礦用機(jī)車及車輛

1、礦用機(jī)車及車輛重點(diǎn)：重點(diǎn)： 電機(jī)車的種類及適用范圍；電機(jī)車的種類及適用范圍； 列車運(yùn)行的三種狀況；列車運(yùn)行的三種狀況； 列車運(yùn)行理論；列車運(yùn)行理論； 機(jī)車運(yùn)輸?shù)牧熊嚱M成計(jì)算。機(jī)車運(yùn)輸?shù)牧熊嚱M成計(jì)算。了解內(nèi)容：軌道的結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)了解內(nèi)容：軌道的結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn) 礦車的種類礦車的種類 機(jī)車的結(jié)構(gòu)組成機(jī)車的結(jié)構(gòu)組成3 3.1 .1 概述概述一一、礦用電機(jī)車的作用礦用電機(jī)車的作用 礦用電機(jī)車主要用于井下運(yùn)輸大巷和地面的長距離運(yùn)輸。它相當(dāng)于礦用電機(jī)車主要用于井下運(yùn)輸大巷和地面的長距離運(yùn)輸。它相當(dāng)于鐵路運(yùn)輸中的電氣機(jī)車頭，牽引著由礦車或人車組成的列車在軌道上行走，鐵路運(yùn)輸中的電氣機(jī)車頭，牽引著由礦車或人車組成的列

2、車在軌道上行走，完成對(duì)煤炭、矸石、材料、設(shè)備、人員的運(yùn)送。完成對(duì)煤炭、矸石、材料、設(shè)備、人員的運(yùn)送。二、原理使用條件牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，借助車輪與軌面間的摩擦力，使機(jī)車在軌道上運(yùn)行。在這種運(yùn)行方式下，它的牽引力不僅受牽引電機(jī)功率的限制，還受車輪與軌面間的摩擦制約。機(jī)車運(yùn)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(jī)車的形式及分類三、礦用電機(jī)車的形式及分類 按電能來源電機(jī)車分為礦用直流架線式電機(jī)車(ZK型)和礦用蓄電池式電機(jī)車(XK型)。 按電機(jī)車的黏著質(zhì)量分類，架線式電機(jī)車有：1.5t、3t、7t、10t、14t、20t幾種；蓄電池式有2t、2.5t、8t、12t幾種。

3、按電機(jī)車的軌距分為600mm、762mm、900mm三種 按電壓等級(jí)，架線式電機(jī)車有100（97）V、250V、550V三種；蓄電池式電機(jī)車有40/48V與110/132V兩個(gè)等級(jí) P目前我國煤礦使用的電機(jī)車都是直流串激電動(dòng)機(jī)。按供給直流電源的方式分，有架線式和蓄電池式兩種。交流電在變流所整流后，交流電在變流所整流后，正極接在架空線上，負(fù)極接在軌道上正極接在架空線上，負(fù)極接在軌道上。架空。架空線是沿運(yùn)行軌道上空架設(shè)的裸導(dǎo)線，機(jī)車上的受電弓與架空線接觸，將線是沿運(yùn)行軌道上空架設(shè)的裸導(dǎo)線，機(jī)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(dòng)機(jī)，再經(jīng)軌道流回。因此架電流引入車內(nèi)，經(jīng)車

4、上的控制器和牽引電動(dòng)機(jī)，再經(jīng)軌道流回。因此架線式電機(jī)車的軌道必須按電流回路的要求接通。線式電機(jī)車的軌道必須按電流回路的要求接通。 圖4-l 架線式電機(jī)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(jī)車；6-軌道；7-回饋點(diǎn)；8-回饋電纜；9-礦車1架線式電機(jī)車的工作過程：架線式電機(jī)車的工作過程：蓄電池式電機(jī)車的工作過程：蓄電池式電機(jī)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(jìn)入電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)電蓄電池提供的直流電經(jīng)隔爆插銷、控制器、電阻箱進(jìn)入電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而牽引列車行駛。動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)

5、動(dòng)，從而牽引列車行駛。 架線式電機(jī)車運(yùn)行時(shí)，受電弓與架空線間難免產(chǎn)生火花 ,煤礦安全規(guī)程規(guī)定，只能在低瓦斯礦井進(jìn)風(fēng)（全風(fēng)壓通風(fēng)）的主要運(yùn)輸巷道內(nèi)使用，巷道支護(hù)必須使用不可燃性材料。 蓄電池式 電機(jī)車由車上攜帶的蓄電池供電，運(yùn)輸線路不受限制，但需要充電設(shè)施，蓄電池放電到規(guī)定值時(shí)需更換。煤礦安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定：（1）全風(fēng)壓通風(fēng)的低瓦斯礦井的主要運(yùn)輸巷道內(nèi)，可以使用架線電機(jī)車，但巷道支護(hù)必須使用不燃性支護(hù)。（2）在高瓦斯礦井的主要運(yùn)輸巷道內(nèi)，應(yīng)使用礦用防爆特殊型蓄電池式電機(jī)車，如果使用架線電機(jī)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(jìn)風(fēng)主要巷道內(nèi)

