礦山輔助運(yùn)輸-計(jì)算部分

礦山輔助運(yùn)輸-計(jì)算部分第一頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日列車運(yùn)行理論列車運(yùn)行理論是研究作用于列車上的各種力與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系以及機(jī)車牽引力和制動(dòng)力的產(chǎn)生等問(wèn)題。一、列車運(yùn)行基本方程式在討論列車運(yùn)行基本方程式時(shí)，為簡(jiǎn)化起見，假定電機(jī)車與礦車之間、礦車與礦車之間的聯(lián)接都是剛性的，因而在運(yùn)動(dòng)的任何瞬間列車中各部分的速度或加速度都是相同的，把整個(gè)列車當(dāng)做平移運(yùn)動(dòng)的剛體看待與實(shí)際情況雖有差異，但其結(jié)果對(duì)應(yīng)用影響不大。第二頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日列車運(yùn)行有以下三種狀態(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)行；

(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；

(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。第三頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日(一)牽引狀態(tài)的列車運(yùn)行基本方程式

列車在牽引狀態(tài)(加速運(yùn)行)下，沿著運(yùn)行方向作用在列車上有牽引力F、靜阻力Fj、慣性阻力Fa。根據(jù)力的平衡原理，列車在牽引狀態(tài)下的力平衡方程式為：

1.慣性阻力列車在平移運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還有電動(dòng)機(jī)的電樞、齒輪以及輪對(duì)等部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為了考慮旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)慣性阻力的影響，用慣性系數(shù)來(lái)增大平移運(yùn)動(dòng)的慣性阻力。(4-1)第四頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日因此，慣性阻力Fa可用下式表示:式中：M為電機(jī)車和礦車組的全部質(zhì)量，m=(P+Q)1000kg；

P為電機(jī)車質(zhì)量；Q為礦車組質(zhì)量；

γ為慣性系數(shù)；

a為列車加速度。

將m值及γ值代式(4—2)，得：(4-3)(4-2)第五頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日2．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。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)基本阻力基本阻力是指輪對(duì)的軸頸與軸承間的摩擦阻力、車輪在軌道上的滾動(dòng)摩擦阻力、輪緣與軌道間的滑動(dòng)摩擦阻力以及列車在軌道上運(yùn)行時(shí)的沖擊震動(dòng)所引起的附加阻力等。通常基本阻力是經(jīng)過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定的。第六頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

有了阻力系數(shù)以后，基本阻力可按下式計(jì)算：

式中：F0為基本阻力,N；g為重力加速度，取9.8m／s2；ω為列車運(yùn)行阻力系數(shù)。

(2)坡道阻力坡道阻力是列車在坡道上運(yùn)行時(shí)，由于列車重力沿坡道傾斜方向的分力而引起的阻力。(4-4)第七頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日設(shè)β為坡道的傾角，則坡道阻力為：

在計(jì)算時(shí)，如列車為上坡運(yùn)行，上式右端取“+”號(hào)，如為下坡，則取"-"號(hào)。一般情況下，電機(jī)車運(yùn)行軌道的傾角都很小，因此sinβ≈tanβ，而tanβ=i。式中i為軌道坡度(‰)。將前面兩式代入式(4-5)，即得：

(4-5)(4-6)第八頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

列車運(yùn)行的靜阻力應(yīng)為基本阻力和坡道阻力之和，即：

將式(4-3)和式(4-6)代入式(4-1)，便得到牽引電動(dòng)機(jī)所必須產(chǎn)生的牽引力為：

上式就是列車在牽引狀態(tài)下的運(yùn)行基本方程式，利用這個(gè)方程式可求出在一定條件下機(jī)車所必須給出的牽引力，或者根據(jù)電機(jī)車的牽引力求出列車中的礦車數(shù)。(4-7)(4-8)第九頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日(二)列車慣性狀態(tài)的運(yùn)行方程式

在慣性狀態(tài)下，電機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)斷電，牽引力等于零，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Fj外，還受到由于減速度所產(chǎn)生的慣性阻力Fa。

