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湖 南 科 技 大 學 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 機電工程 學院 工程圖學 部 教研室主任: （簽名） 2015 年 1 月 15 日 學生姓名: 蘇家輝學號: 1103010510 專業(yè): 機械設(shè)計制造及其自動化 1 設(shè)計（論文）題目及專題：周源山煤礦井下運輸平巷車組選型設(shè)計 2 學生設(shè)計（論文）時間：自 2015年 1月 15 日開始至 2015年 5月 29 日止 3 設(shè)計（論文）所用資源和參考資料： ① 礦井原始資料：資江煤礦為三級瓦斯礦井，井下運輸巷道有四個裝車站，東翼一采區(qū)礦裝車站距井底車場的距離為800米，運煤量Q1=160噸/班，出矸量25噸/班；東翼二采區(qū)礦裝車站距井底車場的距離為1800米，運煤量Q1=220噸/，出矸量35噸/班；西翼三采區(qū)礦裝車站距井底車場的距離為1500米，運煤量Q1=200噸/，出矸量30噸/班；主要運輸巷道平均坡度ip=3‰；擬采用軌距900毫米的三噸礦車。 ② 畢業(yè)實習或圖書館及網(wǎng)上所搜集的資料。 ③ 相關(guān)教材及礦井設(shè)計手冊。 4 設(shè)計（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容： ① 井下運輸方案的比較及確定； ② 牽引機車的型號和全礦臺數(shù)確定、列車組成計算； ③ 牽引電機調(diào)速特性和牽引機車制動特性分析； ④ 卸載設(shè)備的選擇， ⑤ 電機車結(jié)構(gòu)圖或翻車設(shè)備結(jié)構(gòu)圖； ⑥ 編寫設(shè)計說明書。 5 提交設(shè)計（論文）形式（設(shè)計說明與圖紙或論文等）及要求： ① 相關(guān)圖紙（電腦繪制），不少于折合0號圖3張（計算機打?。? ② 編寫的設(shè)計說明書正文不少于40頁(按《撰寫打印規(guī)范》打印)； ③ 錄光盤一張（含開題報告、設(shè)計說明書、圖紙等） 6 發(fā)題時間： 2015年 1 月 15 日 指導教師： （簽名） 學 生： （簽名） 湖南科技大學 11 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題 目 周源山煤礦井下運輸平巷車組選型設(shè)計 作者姓名 蘇家輝 學號 1103010510 所學專業(yè) 機械設(shè)計制造及自動化 1、 研究的意義，同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題 研究的意義： 礦井井下運輸是礦井生產(chǎn)的重要組成部分，其合理性直接關(guān)系到礦井的穩(wěn)定高產(chǎn)和技術(shù)經(jīng)濟效益。井下運輸設(shè)計，應(yīng)對井下煤炭、礦石、材料、設(shè)備及人員等的運輸作統(tǒng)籌安排。運輸方式與設(shè)備的選型，應(yīng)根據(jù)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力、煤層賦存條件、瓦斯情況、采煤方法等因素確定。井下運輸主要有采區(qū)運輸、大巷運輸?shù)取? 采區(qū)運輸：對于大型礦井采區(qū)，要積極采用連續(xù)化運輸，發(fā)展重載下遠程式輸送機。輔助運輸要采用高效能、適應(yīng)性能強、單機服務(wù)范圍廣的設(shè)備，減少環(huán)節(jié)逐步發(fā)展發(fā)展集裝箱運輸，要根據(jù)條件采用單軌吊車、卡軌車、膠套輪機車、齒輪機車、無軌膠輪車或其他運輸設(shè)備，逐步實現(xiàn)全礦井輔助運輸?shù)臋C械化、連續(xù)化。 大巷運輸：主要運輸大巷的輸送方式應(yīng)根據(jù)運量、運距和技術(shù)經(jīng)濟效果優(yōu)化確定。凡井型較大、采區(qū)生產(chǎn)集中、條件合適的礦井、可采用常式輸送機、實現(xiàn)全礦井的連續(xù)運輸。采用軌道運輸?shù)牡V井，要發(fā)展底卸式或側(cè)卸式礦車。 國內(nèi)外現(xiàn)狀： 20世紀初礦井機車運輸逐步代替有極繩、無極繩運輸。因設(shè)備簡單，能運送各種貨載,機動靈活,得到廣泛應(yīng)用。機車運輸適用于平均坡度3-5‰的水平巷道；局部最大坡度不超過30‰。 礦井機車運輸設(shè)備包括機車、礦車和軌道。牽引成列礦車的動力車輛。按動力不同分電機車、柴油機車和壓氣機車三類。前者應(yīng)用最廣。 電機車：動力為直流電，有架線式和蓄電池式兩種。前者維護管理簡便，運輸費用低,但因電弓與裸導線接觸要產(chǎn)生火花,不能用于瓦斯含量大的礦井。國外有一種交流高頻無接觸架線式電機車，由牽引電網(wǎng)感應(yīng)受電，可用于有瓦斯、煤塵爆炸危險的礦井。后者由裝在車上的蓄電池組供電，有防爆型，可用于瓦斯含量大的礦井。選用電機車應(yīng)符合安全規(guī)程規(guī)定。機車粘著重量因礦井大小和使用地點不同而異，一般為1.5-20t。 柴油機車：不需要附屬設(shè)備、投資較低、機動靈活；可以做成防爆型，用于有瓦斯、煤塵爆炸危險的場所。但廢氣污染井下空氣，須經(jīng)特殊凈化處理。在歐洲一些國家使用較多。 壓氣機車：動力為壓縮空氣。工作時不產(chǎn)生火花,適用于有瓦斯、煤塵爆炸嚴重危險的平巷。但車上須裝貯氣罐，要經(jīng)常充氣。壓縮空氣費用高，只有少數(shù)國家使用。 礦車：機車牽引的車組由礦車組成。為適應(yīng)井下巷道狹小的條件，礦車外形尺寸緊湊。礦車有運礦物、運人員（人車）和其他專用礦車三種。一般以運礦物礦車數(shù)量最多，其容量按載重噸數(shù)或立方米數(shù)計算。按卸載方式分為：1、固定車箱式，礦車的車箱與車架固定，須用翻車機將礦車翻轉(zhuǎn)卸載，一般中、小型礦井使用較多。2、側(cè)卸式，礦車用卸載曲軌或固定氣缸卸載，中、小型金屬礦使用較多。3、底卸式，又分縱向底卸式和底側(cè)卸式。前者車箱底部可繞橫向軸轉(zhuǎn)動，礦車經(jīng)卸載站時靠卸載曲軌打開車箱底部卸載；卸載時的水平分力使列車向前行駛,連續(xù)卸載。這種礦車的優(yōu)點是卸載時間短,不需其他動力設(shè)備，操作簡單，減輕工人勞動；但車箱底部回轉(zhuǎn)半徑大，使卸載站下部結(jié)構(gòu)增大，投資較多；礦車容量較大時水平分力過大，使礦車運動速度過高。底側(cè)卸式礦車的車箱底部繞縱向軸轉(zhuǎn)動，克服了上述缺點，其轉(zhuǎn)動部分回轉(zhuǎn)半徑小，卸載水平分力減小，卸出礦物不接觸卸載曲軌，減少了對曲軌的磨損和沖擊。礦車容量超過3-5t時，多采用底側(cè)卸式礦車。4、翻斗式,只作輔助運輸或在建井期使用。煤礦礦車容量一般為1-5t,大型礦車有20-30t;金屬礦一般為0.5-6m，最大有10m。 倉式列車：將單個礦車連成整體，縱向成槽狀，車箱底部為一刮板輸送機。用于掘進工作面，礦石從一端向列車裝載,利用輸送機可將礦石布滿整個列車車箱,然后用機車牽引運行，可提高掘進工作面的運輸效率。近年來掘進巷道開始采用無軌運輸設(shè)備。 礦井軌道：軌距不一,中國有600、762和900mm三種。軌型一般為15、18、24、33kg/m。 近年來有些國家發(fā)展和生產(chǎn)遙控機車，采用全液壓傳動和無線電遙控。有數(shù)百米距離內(nèi)，可由司機離車遙控或一人控制多臺列車，并用電子計算機監(jiān)控機車的運行過程。 2、 研究目標、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題 研究目標： 通過學習井下運輸?shù)南嚓P(guān)知識，閱讀大量文獻，掌握井下運輸設(shè)計的基本步驟和要求，并在指導老師的幫助下，按照設(shè)計內(nèi)容一步一步地完成；明確相關(guān)設(shè)計方法，和井下運輸車組設(shè)計的基本知識；熟練掌握CAD、Pro-e等計算機繪圖軟件幫助我們將具體的設(shè)計結(jié)果呈現(xiàn)出來；在有限的時間內(nèi)，爭取將初步完成的設(shè)計進一步優(yōu)化。