6、或主要回風(fēng)巷道內(nèi)，都應(yīng)用礦用防爆特殊型蓄電池式電機(jī)車，并必須必須在機(jī)車內(nèi)裝設(shè)瓦斯自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警裝設(shè)瓦斯自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警儀。蓄電池式電機(jī)車有防爆安全型和礦用防爆特殊型兩種。 增安型的電動(dòng)機(jī)、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(fēng)壓通風(fēng)的低瓦斯礦井主要運(yùn)輸巷道、掘進(jìn)巖石巷道。 防爆特殊型的電動(dòng)機(jī)、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(fēng)道和采區(qū)進(jìn)風(fēng)及回風(fēng)道。對(duì)蓄電池的要求有別四、礦用電機(jī)車的優(yōu)四、礦用電機(jī)車的優(yōu)/缺點(diǎn)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 牽引力大牽引力大。機(jī)車采用直流串激牽引電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)特性能使機(jī)車獲得較大的牽引力。 維護(hù)費(fèi)用小維護(hù)費(fèi)用小。

7、電機(jī)車運(yùn)行速度較高，最高可達(dá)26 kmh，而且只用司機(jī)一人操作就可以，所需輔助人員少，維護(hù)簡單，動(dòng)力消耗不大。 可改善勞動(dòng)條件可改善勞動(dòng)條件。電機(jī)車運(yùn)行不受氣候的影響，由于采用電力拖動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生廢氣，避免了空氣污染，大大改善了勞動(dòng)條件，保證了井下工人的安全。 缺點(diǎn)： 基建投資較大(架線式電機(jī)車要鋪設(shè)軌道、安架空線、設(shè)牽引變流所)； 架線式電機(jī)車需要有較大的巷道斷面； 會(huì)產(chǎn)生不良的泄漏電流；（雜散電流） 蓄電池式電機(jī)車蓄電池組成本較高。五、電機(jī)車運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向五、電機(jī)車運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向 (1)電機(jī)車運(yùn)輸高度自動(dòng)化 (2)采用大型電機(jī)車和大容積的礦車 (3)使用新型電機(jī)車， 如德國采用了交流工頻架線

8、式電機(jī)車； 返回3.2 軌道與礦車軌道與礦車一、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(jī)車運(yùn)行的基礎(chǔ)件。（一）軌道的結(jié)構(gòu)（一）軌道的結(jié)構(gòu) 組成：下部建筑、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(dòng)，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)軌道線路的主要參數(shù)： 軌距、軌型、

9、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(biāo)準(zhǔn)軌距有600mm、762mm、900mm三種。 輪緣距：輪對(duì)兩車輪輪緣外側(cè)之間距，用S1表示。鋼軌的型號(hào)鋼軌的型號(hào) (二二)彎曲軌道彎曲軌道軌道的坡度用兩點(diǎn)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?jǐn)?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。 (三三)道岔道岔組成：基本軌、尖軌、轍叉、護(hù)輪軌、轉(zhuǎn)轍軌、轉(zhuǎn)轍機(jī)構(gòu)及一些零件轉(zhuǎn)轍機(jī)構(gòu)：手動(dòng)搬道器、彈簧轉(zhuǎn)轍器和電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī) 二、礦用車輛二、礦用車輛礦用車輛有標(biāo)準(zhǔn)窄軌車輛、卡軌車輛、單軌吊掛車輛和無軌機(jī)動(dòng)車輛。 單軌吊車 卡軌車無

10、軌膠輪車（一）礦車的類型及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格（一）礦車的類型及標(biāo)準(zhǔn)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 (3)底卸式礦車底卸式礦車 按車底開啟的方向，有正底卸式和側(cè)底卸式之分。 在專設(shè)的卸載站，整列車在運(yùn)行中逐個(gè)開啟自卸。 側(cè)底卸式礦車側(cè)底卸式礦車：進(jìn)卸載站的行車方向不受限制，卸載時(shí)的車速易控制，卸載曲軌不受撞擊。底卸式礦車底卸式礦車：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(yùn)長材料。材料車：專用于裝運(yùn)長材料。(5)平板車：裝運(yùn)大件設(shè)備。平板車：裝運(yùn)大件設(shè)備。 (6)人車人車

11、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)梭車梭車車底裝有刮板鏈，是在短距離內(nèi)運(yùn)送散料的特殊車輛，可用于掘進(jìn)工作面運(yùn)煤矸。 (8)倉式列車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，如炸藥車、水車、消防車等。 (二二)礦車的基本參數(shù)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(gè)重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)礦車的兩個(gè)重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) (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

