链链有有单单环环，三三环环和和万万能能链链三三种种。万万能能链链用用于于不不摘摘钩钩翻翻车车机机卸卸载载。插插销销座座与缓冲器铸成一体。与缓冲器铸成一体。连连接接器器是是涉涉及及重重大大安安全全问问题题的的部部件件，煤煤矿矿安安全规程全规程对连接器有严格的规定。对连接器有严格的规定。矿矿车车的的连连接接钩钩环环、插插销销和和无无极极绳绳运运输输的的连连接接装装置置的的安安全全系系数数都都不不得得小小于于6 6。上上绳绳式式无无极极绳绳运运输输用用的的连连接接装装置置的的安安全全系系数数不不得得小小于于8 8。运运送送人人员车辆的的每每一一个个连接接器器、钩环和和保保险链的的安安全全系系数数都都不不得得小小于于1313。(四)连接器第三节第三节 轨道车辆运输的辅助轨道车辆运输的辅助机械设备机械设备 轨道车辆运输的轨道车辆运输的辅助机械设备辅助机械设备主要有主要有翻车翻车机、推车机、阻车器、爬车机。机、推车机、阻车器、爬车机。一、翻车机一、翻车机 翻翻车车机机是是固固定定车车箱箱式式矿矿车车的的卸卸车车设设备备，如图如图4-144-14所示。所示。组组成成：滚滚筒筒、传传动动轮轮、支支撑撑轮轮、定定位位装装置置、传传动动装装置置、阻阻车车器器、底底座座、挡挡煤煤板板等等主主要部件。要部件。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 图4-14 4-14 电动翻翻车机机1-1-滚筒；筒；2-2-挡煤板；煤板；3-3-定位定位装装置；置；4-4-传动轮；5-5-底座；底座；6-6-阻阻车器；器；7-7-支撑支撑轮 图4-14 电动翻车机第04章-矿井轨道运输课件第04章-矿井轨道运输课件分类分类：r 按卸车时滚筒的旋转方向，有按卸车时滚筒的旋转方向，有左侧式和右左侧式和右侧式之分侧式之分；r 按卸车时是否需要将车组中的按卸车时是否需要将车组中的矿车摘钩，矿车摘钩，有摘钩和不摘钩之分有摘钩和不摘钩之分；r 按滚筒中能容纳的矿车数不同，有单车和按滚筒中能容纳的矿车数不同，有单车和双车之分。双车之分。还可按轨距和矿车吨位划分为不同规格。还可按轨距和矿车吨位划分为不同规格。分类：二、推车机二、推车机 推推车车机机是是在在短短距距离离内内推推动动矿矿车车的的设设备备，分分列车推车机列车推车机和和装罐推车机装罐推车机两大类。两大类。z 列列车车推推车车机机是是在在翻翻车车机机前前的的推推车车设设备备，与与翻翻车车机机配配合合进进行行卸卸载载作作业业。图图4-154-15所所示示是是已已有有标标准准设设计计的的圆圆环环链链列列车车推推车车机机，圆圆环环链链上上的的推爪从底部推动矿车。推爪从底部推动矿车。z 装装罐罐推推车车机机是是向向罐罐笼笼推推送送矿矿车车的的设设备备，它它的的种种类类很很多多，按按动动力力分分有有电电动动和和风风动动；按按推推车车机机构构分分有有钢丝绳式式、链式式及及其其他他。各各种种推推车机各有其特点和适用条件。机各有其特点和适用条件。二、推车机 图4-15 4-15 圆环链列列车推推车机机1-1-传动装置；装置；2-2-头轮组；3-3-头轮支架；支架；4-4-推爪小推爪小车；5-5-小小车轨道；道；6-6-尾部拉尾部拉紧装置装置 图4-15 圆环链列车推车机三、阻车器三、阻车器 阻阻车车器器是是窄窄轨轨线线路路上上的的停停车车装装置置，用用于于翻翻车车机机之之前前或或翻翻车车机机之之内内、罐罐笼笼前前或或罐罐笼笼内内、斜斜井井井井口口及及其其他他需需要要的的场场所所。