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1、礦用機車及車輛,****煤礦,重點： 電機車的種類及適用范圍； 列車運行的三種狀況； 列車運行理論； 機車運輸?shù)牧熊嚱M成計算。 了解內(nèi)容：軌道的結(jié)構(gòu)及標準 礦車的種類 機車的結(jié)構(gòu)組成,3.1 概述 一、礦用電機車的作用 礦用電機車主要用于井下運輸大巷和地面的長距離運輸。它相當于鐵路運輸中的電氣機車頭，牽引著由礦車或人車組成的列車在軌道上行走，完成對煤炭、矸石、材料、設備、人員的運送。,二、原理使用條件 牽引電機驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動，借助車輪與軌面間的摩擦力，使機車在軌道上運行。在這種運行方式下，它的牽引力不僅受牽引電機功率的限制，還受車輪與軌面間的摩擦制約。

2、機車運輸能行駛的坡度有限制，一般為3，局部坡度不能超過30。,三、礦用電機車的形式及分類,按電能來源電機車分為礦用直流架線式電機車(ZK型)和礦用蓄電池式電機車(XK型)。 按電機車的黏著質(zhì)量分類，架線式電機車有：1.5t、3t、7t、10t、14t、20t幾種；蓄電池式有2t、2.5t、8t、12t幾種。 按電機車的軌距分為600mm、762mm、900mm三種 按電壓等級，架線式電機車有100（97）V、250V、550V三種；蓄電池式電機車有40/48V與110/132V兩個等級,目前我國煤礦使用的電機車都是直流串激電動機。按供給直流電源的方式分，有架線式和蓄電池式兩種。,交流電在變流所

3、整流后，正極接在架空線上，負極接在軌道上。架空線是沿運行軌道上空架設的裸導線，機車上的受電弓與架空線接觸，將電流引入車內(nèi)，經(jīng)車上的控制器和牽引電動機，再經(jīng)軌道流回。因此架線式電機車的軌道必須按電流回路的要求接通。,圖4-l 架線式電機車的供電系統(tǒng) 1-牽引變流所；2-饋電電纜；3-受電弓；4-架空線； 5-機車；6-軌道；7-回饋點；8-回饋電纜；9-礦車,,,1,架線式電機車的工作過程：,蓄電池式電機車的工作過程： 蓄電池提供的直流電經(jīng)隔爆插銷、控制器、電阻箱進入電動機，驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)。電動機通過傳動裝置帶動車輪轉(zhuǎn)動，從而牽引列車行駛。 架線式電機車運行時，受電弓與架空線間難免產(chǎn)生火花 ,

4、煤礦安全規(guī)程規(guī)定，只能在低瓦斯礦井進風（全風壓通風）的主要運輸巷道內(nèi)使用，巷道支護必須使用不可燃性材料。 蓄電池式 電機車由車上攜帶的蓄電池供電，運輸線路不受限制，但需要充電設施，蓄電池放電到規(guī)定值時需更換。,煤礦安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定： （1）全風壓通風的低瓦斯礦井的主要運輸巷道內(nèi)，可以使用架線電機車，但巷道支護必須使用不燃性支護。 （2）在高瓦斯礦井的主要運輸巷道內(nèi)，應使用礦用防爆特殊型蓄電池式電機車，如果使用架線電機車，必須采取特殊措施以滿足煤礦安全規(guī)程的一系列規(guī)定。 (3)在瓦斯突出的礦井和瓦斯噴出區(qū)域中，進風主要巷道內(nèi)或主要回風巷道內(nèi)，都應用礦用防爆特殊型蓄電池式電機車，并必須在機車內(nèi)裝