Fa與列車運(yùn)行方向相同，正是它使列車?yán)^續(xù)運(yùn)行。慣性狀態(tài)時(shí)列車力的平衡方程式為：(4-9)第十頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

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α始終保持正值，直到停車為止。下坡時(shí)，如i<ω。，則α為正值即仍為減速運(yùn)行，直到停車，如i>ω，則α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。第十一頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日(三)制動(dòng)狀態(tài)的運(yùn)行方程式

在制動(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Fa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：

(4-12)第十二頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日所以式中，F(xiàn)a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：

(4-15)

利用式(4-15)可以求出在一定條件下制動(dòng)裝置必須產(chǎn)生的制動(dòng)力；或者給定制動(dòng)力，求出減速度及制動(dòng)距離。(4-13)(4-14)第十三頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日二、電機(jī)車的牽引力如圖4-28所示，主動(dòng)輪對(duì)受到牽引電動(dòng)機(jī)傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩M，轉(zhuǎn)矩M對(duì)整個(gè)電機(jī)車而言屬于內(nèi)力，它不能使電機(jī)車運(yùn)動(dòng)。主動(dòng)輪對(duì)還受到下面幾個(gè)力的作用：

(1)電機(jī)車分配在一個(gè)主動(dòng)輪對(duì)上的那部分重力P0g，它通過(guò)中心c作用在輪對(duì)上；

(2)軌面對(duì)輪對(duì)的法向反力No，它作用于O點(diǎn)，與P0g在一條直線上；第十四頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日第十五頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日(3)由于M的作用，輪對(duì)將有繞中心c作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的趨勢(shì)，而輪緣上的同軌面接觸的那一點(diǎn)O，相對(duì)于軌面來(lái)說(shuō)，有向左滑動(dòng)的趨勢(shì)，因此在輪緣上的。點(diǎn)受到軌面所給的切向摩擦反力F0，其方向是向右的；

(4)由于摩擦阻力FO的作用，使輪緣上同鋼軌接觸的那一點(diǎn)O不會(huì)在軌面上向左滑動(dòng)。理想情況下，整個(gè)輪對(duì)將以O(shè)點(diǎn)為瞬時(shí)中心向前滾動(dòng)，即輪對(duì)作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。而輪對(duì)中心c點(diǎn)則作向前的平移運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，列車的一部分運(yùn)行阻力將通過(guò)電機(jī)車的聯(lián)接器、車架及軸箱作用在輪對(duì)的中心c點(diǎn)，這就是圖中的Fc。第十六頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日根據(jù)平衡條件得：

式中：R為主動(dòng)輪對(duì)輪緣半徑。解上面的方程組，得到：

(4-16)(4-17)第十七頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

由上述分析可以看出，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)生了一個(gè)摩擦反力F0，它的方向與列車運(yùn)行方向相同。正是這個(gè)摩擦反力F0克服了列車的運(yùn)行阻力FC而使列車向前作平移運(yùn)動(dòng)。對(duì)于電機(jī)車來(lái)說(shuō)，F(xiàn)0是牽引列車向前運(yùn)動(dòng)的外力，稱為牽引力或輪緣牽引力。

F0與FC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。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，就使輪與軌面互相接觸的那一點(diǎn)好像粘著在一起一樣，所以F0稱為粘著力。第十八頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

由式(4-17)可知，當(dāng)列車運(yùn)行阻力增加時(shí)，必然引起轉(zhuǎn)矩M的增加，也就是說(shuō)牽引電動(dòng)機(jī)必須給出更大的轉(zhuǎn)矩。同時(shí)，輪緣牽引力也必須同時(shí)增大，以平衡列車運(yùn)行阻力使列車向前運(yùn)動(dòng)。但是，無(wú)論是電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，還是粘著力都不能無(wú)限制地增大。電動(dòng)機(jī)輸出的牽引力(由轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成的輪緣牽引力)受到電動(dòng)機(jī)的溫升條件限制。第十九頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日粘著力，它本質(zhì)上是摩擦力，受到摩擦條件或者叫做粘著條件的限制。單個(gè)主動(dòng)輪對(duì)能夠產(chǎn)生的最大輪緣牽引力為：