阻阻车车器器有有许许多多种种形形式式，各各适适用用于于不不同同场场所所的的需需要。翻车机内的阻车器见要。翻车机内的阻车器见图图4-144-14。三、阻车器第04章-矿井轨道运输课件第04章-矿井轨道运输课件四、爬车机四、爬车机 爬爬车车机机是是在在矿矿车车自自重重滑滑行行线线路路上上，用用于于补补偿偿线线路路的的高高度度损损失失，使使矿矿车车升升上上一一定定高高度度的的设设备备。图图4-16所所示示是是PH型型圆圆环环链链爬爬车车机机。圆圆环环链链连连续续循循环环运运转转，单单个个矿矿车车滑滑行行到到爬爬车车机机下下部部进进口口处处，被被圆圆环环链链上上的的爬爬车车爪爪推推动动，沿沿导导轨轨向向上上运运行行，到到爬爬车车机机的的上上端端，矿矿车车在在下下坡坡轨轨道道上上靠靠自自重重滑滑行行，脱脱离离爬爬车车机机。为为防防止止因因事事故故向向下下跑跑车车，在在爬爬车车机机斜斜坡坡上上较较密密集集地地设设置置了了长长爪爪逆逆止止器器，逆逆止止器器既既能能阻阻挡挡轮轴，又能阻挡缓冲器，从而保证了安全轮轴，又能阻挡缓冲器，从而保证了安全。四、爬车机 图4-16 PH4-16 PH型型圆环爬爬车机机1-1-传动装量；装量；2-2-导向向轮；3-3-圆圆环链；4-4-爬爬车爪；爪；5-5-联接接环；8 8-长爪逆止器；爪逆止器；7-7-尾尾轮裴置裴置；8-8-护轨；1010-主横粱主横粱 图4-16 PH型圆环爬车机第04章-矿井轨道运输课件第四节第四节 矿用电机车的机械设备矿用电机车的机械设备及电气设备及电气设备一、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：机械设备：车架、轮对、轴承和轴箱、弹车架、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。置及联接缓冲装置等。如如图图4-17所所示示为为ZK型型矿矿用用架架线线电电机机车车构构造造示示意图。意图。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 图4-17 4-17 架架线式式电机机车的基本构式的基本构式1-1-车架；架；2-2-轴承箱；承箱；3-3-轮对；4-4-制制动手手轮；5-5-砂箱；砂箱；6-6-牵引引电动机；机；7-7-控制器控制器；8-8-自自动开关；开关；9-9-启启动电阻器；阻器；10-10-受受电弓；弓；11-11-车灯；灯；12-12-缓冲器及冲器及联接器接器 图4-17 架线式电机车的基本构式(一一)车架车架 车车架架是是电电机机车车的的主主体体结结构构，是是由由钢钢板板焊焊接接而而成成的的。电电机机车车上上所所有有设设备备都都安安装装在在车车架架上，车架用弹簧托架和铁棒支承在轴箱上。上，车架用弹簧托架和铁棒支承在轴箱上。(二二)轮对轮对 轮轮对对是是由由两两个个压压装装在在轴轴上上的的车车轮轮和和一一根根车车轴轴组组成成的的。如如图图4-184-18所所示示，车车轮轮是是由由轮轮心心2 2和和轮轮圈圈3 3热热压压装装配配而而成成的的。