12、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(jī)車的基本部件三、電機(jī)車的基本部件 礦用電機(jī)車是由機(jī)械設(shè)備和電氣設(shè)備兩大部分組成。 電機(jī)車的機(jī)械設(shè)備組成：電機(jī)車的機(jī)械設(shè)備組成：車架、輪對(duì)、軸承和軸箱、彈簧托架、制動(dòng)裝置、加砂裝置、齒輪傳動(dòng)裝置及連接緩沖裝置等。 1車架車架車架是機(jī)車的主體， 是安裝的基礎(chǔ),包括:車梁、緩沖器和軸卡。 車梁：礦車的主要承載部件。 緩沖器：直接承受牽引力和沖擊。 軸卡：車架與輪對(duì)的連接體，目前多采用插銷式。 2輪對(duì)輪對(duì)輪對(duì)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 軸箱是軸承箱的簡稱，內(nèi)有兩列滾動(dòng)軸承，與輪對(duì)兩端的軸頸配合

13、安裝。 軸箱兩側(cè)的滑槽與車架上的導(dǎo)軌相配，上面有安放彈簧托架的座孔。 4.彈簧托架彈簧托架組成：彈簧、連桿、均衡梁構(gòu)成一個(gè)組件。 作用：緩和運(yùn)行中對(duì)機(jī)車的沖擊和振動(dòng)。彈簧：一付板簧或橡膠彈簧和加裝液壓減振缸。 5.齒輪傳動(dòng)裝置齒輪傳動(dòng)裝置類型類型 ：（1）單級(jí)開式齒輪傳動(dòng)（2）兩級(jí)閉式齒輪減速箱 傳動(dòng)6.制動(dòng)裝置制動(dòng)裝置 作用：保證電機(jī)車在運(yùn)行過程中能隨時(shí)減速或停車。 類型：氣動(dòng)閘、液壓閘和手動(dòng)閘三種。 7.撒砂裝置撒砂裝置作用：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(dòng)力 。撒砂的方法：手動(dòng)和氣動(dòng)兩種。砂箱內(nèi)裝的砂子應(yīng)是粒度不大于1mm的干砂。 礦用電

14、機(jī)車的加砂裝置1、3-拉桿；2-搖臂；4-錐體；5-出砂導(dǎo)管；6-彈簧煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程規(guī)定：規(guī)定： 傾斜井巷運(yùn)輸時(shí)，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(yùn)輸?shù)倪B接裝置的安全系數(shù)都不得小于6。 運(yùn)送人員車輛的每一個(gè)連接器、鉤環(huán)和保險(xiǎn)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(jìn)行一次2倍于最大靜荷重的拉力試驗(yàn)。8.連接緩沖裝置連接緩沖裝置架線式電機(jī)車上采用鑄鐵的剛性緩沖器；蓄電池式電機(jī)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

15、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(shí)支撐運(yùn)行。 3.3 列車運(yùn)行理論列車運(yùn)行理論（1）研究作用于列車上的各種力與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系（2）研究列車牽引力和制動(dòng)力的產(chǎn)生等問題 一、列車運(yùn)行的基本方程式一、列車運(yùn)行的基本方程式 假設(shè)（簡化）條件： 電機(jī)車與列車之間、礦車與礦車之間的連接都是剛性的，整個(gè)列車為一剛體（各部分的速度和加速度都是相同的）。 列車運(yùn)行有三種基本狀態(tài)：列車運(yùn)行有三種基本狀態(tài)： (1)牽引狀態(tài)：列車在牽引電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的牽引力作用下加速啟動(dòng)或勻速運(yùn)動(dòng)。 (2)慣性狀態(tài)：牽引電動(dòng)機(jī)斷電后，列車靠慣性運(yùn)行，一般這種狀態(tài)為減速運(yùn)行。

16、(3)制動(dòng)狀態(tài)：列車在制動(dòng)閘瓦或牽引電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的制動(dòng)力矩作用下減速運(yùn)行或停車。達(dá)朗伯原理：（動(dòng)靜法）設(shè)有一質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m, 加速度為a，作用在質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)的質(zhì)量與加速度的乘積，方向與質(zhì)點(diǎn)加速度方向相反，與質(zhì)點(diǎn)的慣性有關(guān)。如果在質(zhì)點(diǎn)上除了作用有真實(shí)的主動(dòng)力外，再假想是加上慣性阻力，則這些力在形式上組成一個(gè)平衡力系，把實(shí)際運(yùn)動(dòng)的體系就轉(zhuǎn)換為相對(duì)靜止的體系 達(dá)朗伯原理。00WFmaFmaF（一）牽引狀態(tài)：（一）牽引狀態(tài)： 作用在列車上的力有三個(gè)： 牽引電動(dòng)機(jī)牽引力F：與列車運(yùn)行方向一致 列車運(yùn)行靜阻力Wj：與運(yùn)行方向相反 列車加速運(yùn)行慣性阻力Wa(