式中；P0為粘著質(zhì)量，即電機(jī)車分配在該主動(dòng)輪對(duì)上的一部分質(zhì)量，t；g為重力加速度，取9.8m／s2；ψ為粘著系數(shù)。(4-18)第二十頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日為了使主動(dòng)輪對(duì)的輪緣上同軌面的接觸點(diǎn)在軌面不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，該主動(dòng)輪對(duì)產(chǎn)生的輪緣牽引力F0應(yīng)滿足：這就是單個(gè)輪對(duì)的粘著條件。以上分析是就一個(gè)主動(dòng)輪對(duì)而言的，對(duì)于整臺(tái)電機(jī)車，能夠產(chǎn)生的最大輪緣牽引力為：式中：Pn為機(jī)車的粘著質(zhì)量，t，若電機(jī)車的全部輪對(duì)均為主動(dòng)輪，則其粘著質(zhì)量等于電機(jī)車的總質(zhì)量。(4-19)(4-20)第二十一頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日整臺(tái)電機(jī)車的粘著條件是：式中：F為電機(jī)車為克服列車運(yùn)行阻力所必須提供的牽引力，由式(4-8)根據(jù)不同運(yùn)行狀態(tài)求出。

公式中關(guān)鍵的參數(shù)是粘著系數(shù)。在理想狀態(tài)下，也就是在車輪沿軌道作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的情況下，粘著系數(shù)應(yīng)為靜摩擦因數(shù)。(4-21)第二十二頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日三、制動(dòng)力閘瓦制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如前所述，制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，作用在機(jī)車上的力有慣性力，靜阻力和制動(dòng)力。如圖4-29所示，用一個(gè)制動(dòng)輪對(duì)來(lái)說(shuō)明制動(dòng)力的產(chǎn)生。P0g為制動(dòng)輪對(duì)所分配的電機(jī)車重力；N0為軌面對(duì)輪對(duì)的法向反力，顯然，P0g=N0。當(dāng)閘瓦施以正壓力N1(作用在輪緣的均布力，以集中力代之)時(shí)，輪緣即產(chǎn)生切向滑動(dòng)摩擦力T0，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反。第二十三頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日第二十四頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日輪緣即產(chǎn)生切向滑動(dòng)摩擦力T0式中：為制動(dòng)閘瓦與輪緣問(wèn)的滑動(dòng)摩擦因數(shù)，取決于閘瓦襯墊的材料、運(yùn)行速度及閘瓦比壓；在T0的作用下。車輪受到一個(gè)逆時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)矩。在這一轉(zhuǎn)矩作用下，車輪輪緣上同軌面的接觸點(diǎn)O有沿軌面向前滑動(dòng)的趨勢(shì)。因而軌面對(duì)輪緣將產(chǎn)生一個(gè)切向靜摩擦力B0，它的方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相同，根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡條件B0R-T0R=O得出：(4-22)(4-23)第二十五頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

由此可見，B0就是電機(jī)車一個(gè)制動(dòng)輪所產(chǎn)生的制動(dòng)力。在B0和靜阻力Fj的作用下，輪對(duì)即列車減速運(yùn)行，減速度為b，因而產(chǎn)生制動(dòng)的慣性力隨Fa、B0及Fj一起與Fa正好平衡。當(dāng)T0增大時(shí)B0相應(yīng)地增大，因而減速度也增加，使列車能較快地制動(dòng)住。然而，制動(dòng)力B0受粘著條件的限制。一個(gè)制動(dòng)輪對(duì)能夠產(chǎn)生的最大制動(dòng)力為：(4-24)第二十六頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日整臺(tái)電機(jī)車能夠產(chǎn)生的最大制動(dòng)力為：式中：P0為一個(gè)制動(dòng)輪對(duì)的制動(dòng)質(zhì)量，t；

Pz為整臺(tái)電機(jī)車的制動(dòng)質(zhì)量，t；對(duì)于全部輪對(duì)均裝有制動(dòng)閘的電機(jī)車，此質(zhì)量即為電機(jī)車總質(zhì)量，即Pz=P；