这这种种结结构构的的优优点点是是轮轮圈圈磨磨损损后后可可以以更更换换，而而不不致致使使整整个个车车轮轮报报废。矿用电机车采用双主动轴。废。矿用电机车采用双主动轴。(一)车架 第04章-矿井轨道运输课件 (三三)轴承和轴箱轴承和轴箱 车车轴轴通通过过轴轴承承和和轴轴箱箱承承受受车车架架及及其其上上全全部部设设备备的的重重力力，轴轴箱箱安安装装在在车车轴轴两两端端的的轴轴颈颈上上。图图4-194-19所所示示为为矿矿用用电电机机车车的的轴轴箱箱，箱箱内内装装有有一一对对滚滚柱柱轴轴承承4 4，箱箱壳壳两两侧侧的的滑滑槽槽9 9与与车车架架相相配配，在在不不平平的的轨轨道道上上运运行行时时，轮轮轴轴能能在在车车架架中中上上下下移移动动。轴轴箱箱上上部部有有弹弹簧簧托托架架，此此弹弹簧簧托托架架可可起起缓缓冲冲作作用用。在在箱箱壳壳上上部部有有安安装装弹簧托架铁棒的座孔弹簧托架铁棒的座孔8 8。(三)轴承和轴箱 图4 419 19 矿用用电机机车的的轴箱箱1-1-油箱体；油箱体；2-2-毡毡垫；3-3-止推止推环；4-4-滚柱柱轴承承；5-5-止推盖；止推盖；6-6-轴箱端盖；箱端盖；7-7-轴端盖；端盖；8-8-注孔；注孔；9-9-滑槽滑槽 图419 矿用电机车的轴箱(四四)弹簧托架弹簧托架 弹弹簧簧托托架架的的作作用用：缓缓和和运运行行中中对对机机车车的的冲冲击击和和震震动动。图图4-204-20所所示示为为矿矿用用电电机机车车的的均均衡衡托托架架，前前轴轴(右右轴轴)上上的的弹弹簧簧托托架架单单独独作作用用，后后轴轴(左左轴轴)上上的的弹弹簧簧托托架架的的一一端端固固定定在在车车架架上上，另另一一端端用用均均衡衡梁梁2 2连连接接，均均衡衡梁梁2 2的的中中点点用用铰铰轴轴安安在在车车架架上上。均均衡衡梁梁的的作作用用是是：当当有有一一个个车车轮轮的的负负荷荷增增加加时时(例例如如轨轨道道局局部部突突起起)，能能通通过过均均衡衡梁梁的的作作用用把把负负荷荷分分配配到到另另一一个个车车轮轮上上去去一一部部分分，以以避避免免一一个个车车轮轮过过载载，一一个车轮欠载。个车轮欠载。(四)弹簧托架第04章-矿井轨道运输课件(五五)制动装置制动装置 作用：作用：在运行中迅速减速和停车。在运行中迅速减速和停车。制制动动装装置置有有机机械械的的和和电电气气的的两两种种，电电气气制制动动装装置置不不能能使使电电机机车车完完全全停停住住，因因此此每每台台电电机机车车都都装装有有机机械械制制动动装装置置。机机械械制制动动装装置置按按操操作作方方式式分分有有手手动动和和气气动动两两种种。图图4-21所所示示为为电电机机车车机机械械制制动动装装置置图图，四四个个车车轮轮的的内内侧侧各各装装一一个个闸闸瓦瓦9(或或10)，闸闸瓦瓦铰铰接接在制动杆在制动杆7或或8上。上。(五)制动装置 图图4-21 4-21 电机车机械制动装置电机车机械制动装置 1-1-手轮；手轮；2-2-螺杆；螺杆；3-3-衬套；衬套；4-4-螺母；螺母；5-5-均衡杆；均衡杆；6-6-拉杆；拉杆；7 7、8-8-制动杆；制动杆；9 9、10-10-闸瓦；闸瓦；11-11-正反扣调整螺丝正反扣调整螺丝 图4-21 电机车机械制动装置 (六六)加砂装置加砂装置 作作用用：向向机机车车车车轮轮前前的的钢钢轨轨上上撒撒砂砂，以以增增大大粘着系数。粘着系数。