5、設瓦斯自動檢測報警儀。,,蓄電池式電機車有防爆安全型和礦用防爆特殊型兩種。 增安型的電動機、控制器、燈具、電纜插銷等為隔爆型，蓄電池和電池箱為安全型，允許用于全風壓通風的低瓦斯礦井主要運輸巷道、掘進巖石巷道。 防爆特殊型的電動機、控制器燈具、電纜插銷等為隔爆型，蓄電池為防爆特殊型。主要用于瓦斯礦井的主要回風道和采區(qū)進風及回風道。,,對蓄電池的要求有別,四、礦用電機車的優(yōu)/缺點 優(yōu)點： 牽引力大。機車采用直流串激牽引電動機，該電機特性能使機車獲得較大的牽引力。 維護費用小。電機車運行速度較高，最高可達26 kmh，而且只用司機一人操作就可以，所需輔助人員少，維護簡單，動力消耗不大。

6、可改善勞動條件。電機車運行不受氣候的影響，由于采用電力拖動，不會產(chǎn)生廢氣，避免了空氣污染，大大改善了勞動條件，保證了井下工人的安全。 缺點： 基建投資較大(架線式電機車要鋪設軌道、安架空線、設牽引變流所)； 架線式電機車需要有較大的巷道斷面； 會產(chǎn)生不良的泄漏電流；（雜散電流） 蓄電池式電機車蓄電池組成本較高。,五、電機車運輸?shù)陌l(fā)展方向,(1)電機車運輸高度自動化 (2)采用大型電機車和大容積的礦車 (3)使用新型電機車， 如德國采用了交流工頻架線式電機車；,返回,3.2 軌道與礦車,一、礦井軌道 礦井軌道是將鋼軌按一定要求固定在線路上構(gòu)成的，是機車運行的基礎件。 （一）軌道的結(jié)構(gòu) 組成：下

7、部建筑、上部建筑兩部分 下部建筑：巷道底板和水溝， 上部建筑：鋼軌、聯(lián)接零件、軌枕和道床(道碴層)。,鋼軌：直接承受載荷，并經(jīng)軌枕將載荷傳遞給道床及巷道底板。 軌枕：用于固定兩根軌條，并使其保持規(guī)定的軌距；防止鋼軌縱向和橫向移動，保證軌道的穩(wěn)定性。軌枕承受鋼軌的壓力，并將壓力較均勻地傳遞給道床。,軌枕類型：木質(zhì) 鋼筋混凝土 道床：由道碴層組成，承受軌枕的壓力，并均勻地分布到巷道底板上。,軌道線路的主要參數(shù)： 軌距、軌型、坡度、曲率半徑。 軌距：兩條鋼軌的軌頭內(nèi)緣的間距，用Sg表示。國內(nèi)標準軌距有600mm、762mm、900mm三種。 輪緣距：輪對兩車輪輪緣外側(cè)之間距，用S1表示。

8、,鋼軌的型號,(二)彎曲軌道,軌道的坡度用兩點間的高差和水平距離之比表示，通常用i，表示，其數(shù)值取千分數(shù)。巷道坡度一般為3，局部坡度不能超過30 。,外軌要抬高，軌距要加寬，彎道半徑不能太小。,(三)道岔,組成：基本軌、尖軌、轍叉、護輪軌、轉(zhuǎn)轍軌、轉(zhuǎn)轍機構(gòu)及一些零件 轉(zhuǎn)轍機構(gòu)：手動搬道器、彈簧轉(zhuǎn)轍器和電動轉(zhuǎn)轍機,二、礦用車輛,礦用車輛有標準窄軌車輛、卡軌車輛、單軌吊掛車輛和無軌機動車輛。,,單軌吊車 卡軌車,無軌膠輪車,（一）礦車的類型及標準規(guī)格,按結(jié)構(gòu)和用途分類： (1)固定車箱式礦車。,(2)翻轉(zhuǎn)車箱式礦車,車箱能側(cè)向翻傾卸車,0.6 翻斗式礦車,腳踏式翻斗礦車,雙側(cè)卸式礦車,