17、亦稱動(dòng)阻力)：與運(yùn)行方向相反0ajWWF列車在牽引狀態(tài)下力的平衡方程式：0WWajFWaWj1、慣性阻力、慣性阻力列車運(yùn)動(dòng)：列車運(yùn)動(dòng)： （1）平移運(yùn)動(dòng)部分：ma （2）電動(dòng)機(jī)的電樞、齒輪及輪對(duì)等部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部分旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性阻力用慣性系數(shù)慣性系數(shù)計(jì)入到平移運(yùn)動(dòng)慣性阻力中，即ma。amWa)1 (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(jī)車質(zhì)量，t； Q礦車組質(zhì)量，t；慣性系數(shù)，對(duì)礦用電機(jī)車一般取 =0.075，也可近似取 =0.10； a列車加速度，一般取0.03m/s20.05m/s2。 將值和m值代入上式可得 Wa=1.075 (P+Q) a kN

18、2、靜阻力、靜阻力列車運(yùn)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基本阻力、坡道阻力、彎道阻力、道岔阻力及氣流阻力等。對(duì)于礦用電機(jī)車，由于運(yùn)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）基本阻力基本阻力Wo 基本阻力：軸頸與軸承間的摩擦阻力摩擦阻力、車輪在軌道上的滾動(dòng)摩擦阻力滾動(dòng)摩擦阻力、輪緣與軌道間的滑動(dòng)摩擦阻力滑動(dòng)摩擦阻力以及礦車在軌道上運(yùn)行時(shí)的沖擊振動(dòng)所引起的附加阻附加阻力力等。 基本阻力是通過試驗(yàn)測(cè)定列車運(yùn)行阻力系數(shù)（基本阻力與礦車總重之比）來確定的 。 基本阻力基本阻力 gQPW）（ 0式中 W0列車運(yùn)行的基本阻力，N； 列車運(yùn)行基本阻力系數(shù)；

19、 g重力加速度，取10m/s2。 （2）坡道阻力）坡道阻力Wi 坡道阻力：列車在坡道上運(yùn)行時(shí)，由于列車重力沿坡 道傾斜方向的分力所引起的阻力。 sin(gQPWi）giQPWi）(式中 坡道傾角。電機(jī)車運(yùn)輸時(shí)角很小，因此sin tan=i，i為軌道坡度，一般取平均坡度33。 上式中的sin用i代入得在計(jì)算時(shí)，列車上坡運(yùn)行上式取“+”號(hào)，下坡運(yùn)行取“-”號(hào)。 列車運(yùn)行全部靜阻力為基本阻力與坡道阻力之和，即)()(0igQPWWWijagiQPF075. 1)（）（ 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)下的基本方程式列車在牽引狀態(tài)下的基本方程式利用這

20、個(gè)方程式可求出在一定條件下電機(jī)車必須給出的牽引力，或根據(jù)電機(jī)車額定的牽引力計(jì)算出列車中的礦車數(shù)。 0WWajFamWa)1 (aWa)QP(075. 1+gQPW）（ 0基本阻力基本阻力慣性阻力慣性阻力sin(gQPWi）giQPWi） (坡道阻力坡道阻力)()(0igQPWWWij靜阻力靜阻力agiQPF075. 1) （）（牽引力牽引力靜阻力靜阻力(二)慣性狀態(tài): 在慣性狀態(tài)下，電機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)斷電，牽引力等牽引力等于零于零，列車依靠斷電前所具有的動(dòng)能或慣性繼續(xù)運(yùn)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(yùn)行方向相同，正是它使列車?yán)^續(xù)運(yùn)行。

21、慣性狀態(tài)時(shí)列車力的平衡方程式為： 0WWaj(4-9)0WWajquestion？怎樣求此時(shí)的減速度？()1.0750i ga()1.075i gaWaWj（P+Q） 或 （4-10） （4-11） 由此可見，當(dāng)列車運(yùn)行阻力系數(shù)一定時(shí)，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(shí)減速度始終保持正值，直到停車為止。下坡時(shí)，如i，則變?yōu)樨?fù)值，此時(shí)不再是減速而是加速運(yùn)行了?？梢?，慣性狀態(tài)是很不可靠的，操作時(shí)應(yīng)予以特別注意。()1.0750i ga()1.075i ga（三）制動(dòng)狀態(tài) 制動(dòng)狀態(tài)下，牽引電動(dòng)機(jī)斷電，牽引力等于零，并利用機(jī)械或電氣制動(dòng)裝置施加一個(gè)制動(dòng)力B。這個(gè)制動(dòng)力與列車運(yùn)行方向相