加加砂砂装装置置包包括括有有四四个个砂砂箱箱，这这四四个个砂砂箱箱由由司司机机室室中中上上、下下两两个个手手柄柄操操纵纵，一一个个手手柄柄操操纵纵两两个个砂砂箱箱。两两个个手手柄柄均均靠靠弹弹簧簧复复位位，如如图图4-22所所示示。当当拉拉动动一一个个手手柄柄时时，手手柄柄臂臂将将拉拉杆杆1向向左左拉拉，于于是是摇摇臂臂2将将拉拉杆杆3向向上上提提，锥锥体体4向向上上与与砂砂箱箱底底之之间间拉拉开开一一条条缝缝，砂砂子子由由此此缝缝流流出出，经经出出砂砂导导管管5落落在在轨轨面面上上。砂砂箱箱中中装装有有颗颗粒粒不不大大于于1mm的干砂。的干砂。(六)加砂装置 图图4-22 4-22 矿用电机车的加砂装置矿用电机车的加砂装置1 1、3-3-拉霜；拉霜；2-2-摇臂；摇臂；4-4-锥体；锥体；5-5-出砂导管；出砂导管；6-6-弹簧弹簧图4-22 矿用电机车的加砂装置(七七)齿轮传动装置齿轮传动装置r 在在小小型型矿矿用用电电机机车车上上，用用一一台台牵牵引引电电动动机机通通过传动齿轮同时带动两个轴的传动方式。过传动齿轮同时带动两个轴的传动方式。r 在在中中型型矿矿用用电电机机车车上上，用用两两台台牵牵引引电电动动机机分分别带动两个轴。传动装置为一级齿轮减速。别带动两个轴。传动装置为一级齿轮减速。如如图图4-234-23所所示示，牵牵引引电电动动机机的的一一侧侧用用抱抱轴轴承承安安在在车车轴轴上上，另另一一侧侧用用机机壳壳上上的的挂挂耳耳通通过过弹弹簧簧吊吊挂挂在在车车架架上上。这这种种安安装装方方式式既既能能缓缓和和运运行行中中对对电电动动机机的的冲冲击击和和震震动动，又又能能保保证证传传动动齿齿轮轮处于正常啮合状态。处于正常啮合状态。(七)齿轮传动装置 图4-23 4-23 矿用用电机机车的的齿轮转动装置装置(a)(a)单级开式开式齿轮传动；(b)(b)闭式式齿轮减速箱减速箱 图4-23 矿用电机车的齿轮转动装置 (八八)联接缓冲装置联接缓冲装置 矿矿用用电电机机车车的的前前后后两两端端都都有有联联接接和和缓缓冲冲装装置置。为为了了能能牵牵引引具具有有不不同同联联接接高高度度的的矿矿车车，联联接接装装置置一一般般是是做做成成多多层层接接口口的的，如如图图4-164-16所所示示。缓缓冲冲装装置置有有刚刚性性和和弹弹性性两两种种，蓄蓄电电池池式式电电机机车车用用弹弹性性缓缓冲冲装装置置，以以减减轻轻对对蓄蓄电电池池的的冲冲击击，架架线线式电机车用刚性缓冲装置。式电机车用刚性缓冲装置。(八)联接缓冲装置二、牵引电动机及其控制二、牵引电动机及其控制(一一)直流串激电动机的特性直流串激电动机的特性 目目前前矿矿用用电电机机车车都都采采用用直直流流串串激激电电动动机机作作牵牵引引电电动动机机，与与其其他他激激磁磁方方式式的的直直流流电动机比较，直流串激电动机的电动机比较，直流串激电动机的优点：优点：(1)(1)串串激激电电动动机机启启动动时时，能能以以不不大大的的电电流流获获得得较较大大的的启启动动转转矩矩，因因而而在在要要求求相相同同的的启启动动转转矩矩条条件件下下，可可采采用用较较小小功功率率的的电电动机。动机。二、牵引电动机及其控制 (2)(2)串激电动机的转矩和旋转速度随着串激电动机的转矩和旋转速度随着列车运行阻力及行驶条件而自动地进行调列车运行阻力及行驶条件而自动地进行调节。节。