在設(shè)計過程中，填補相關(guān)知識的漏洞，豐富自己的設(shè)計經(jīng)歷，提高對具體問題的思考、分析能力。 研究內(nèi)容： 1、 井下運輸方案的比較和確定； 2、 牽引機車的型號和全礦臺數(shù)確定、列車組成計算； 3、 牽引電機調(diào)速特性和牽引機車制動特性分析； 4、 卸載設(shè)備的選擇； 5、 電機車結(jié)構(gòu)圖或翻車設(shè)備結(jié)構(gòu)圖； 6、 編寫設(shè)計說明書。 關(guān)鍵問題： 1、電機車的機械結(jié)構(gòu)確定和布置； 2、牽引電動機的分析和選擇； 3、電機車運輸計算； 4、根據(jù)井下情況選擇卸載設(shè)備。 3、 特色與創(chuàng)新之處 翻車機的設(shè)計：將有軌車輛翻轉(zhuǎn)或傾斜使之機械化卸料。 4、 擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線 研究方法： 文獻研究法，根據(jù)研究目的和課題，通過調(diào)查文獻獲得資料，全面地、正確地了解掌握研究問題。1、了解有關(guān)問題的歷史和現(xiàn)狀，幫助確定研究課題。2、形成關(guān)于研究對象的一般印象，觀察。3、得到現(xiàn)實資料的比較資料。4、了解事物的全貌。 步驟： 一、3月份：設(shè)計準備，開題報告；收集與設(shè)計課題相關(guān)資料，圖書館和網(wǎng)上查閱有關(guān)參考書籍及資料，為畢業(yè)設(shè)計做好前期工作。 二、3月底-4月初：專題學習；根據(jù)礦井特征及原始資料，分析大巷運輸系統(tǒng)選擇方案，進行可行性研究，初步確定方案。 三、4月份：設(shè)計計算；完成設(shè)計內(nèi)容要求的工作和繪制牽引電動機特性曲線圖。 四、5月上旬：繪制電機車結(jié)構(gòu)圖和翻車機結(jié)構(gòu)圖；整理設(shè)計結(jié)果。 五、5月下旬：編寫設(shè)計計算說明書；圖紙的最終修訂和打印，完成英譯漢文章；完成全部設(shè)計任務(wù)。 六、6月：準備畢業(yè)答辯，畢業(yè)答辯。 技術(shù)路線： 了解本論題的研究狀況，明確研究目的，確定研究方向；進一步搜集閱讀資料并研讀文獻，做好相關(guān)的記錄，形成論題提綱，確定研究方案；實施研究計劃，完成相應(yīng)計算，建立模型，完成結(jié)構(gòu)圖裝配圖的繪制。最后，完成預期成果，編寫設(shè)計說明書，反復修改，完成設(shè)計。 5、 擬使用的主要設(shè)計、分析軟件及儀器設(shè)備 結(jié)構(gòu)設(shè)計，CAD應(yīng)用軟件繪圖。 6、參考文獻 B:[1]陳維健，齊秀麗，肖林京.《礦山運輸與提升設(shè)備》.中國礦業(yè)大學出版社 B:[2]陳澤洪，張國柱.《礦山運輸機械》.煤炭工業(yè)出版社 B:[3]王喜富，王玉順.《礦區(qū)鐵路運輸》.中國礦業(yè)大學出版社 B:[4]鐘春暉，丁元春.《礦井運輸與提升》.化學工業(yè)出版社 B:[5]李樹森.《礦井軌道運輸》.煤炭工業(yè)出版社 注： 1、開題報告是本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）的一個重要組成部分。學生應(yīng)根據(jù)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書的要求和文獻調(diào)研結(jié)果，在開始撰寫論文之前寫出開題報告。 2、參考文獻按下列格式（A為期刊，B為專著） A：[序號]、作者（外文姓前名后，名縮寫，不加縮寫點，3人以上作者只寫前3人，后用“等”代替。）、題名、期刊名（外文可縮寫，不加縮寫點）年份、卷號（期號）：起止頁碼。 B：[序號]、作者、書名、版次、（初版不寫）、出版地、出版單位、出版時間、頁碼。 3、表中各項可加附頁。 -4- 摘 要 電機車是軌道車輛運輸?shù)囊环N牽引設(shè)備，動力是利用牽引電機驅(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。機車運輸能行駛的坡度有限制，運輸軌道坡度一般為3‰，局部坡度不能超過30‰。蓄電池電機車是現(xiàn)代地下工程，包括鐵路、公路、地鐵、礦山、隧道等施工的重要運輸牽引設(shè)備之一。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(shè)備、人員的運送。國內(nèi)電機車主要采用直流傳動方式。蓄電池式電機車是用蓄電池供給電能的。蓄電池充電一般在井下電機車庫運行。 關(guān)鍵詞：電機車；蓄電池；軌道；運輸 ABSTRACT Motor vehicle is a kind of traction equipment for rail vehicles. It is driven by traction motor and the wheel rotates with the friction between the wheel and rail. Locomotive transportation can travel the slope limit, transportation rail slope is generally 3 per thousand, local slope should not exceed 30 per thousand. Battery motor vehicle is a modern underground engineering, including railway, highway, subway, mine, tunnel and other important transport traction equipment.The main use of the coal mining motor is the long-distance transportation of the underground transportation roadway and the ground.. It quite in railway transportation of motor front, pulling consisting of car or car of the train to walk on the track, complete the transportation of coal, coal gangue, material, equipment, personnel.The main motor car of the domestic adopt transmission mode. Battery motor vehicle is supplied with batteries. Battery charging often in the underground motor garage. Keywords: electric locomotive；accumulator；track；transportation 湖 南 科 技 大 學 畢 業(yè) 設(shè) 計（ 論 文 ） 題目 周源山煤礦井下運輸平巷車組選型設(shè)計 作者 蘇家輝 學院 機電工程學院 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學號 1103010510 指導教師 龔伶俐 二〇一五年 五月 二十日 湖 南 科 技 大 學 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 機電工程 學院 工程圖學 部 教研室主任: （簽名） 2015 年 1 月 15 日 學生姓名: 蘇家輝學號: 1103010510 專業(yè): 機械設(shè)計制造及其自動化 1 設(shè)計（論文）題目及專題：周源山煤礦井下運輸平巷車組選型設(shè)計 2 學生設(shè)計（論文）時間：自 2015年 1月 15 日開始至 2015年 5月 29 日止 3 設(shè)計（論文）所用資源和參考資料： ① 礦井原始資料：資江煤礦為三級瓦斯礦井，井下運輸巷道有四個裝車站，東翼一采區(qū)礦裝車站距井底車場的距離為800米，運煤量Q1=160噸/班，出矸量25噸/班；東翼二采區(qū)礦裝車站距井底車場的距離為1800米，運煤量Q1=220噸/，出矸量35噸/班；西翼三采區(qū)礦裝車站距井底車場的距離為1500米，運煤量Q1=200噸/，出矸量30噸/班；主要運輸巷道平均坡度ip=3‰；擬采用軌距900毫米的三噸礦車。 ② 畢業(yè)實習或圖書館及網(wǎng)上所搜集的資料。 ③ 相關(guān)教材及礦井設(shè)計手冊。 4 設(shè)計（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容： ① 井下運輸方案的比較及確定； ② 牽引機車的型號和全礦臺數(shù)確定、列車組成計算； ③ 牽引電機調(diào)速特性和牽引機車制動特性分析； ④ 卸載設(shè)備的選擇， ⑤ 電機車結(jié)構(gòu)圖或翻車設(shè)備結(jié)構(gòu)圖； ⑥ 編寫設(shè)計說明書。 5 提交設(shè)計（論文）形式（設(shè)計說明與圖紙或論文等）及要求： ① 相關(guān)圖紙（電腦繪制），不少于折合0號圖3張（計算機打印）； ② 編寫的設(shè)計說明書正文不少于40頁(按《撰寫打印規(guī)范》打印)； ③ 錄光盤一張（含開題報告、設(shè)計說明書、圖紙等） 6 發(fā)題時間： 2015年 1 月 15 日 指導教師： （簽名） 學 生： （簽名） 湖 南 科 技 大 學 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導人評語 指導人： （簽名） 年 月 日 指導人評定成績： 湖 南 科 技 大 學 畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱人評語 評閱人： （簽名） 年 月 日 評閱人評定成績： 湖 南 科 技 大 學 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯記錄 日期： 學生： 學號： 班級： 題目： 提交畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會下列材料： 1 設(shè)計（論文）說明書 共 頁 2 設(shè)計（論文）圖 紙 共 頁 3 指導人、評閱人評語 共 頁 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會評語： 答辯委員會主任： （簽名） 委員： （簽名） （簽名） （簽名） （簽名） 答辯成績： 總評成績： 湖南科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第一章 前 言 礦井井下運輸是礦井生產(chǎn)的重要組成部分，其合理性直接關(guān)系到礦井的穩(wěn)定高產(chǎn)和技術(shù)經(jīng)濟效益。井下運輸設(shè)計，應(yīng)對井下煤炭、礦石、材料、設(shè)備及人員等的運輸作統(tǒng)籌安排。運輸方式與設(shè)備的選型，應(yīng)根據(jù)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力、煤層賦存條件、瓦斯情況、采煤方法等因素確定。 20世紀初礦井機車運輸逐步代替有極繩、無極繩運輸。因設(shè)備簡單，能運送各種貨載,機動靈活,得到廣泛應(yīng)用。機車運輸適用于平均坡度3‰-5‰的水平巷道；局部最大坡度不超過30‰。 礦井機車運輸設(shè)備包括機車、礦車和軌道。牽引成列礦車的動力車輛。按動力不同分電機車、柴油機車和壓氣機車三類。前者應(yīng)用最廣。 電機車的動力為直流電，有架線式和蓄電池式兩種。前者維護管理簡便，運輸費用低,但因電弓與裸導線接觸要產(chǎn)生火花,不能用于瓦斯含量大的礦井。國外有一種交流高頻無接觸架線式電機車，由牽引電網(wǎng)感應(yīng)受電，可用于有瓦斯、煤塵爆炸危險的礦井。后者由裝在車上的蓄電池組供電，有防爆型，可用于瓦斯含量大的礦井。選用電機車應(yīng)符合安全規(guī)程規(guī)定。機車粘著重量因礦井大小和使用地點不同而異，一般為1.5-20t。 電機車牽引的車組由礦車組成。為適應(yīng)井下巷道狹小的條件，礦車外形尺寸緊湊。礦車有運礦物、運人員（人車）和其他專用礦車三種。一般以運礦物礦車數(shù)量最多，其容量按載重噸數(shù)或立方米數(shù)計算。 按卸載方式分為： 1、固定車箱式，礦車的車箱與車架固定，須用翻車機將礦車翻轉(zhuǎn)卸載，一般中、小型礦井使用較多。 2、側(cè)卸式，這種礦車用卸載曲軌或固定氣缸卸載，中、小型金屬礦使用較多。 3、底卸式，又分縱向底卸式和底側(cè)卸式。前者車箱底部可繞橫向軸轉(zhuǎn)動，礦車經(jīng)卸載站時靠卸載曲軌打開車箱底部卸載；卸載時的水平分力使列車向前行駛,連續(xù)卸載。這種礦車的優(yōu)點是卸載時間短,不需其他動力設(shè)備，操作簡單，減輕工人勞動；但車箱底部回轉(zhuǎn)半徑大，使卸載站下部結(jié)構(gòu)增大，投資較多；礦車容量較大時水平分力過大，使礦車運動速度過高。底側(cè)卸式礦車的車箱底部繞縱向軸轉(zhuǎn)動，克服了上述缺點，其轉(zhuǎn)動部分回轉(zhuǎn)半徑小，卸載水平分力減小，卸出礦物不接觸卸載曲軌，減少了對曲軌的磨損和沖擊。礦車容量超過3-5t時，多采用底側(cè)卸式礦車。 4、翻斗式,只作輔助運輸或在建井期使用。煤礦礦車容量一般為1-5t，大型礦車有20-30t；金屬礦一般為0.5-6m，最大有10m。 第二章 原始資料 周源山煤礦隸屬于湖南黑金時代股份有限公司，名稱：湖南黑金時代股份有限公司周源山煤礦；地址：湖南省資興市周源山礦。坐落在資興市北部羅仙嶺下，壽佛故園，與美麗的東江湖風景區(qū)毗鄰，鐵路、公路直達礦區(qū)，交通便利，素有“江南一枝花”之美譽。是湖南黑金時代股份有限公司的主力生產(chǎn)礦井，1966年建井，1970年正式投產(chǎn)，已有42年的開采歷史。主產(chǎn)煙煤，是湖南省優(yōu)質(zhì)動力煤基地。礦井設(shè)計能力45萬噸/年，近幾年來，經(jīng)過對礦井主要生產(chǎn)系統(tǒng)進行技術(shù)和采掘機械化設(shè)備進行技術(shù)改造升級，礦井生產(chǎn)能力和采掘機械化水平得到了提升，采掘機械化程度分別達93.5%和100%。 資江煤礦為三級瓦斯礦井，井下運輸巷道有四個裝車站，東翼一采區(qū)礦裝車站距井底車場的距離為800米，運煤量Q1=160噸/班，出矸量25噸/班；東翼二采區(qū)礦裝車站距井底車場的距離為1800米，運煤量Q2=220噸/班，出矸量35噸/班；西翼三采區(qū)礦裝車站距井底車場的距離為1500米，運煤量Q3=200噸/班，出矸量30噸/班；主要運輸巷道平均坡度ip=3‰；擬采用軌距900毫米的三噸礦車。 第三章 運輸方案的確定 根據(jù)已知情況，由于礦井為三級瓦斯礦井，為確保煤礦運輸工作的安全，應(yīng)選用蓄電池式電機車，另外，該礦井為中型礦井，在標準蓄電池電機車中選用XK8-9/132A型電機車，且在中小型礦井中，一般采用固定車廂式礦車，所以配用容積為3.3m3，型號為MGC3.3-9的固定車廂式礦車。 以下是電機車和礦車的基本參數(shù)： 表3.1 XK8-9/132A型電機車基本參數(shù) 項目 數(shù)據(jù) 粘著重量/t 軌距/mm 固定軸距/mm 牽引電動機型號 牽引電動機額定電壓/V 牽引電動機臺數(shù) 小時制輪緣牽引力/kN 小時制功率/kw 小時制速度km/h 小時制電流/A 長時制輪緣牽引力/kN 長時制速度km/h 長時制電流/A 8 900 1100 ZQ-11B* 132 2 11.18 23.7 7.5 2*112 2.94 12.2 2*46 長/mm 4430 寬/mm 1350 高/mm 軸距/mm 輪徑/mm 牽引高度/mm 緩沖器形式 制動方式 1410 1100 350 320 雙列彈簧 機械、電氣 資料來源：《礦山運輸機械》 表3.2 MGC3.3-9型礦車基本參數(shù) 項目 數(shù)據(jù) 名義載重量/t 最大載重量/t 自重/t 軌距/mm 長/mm 寬/mm 高/mm 軸距/mm 輪徑/mm 牽引高度/mm 輪軸外寬/mm 牽引中心距/mm 允許牽引力/kN 緩沖器形式 3 5.3 1.215 900 3450 1320 1300 1100 350 320 1150 3250 58.8 雙列彈簧 資料來源：《煤礦專用設(shè)備圖冊》 第四章 列車組成計算 一列車應(yīng)由多少輛礦車組成，要按機車的牽引能力和制動能力計算。