ψ為制動(dòng)狀態(tài)的粘著系數(shù)。在理想狀況下，即在制動(dòng)車輪保持純滾動(dòng)的情況下，制動(dòng)狀態(tài)的粘著系數(shù)值應(yīng)為靜摩擦因數(shù)值。(4-25)第二十七頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

然而，對(duì)于電機(jī)車的四個(gè)車輪來(lái)說(shuō)，有的做純滾動(dòng)，有的既滾動(dòng)又滑動(dòng)。因此，制動(dòng)狀態(tài)的粘著系數(shù)值介于靜摩擦因數(shù)值與滑動(dòng)摩擦因數(shù)值之間。如果閘瓦的壓力N1繼續(xù)增加，以致使整個(gè)電機(jī)車的制動(dòng)力超過(guò)式(4-25)的數(shù)值，即把車輪抱死時(shí)，則制動(dòng)車輪輪緣。點(diǎn)將沿軌面向前滑動(dòng)。這時(shí)，制動(dòng)力約減少一半，制動(dòng)減速度大大降低，制動(dòng)距離卻增大了。第二十八頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

因此，閘瓦壓力不能過(guò)大，臺(tái)理的閘瓦壓力應(yīng)使制動(dòng)力為：如果閘瓦最大總壓力為Nmax，總摩擦力為Tmax，對(duì)于整臺(tái)電機(jī)車來(lái)說(shuō)，式(4-22)可以變?yōu)椋簩?duì)整臺(tái)電機(jī)車來(lái)說(shuō)，由式(4-23)可得到：(4-26)(4-28)(4-27)第二十九頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

把式(4-25)及式(4-27)代入式(4-28)，可求得：或式中：δ為閘壓系數(shù)?？紤]到對(duì)于鑄鐵閘瓦，φ≤0.18～0.20，ψ=0.09～0.17，故δ=0.5～0.94，為了保證車輪不被包死，閘壓系數(shù)δ值不應(yīng)超過(guò)0.9。(4-30)(4-29)第三十頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日第六節(jié)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)平均運(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(wèn)題，這個(gè)問(wèn)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。第三十一頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日三、列車組成的計(jì)算計(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(lái)進(jìn)行，這三個(gè)條件是：電機(jī)車的粘著質(zhì)量；牽引電動(dòng)機(jī)的允許溫升；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。(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)車牽引重車組沿上坡啟動(dòng)。

第三十二頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

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：

(4-34)(4-33)第三十三頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日(二)按牽引電動(dòng)機(jī)溫升條件計(jì)算重車組質(zhì)量按電動(dòng)機(jī)的溫升條件，實(shí)質(zhì)上就是按照電動(dòng)機(jī)的等值電流不超過(guò)長(zhǎng)時(shí)電流的條件。直流串激電動(dòng)機(jī)由于磁飽和的關(guān)系，正常工作時(shí)牽引力和電流是成正比的，即其比例關(guān)系是一條直線，只是在低負(fù)荷時(shí)才呈拋物線狀。因此，可以按等值牽引力不超過(guò)長(zhǎng)時(shí)牽引力的條件確定重車組質(zhì)量。等值牽引力可以用均方根法來(lái)求得。即：

(4-35)第三十四頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

為了使計(jì)算進(jìn)一步簡(jiǎn)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，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。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：(4-36)第三十五頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日將式(4-36)代入式(4-35)，即得：因令則式(4-37)為：(4-40)(4-38)(4-39)(4-37)第三十六頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

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(guò)允許溫升，電機(jī)車的等值牽引力應(yīng)不大于長(zhǎng)時(shí)牽引力，即：(4-41)(4-42)(4-43)(4-40)第三十七頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

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：(4-44)(4-45)第三十八頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日第三十九頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日第四十頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日第四十一頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日(三)按制動(dòng)條件計(jì)算重車組質(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(guò)40m，運(yùn)送人員時(shí)不得超過(guò)20m。這個(gè)距離是根據(jù)電機(jī)車照明燈的有效照射距離來(lái)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)的情況來(lái)計(jì)算。第四十二頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