9、(3)底卸式礦車,按車底開啟的方向，有正底卸式和側(cè)底卸式之分。 在專設的卸載站，整列車在運行中逐個開啟自卸。,側(cè)底卸式礦車：進卸載站的行車方向不受限制，卸載時的車速易控制，卸載曲軌不受撞擊。 底卸式礦車：裝卸能力很高，能滿足大型礦井的需要。,(4)材料車：專用于裝運長材料。,(5)平板車：裝運大件設備。,(6)人車 它是有座位的專用乘人車，分斜井人車、平巷人車。,插爪式斜井人車,抱軌式斜井人車,平巷人車,(7)梭車車底裝有刮板鏈，是在短距離內(nèi)運送散料的特殊車輛，可用于掘進工作面運煤矸。,(8)倉式列車 它與梭車的相同之處是車底裝有刮板鏈， 不同之處是由多節(jié)短車箱 鉸接構(gòu)成的。,其它專用車輛

10、，如炸藥車、水車、消防車等。,(二)礦車的基本參數(shù),礦車的基本參數(shù)包括：礦車的容量、裝載量、自身質(zhì)量、外形尺寸、軌距、軸距以及連接器的允許牽引力等。,,,,,礦車的兩個重要經(jīng)濟技術(shù)指標,(1)容積利用系數(shù)：即礦車有效容積與外形尺寸所得容積之比值。容積利用系數(shù)越大越好。 (2)車皮系數(shù)：即礦車質(zhì)量與貨載質(zhì)量之比值。車皮系數(shù)越小越好。,三、電機車的基本部件,礦用電機車是由機械設備和電氣設備兩大部分組成。,電機車的機械設備組成：,車架、輪對、軸承和軸箱、彈簧托架、制動裝置、加砂裝置、齒輪傳動裝置及連接緩沖裝置等。,1車架,車架是機車的主體， 是安裝的基礎,包括:車梁、緩沖器和軸卡。 車梁：礦車的主

11、要承載部件。 緩沖器：直接承受牽引力和沖擊。 軸卡：車架與輪對的連接體，目前多采用插銷式。,2輪對,輪對是礦車的行走部分， （1）輪箍和輪心熱壓裝在一起的結(jié)構(gòu) （2）整體車輪。,3.軸箱,軸箱是軸承箱的簡稱，內(nèi)有兩列滾動軸承，與輪對兩端的軸頸配合安裝。 軸箱兩側(cè)的滑槽與車架上的導軌相配，上面有安放彈簧托架的座孔。,4.彈簧托架,組成：彈簧、連桿、均衡梁構(gòu)成一個組件。 作用：緩和運行中對機車的沖擊和振動。 彈簧：一付板簧或橡膠彈簧和加裝液壓減振缸。,5.齒輪傳動裝置,類型 ： （1）單級開式齒輪傳動 （2）兩級閉式齒輪減速箱 傳動,6.制動裝置,作用：保證電機車在運行過程中能隨時減速或停車。

12、 類型：氣動閘、液壓閘和手動閘三種。,7.撒砂裝置,作用：用來向車輪前沿軌面上撤砂，以增大車輪與軌道間的摩擦系數(shù)，從而獲得較大的牽引力或制動力 。 撒砂的方法：手動和氣動兩種。 砂箱內(nèi)裝的砂子應是粒度不大于1mm的干砂。,,礦用電機車的加砂裝置 1、3-拉桿；2-搖臂；4-錐體；5-出砂導管；6-彈簧,煤礦安全規(guī)程規(guī)定： 傾斜井巷運輸時，礦車之間的連接、礦車和鋼絲繩之間的連接都必須使用不能自行脫落的連接裝置。 礦車的連接鉤環(huán)、插銷和無極繩運輸?shù)倪B接裝置的安全系數(shù)都不得小于6。 運送人員車輛的每一個連接器、鉤環(huán)和保險鏈的安全系數(shù)都不得小于13。 礦車連接裝置至少每2年進行一次2倍于最大靜荷重

13、的拉力試驗。,8.連接緩沖裝置 架線式電機車上采用鑄鐵的剛性緩沖器；蓄電池式電機車上則采用帶彈簧的緩沖器，以減輕電池所受的沖擊。,礦車車箱,車箱：礦車裝盛物料的箱形容器。 固定車箱式礦車的車箱多采用半圓形車底 。箱底開排水口。 底卸式礦車的車箱為可開啟的平底，車箱下口的兩側(cè)有翼板，供卸載時支撐運行。,3.3 列車運行理論,（1）研究作用于列車上的各種力與其運動狀態(tài)的關(guān)系 （2）研究列車牽引力和制動力的產(chǎn)生等問題 一、列車運行的基本方程式 假設（簡化）條件： 電機車與列車之間、礦車與礦車之間的連接都是剛性的，整個列車為一剛體（各部分的速度和加速度都是相同的）。,列車運行有三種基本狀態(tài)