这种特点是这种特点是由于串激电动机具有软的由于串激电动机具有软的牵引特性牵引特性(见见图图4-244-24)所决定的所决定的。当电机车。当电机车上坡行驶或负荷较大时，需要较大的牵引上坡行驶或负荷较大时，需要较大的牵引力，随着牵引力的增大，电动机的转速会力，随着牵引力的增大，电动机的转速会自动地降低。这样，既保证了运行安全，自动地降低。这样，既保证了运行安全，又不致从电网吸取过大的功率。又不致从电网吸取过大的功率。(2)串激电动机的转矩和旋转速度随着列车运行阻力及行驶第04章-矿井轨道运输课件 (3)两台串激电动机并联工作时，负荷分配比较两台串激电动机并联工作时，负荷分配比较均匀。由于两台电动机特性有差异或前后车轮直均匀。由于两台电动机特性有差异或前后车轮直径不相等，两台电动机的转速不等，会引起各电径不相等，两台电动机的转速不等，会引起各电动机负荷电流不相同，但由于其牵引特性较软，动机负荷电流不相同，但由于其牵引特性较软，因而负荷电流差异很小，约在因而负荷电流差异很小，约在510范围内。范围内。这样，可以避免个别电动机在运转中因负荷不均这样，可以避免个别电动机在运转中因负荷不均匀而产生严重过负荷现象。匀而产生严重过负荷现象。(4)当当架架空空电电网网的的电电压压变变动动时时，只只影影响响串串激激电电动动机机的的转转速速，而而不不影影响响其其转转矩矩。这这样样，就就使使得得当当架架空电网的电压降很大时，电机车也能启动。空电网的电压降很大时，电机车也能启动。(3)两台串激电动机并联工作时，负荷分配比较均匀。由 此外，串激电动机构造简单、体积和此外，串激电动机构造简单、体积和质量都较小，也是其重要的优点。质量都较小，也是其重要的优点。但是，串激电动机也有但是，串激电动机也有缺点缺点，如，如调整调整性能差等性能差等。此外，串激电动机构造简单、体积和质量都较小，也是其重要的r 牵引电动机的特性：牵引电动机的特性：指运行速度指运行速度v,轮缘牵引轮缘牵引力力F以及效率以及效率与电枢电流之间的关系，即与电枢电流之间的关系，即速速度特性度特性=f1(I)，牵引力特性牵引力特性F=f2(I)及及效率特性效率特性=f3(I)，这些特性均用曲线表示。这些特性均用曲线表示。图图4-24及及图图4-25分别为分别为ZQ-21型及型及ZQ-24型型牵引电动机的特性曲线。牵引电动机的特性曲线。r牵引电动机的功率牵引电动机的功率分分长时功率长时功率和和小时功率。小时功率。长时功率：指在电机绝缘材料的允许温升条长时功率：指在电机绝缘材料的允许温升条件下电机长时运转时能够输出的最大功率，主件下电机长时运转时能够输出的最大功率，主要取决于电机的散热能力。要取决于电机的散热能力。牵引电动机的特性：指运行速度v,轮缘牵引力F以及效率与电第04章-矿井轨道运输课件 小时功率：小时功率：指在允许温升条件下，电机指在允许温升条件下，电机连续运转一小时的最大功率，它是牵引电连续运转一小时的最大功率，它是牵引电动机的额定功率，它主要取决于电机的绝动机的额定功率，它主要取决于电机的绝缘材料和冷却性能的好坏。缘材料和冷却性能的好坏。r 与功率相对应的与功率相对应的电流牵引力和转速电流牵引力和转速也也有长时制和小时制之分。有长时制和小时制之分。小时功率：指在允许温升条件下，电机连续运转一小时的最大(二二)牵引电动机的启动牵引电动机的启动 1.1.