牽引能力受粘著力和牽引電動機溫升條件限制；制動能力是指能夠在規(guī)定的距離內(nèi)停車。因此，列車組成應(yīng)按粘著條件、溫升條件及制動條件來確定。 4.1按粘著力條件計算 所謂粘著力條件是指機車在最困難條件，即上坡重載起動過程中機車驅(qū)動輪對不打滑，也就是在該工況下能滿足粘著力條件。 機車所能輸出的最大牽引力為 F=1000Pgφ 機車在運輸過程中，拉重車組在上坡起動時所需機車輸出的最大牽引力為 F=1000P+Qzhgωzh+i+0.11a 為使機車在最困難條件下車輪不打滑，利用上兩式，可得出在滿足粘著力條件下機車的牽引質(zhì)量(即重車組質(zhì)量)為 Qzh≤Pφωzh+i+0.11a-P ≤8*0.250.0105+0.003+0.11*0.04-8 ≤103t 式中 P—機車質(zhì)量，8t; Qzh—重車組質(zhì)量，t； φ—粘著系數(shù)，取0.25； ωzh—重列車起動時的阻力系數(shù)，取0.0105； i—軌道的平均坡度，取i=3‰； a—列車起動的加速度，取0.04m/s2。 4.2按牽引電動機溫升條件計算 牽引電動機的溫升條件是，電動機在運轉(zhuǎn)過程中，其溫升不超過允許值。機車運輸是往返循環(huán)連續(xù)運行，牽引電動機是按短時重復工作制運轉(zhuǎn)。在一個循環(huán)中，兩向所需的牽引力是不同的。 （1）計算電機車的加權(quán)平均運輸距離Lp，按該水平各分支運輸距離計算： Lp=L1A1+L2A2+?+LnAnA1+A2+?+An =0.8*160+1.8*220+1.5*200160+220+200 =1.42km 其中 L1、L2、…Ln及A1、A2、…An分別為第一、第二…第n運輸分支的運距及班產(chǎn)量。 （2）把一個往返的重列車和空列車運輸看成一次運輸，即重列車下坡運行，空列車上坡運行的牽引力相等，并查表得長時制速度vch=12.2km/h，計算其平均速度vp： vp=0.75vch =0.75*12.2*10003600 =2.54m/s 式中 vch為電機車長時制速度，km/h。 列車運行時間： Tr=2Lp60vp =2*142060*1.54 =18.6min 令 τ=TrTr+θ =18.618.6+20 =0.48 式中 θ為停車及調(diào)車時間，取20min。 （3）要滿足牽引電動機溫升條件，機車能牽引車組的最大質(zhì)量為： Qzh≤Fch1000ατ(ωzh-id)g-P ≤2.94*1031000*1.25*0.480.007-0.0029.8-8 ≤61 t 式中 Fch—電機車長時制輪緣牽引力，2.94kN； id—按重列車下坡運行，空列車上坡運行的牽引力相等的條件，可求出具有等阻牽引力的軌道坡度即等阻坡度，一般取為2‰； ωzh—重列車運行時的阻力系數(shù)，取0.007； α—調(diào)車系數(shù)。運距小于1000m取1.4；運距為1000～2000m取1.25；運距大于2000m取1.15。 4.3按制動條件計算 按制動條件計算車組，是按列車能在規(guī)定的制動距離內(nèi)，制動停車的條件計算列車中車組的最大質(zhì)量。 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：列車制動距離，運送物料時不得超過40m；運送人員時不得超過20m。 為使列車能在規(guī)定的距離內(nèi)制動停車，列車應(yīng)有的減速度為 b=vch3.6212LT =12.23.6212*40 =0.144 m/s2 式中 vch—機車長時制運行速度，km/h； LT—制動距離，運送物料時取40m ；運送人員時取20m。 重列車下坡制動是最不利的制動條件，這時所需要的制動力為 B=1000P+Qzhg0.11b-ωzh+i , N 受粘著力的限制，機車所能輸出的最大制力為 B=1000Pgφ , N 由上兩式得，滿足制動條件時機車所能牽引的最大車組質(zhì)量為 Qzh≤Pφ0.11b-ωzh+i-P ≤8*0.170.11*0.144-0.007+0.003-8 ≤106 t 式中 φ—電機車制動狀態(tài)的粘著系數(shù)，0.17。 4.4列車中礦車數(shù)量的確定 由上面三個約束條件確定的車組質(zhì)量，要同時滿足要求，取其中最小者Qzh min=61t ，由下式確定礦車臺數(shù)Z Z=Qzh minG+G0 =613+1.215 =14 臺 式中 G、G0—分別為礦車的載重與自重，t。 第五章 列車組成驗算 5.1溫升驗算 在據(jù)溫升的初步計算中，由于采用了等阻坡度和認為牽引力與電流成正比，都是近似的；另一方面，有可能電機車連續(xù)在最大運距線路上運轉(zhuǎn)，故應(yīng)按所選礦車臺數(shù)實際計算其溫升是否有可能超過允許值。 為此，在驗算電動機溫升條件時，應(yīng)按最大運距驗算其等效電流是否超過長時制電流。 （1）重列車下坡運行時的穩(wěn)定(等速)牽引力為 Fzh=1000P+ZG+G0gωzh-i =10008+143+1.2159.8(0.007-0.003) =2626 N 空列車上坡運行時的穩(wěn)定(等速)牽引力為 Fk=1000P+ZG0gωk+i =10008+14*1.2159.80.009+0.003 =2941 N 式中 ωk—空列車運行阻力系數(shù)； ωzh—重列車運行阻力系數(shù)。 每臺電動機的牽引力為 Fzh=12Fzh =12*2626 =1313N Fk=12Fk =12*2941 =1470.5N （2）由電動機的特性曲線圖7.1和圖7.2，據(jù)Fzh、Fk的值可查出相應(yīng)的一臺電動機的牽引電流Izh=26A，Ik=29A以及牽引速度 vzh=7.2km/h=2m/s，vk=6.9km/h=1.92m/s。 所以 空列車運行時間為 tk=1000Lm60*0.75vk =1000*1.860*0.75*1.92 =21 min 重列車運行時間為 tzh=1000Lm60*0.75vzh =1000*1.860*0.75*2 =20min 式中 Lm—運輸線路中最長距離，km。 （3）每臺電動機的等效電流為 Id=ik2tk+izh2tzhtk+tzh+θ =292*21+262*2021+20+20 =22.6 A 即 id≤ich 式中 ich—每臺電動機的長時制額定電流，46A。 所以電動機滿足溫升條件的要求。 5.2制動條件的驗算 最困難制動條件是重列車以穩(wěn)定運行速度在最大坡度下坡時，由于井下坡度變化不大，一般仍按平均坡度計算。由 1000Pgφ=1000[P+ZG+G0]g(0.11b-ωzh+i) 得 b=PφP+ZG+G0+ωzh-i0.11 =8*0.178+143+1.215+0.007-0.0030.11 =0.22m/s2 實際制動距離為 LT=vch3.6212b =12.23.6212*0.22 =26 m 即 LT≤40 m 符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，所以電動機滿足制動距離要求。 第六章 其他計算 6.1機車的加權(quán)平均周期運行時間 T=60Lp0.75vzh+60Lp0.75vk+θ =60*1.420.75*7.2+60*1.420.75*6.9+20 =15.8+16.5+20 =52.3 min 6.2每臺機車每班可能運送次數(shù) r=60TbT =60*752.3 =8次/班 式中 Tb— 一個工作班內(nèi)的運輸工作時間。不運人時取Tb=7h，運人時取Tb=7.5h，水平運距超過1.5km時，應(yīng)考慮運人。 6.3班產(chǎn)量Ab Qb=Q1+Q2+Q3 =160+220+200 =580 t/班 式中 Q1，Q2，Q3—為各采區(qū)的班產(chǎn)量，t/班 6.4每班所需運送貨載總次數(shù) rb=KQb+QaZG =1.35580+9014*3 =22次/班 式中 Qa—每班矸石產(chǎn)量，t/班。 K—生產(chǎn)不均勻系數(shù)，取K =1.35。 6.5每班運送總次數(shù) r總=rb+r人 =22+2 =24 次/班 運人時，每一運輸大巷按一次計算，該礦井是兩翼開采，取r人=2。 