14、：,(1)牽引狀態(tài)：列車在牽引電動機產(chǎn)生的牽引力作用下加速啟動或勻速運動。 (2)慣性狀態(tài)：牽引電動機斷電后，列車靠慣性運行，一般這種狀態(tài)為減速運行。 (3)制動狀態(tài)：列車在制動閘瓦或牽引電動機產(chǎn)生的制動力矩作用下減速運行或停車。,達朗伯原理：（動靜法） 設有一質(zhì)點的質(zhì)量為m, 加速度為a，作用在質(zhì)點上的合力為F，則根據(jù)牛頓第二定律： W慣性阻力。其大小等于質(zhì)點的質(zhì)量與加速度的乘積，方向與質(zhì)點加速度方向相反，與質(zhì)點的慣性有關(guān)。 如果在質(zhì)點上除了作用有真實的主動力外，再假想是加上慣性阻力，則這些力在形式上組成一個平衡力系，把實際運動的體系就轉(zhuǎn)換為相對靜止的體系 達朗伯原理。,,（一）牽引狀態(tài)

15、： 作用在列車上的力有三個： 牽引電動機牽引力F：與列車運行方向一致 列車運行靜阻力Wj：與運行方向相反 列車加速運行慣性阻力Wa(亦稱動阻力)：與運行方向相反,列車在牽引狀態(tài)下力的平衡方程式：,,Wa,Wj,1、慣性阻力,列車運動： （1）平移運動部分：ma （2）電動機的電樞、齒輪及輪對等部件的旋轉(zhuǎn)運動部分 旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動慣性阻力用慣性系數(shù)計入到平移運動慣性阻力中，即ma。,式中 Wa列車的慣性阻力，kN； m列車全部質(zhì)量，t，m=(P+Q)； P電機車質(zhì)量，t；,Q礦車組質(zhì)量，t； 慣性系數(shù)，對礦用電機車一般取 =0.075，也可近似取 =0.10； a列車加速度，一般取0.03

16、m/s20.05m/s2。 將值和m值代入上式可得 Wa=1.075 (P+Q) a kN,,,2、靜阻力列車運行的靜阻力包括:基本阻力、坡道阻力、彎道阻力、道岔阻力及氣流阻力等。對于礦用電機車，由于運行速度低，后三者都不予考慮，只考慮基本阻力和坡道阻力。,（1）基本阻力Wo 基本阻力：軸頸與軸承間的摩擦阻力、車輪在軌道上的滾動摩擦阻力、輪緣與軌道間的滑動摩擦阻力以及礦車在軌道上運行時的沖擊振動所引起的附加阻力等。 基本阻力是通過試驗測定列車運行阻力系數(shù)（基本阻力與礦車總重之比）來確定的 。,,,,,,基本阻力,式中 W0列車運行的基本阻力，N； 列車運行基本阻力系數(shù)； g重力加速

17、度，取10m/s2。,（2）坡道阻力Wi 坡道阻力：列車在坡道上運行時，由于列車重力沿坡 道傾斜方向的分力所引起的阻力。,式中 坡道傾角。 電機車運輸時角很小，因此sin tan=i，i為軌道坡度，一般取平均坡度3。 上式中的sin用i代入得,在計算時，列車上坡運行上式取“+”號，下坡運行取“-”號。,列車運行全部靜阻力為基本阻力與坡道阻力之和，即,將各式代入式平衡方程式中，整理得出列車在牽引狀態(tài)下必須產(chǎn)生的牽引力為,列車在牽引狀態(tài)下的基本方程式 利用這個方程式可求出在一定條件下電機車必須給出的牽引力，或根據(jù)電機車額定的牽引力計算出列車中的礦車數(shù)。,,基本阻力,靜阻力,牽引力,(二)慣性狀態(tài):