启动原理启动原理 牵牵引引电电动动机机在在静静止止时时电电枢枢绕绕组组内内没没有有反反电电势势，而而绕绕组组本本身身电电阻阻又又很很小小，因因此此，如如果果在在启启动动时时把把牵牵引引电电动动机机直直接接接接至至全全电电压压电电网网，则则在在静静止止的的电电动动机机各各绕绕组组中中通通过过的的电电流流很很大大，会会引引起起绕绕组组很很快快发发热热甚甚至至烧烧毁毁。此此外外，还还会会产产生生很很大大的的转转矩矩，引引起起机机械械部部分分的的损损坏坏。为为了了限限制制启启动动时时的的电电流流冲冲击击，并并保保持持一一定定的的电电流流数数值值，普普遍遍采采用用在在牵牵引引电电动动机机的的电电路路中中串串接接启启动动电电阻阻和和将将两两台台牵牵引引电电动动机机串串并并联联的的方方法进行启动。法进行启动。(二)牵引电动机的启动 2 2启动方法启动方法(1)(1)串接电阻的启动方法串接电阻的启动方法。若若已已知知允允许许的的启启动动电电流流，并并测测出出电电动动机机绕绕组组的的电电阻阻值值，便便可可以以确确定定启启动动电电阻阻值值。但但是是，随随着着电电动动机机旋旋转转速速度度的的增增加加，若若启启动动电电阻阻固固定定不不变变，则则电电枢枢电电流流将将减减小小，电电机机车车的的牵牵引引力力也也随随之之减减小小。为为了了保保持持牵牵引引力力不不变变，必必须须相相应应地地减减小小启启动动电电阻阻值值。显显然然，理理想想的的启启动动应应是是使使启启动动电电阻阻的的数数值值无无级级地地减减小小，也也就就是是说说要要保保证证每每瞬瞬间间的的启启动动电电流流固固定定不不变变。但但实实际际上上要要使使启启动动电电阻阻无无级级地地减减小小，其其控控制制是是比比较较困困难难和和复复杂杂的的。解解决决这这个个问问题题的的方方法法，是是将将可可控控硅硅脉脉冲冲技技术术用用在在电电机机车车上上，以以实实现现无无级级调速和平稳启动。调速和平稳启动。2启动方法(2)(2)串并联启动方法。串并联启动方法。矿用电机车还采用了两台牵引电动机串矿用电机车还采用了两台牵引电动机串并联启动的方法。开始启动时，第一步先并联启动的方法。开始启动时，第一步先将两台电动机串联，并加入启动电阻将两台电动机串联，并加入启动电阻RP如如图图4-26所示，然后逐段切除电阻，直至所示，然后逐段切除电阻，直至RP=0。第二步是将两台电动机并联，加入。第二步是将两台电动机并联，加入适当的电阻适当的电阻Rp。然后逐段切除，直至两台。然后逐段切除，直至两台电动机不带电阻并联运行，这时电机车即电动机不带电阻并联运行，这时电机车即达到全速运行。达到全速运行。(2)串并联启动方法。第04章-矿井轨道运输课件(三三)牵引电动机的调速牵引电动机的调速1 1改变电动机的端电压改变电动机的端电压 (1)(1)串串联联电电阻阻法法。电电路路内内串串联联接接入入一一个个电电阻阻，通通过过改改变变此此电电阻阻的的数数值值来来调调节节电电动动机机的的端端电电压压。但但是是这这个个方方法法很很不不经经济济，因因为为在在电电阻阻器器中中将将消消耗耗大大量量的的电电能能，所所以以电电阻阻器器实实际际上上只只能能作为启动之用，而不应该用来调速。作为启动之用，而不应该用来调速。(2)(2)串串并并联联法法。