22、反，在力的平衡方程式中應(yīng)為負(fù)值，與靜阻力的性質(zhì)和方向一致。在制動(dòng)力和靜阻力作用下，列車必定產(chǎn)生減速度。此時(shí)，慣性阻力Wa卻與運(yùn)行方向一致，即為正值。則制動(dòng)狀態(tài)下的力平衡方程式應(yīng)為： jaajBWWB0WW（412）0WWajBquestion:怎樣求制動(dòng)力呢？WaWjjaBWW 所以 式中，Wa應(yīng)代以減速時(shí)的慣性阻力，b表示制動(dòng)時(shí)的減速度，則： 將式(4-7)及式(4-14)代入式(4-13)，即可得到制動(dòng)狀態(tài)下列車運(yùn)行方程式為： 式中 b制動(dòng)減速度，m/s2；該式已考慮已考慮a的方向的方向，計(jì)算時(shí)只代入絕對(duì)值即可；i軌道坡度，上坡上坡制動(dòng)時(shí)取“+”號(hào)，下坡下坡制動(dòng)時(shí)取“”號(hào)。jaBWW bQ

23、Pa)(1075W)(075. 1)(1000gibQPB（413）（414）（415）制動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài) gibQPBWWBja)(075. 1）（利用上式可求出可求出在不同條件下制動(dòng)裝置產(chǎn)生的制動(dòng)力制動(dòng)力，或或者給定制動(dòng)力，求出減速度求出減速度及制動(dòng)距離制動(dòng)距離。二、二、電機(jī)車牽引力取電機(jī)車的一個(gè)主動(dòng)輪對(duì)為隔離體。 根據(jù)力(力矩)的平衡條件得：0000000RFMWFgPNC式中 R主動(dòng)輪對(duì)輪緣半徑，m； P0電機(jī)車分配在該主動(dòng)輪對(duì)上的質(zhì)量，又稱黏著質(zhì)量，t； M電動(dòng)機(jī)傳遞到該主動(dòng)輪對(duì)的轉(zhuǎn)矩，Nm。 解方程組得：RMWFgPNC000結(jié)論：主動(dòng)輪對(duì)得到一個(gè)轉(zhuǎn)矩M以后，軌面對(duì)接觸點(diǎn)O產(chǎn)生一個(gè)摩

24、擦力F0，它的方向與列車運(yùn)行方向相同。正是這個(gè)摩擦力F0?？朔肆熊嚨倪\(yùn)行阻力WC而使列車向前平移運(yùn)動(dòng)。對(duì)于機(jī)車來說，F(xiàn)0是牽引列車向前運(yùn)動(dòng)的外力，稱為 牽引力牽引力。F0 0與WC C因大小相等、方向相反，且作用在兩條平行線上，形成一對(duì)力偶一對(duì)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(diǎn)不致于沿軌面滑動(dòng)。這樣，就使輪緣與軌面互相接觸的那一點(diǎn)好像黏著在一起一樣，所以F0 0又稱為黏著力黏著力。 主動(dòng)輪對(duì)能夠產(chǎn)生的最大牽引力為： F0max=P0 g 式中 F0max一個(gè)主動(dòng)輪對(duì)產(chǎn)生的最大牽引力，N 黏著系數(shù) 為保證該主動(dòng)輪對(duì)在軌道上不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則必須滿足：

25、F0P0 g 單個(gè)單個(gè)輪對(duì)的黏著條件黏著條件 對(duì)于整臺(tái)電機(jī)車，能夠產(chǎn)生的最大輪緣牽引力為 F = Pn g 式中 Pn電機(jī)車的黏著質(zhì)量，t，若電機(jī)車的全部輪對(duì)均為主動(dòng)輪對(duì)，則其黏著質(zhì)量等于電機(jī)車的總質(zhì)量P。 整臺(tái)電機(jī)車的黏著條件是整臺(tái)電機(jī)車的黏著條件是： F Pn g 式中 F電機(jī)車為克服列車運(yùn)行阻力所必須提供的牽引力。 為了使列車能按預(yù)定的狀態(tài)運(yùn)行，必須滿足電機(jī)車的黏為了使列車能按預(yù)定的狀態(tài)運(yùn)行，必須滿足電機(jī)車的黏著條件。著條件。黏著系數(shù)黏著系數(shù) ：就整臺(tái)電機(jī)車而言，黏著系數(shù)值介于滾動(dòng)摩擦系數(shù)值與滑動(dòng)摩擦系數(shù)值之間。對(duì)于煤礦井下運(yùn)輸，電機(jī)車的黏著系數(shù)按表選取。 三、電機(jī)車的制動(dòng)力三、電機(jī)車的