18、 在慣性狀態(tài)下，電機車牽引電動機斷電，牽引力等于零，列車依靠斷電前所具有的動能或慣性繼續(xù)運行。在這種情況下，列車除了受有靜阻力Wj外，還受到由于減速度所產(chǎn)生的慣性阻力Wa。Wa與列車運行方向相同，正是它使列車繼續(xù)運行。慣性狀態(tài)時列車力的平衡方程式為：,(4-9),,,,question？怎樣求此時的減速度？,,Wa,Wj,（P+Q）,或 （4-10） （4-11） 由此可見，當列車運行阻力系數(shù)一定時，慣性狀態(tài)的減速度取決于軌道坡度的大小和上下坡。上坡時減速度始終保持正值，直到停車為止。下坡時，如i，則變?yōu)樨撝?，此時不再是減速而是加速運行了?？?/p>

19、見，慣性狀態(tài)是很不可靠的，操作時應予以特別注意。,,,（三）制動狀態(tài) 制動狀態(tài)下，牽引電動機斷電，牽引力等于零，并利用機械或電氣制動裝置施加一個制動力B。這個制動力與列車運行方向相反，在力的平衡方程式中應為負值，與靜阻力的性質(zhì)和方向一致。在制動力和靜阻力作用下，列車必定產(chǎn)生減速度。此時，慣性阻力Wa卻與運行方向一致，即為正值。則制動狀態(tài)下的力平衡方程式應為：,（412）,,,question:怎樣求制動力呢？,Wa,Wj,,所以 式中，Wa應代以減速時的慣性阻力， b表示制動時的減速度，則： 將式(4-7)及式(4-14)代入式(4-13)，即可得到制動狀態(tài)下列車運行方程式為

20、： 式中 b制動減速度，m/s2；該式已考慮a的方向，計算時只代入絕對值即可； i軌道坡度，上坡制動時取“+”號，下坡制動時取“”號。,（413）,（414）,（415）,制動狀態(tài),利用上式可求出在不同條件下制動裝置產(chǎn)生的制動力，或者給定制動力，求出減速度及制動距離。,二、電機車牽引力,取電機車的一個主動輪對為隔離體。 根據(jù)力(力矩)的平衡條件得：,式中 R主動輪對輪緣半徑，m； P0電機車分配在該主動輪對上的質(zhì)量，又稱黏著質(zhì)量，t； M電動機傳遞到該主動輪對的轉(zhuǎn)矩，Nm。,解方程組得：,結(jié)論：主動輪對得到一個轉(zhuǎn)矩M以后，軌面對接觸點O產(chǎn)生一個摩擦力F0，它的方向與列車運行方向相同。正是

21、這個摩擦力F0?？朔肆熊嚨倪\行阻力WC而使列車向前平移運動。 對于機車來說，F(xiàn)0是牽引列車向前運動的外力，稱為 牽引力。,,,F0與WC因大小相等、方向相反，且作用在兩條平行線上，形成一對力偶。該力偶與轉(zhuǎn)矩M大小相等而方向相反，使轉(zhuǎn)矩M得以平衡，從而使輪緣上的O點不致于沿軌面滑動。這樣，就使輪緣與軌面互相接觸的那一點好像黏著在一起一樣，所以F0又稱為黏著力。,主動輪對能夠產(chǎn)生的最大牽引力為： F0max=P0 g 式中 F0max一個主動輪對產(chǎn)生的最大牽引力，N 黏著系數(shù) 為保證該主動輪對在軌道上不發(fā)生相對滑動，則必須滿足： F0P0 g 單個輪對的黏著條件,對