6.6工作機車臺數(shù) N=r總r =243=8臺 6.7備用與檢修臺數(shù) N'=0.25N =0.25*8=2臺 6.8所需機車總臺數(shù) N0=N+N' =8+2=10臺 6.9蓄電池組數(shù) 先算出每臺電機車每班所需要的蓄電池容量： Wx'=αndIzhtzh+Iktkr60 =1.25*226*20+29*21860 =376 A?h 式中 α—考慮啟動或調(diào)車時損耗在變阻器內(nèi)的能量損失附加系數(shù)，取1.25； nd—電機車的電機數(shù)目； r—一臺電機車在一個班內(nèi)可能的往返次數(shù)，8次。 再算出蓄電池組能持續(xù)放電的時間： tf=WxtcWx‘ =400*12376 =13 h 式中 Wx—蓄電池組的額定放電容量，400A·h。 tc—蓄電池組的充電時間，12h。 最后算出工作的蓄電池組數(shù)： m=N1+tctf =81+1213 =15 組 式中 N—運轉(zhuǎn)的電機車數(shù)。 考慮應(yīng)有一組備用電池，則蓄電池組總數(shù)為： m0=m+1=16 組 6.10充電臺數(shù) 同時充電的蓄電池組數(shù)為： m'=m-N =15-8=7組 總的充電蓄電池組為： m''=m'+mk+mx =7+1+1 =9 組 式中 mk—轉(zhuǎn)換用的充電臺數(shù)，1臺； mx—修理用充電臺數(shù)，1臺 第七章 牽引電機調(diào)速特性 目前，國產(chǎn)礦用電機車均采用直流串激電動機牽引，這是由于其能適應(yīng)井下困難的工作條件且與其它激磁方式的直流電動機比較，具有許多技術(shù)上和經(jīng)濟上的優(yōu)越性。 7.1直流電機特點 直流串激電動機具有以下特點： 1、直流串激電動機起動時，能以不大的起動電流獲得較大的起動牽引力。因而在相同的牽引條件下，所要求的牽引電動機容量較小。 2、直流串激電動機的牽引力和轉(zhuǎn)速能根據(jù)列車行駛條件及運行阻力，自動地進行調(diào)節(jié)，這是由于它具有“軟”的牽引特性。如列車上坡運行或負荷較大時，電動機的轉(zhuǎn)速將隨著牽引力的增大而自動降低，既可保證安全運行，又不致向電網(wǎng)攝取過大的功率。 3、兩臺串激電動機并聯(lián)工作時，負荷分配比較均衡，如由于兩臺電動機特性有差異或前、后軸上的車輪輪緣直徑不相等，而使兩臺電動機運轉(zhuǎn)不完全同步，因其牽引特性較軟，故兩臺電動機之間的負荷差異甚小(不超過5％-10％)。這樣就可以避免在運行中因負荷不均而使某臺電動機產(chǎn)生嚴重過載現(xiàn)象。 4、牽引電網(wǎng)的電壓波動時，只影響直流串激電動機的轉(zhuǎn)數(shù)，而不影響其牽引力。這一點就使電機車即使在牽引電網(wǎng)電壓降低較大的不利情況下，仍可正常起動運行。 5、直流串激電動機結(jié)構(gòu)簡單，與同功率的其它型式電動機相比。其體積和質(zhì)量都較小。 6、直流串激電動機的調(diào)速性能較差．但因礦用電機車對調(diào)速性能要求不高，所以影響不大。 7.2電機調(diào)速特性 牽引電動機的特性，是指電動機的電樞電流與機車運行速度、輪緣牽引力、電機制動力、電動機的效率之間的關(guān)系。 即速度特性v=f1（I）；牽引力特性F=f2（I）；制動力特性BT=f3（I）；效率特性η=f4（I）。這些特性均用曲線表示，稱為特性曲線。 如圖7.1和圖7.2所示為XK8-9/132A型電機車配備的ZQ-11B*型牽引電動機的特性曲線。利用這些曲線，由電樞電流，就可以查出牽引力和機車運行速度等，為設(shè)計計算提供方法。 在實際情況中，在電機車發(fā)出牽引力時，電機車車輪的圓周速度和列車的前進速度可能不相等，這在非穩(wěn)定運動狀態(tài)下特別明顯，電機車在由粘著條件決定的極限牽引載荷下工作。 由于牽引時電機車的前輪對的壓力減輕，電機車的機械特性的差異，電機車 自重在兩輪對上分配不均，以及運動中電機車的振動等原因，所以，在一般情況下，輪對和車身啟動的速度、加速度都是不相等的。 圖7.1 ZQ-11B*的I-F特性曲線 牽引電動機的容量，有長時制容量和小時制容量之分。長時制容量是指在電機絕緣材料的允許溫升條件下，電動機長時連續(xù)運轉(zhuǎn)時，能夠輸出的最大容量，它主要取決于電動機的散熱能力。小時制容量是指在允許溫升條件下，電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)一小時的最大輸出容量，也是牽引電動機的額定容量，主要取決于電動機熱容量的大小，即與電動機絕緣材料的性質(zhì)及電動機冷卻性能好壞有關(guān)。 與此相對應(yīng)。電流、輪緣牽引力、電機車運行速度等均有長時制和小時制之分。 圖7.2 ZQ-11B*的I-v特性曲線 目前，國內(nèi)用于井下運輸?shù)男铍姵仉姍C車配用的電機幾乎都是直流電機，而直流電動機的特點有：傳動比分級精細，選擇范圍廣，轉(zhuǎn)速型譜寬；直流電機的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，造型美觀，承受過載能力強；對于礦用電機車，最重要的是能耗低，性能優(yōu)越，而且振動小，噪聲低。 在井下環(huán)境惡劣的條件下，能發(fā)揮其對環(huán)境適應(yīng)性強的特點，可在有腐蝕、潮濕等惡劣環(huán)境中連續(xù)工作。 ?但是在調(diào)速過程中，直流電機換向困難，維修比較麻煩，與相同功率的交流異步電機相比制造成本較高。 第八章 牽引機車制動特性分析 制動方法可分為：自由停車法，機械制動法，電氣制動法。其中，電氣制動是使電動機變發(fā)電機，將系統(tǒng)的機械能轉(zhuǎn)變成電能，消耗在電樞電路的總電阻或回饋電網(wǎng)。 直流電機正常工作時，出現(xiàn)制動狀態(tài)的情況分析： 1、要求停車 切斷電樞電源，靠滾動摩擦力自由停車，或小容量電機切斷電源，機械抱閘，幫助停車。 2、降速過程中 在降壓調(diào)速幅度比較大時，降速過程中要經(jīng)過制動狀態(tài)。 3、反轉(zhuǎn) 電動機從正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)，首先要制動停車，然后才能反轉(zhuǎn)啟動。 8.1機械制動 機械制動裝置在礦用電機車上是必不可少的，且一般為閘瓦式制動裝置。在施行機械制動之前，首先要切斷電動機電源。 當制動閘瓦壓在車輪輪圈上時，閘瓦和輪圈之間產(chǎn)生摩擦力，阻止車輪轉(zhuǎn)動，但制動裝置和車輪都是機車的組成部分之一，并不能直接阻止機車運行，也就是說，閘瓦和輪圈的摩擦力還要傳遞到車輪和鋼軌之間，產(chǎn)生摩擦力，阻止機車運行。 在電機車運行過程當中，如果制動力超過了最大粘著力時，粘著條件被破壞，車輪停止轉(zhuǎn)動而溜滑，這種現(xiàn)象叫做車輪被“閘死”。 產(chǎn)生“閘死”現(xiàn)象時電機車的制動效果會大大降低，因為這時決定電機車制動力的不是粘著力，而是滑動摩擦力。顯然，滑動摩擦力大大小于粘著力，電機車在井下運輸中應(yīng)把安全運輸放在第一位，應(yīng)盡量避免制動力過大而出現(xiàn)這種情況。 此外，車輪被閘死時，會使車輪輪圈磨損不均，嚴重時會使得電機車在運行過程中產(chǎn)生沖擊。所以，在電機車制動前，要有足夠的制動距離，施行機械制動時應(yīng)盡量避免產(chǎn)生“閘死”現(xiàn)象。 8.2電氣制動 直流電動機的電氣制動又分為：能耗制動，反接制動，回饋制動。 （1）能耗制動 能耗制動指將機械軸上的動能或勢能轉(zhuǎn)換成電能通過電樞回路的外串電阻發(fā)熱消耗的一種制動方式。能耗制動的制動轉(zhuǎn)矩是與轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系，隨著轉(zhuǎn)速的降低，制動轉(zhuǎn)矩也將減小，因此，動力制動不能使列車完全停止，還需用機械閘配合制動。 （2）反接制動 反接制動可用兩種方法實現(xiàn)，轉(zhuǎn)速反向與電樞反接。該制動方法當轉(zhuǎn)速下降為零時，必須同時切斷電源，否則會發(fā)生反向起動。反接制動由于反接電流和制動轉(zhuǎn)矩都很大，因此制動作用很強。 （3）回饋制動 回饋制動是指當直流電機的反電勢高于電樞電壓時，電樞將與轉(zhuǎn)子動能相應(yīng)的機械功率變?yōu)殡姶殴β屎?，大部分回饋給直流電源或電網(wǎng)，小部分變?yōu)殡姌谢芈返你~損。 此時，電機變?yōu)橐慌_與電樞電源或電網(wǎng)并聯(lián)運行的發(fā)電機，其運行狀態(tài)即回饋制動狀態(tài)。在回饋制動過程中，電樞電流方向與電動狀態(tài)時的相反，有功功率回饋到電源或電網(wǎng)。 與能耗制動和反接制動相比，回饋制動的電能消耗較低，經(jīng)濟性好，但系統(tǒng)控制較為復雜。 在XK8-9/132A型電機車中，采用機械制動和電氣制動，機械制動就是閘瓦式制動，電氣制動為能耗制動。 能耗制動過程中，起始制動轉(zhuǎn)矩的大小與外接制動電阻的大小有關(guān)，外接制動電阻越大，制動轉(zhuǎn)矩越小，制動過程越緩慢，但電機不易過熱，對電機有一定的保護作用。反之外接電阻越小，則制動轉(zhuǎn)矩越大，制動過程越快，但電機發(fā)熱量大。 所以，在采用能耗制動方式時，由于制動電阻的最小值受到電動機過載能力的限制，因此在能耗制動過程中，應(yīng)將制動瞬間的電流，即最大制動電流限制在允許的范圍內(nèi)，以免損壞電動機。 下圖為直流電機能耗制動的機械特性曲線： 圖8.1 直流電機能耗制動機械特性曲線圖 第九章 蓄電池組 蓄電池電機車用牽引蓄電池按電解液的性質(zhì)區(qū)分，由酸性蓄電池和堿性蓄電池兩種。酸性蓄電池和堿性蓄電池的額定電壓分別為2V和1.25V。由若干蓄電池串聯(lián)成蓄電池組，使其額定電壓滿足電動機的需要。 其中酸性蓄電池主要優(yōu)點是工作電壓較高，使用溫度寬，高低速率放電性能良好，原料來源豐富，價格低廉。酸性蓄電池的缺點是能量密度較低，使其體積、重量較大。 9.1蓄電池容量 容量是蓄電池的重要性能指標之一，蓄電池的容量有充電容量和放電容量之分，通常是指放電容量。 放電容量又分為全容量和工作容量。當蓄電池以恒定電流放電時，從放電開始到電壓降到容許值（極限電壓為1.75~1.8V）時的放電時間與放電電流的乘積為蓄電池的工作容量（即放電容量，簡稱容量）： Q=Idtd A?h 式中 Id—放電電流，A； td—放電時間，h。 影響蓄電池容量的主要因素有：有效物質(zhì)的數(shù)量；極板的構(gòu)造和有效物質(zhì)的形狀；電解液的比重、溫度和數(shù)量；放電率。從放電開始到電壓下降到容許電壓是的放電小時數(shù)，如連續(xù)放電1小時，電壓下降到容許電壓時，稱作一小時放電率。 顯然，蓄電池極板上的有效物質(zhì)的數(shù)量越多，蓄電池的容量就越大；有效物質(zhì)的孔隙越多，蓄電池容量越大。有效物質(zhì)空隙多，電解液易進入極板，化學反應(yīng)完全，儲存和釋放的能量就大。 電解液的比重對蓄電池的容量也有明顯的影響，比重過大或過小都會使蓄電池的容量減小。電解液的最佳比重是1.22~1.27。 電解液的溫度越低，其流動性愈差，硫酸擴散越慢。如果溫度在0℃以下，即便電解液尚未結(jié)冰，但由于硫酸擴散的極慢，使極板上的有效物料孔隙中的電解液比重迅速下降，甚至變?yōu)榧兯Y(jié)冰。這時即便蓄電池內(nèi)別處的電解液尚未凍結(jié)，但由于極板上的有效物料孔隙已被堵塞，蓄電池也會完全失去放電能力而停止放電。 電解液溫度過高（40℃以上），蓄電池也將受到損害。 對于同一蓄電池，以不同的放電率工作，容量也會不同，因為放電時，假設(shè)放電電流越大，則硫酸分解越快，電解液比重降低越多、越快，使得電動勢和電壓很快下降。 一般說牽引蓄電池的額定容量通常是指5小時放電率的容量。 9.2蓄電池效率 蓄電池放電時輸出的電能永遠小于充電時輸入的電能，即蓄電池的效率永遠都是小于1的。 蓄電池效率分為電量效率和電能效率。 用恒定電流充電時，蓄電池的電量效率ηq和電能效率ηe分別為 ηq=IdtdIchtch ηe=UdIdtdUchIchtch 式中 Ich—蓄電池的充電電流，A tch—蓄電池的充電時間，h Ud—蓄電池的充電電壓，V Uch—蓄電池的放電電壓，V 由二式可以看出，蓄電池的電能效率等于放、充電的電壓比與電量效率之積。減小充、放電電流可以提高蓄電池的效率。 酸性蓄電池的電量效率在75-95％之間，實際計算中取ηq=0.85。電能效率在60-70％之間，實際計算中取ηe=0.65。 9.3酸性蓄電池的維護 蓄電池的正確使用，對延長蓄電池的壽命具有決定性的意義。作為蓄電池電機車的電源裝置，它的技術(shù)狀態(tài)直接影響到了蓄電池電機車的運行技術(shù)指標和經(jīng)濟指標。 1、 蓄電池的首次充電 開始充電前應(yīng)保證電解液溫度不高于20℃；首次充電的延續(xù)時間一般比正常充電時間要長。 對于DG-370型蓄電池的首次充電應(yīng)分為兩個階段： 首先以40A電流充電，直至蓄電池組中80％以上的蓄電池組的端電壓達到2.4V。此后將充電電流減小到20A繼續(xù)充電，直到在大量冒氣的條件下，在2h內(nèi)達到蓄電池的端電壓不小于2.6V，電解液的比重為1.26-1.27。在充電過程中，電解液的溫度不應(yīng)超過40-43℃。 2、蓄電池組的正常充電和放電 需要充電的電池組應(yīng)首先清除污垢并進行全面檢查。各連接桿是否松動、接觸是否良好。 在充電過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查蓄電池組和各個蓄電池的端電壓、電解液的比重和溫度，將檢查結(jié)果作出記錄。若發(fā)現(xiàn)個別蓄電池的溫度超過40℃，應(yīng)立即切斷電源，暫停充電，放置1-2h待溫度降低后再繼續(xù)充電。 3、均衡充電 均衡充電是在正常充電之后進行的，即首先進行充電，當蓄電池強烈冒泡時停止充電，將蓄電池組靜置1-2h。待稍冷卻后繼續(xù)充電，充電一段時間，蓄電池強烈冒泡時停止充電，靜置，待稍冷卻后繼續(xù)充電，…直到充電時剛剛接通充電電源，蓄電池各極板即刻強烈冒氣為止，均衡充電結(jié)束。 下表為XK8-9/132A型電機車配備的型號為DG-370蓄電池技術(shù)特征： 表9.1 DG-370型蓄電池技術(shù)特征 項目 數(shù)據(jù) 額定電壓/V 額定容量A﹒h 5小時放電率電流/A 5小時放電率容量A﹒h 5小時放電率終止電壓/V 3小時放電率電流/A 3小時放電率容量A﹒h 3小時放電率終止電壓/V 1小時放電率電流/A 1小時放電率容量A﹒h 1小時放電率終止電壓/V 長/mm 寬/mm 高/mm 2 370 74 370 1.95 99 297 1.7 210 210 1.7 224 154 452 資料來源：《礦井軌道運輸》 第十章 卸載設(shè)備的選擇 由于在根據(jù)原始資料確定的礦車為固定車箱式礦車，而固定車箱式礦車的卸載設(shè)備就是翻車機，翻車機種類較多，下面就根據(jù)原始資料和實際情況確定翻車機類型。 10.1翻車機的分類 翻車機的原理是將敞車翻轉(zhuǎn)到170°-180°將散料卸到地下的地面皮帶上，由地面皮帶機將卸下的散料運送到需要的地方。翻車機的形式主要有轉(zhuǎn)子式和側(cè)傾式。其中使用最多的是轉(zhuǎn)子式翻車機。 轉(zhuǎn)子式翻車機的特點是自重輕尺寸小。但地面土建費用比較大。側(cè)傾式翻車機使用的比較少。側(cè)傾式翻車機的特點是自重比較大，消耗功率大，土建的費用相對要小一些。單車翻車機的效率一般在18-25節(jié)車廂每小時。為提高效率，多節(jié)翻車機采用不摘鉤敞車。 翻車機分轉(zhuǎn)筒式、側(cè)卸式、端卸式和復合式。各種翻車機都由金屬構(gòu)架、驅(qū)動裝置和夾車機構(gòu)組成，用交流電機驅(qū)動。 1、轉(zhuǎn)筒式 將載貨敞車推入形似轉(zhuǎn)筒的金屬構(gòu)架內(nèi)并夾緊后，由驅(qū)動裝置使轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)140°-170°，車內(nèi)的散狀物料在自重作用下卸入地下料倉。如果車輛具有旋轉(zhuǎn)車鉤，不需將貨車脫鉤就能將整列貨車逐節(jié)卸車,作業(yè)能力可達8000噸/時。轉(zhuǎn)筒式翻車機應(yīng)用最廣。 2、側(cè)卸式 以搖架代替轉(zhuǎn)筒，車輛在搖架上被夾緊后，隨同搖架繞上方的軸一起旋轉(zhuǎn)140°-170°后卸車。