26、制動(dòng)力分析：手動(dòng)機(jī)械閘制動(dòng)時(shí)電機(jī)車制動(dòng)力的產(chǎn)生以及制動(dòng)力的影響因素。取電機(jī)車的一個(gè)制動(dòng)輪對(duì)為隔離體： 作用于該輪對(duì)上的力有： 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(dòng)閘瓦與輪緣間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，其數(shù)值與閘瓦材料、列車運(yùn)行速度和閘瓦單位面積上所受的正壓力有關(guān)；對(duì)于鑄鐵閘瓦一般取：0.180.20。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=0B0就是電機(jī)車一個(gè)制動(dòng)輪一個(gè)制動(dòng)輪對(duì)所產(chǎn)生的制動(dòng)力制動(dòng)力。 制動(dòng)力B0受受黏著條件的限制。一個(gè)制動(dòng)輪對(duì)能夠產(chǎn)生的最大制動(dòng)力為

27、 B0max=P0 g式中 制動(dòng)狀態(tài)的黏著系數(shù)，數(shù)值見表。整臺(tái)電機(jī)車能夠產(chǎn)生的最大制動(dòng)力為： Bmax=Pz gPz電機(jī)車的制動(dòng)時(shí)的黏著質(zhì)量，t，若電機(jī)車的全部輪對(duì)均為主動(dòng)輪對(duì)，則其黏著質(zhì)量等于電機(jī)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(duì)輪緣的總摩擦力為Tmax，對(duì)于整臺(tái)電機(jī)車 Tmax= Nmax Bmax=TmaxgPgPNzzmaxgPBzmax或 式中 閘瓦系數(shù)。為了保證車輪不被抱死不被抱死，閘瓦系數(shù)值不應(yīng)超過不應(yīng)超過0.9。3 3.4 .4 電機(jī)車運(yùn)輸計(jì)算電機(jī)車運(yùn)輸計(jì)算一、原始數(shù)據(jù) 電機(jī)車運(yùn)輸計(jì)算的原始數(shù)據(jù)是：設(shè)計(jì)生產(chǎn)率、加權(quán)

28、平均設(shè)計(jì)生產(chǎn)率、加權(quán)平均運(yùn)輸距離和線路平均坡度等。運(yùn)輸距離和線路平均坡度等。 二、選擇電機(jī)車的粘著質(zhì)量 選擇電機(jī)車的粘著質(zhì)量是一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題，這個(gè)問題涉及到許多因素，其中最重要的因素是礦井年產(chǎn)量。年產(chǎn)量礦井年產(chǎn)量。年產(chǎn)量大，就要加大電機(jī)車的粘著質(zhì)大，就要加大電機(jī)車的粘著質(zhì)量和礦車中的貨載質(zhì)量。量和礦車中的貨載質(zhì)量。gPFn1000i1，L1i2，L2i3，L3ip = (i1L1+i2L2+i3L3) / (L1+L2+L3)線路平均坡度？線路平均坡度？三、列車組成的計(jì)算 計(jì)算列車組成計(jì)算列車組成就是確定車組應(yīng)由多少輛礦車組成。 列車組成的計(jì)算按三個(gè)條件來進(jìn)行，這三個(gè)條件是：電機(jī)車的粘著條件

29、；電機(jī)車的粘著條件；牽引電動(dòng)機(jī)的允許溫升條件；牽引電動(dòng)機(jī)的允許溫升條件；列車的制動(dòng)條件。列車的制動(dòng)條件。按這三個(gè)條件計(jì)算的結(jié)果取其最小者按這三個(gè)條件計(jì)算的結(jié)果取其最小者。 (一)按電機(jī)車的粘著質(zhì)量計(jì)算重車組質(zhì)量 按此條件計(jì)算時(shí)需要考慮到最困難的情況，即電機(jī)車牽即電機(jī)車牽引重車組沿上坡啟動(dòng)引重車組沿上坡啟動(dòng)車輪不打滑。車輪不打滑。 根據(jù)式(4-8)可得電機(jī)車牽引重車組沿平均坡度的直線軌道上城啟動(dòng)時(shí)所需給出的牽引力為： 另外，根據(jù)電機(jī)車的粘著條件，即把式(4-33)代入式(4-21)之后得到：所以： 1000()()1.075 zzpFPQiga1000()()1.075 100zzpnPQiga