22、于整臺電機車，能夠產(chǎn)生的最大輪緣牽引力為 F = Pn g 式中 Pn電機車的黏著質(zhì)量，t，若電機車的全部輪對均為主動輪對，則其黏著質(zhì)量等于電機車的總質(zhì)量P。 整臺電機車的黏著條件是： F Pn g 式中 F電機車為克服列車運行阻力所必須提供的牽引力。 為了使列車能按預定的狀態(tài)運行，必須滿足電機車的黏著條件。,黏著系數(shù) ：就整臺電機車而言，黏著系數(shù)值 介于滾動摩擦系數(shù)值與滑動摩擦系數(shù)值之間。 對于煤礦井下運輸，電機車的黏著系數(shù)按表選取。,三、電機車的制動力,分析：手動機械閘制動時電機車制動力的產(chǎn)生以及制動力的影響因素。 取電機車的一個制動輪對為隔離體： 作用于該輪對上的力有：

23、 重力：P0g 支承反力：N0 正壓力（閘）：N1 摩擦力（閘）：T0,摩擦力T0，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反，大小為 T0 = N1 制動閘瓦與輪緣間的滑動摩擦系數(shù)，其數(shù)值與閘瓦材料、列車運行速度和閘瓦單位面積上所受的正壓力有關(guān)；對于鑄鐵閘瓦一般?。?.180.20。 在T0的作用下，產(chǎn)生靜摩擦力B0 ，根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡條件B0RT0R=0得： B0T0=0 B0就是電機車一個制動輪對所產(chǎn)生的制動力。,制動力B0受黏著條件的限制。一個制動輪對能夠產(chǎn)生的最大制動力為 B0max=P0 g 式中 制動狀態(tài)的黏著系數(shù)，數(shù)值見表。 整臺電機車能夠產(chǎn)生的最大制動力為： Bmax=Pz g

24、 Pz電機車的制動時的黏著質(zhì)量，t，若電機車的全部輪對均為主動輪對，則其黏著質(zhì)量等于電機車的總質(zhì)量P。 閘瓦壓力不能過大，要受黏著條件的限制： BPzg,如果閘瓦最大總壓力為Nmax，閘瓦對輪緣的總摩擦力為Tmax，對于整臺電機車 Tmax= Nmax Bmax=Tmax,或,式中 閘瓦系數(shù)。為了保證車輪不被抱死，閘瓦系數(shù)值不應超過0.9。,3.4 電機車運輸計算,一、原始數(shù)據(jù) 電機車運輸計算的原始數(shù)據(jù)是：設計生產(chǎn)率、加權(quán)平均運輸距離和線路平均坡度等。 二、選擇電機車的粘著質(zhì)量 選擇電機車的粘著質(zhì)量是一個技術(shù)經(jīng)濟問題，這個問題涉及到許多因素，其中最重要的因素是礦井年產(chǎn)量

25、。年產(chǎn)量大，就要加大電機車的粘著質(zhì)量和礦車中的貨載質(zhì)量。,,,,,,,,,i1，L1,i2，L2,i3，L3,ip = (i1L1+i2L2+i3L3) / (L1+L2+L3),線路平均坡度？,三、列車組成的計算 計算列車組成就是確定車組應由多少輛礦車組成。 列車組成的計算按三個條件來進行，這三個條件是： 電機車的粘著條件； 牽引電動機的允許溫升條件； 列車的制動條件。 按這三個條件計算的結(jié)果取其最小者。 (一)按電機車的粘著質(zhì)量計算重車組質(zhì)量 按此條件計算時需要考慮到最困難的情況，即電機車牽引重車組沿上坡啟動車輪不打滑。,,,根據(jù)式(4-8)可得電機車牽引重車組沿平均坡度的直線軌道上城啟

26、動時所需給出的牽引力為： 另外，根據(jù)電機車的粘著條件，即把式(4-33)代入式(4-21)之后得到： 所以：,,,,（4-34）,(4-33),粘著質(zhì)量夠不夠大？,(二)按牽引電動機溫升條件計算重車組質(zhì)量 溫升條件機車經(jīng)一個往返運行，牽引電機的溫升不超過允許值； 實質(zhì)上就是按照電動機的等值電流不超過長時電流的條件。 機車往返一次，包括牽引重車組、空車組和在車場調(diào)車作業(yè)。檢查牽引電機的溫升是否超過允許值，可以用檢查電機的等值牽引力是否超過電機長時牽引力代替。 等值牽引力可以用均方根法來求得。,,牽引電動機的輸出功率有小時制和長時制之分： 小時制功率：電機連續(xù)運行一小時，所能輸出