改改变变两两台台牵牵引引电电动动机机的的联联接接方方式式(串串并并联联法法)是是一一种种经经济济的的调调速速方方法法，但但选选种种调调速速方方法法平平滑滑性性较较差差。因因为为矿矿用用电电机机车车对对调调速速的的要要求求不不高高，一一般般正正常常运运行行为为并并联联(高高速速)，过道岔及弯道时为串联，过道岔及弯道时为串联(低速低速)。(三)牵引电动机的调速 (3)(3)可控硅脉冲调速法。可控硅脉冲调速法。在牵引电动机的在牵引电动机的电路中串联可控硅元件，利用可控硅断续供电改电路中串联可控硅元件，利用可控硅断续供电改变电动机端电压的平均值，以达到调速的目的。变电动机端电压的平均值，以达到调速的目的。2.改变电动机的磁场强度改变电动机的磁场强度 单电机小型矿用电机车采用这种方法。单电机小型矿用电机车采用这种方法。(1)(1)改改变变激激磁磁绕绕组组的的匝匝数数。为为了了改改变变激激磁磁绕绕组组的的匝匝数数，需需要要把把激激磁磁绕绕组组分分为为两两组组，如如图图4-27(a)，当当两两组组激激磁磁绕绕组组全全部部接接入入主主电电路路时时，磁磁场场强强度度最最大大，电电动动机机旋旋转转速速度度最最低低。当当只只有有一一组组激激磁磁绕绕组组接接入入主主电电路路时时，由由于于激激磁磁绕绕组组的的匝匝数数减减少，因此，磁场被削弱，电动机旋转速度增高。少，因此，磁场被削弱，电动机旋转速度增高。(3)可控硅脉冲调速法。在牵引电动机的电路中串联可控第04章-矿井轨道运输课件 (2)(2)改变激磁绕组的接线。改变激磁绕组的接线。改变激磁绕组的连接方式，如改变激磁绕组的连接方式，如图图4-4-27(b)27(b)所示。串联时为满磁场，电动机旋转所示。串联时为满磁场，电动机旋转速度最低。激磁绕组并联时将削弱磁场，速度最低。激磁绕组并联时将削弱磁场，电动机旋转速度增高。这种方法的电动机旋转速度增高。这种方法的优点是优点是经济性和平滑性好经济性和平滑性好。但调速范围有一定的。但调速范围有一定的限制。限制。(2)改变激磁绕组的接线。(四四)电气制动电气制动 矿矿用用电电机机车车的的电电气气制制动动大大多多数数是是采采用用动力制动动力制动，或称，或称能耗制动能耗制动。原原理理：根根据据牵牵引引电电动动机机在在一一定定工工作作条条件件下下可可以以转转变变为为发发电电机机运运转转的的可可逆逆性性。当当牵牵引引电电动动机机转转变变为为发发电电机机工工作作时时，列列车车的的动动能能转转变变为为电电能能，这这时时，电电流流将将转转变变为为相相反反的的方方向向，使使电电动动机机轴轴上上产产生生制制动动力力。在在进进行行电电气气制制动动的的过过程程中中，将将产产生生的的电电能能直直接消耗在电阻器上。接消耗在电阻器上。(四)电气制动 动力制动的动力制动的优点：优点：不从电网吸取电能，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。线路比较简单，同时产生的机械冲击也不大。缺点：缺点：制动过程中，电动机中有电流通制动过程中，电动机中有电流通过，因此电机绕组的温升要增大，故牵引电过，因此电机绕组的温升要增大，故牵引电动机的功率比不用动力制动者增加动机的功率比不用动力制动者增加15152020。此外，采用动力制动不能达到完全停车，。此外，采用动力制动不能达到完全停车，还需使用闸瓦制动。还需使用闸瓦制动。动力制动的优点：不从电网吸取电能，线路比较简单，同时产