30、P g()1.075nzzpPgQPi ga （4-34）(4-33)粘著質(zhì)量夠不夠大？(二)按牽引電動(dòng)機(jī)溫升條件計(jì)算重車組質(zhì)量溫升條件溫升條件機(jī)車經(jīng)一個(gè)往返運(yùn)行，牽引電機(jī)的溫升不機(jī)車經(jīng)一個(gè)往返運(yùn)行，牽引電機(jī)的溫升不超過允許值；超過允許值；實(shí)質(zhì)上就是按照電動(dòng)機(jī)的等值電流不超過長時(shí)電流的條實(shí)質(zhì)上就是按照電動(dòng)機(jī)的等值電流不超過長時(shí)電流的條件件。機(jī)車往返一次，包括牽引重車組、空車組和在車場(chǎng)調(diào)車機(jī)車往返一次，包括牽引重車組、空車組和在車場(chǎng)調(diào)車作業(yè)。檢查牽引電機(jī)的溫升是否超過允許值，可以用作業(yè)。檢查牽引電機(jī)的溫升是否超過允許值，可以用檢檢查電機(jī)的等值牽引力是否超過電機(jī)長時(shí)牽引力代替。查電機(jī)的等值牽引力是

31、否超過電機(jī)長時(shí)牽引力代替。等值牽引力可以用均方根法來求得。牽引電動(dòng)機(jī)的輸出功率有小時(shí)制和長時(shí)制之分：牽引電動(dòng)機(jī)的輸出功率有小時(shí)制和長時(shí)制之分：小時(shí)制功率：電機(jī)連續(xù)運(yùn)行一小時(shí)，所能輸出的最小時(shí)制功率：電機(jī)連續(xù)運(yùn)行一小時(shí)，所能輸出的最大功率，它是電動(dòng)機(jī)的額定功率。大功率，它是電動(dòng)機(jī)的額定功率。長時(shí)制功率：電機(jī)在允許溫升下，電動(dòng)機(jī)長時(shí)連續(xù)長時(shí)制功率：電機(jī)在允許溫升下，電動(dòng)機(jī)長時(shí)連續(xù)運(yùn)行時(shí)，所能輸出的最大功率。運(yùn)行時(shí)，所能輸出的最大功率。電機(jī)車的牽引力、車速及電流也都與功率相對(duì)應(yīng)的電機(jī)車的牽引力、車速及電流也都與功率相對(duì)應(yīng)的小時(shí)制和長時(shí)制之分。小時(shí)制和長時(shí)制之分。休止時(shí)間，min,一般取18-22分鐘

32、調(diào)車系數(shù)。1000米取1.4，1000-2000米取1.25, 2000 米取1.1522z zk kdyF tFtFT（4-35）kzyttT 為了使計(jì)算進(jìn)一步簡化，假定列車是在理想的等阻坡度上運(yùn)行。在等阻坡度上運(yùn)行，在等阻坡度上運(yùn)行，重列車下坡時(shí)的運(yùn)行阻力等于空列車上坡時(shí)重列車下坡時(shí)的運(yùn)行阻力等于空列車上坡時(shí)的運(yùn)行阻力。（的運(yùn)行阻力。（0.2%）雖然這個(gè)假定與實(shí)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(jì)算還是比較準(zhǔn)確的。 因有這個(gè)假定，故上式中重列車與空列車牽引力相等，即： zkFF（4-36）將式(4-36)代入式(4-35)，即得： 因 令則式(4-37)為：zkdzy

33、ttFFTyzkTttyyTTdzFF （4-40）（4-38）（4-39）（4-37） 而：將式(4-41)代入式(4-40）中即得： 為了使?fàn)恳妱?dòng)機(jī)溫升不超過允許溫升，電機(jī)車的等值牽引力應(yīng)不大于長時(shí)牽引力，即： 1000()()zzzdFP Qi g1000()dzzdFQPig dchFF（4-41）（4-42）（4-43） 將式(4-43)代入式(4-42)中，即得按牽引電動(dòng)機(jī)溫升條件計(jì)算的重車組質(zhì)量為：列車運(yùn)行時(shí)間為： chPVV75. 01000()chzzdFQPi g 2100060ypLTv（4-44）（4-45）nnnAAALALALAL212211(三)按制動(dòng)條件計(jì)算重

34、車組質(zhì)量 為了安全起見，煤礦安全規(guī)程規(guī)定：運(yùn)送物料時(shí)列車的制動(dòng)距離不得超過運(yùn)送物料時(shí)列車的制動(dòng)距離不得超過40m40m，運(yùn)，運(yùn)送人員時(shí)不得超過送人員時(shí)不得超過20m20m。這個(gè)距離是根據(jù)電機(jī)車照明燈的有效照射距離來制定的。制動(dòng)距離是指從司機(jī)開始撥動(dòng)閘輪或電閘手把到機(jī)車完全停止的距離。 在計(jì)算重車組質(zhì)量時(shí)必須遵守這一規(guī)定，并應(yīng)按最不利的情況，即按重列車下坡制動(dòng)時(shí)，即按重列車下坡制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)距離不超過規(guī)定值。制動(dòng)距離不超過規(guī)定值。 列車開始制動(dòng)時(shí)的速度為長時(shí)速度vch，則制動(dòng)時(shí)的減速度b為： 由式(4-15)可以求得當(dāng)重列車沿直線軌道下坡制動(dòng)時(shí)電機(jī)車的制動(dòng)力為：式中： 為平均坡度，； z為重列車運(yùn)