27、的最大功率，它是電動機的額定功率。 長時制功率：電機在允許溫升下，電動機長時連續(xù)運行時，所能輸出的最大功率。 電機車的牽引力、車速及電流也都與功率相對應的小時制和長時制之分。,休止時間，min,一般取18-22分鐘 調(diào)車系數(shù)。1000米取1.4，1000-2000米取1.25, 2000 米取1.15,（4-35）,為了使計算進一步簡化，假定列車是在理想的等阻坡度上運行。在等阻坡度上運行，重列車下坡時的運行阻力等于空列車上坡時的運行阻力。（0.2%）雖然這個假定與實際情況有出入，但由于一般平均坡度與等阻坡度比較接近，所以計算還是比較準確的。 因有這個假定，故上式中重列車與空列車牽引力相等，即

28、：,,（4-36）,何謂等阻坡度？,將式(4-36)代入式(4-35)，即得： 因 令 則式(4-37)為：,,,,,（4-40）,（4-38）,（4-39）,（4-37）,如何來求重段阻力？,而： 將式(4-41)代入式(4-40）中即得： 為了使牽引電動機溫升不超過允許溫升，電機車的等值牽引力應不大于長時牽引力，即：,,,,（4-41）,（4-42）,（4-43）,將式(4-43)代入式(4-42)中，即得按牽引電動機溫升條件計算的重車組質(zhì)量為： 列車運行時間為：,,,（4-44）,（4-45）,,(三)按制動條件計算重車組質(zhì)量 為了安全起見，煤礦安全規(guī)程規(guī)定：運送物料時列車的制

29、動距離不得超過40m，運送人員時不得超過20m。這個距離是根據(jù)電機車照明燈的有效照射距離來制定的。制動距離是指從司機開始撥動閘輪或電閘手把到機車完全停止的距離。 在計算重車組質(zhì)量時必須遵守這一規(guī)定，并應按最不利的情況，即按重列車下坡制動時，制動距離不超過規(guī)定值。,,,,列車開始制動時的速度為長時速度vch，則制動時的減速度b為： 由式(4-15)可以求得當重列車沿直線軌道下坡制動時電機車的制動力為： 式中： 為平均坡度，； z為重列車運行阻力系數(shù)。,,（4-46）,,（4-47）,,,將式(4-26)代入上式得： 由上式得出按制動條件計算重車組質(zhì)量的公式為： 式中：Pz為電機車的制動質(zhì)

30、量，對于礦用電機車，它等于電機車的全部質(zhì)量P，t； 為制動時的粘著系數(shù)，如撒砂時取0.17。,,,（4-48）,按上述三個條件分別求出重車組質(zhì)量之后，應取三者中之最小者來確定車組中的礦車數(shù)。車組中的礦車數(shù)可由下式求得： 應當指出，由以上方法確定的車組中的礦車數(shù)，僅僅是從電機車牽引的技術(shù)可能性出發(fā)的，最有利的礦車數(shù)還要以實際條件和技術(shù)經(jīng)濟比較作為基礎。,,（4-49）,四、列車組成的驗算 按上述方法確定了重車組質(zhì)量后，還要驗算實際的電動機的溫升和列車制動距離。 原因是：按溫升條件計算重車組質(zhì)量時，是按等阻坡度，并以加權(quán)平均運輸距離為條件計算的；按制動條件計算重車組質(zhì)量時，是用電機車的長時速