由于旋轉(zhuǎn)時搖架和車輛的重心升高，驅(qū)動功率和結(jié)構(gòu)重量有所增加，但不需建造地下料倉。 3、端卸式 將車輛推上卸車平臺并夾緊后，驅(qū)動裝置使卸車平臺繞與車軸平行的軸旋轉(zhuǎn)50°-70°，物料由端部車門卸出。這種翻車機結(jié)構(gòu)較簡單，但只適用于端部開門的車輛。 4、復合式 復合式適用于棚車卸料。貨車推上卸車平臺并夾緊后，二者同時向一側(cè)傾斜15°-20°，然后在車輛的縱向平面內(nèi)，前后各傾1次，傾角約40°，3次傾斜動作即可使車內(nèi)物料由中門卸盡。 10.2翻車機類型的確定 在礦山機械中常用的翻車機有前傾式翻車機和圓形側(cè)翻式翻車機。兩種翻車機各有以下特點： 1、前傾式翻車機 無動力的前傾式翻車機結(jié)構(gòu)簡單，其工作原理就是依靠重車進入翻車機后的偏心重力矩自動翻轉(zhuǎn)，礦車卸空后，仍然依靠重心偏離回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生的偏心重力矩自動復位。 對無動力前傾式翻車機的基本要求是： （1）翻車機的翻轉(zhuǎn)到位應(yīng)幾乎與礦車進入翻車機的速度及其裝載情況無關(guān)，即在絕大多數(shù)情況中，重車進入翻車機后能自動翻轉(zhuǎn)到位； （2）翻轉(zhuǎn)及復位時的沖擊力盡量??； （3）具有足夠的結(jié)構(gòu)強度。 前傾式翻車機的翻轉(zhuǎn)架為箱形結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點時結(jié)構(gòu)剛性較好，對于卸載能力要求不大的翻車機，翻轉(zhuǎn)架可采用U形框架結(jié)構(gòu)。 前傾式翻車機雖有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，但其卸載能力小，且需人工操作，機械化程度不高，故不多采用。 2、圓形側(cè)翻式翻車機 普通使用的圓形翻車機由翻轉(zhuǎn)籠體、支承滾輪、傳動滾輪、減速器和電動機組成。 翻轉(zhuǎn)籠體由兩個具有滾動面的端盤及其中間連接桁架構(gòu)成，籠體內(nèi)設(shè)有軌道平臺和用以翻轉(zhuǎn)時支承礦車的角鋼。為了增加傳動滾輪與籠體端盤間的粘著力，傳動滾輪的安裝低于支承滾輪。 由于傳動滾輪與籠體端盤之間為摩擦傳動，為了調(diào)高粘著力應(yīng)盡可能的增加傳動滾輪上的壓力，減小傳動滾輪與回轉(zhuǎn)中心的水平距離可以增大壓力，但為了保證籠體具有足夠的穩(wěn)定性，傳動滾輪和回轉(zhuǎn)中心的連線與豎直向下方向的夾角不能過小，通常采取20°-30°；支承滾輪和回轉(zhuǎn)中心與豎直方向的夾角一般為45°。 由于之前選用了3t固定車箱式礦車，且圓形側(cè)翻式翻車機機械化程度較高，操作穩(wěn)定、安全，所以翻車機應(yīng)選用3t礦車不摘鉤電動翻車機。 3t礦車不摘鉤電動翻車機的技術(shù)特征如下： 表10.1 3t礦車不摘鉤翻車機技術(shù)特征 項目 數(shù)據(jù) 翻車次數(shù) min-1 礦車形式/t 滾筒直徑/mm 滾筒長度/mm 傳動滾輪直徑/mm 支承滾輪直徑/mm 電動機型號 電動機功率/kw 電動機轉(zhuǎn)速r/min 減速器類型 減速器速比 總速比 操縱方式 回轉(zhuǎn)中心距軌面高度/mm 軌距/mm 總質(zhì)量/kg 3 3 3000 3600 500 500 BJO2-62-8 10 720 行星齒輪 15.75 94.5 按鈕電磁鐵 335 900 14357 資料來源：《礦井軌道運輸》 翻車機的電動機工作于重復短時工作制，而且裝有重車的翻車機在翻轉(zhuǎn)過程中其旋轉(zhuǎn)質(zhì)量隨礦車的逐漸卸載而變化，因而所需電動機功率也隨之改變。 可以認為翻車機的一個工作循環(huán)時間由以下幾段時間組成： 1、時間很短的啟動期（加速運轉(zhuǎn)），在此期間，由于存在動力的作用，所需功率最大； 2、發(fā)電運行期（穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，卸煤），這是由于裝有重車的翻車機重心升高而不與回轉(zhuǎn)中心重合，由重力產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力矩造成的； 3、穩(wěn)定運行期（穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，翻車機和礦車復位），在此期間，翻車機帶空車以恒定速度運轉(zhuǎn)； 4、休止期（換車時間）。 圖10.1 3t礦車不摘鉤翻車機主視圖 圖10.2 3t礦車不摘鉤翻車機側(cè)視圖 圖10.3 3t礦車不摘鉤翻車機俯視圖 第十一章 電機車的維護 由礦井電機車的日常維護保養(yǎng)操作規(guī)程可知? 11.1電機車日常維護檢查內(nèi)容? 為使電機車保持完好、安全經(jīng)濟運行，電機車日常維護檢查的內(nèi)容有： ? （1） 檢查閘瓦磨損狀態(tài)、更換閘瓦、調(diào)整閘瓦間隙；? （2） 檢查制動系統(tǒng)的制動、傳動桿（傳動鏈）?及其連接零件是否正常、完整，?動作是否靈活。傳動件連接配合是否松曠；? （3） 檢查車輪有無裂紋、輪箍是否松動，車輪踏面磨損深度；? （4） 檢查齒輪箱?固定是否牢靠，是否漏油；? （5） 檢查車架彈簧、吊架、均衡梁有無裂紋和嚴重磨損；? （6） 檢查連接裝置，不得有損傷和磨損超限；? （7） 撒砂裝置是否靈活可靠，出砂口是否對準軌面中心；? （8） 檢查空氣壓縮機運轉(zhuǎn)是否正常，風管是否漏風，放出貯氣罐內(nèi)的廢?油、積水；? （9） 檢查空氣壓縮機電動機的換向器、碳刷和刷握是否正常；? （10） 檢查調(diào)壓器的接觸子，清掃各機械部件表面的污垢；? （11） 按規(guī)定的時間，用規(guī)定的油脂，對各注油點進行清理、注油、潤滑；? （12） 檢查各緊固件是否完整、緊固；? （13） 檢查受電器彈簧壓力，滑板磨損程度，受電器起落是否靈活、完整；? （14） 檢查電阻器的各接線端子和電阻元件、不得松動和斷裂；? （15） 檢查控制器各接線端子有無松動、各接觸子有無燒損，特別是動作?頻繁的觸頭要加強檢查維護；? （16） 電機車停運后立即檢查牽引電動機和軸瓦油箱情況，電動機溫度不得超過生產(chǎn)廠規(guī)定。清除油箱的積塵，定期注油、換油；? （17） 對好前照燈的光度，更換損壞的燈泡及熔斷絲，熔斷絲的容量必須?符合要求；? （18） 蓄電池電機車要檢查插銷與電纜的連接是否牢固，防爆性能是否良好。 11.2防爆特殊型電機車的電源裝置日常維護內(nèi)容? 防爆特殊型蓄電池電機車的日常維護，除包括一般電機車的項目外還應(yīng)對電源裝置進行如下檢查：? （1） 檢查蓄電池組的連接線及極柱焊接處有無斷裂、熔化； （2） 檢查橡膠絕緣套有無損壞，極柱及帶電部分有無裸露； （3） 檢查蓄電池組有無短路現(xiàn)象；? （4） 檢查箱體有無損壞漏酸，特殊工作栓有無丟失或損壞，帽座有無脫?落，蓄電池封口劑是否開裂漏酸；? （5） 每周檢查一次漏電電流，其值不得超過下表的規(guī)定； （6） 檢查電源插銷連接器是否完好；? （7） 檢查蓄電池箱及蓋有無嚴重變形。 11.3牽引電動機的日常維護 要保證牽引電動機正?？煽康墓ぷ?，延長牽引電動機的使用壽命，必須進行如下日常維護：? （1） 用吹塵器（或皮老虎）?清潔牽引電動機的內(nèi)部； （2） 檢查整流子工作表面是否光滑、有無燒痕、磨損和失圓現(xiàn)象； （3） 檢查和校正刷握裝置的位置是否在中性線上，刷握與整流子表面的間隙應(yīng)保持在3?-7mm左右； （4） 檢查和清掃刷握的絕緣裝置，可用500V歐姆表測量它對電動機外殼的絕緣電阻。其絕緣電阻值應(yīng)不小于0.5MΩ，絕緣裝置上的污垢可用吹塵器吹掉； （5） 用塞尺檢查與刷握體內(nèi)的間隙和高度。電刷在刷握體內(nèi)的間隙，沿電刷的小面為0.1-0.4mm，沿電刷的大面為0.1-0.25mm。電刷的高度一般為40-50mm，允許磨損量約為20-30mm； （6） 用彈簧秤檢查和校正電刷與整流子接觸的壓力，其壓力應(yīng)保持在30-40kPa?