35、行阻力系數(shù)。 （4-46）1000()1.075() zpzBPQbig（4-47）ZchlVb22Pi將式(4-26)代入上式得： 由上式得出按制動(dòng)條件計(jì)算重車組質(zhì)量的公式為：式中：Pz為電機(jī)車的制動(dòng)質(zhì)量，對(duì)于礦用電機(jī)車，它等于電機(jī)車的全部質(zhì)量P，t； 為制動(dòng)時(shí)的粘著系數(shù)，如撒砂時(shí)取0.17。 1000()1.075() 1000zpzzPQbigP g1.075()zzpzPgQPbig（4-48） 按上述三個(gè)條件分別求出重車組質(zhì)量之后，應(yīng)取三者中之最小者來確定車組中的礦應(yīng)取三者中之最小者來確定車組中的礦車數(shù)。車數(shù)。車組中的礦車數(shù)可由下式求得：z 應(yīng)當(dāng)指出，由以上方法確定的車組中的礦車數(shù)，

36、僅僅是從電機(jī)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(shí)際條件和技最有利的礦車數(shù)還要以實(shí)際條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較作為基礎(chǔ)。術(shù)經(jīng)濟(jì)比較作為基礎(chǔ)。 0zQZGG（4-49）四、列車組成的驗(yàn)算 按上述方法確定了重車組質(zhì)量后，還要驗(yàn)算實(shí)際的電動(dòng)機(jī)的溫升和列車制動(dòng)距離。r 原因是：按溫升條件計(jì)算重車組質(zhì)量時(shí)，是按等阻坡等阻坡度度，并以加權(quán)平均運(yùn)輸距離加權(quán)平均運(yùn)輸距離為條件計(jì)算的；按制動(dòng)條件計(jì)算重車組質(zhì)量時(shí)，是用電機(jī)車的長時(shí)速度計(jì)算的減速度長時(shí)速度計(jì)算的減速度。 需要按在平均坡度平均坡度且在最長距離運(yùn)行時(shí)最長距離運(yùn)行時(shí)，驗(yàn)算其等值電流是否超過長時(shí)電流。并且按實(shí)際運(yùn)行速度和實(shí)際所得速度和實(shí)際所得到的減速度到

37、的減速度驗(yàn)算其制動(dòng)距離是否符合煤礦安全規(guī)程規(guī)定。 為什么要進(jìn)行驗(yàn)算呢？為什么要進(jìn)行驗(yàn)算呢？(一)驗(yàn)算實(shí)際電動(dòng)機(jī)溫升p按平均坡度按平均坡度i ip p及最長運(yùn)輸距離及最長運(yùn)輸距離L Lmaxmax來驗(yàn)算。 首先，計(jì)算出牽引重列車和空列車達(dá)到全速穩(wěn)態(tài)時(shí)電機(jī)車的牽引力： 然后再算出每臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)的牽引力：01000()()zzdFPZ GGig01000()()kkdFPZ GGig()zzdFFNn ()kkdFFNn 根據(jù) 查牽引電動(dòng)機(jī)的特性曲線，得重列車和空列車的電動(dòng)機(jī)電流 及速度 ，得平均運(yùn)行速度kkPzzpVVVV75. 075. 0KzII 和KzVV 和KzFF和重列車及空列車以其平均

38、運(yùn)行速度在最長運(yùn)輸距離上的運(yùn)行時(shí)間為：這時(shí)，便可用以下公式計(jì)算一個(gè)運(yùn)輸循環(huán)的牽引電動(dòng)機(jī)的等值電流值： max,1000(min)60zz pLtvmax,1000(min)60kk pLtv（4-50）kzkkZZdtttItII22 如果電動(dòng)機(jī)的等值電流值不超過它的長時(shí)電流值，即： 則電動(dòng)機(jī)的等值電流不會(huì)發(fā)熱到超過它的允許溫升，故合適。 如果如果I Id dIIchch，則需減少車組中的礦車數(shù)，則需減少車組中的礦車數(shù)，并重新進(jìn)行計(jì)算，直到等值電流不超過長時(shí)電流為止。dchII（4-51）(二)驗(yàn)算制動(dòng)距離r 按重列車重列車運(yùn)行速度及最大制動(dòng)減速度驗(yàn)算制動(dòng)距離。 重列車下坡制動(dòng)時(shí)，電機(jī)車必須給出的制動(dòng)力可由式(4-47)求出，即： 而電機(jī)車接粘著條件能夠給出的最大制動(dòng)力可按式(4-26)求出，即：01000()1.075() pzBP Z G Gbigmax1000zBP g（4-52） 令B = Bmax，則可求得制動(dòng)