31、度計算的減速度。 需要按在平均坡度且在最長距離運行時，驗算其等值電流是否超過長時電流。并且按實際運行速度和實際所得到的減速度驗算其制動距離是否符合煤礦安全規(guī)程規(guī)定。,為什么要進行驗算呢？,(一)驗算實際電動機溫升 按平均坡度ip及最長運輸距離Lmax來驗算。 首先，計算出牽引重列車和空列車達到全速穩(wěn)態(tài)時電機車的牽引力： 然后再算出每臺牽引電動機的牽引力：,,,,,根據(jù) 查牽引電動機的特性曲線，得重列車和空列車的電動機電流 及速度 ，得平均運行速度,,,,,,重列車及空列車以其平均運行速度在最長運輸距離上的運行時間為： 這時，便可用以下公式計算一個運輸循環(huán)的牽引電動機的等值電流

32、值：,,,,（4-50）,,如果電動機的等值電流值不超過它的長時電流值，即： 則電動機的等值電流不會發(fā)熱到超過它的允許溫升，故合適。 如果IdIch，則需減少車組中的礦車數(shù)，并重新進行計算，直到等值電流不超過長時電流為止。,,（4-51）,(二)驗算制動距離 按重列車運行速度及最大制動減速度驗算制動距離。 重列車下坡制動時，電機車必須給出的制動力可由式(4-47)求出，即： 而電機車接粘著條件能夠給出的最大制動力可按式(4-26)求出，即：,,,（4-52）,令B = Bmax，則可求得制動時的減速度為： 列車的制動距離為： 即：,,,,（4-53）,（4-54）,（4-55）,上式

33、計算出的制動距離不能超過40m，若超過40m時，可采用限制列車速度或減少列車中的礦車數(shù)等措施解決。,五、電機車臺數(shù)的確定 礦井(或水平)所需電機車臺數(shù)，應按該礦井(或水平)投產(chǎn)初期和生產(chǎn)后期分別進行計算。投產(chǎn)時按前期計算的臺數(shù)配置電機車臺數(shù)，以后隨生產(chǎn)的發(fā)展再陸續(xù)增添。生產(chǎn)后期所需的機車臺數(shù)是進行供電設備(包括牽引變流所及牽引電瓶等)計算的依據(jù)。,(1)列車往返一次所需的時間： (2)一臺電機車在一個班內(nèi)可能往返的次數(shù)： (3)每班運輸貨載所需列車次數(shù)：,,,,（4-55）,（4-56）,（4-57）,電機車每班工作的小時數(shù)，不運人取7小時，運送人員取7.5小時。,運輸不均勻系數(shù),,矸石系數(shù)

34、,每班運煤量t/班,(4)每班運人所需列車次數(shù) 當主要行人平巷的水平距離大于1.5 km時，上下班要用車輛運送人員，礦井一般均為兩翼開采，兩翼每班運送人員按一次考慮，共計兩次nr=2次班；運距小于1.5 km時，不用車輛運送人員nr=0。 (5)每班列車運輸?shù)目偞螖?shù)： (6)工作電機車臺數(shù)：,,,（4-58）,（4-59）,(7)礦井電機車總臺數(shù)：,（4-60）,六、蓄電池式電機車的計算特點 除按粘著條件、電動機溫升條件及制動條件確定車組質(zhì)量外，對蓄電池式電機車還應按電池組的容量來確定車組質(zhì)量。 (1)在一個往返周期內(nèi)列車所做的功為：,,,（4-61）,式中：Lm為最大運輸距離。,(2)蓄

35、電池組在一個往返周期內(nèi)輸出的能量：,（4-62）,重、空列車牽引力之和可以寫成： 礦車的車皮系數(shù)為： 由此可得：,,,,,（4-63）,（4-64）,（4-65）,(3)一臺電機車在一個班內(nèi)的電能消耗為： (4)蓄電池組的放電容量為：,,,,（4-66）,（4-67）,(5)計算重車組質(zhì)量 因為一臺電機車在一個班內(nèi)的電能消耗Ab必須與蓄電池組的放電容量如相等，對Qz求解，可得： 此式即是接蓄電池組的容量確定重車組的最大允許質(zhì)量的公式。,（4-68）,作業(yè),礦井主要巷道內(nèi)，軌道平均坡度為3%0，運輸距離為3.5Km,使用MOC底卸式礦車（車重1.7t,載重3t），采用ZK10-6/550-2C型架線式電機車。確定車組中的礦車數(shù)。,