； （7） 檢查電樞繞組、磁極繞組對地和它們之間的絕緣程度，可用500V歐姆表測量其絕緣電阻，在接近工作溫度的情況下，電動機額定電壓為250V?的，?絕緣電阻不應(yīng)小于0.3M?Ω。電動機額定電壓為550V?的，絕緣電阻不應(yīng)小于0.5M?Ω，否則應(yīng)進行干燥； （8） 檢查電樞扎線是否牢固； （9） 檢查電樞與磁靴之間的氣隙，有無刮擦現(xiàn)象； （10） ?用手換的方法檢查電樞軸承是否過熱，如溫度過高，可進一步檢查?是否缺油或軸承損壞； （11） 檢查所有緊固零件，各接線頭是否牢固可靠，有無松脫現(xiàn)象； （12） 檢查電動機防護罩是否完整，檢查窗小蓋密封是否良好，通風設(shè)置?有無缺陷。 11.4牽引電動機的故障處理 1、電動機發(fā)生異響：? （1）電樞軸承損壞，徑向間隙超過允許值，使整流子與外殼接觸。? 處理方法：拆下電動機，更換電樞軸承。 （2）軸承缺油或潤滑油中有雜質(zhì)。 處理方法：屬于缺油則可用油槍或手擰油盎向軸承內(nèi)注油；屬于油中有雜質(zhì)，則拆下軸承清洗。? （3）電刷在刷握內(nèi)間隙過大，壓力失效，造成電刷在刷握內(nèi)擺動或跳動。 處理方法：更換與原來牌號相同的新電刷。調(diào)整電刷壓力。? （4）電樞在軸承內(nèi)晃動量大，固定極靴螺栓松動，造成極靴與電樞接觸摩?擦。 處理方法：更換電樞軸承，擰緊極靴螺栓。 （5）電樞扎線脫落，扎線直接與磁缺、磁極，或電動機外殼接觸摩擦。 處理方法：重新綁扎扎線。 2、電動機過熱：? 電動機在運行中常見的過熱，主要包括電樞線圈過熱，整流子過熱和電動?機外殼過熱等方面。 （1）電動機負荷過大。? 可能的原因有： 電機車拉的礦車數(shù)目太多，長時間處于起動狀態(tài)下運轉(zhuǎn)； 傳動齒輪咬合不好；? 齒輪罩子松動或變形使輪對、傳動齒輪與齒輪罩摩擦；? 制動閘塊間隙過小，輪對與閘塊在電機車運行中處于摩擦狀態(tài)。 處理方法： 首先查明電機車拉礦車數(shù)，按規(guī)定拉定量的礦車。 不準電機車在長時間內(nèi)處于起動狀態(tài)下行駛； 要把控制手柄放在運行位置上；正確調(diào)整傳動齒輪的咬合間隙，經(jīng)常涂有潤滑油； 緊固齒輪罩子的螺栓，保持齒輪罩子的合理外形和齒輪與罩子的足夠間隙； 調(diào)整制動閘塊間隙在3-5mm。 （2）電樞某一個線圈或匝間短路使電樞繞組過熱。 處理方法： 拆下電動機，抽出電樞，進行檢查，找出短路線圈。 ? （3）整流子表面發(fā)生強烈的火花，電刷壓力過大，使整流子過熱。識別整流子過熱一般觀察整流子表面的顏色和燒痕來決定。 如果整流子表面呈暗紫色，無光澤，證明電刷壓力過大。如果整流子片邊緣燒壞，整流子燒焦，電刷、刷握外殼燒損，整流子和刷握上有銅末，說明整流子表面發(fā)生強烈火花，使整流子發(fā)熱。 處理方法： 一是用彈簧秤調(diào)整電刷的壓力，二是查明火花產(chǎn)生的原因，消除火花。 （4）激磁繞組中短路，這時電動機轉(zhuǎn)速增大，使電動機過熱。 處理方法：針對線圈的損壞情況，加包絕緣處理或更換新線圈。? （5）電樞軸承缺油，或油量過多。軸承徑向間隙太小或偏斜使電動機機殼過熱。 處理方法：重新組裝軸承，保持徑向間隙合理，軸承內(nèi)注有適量的潤滑油。 11.5電機車控制器的檢查和修理? 運行中電機車的控制器，應(yīng)當進行定期檢查，以保證控制器的正常使用。?檢查控制器時必須做到停電作業(yè)；架線式電機車應(yīng)放下集電弓和斷開自動開關(guān)；蓄電池式電機車應(yīng)斷開插銷。先打開控制器的前外殼，從觸頭上拿下熄弧罩子，然后進行檢查和修理。 （1）電氣部分的檢查? 檢查觸頭有無燒損點，若已燒損，可先用細挫刀或砂布打磨觸頭的發(fā)熱處和熔化處。? 檢查觸頭的接觸壓力，接觸面和斷開距離。 主觸頭、輔助觸頭和銅截片磨損過大時，必須進行更換。 檢查熄弧罩時，應(yīng)當清擦內(nèi)壁上的銅末，熄弧罩的緊固螺栓不應(yīng)松動。熄弧罩破碎而影響熄弧性能時，必須更換新的熄弧罩。 控制器內(nèi)所有接線頭螺栓和固定觸頭的螺栓，要連接可靠，不許松動，另外對所有開口銷以及導線絕緣都要進行檢查。 （2）機械部分的檢查 首先檢查主軸和可逆軸之間的機械閉鎖是否靈活可靠，不應(yīng)有卡住或失效現(xiàn)象，可逆手柄在零位置時，主軸手柄的轉(zhuǎn)動量不能大于5mm。 主軸手柄上和棘輪上面的銷釘以及可逆部分上的固定銷釘必須牢固。同時，還要檢查各軸套和銷軸的磨損情況。 檢查凸輪的工作面時，要按圖紙上有關(guān)觸頭的閉合和斷開順序檢查凸輪的磨損情況，如果凸輪的工作面有裂紋或磨損嚴重時，必須更換。 （3）轉(zhuǎn)動部分的潤滑用清潔的棉絲清擦完控制器的各部件以后，應(yīng)將主軸的凸輪工作面，可逆部分的輔助觸頭和銅截片上用清潔而浸有凡士林的布揩?擦，或涂上一薄層凡士林。 在軸、滾柱和棘輪的轉(zhuǎn)動部分，應(yīng)加潤滑油，加油時應(yīng)轉(zhuǎn)動軸，同時還要注意不要把油滴在絕緣部件上。 11.6電機車自動開關(guān)日常維護? 為了使自動開關(guān)工作可靠，達到其保護電機車電氣設(shè)備的目的，就需要經(jīng)常地對自動開關(guān)進行維護和修理工作。 （1）日常維護? ① 吹塵器或干凈的棉絲清除開關(guān)內(nèi)部的臟物灰塵，保持各部零件清潔； ② 檢查各處螺釘、螺帽等緊固零件是否牢固可靠，觸頭有無松動； ③ 檢查觸頭接觸、磨損和燒痕情況。如有燒痕可用細銼刀加工修理； ④ 檢查銜鐵裝置、拉簧、拉桿有無損壞，動觸頭上的壓縮彈簧有無斷裂，?脫扣裝置動作是否靈活可靠，有無卡住或失效現(xiàn)象； ⑤ 檢查各處帶電導體零件對外殼絕緣性能是否可靠； ⑥ 檢查和調(diào)整觸頭斷開距離和滾動距離； ⑦ 檢查熄弧罩有無損傷，緊固螺栓是否松動； ⑧ 檢查金屬外殼內(nèi)壁絕緣和絕緣底板是否完整無缺； ⑨ 檢查金屬外殼有無變形和損傷。 （2）常見故障及處理。 主回路發(fā)生短路或過負荷時，自動開關(guān)不跳閘。 原因：過負荷保護線圈本身短路，失去吸引銜鐵的作用。 處理方法：消除短路處，加強絕緣，嚴重時更換新線圈。 11.7電機車照明設(shè)備的日常維護? 照明設(shè)備是電機車不可缺少的主要設(shè)備。電機車前后都設(shè)有照明燈，用以?照明運輸線路，以確保井下電機車安全運輸。 （1）日常維護? ① 清潔照明燈具、反光罩及所屬照明控制裝置；? ② 檢查照明燈具有無損壞，燈光是否保持水平照射方向； ③ 檢查照明燈泡與燈口接觸是否良好，有無松動現(xiàn)象； ④ 檢查固定照明電阻的裝置是否牢靠，電阻有無燒毀或斷絲現(xiàn)象； ⑤ 檢查照明燈開關(guān)動作是否靈活，觸頭接觸是否良好，有無饒痕現(xiàn)象；? ⑥ 檢查照明熔斷器接觸是否良好，有無松脫現(xiàn)象； ⑦ 檢查照明燈接地線是否可靠，有無松虛現(xiàn)象； ⑧ 檢查照明線路有無破裂和損傷現(xiàn)象； ⑨ 檢查各接線頭是否松動； ⑩ 對于防爆照明燈要按礦用隔爆標準維護。 （2） 常見故障及處理 明燈開關(guān)放到閉合位置，照明燈不發(fā)光的原因及處理方法如下： ① 熔斷絲燒斷；更換熔斷絲； ② 照明燈開關(guān)觸頭接觸不實或燒毀；修理觸頭，用紗布清除觸頭接觸面?的燒痕； ③ 燈頭接觸不良，或燈絲熔斷；更換新燈頭或新燈泡； ④ 照明燈線路的電源線或接地線斷路；按要求將導線接好，并包扎絕緣； ⑤ 照明電阻接地或斷路；對癥處理。 照明燈發(fā)暗的原因及處理方法如下： ① 電網(wǎng)電壓降過大（網(wǎng)路泄漏電流嚴重、多臺電機車同時起動，或軌道?接地線不好）； ② 集電弓與架空線接觸部分接觸不實，弓板或觸輪與架空線間形成較大?的過渡電阻； ③ 照明電阻采用多管并聯(lián)使用時，其中有的阻力管斷路而使照明電阻值?偏大，造成照明燈端電壓過低；查出斷路的阻力管，更換新的阻力管。 照明燈接通電源后爆炸 原因：是由于全部照明電阻短路，使網(wǎng)路電壓直接加在照明燈泡上； 處理方法：查出短路，清除故障。? 11.8電機車起動電阻的日常維護 （1） 用吹塵器吹去落在起動電阻絕緣瓷板上的煤塵和臟物，并用干凈棉絲清擦瓷絕緣子； （2） 檢查所有的接線螺栓有無松動現(xiàn)象； （3） 電阻帶或電阻絲不許有斷裂和短路現(xiàn)象，允許稍有彎曲或變形； （4） 檢查瓷絕緣板和絕緣子是否有炸裂現(xiàn)