列車開始制動(dòng)時(shí)的速度為長(zhǎng)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：ip為平均坡度，‰；

ωz為重列車運(yùn)行阻力系數(shù)。(4-46)(4-47)第四十三頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日將式(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；

ψ為制動(dòng)時(shí)的粘著系數(shù)，如撒砂時(shí)取0.17。(4-48)第四十四頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日上面按三個(gè)不同條件推導(dǎo)出計(jì)算重車組質(zhì)量的三個(gè)公式，即式(4-34)、式(4-44)及式(4-48)。在多數(shù)情況下，按制動(dòng)條件求得的重車組質(zhì)量小于按其他兩條件求得的。在這種情況下，為了不因減少車組質(zhì)量而使每列車中礦車數(shù)過(guò)少，可以采用這樣的辦法；在重列車下坡時(shí)兩臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)由并聯(lián)改為串聯(lián)運(yùn)行，使?fàn)恳妱?dòng)機(jī)電壓降低一半以降低運(yùn)行速度；或者每隔一定時(shí)間切斷電源，以改善制動(dòng)條件。

第四十五頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

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(lái)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(yīng)當(dāng)指出，由以上方法確定的車組中的礦車數(shù)，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)際條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較作為基礎(chǔ)。(4-49)第四十六頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日四、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。原因是：按溫升條件計(jì)算重車組質(zhì)量時(shí)，是按等阻坡度，并以加權(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(zhǎng)時(shí)速度計(jì)算的減速度。

需要按在平均坡度且在最長(zhǎng)距離運(yùn)行時(shí)，驗(yàn)算其等值電流是否超過(guò)長(zhǎng)時(shí)電流。并且按實(shí)際運(yùn)行速度和實(shí)際所得到的減速度驗(yàn)算其制動(dòng)距離是否符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定。

第四十七頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日(一)驗(yàn)算實(shí)際電動(dòng)機(jī)溫升按平均坡度ip及最長(zhǎng)運(yùn)輸距離Lmax來(lái)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：第四十八頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日重列車及空列車以其平均運(yùn)行速度在最長(zhǎng)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：(4-50)第四十九頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

如果電動(dòng)機(jī)的等值電流值不超過(guò)它的長(zhǎng)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(guò)它的允許溫升，故合適。如果Id>Ich，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(guò)長(zhǎng)時(shí)電流為止。(4-51)第五十頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日(二)驗(yàn)算制動(dòng)距離按重列車運(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：(4-52)第五十一頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

令B=Bmax，則可求得制動(dòng)時(shí)的減速度為：列車的制動(dòng)距離為：即：(4-53)(4-54)(4-55)

上式計(jì)算出的制動(dòng)距離不能超過(guò)40m，若超過(guò)40m時(shí)，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。第五十二頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日五、電機(jī)車臺(tái)數(shù)的確定

礦井(或水平)所需電機(jī)車臺(tái)數(shù)，應(yīng)按該礦井(或水平)投產(chǎn)初期和生產(chǎn)后期分別進(jìn)行計(jì)算。投產(chǎn)時(shí)按前期計(jì)算的臺(tái)數(shù)配置電機(jī)車臺(tái)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(jī)車臺(tái)數(shù)是進(jìn)行供電設(shè)備(包括牽引變流所及牽引電兩等)計(jì)算的依據(jù)。

第五十三頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日(1)列車往返一次所需的時(shí)間：

(2)一臺(tái)電機(jī)車在一個(gè)班內(nèi)可能往返的次數(shù)：(3)每班運(yùn)輸貨載所需列車次數(shù)：k1為運(yùn)輸不均勻系數(shù)，1.25；k2為矸石系數(shù)，用以考慮每班外運(yùn)矸石量，k2=1+每班外運(yùn)矸石量/Ab

(4-55)(4-56)(4-57)第五十四頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日(4)每班運(yùn)人所需列車次數(shù)當(dāng)主要行人平巷的水平距離大于1.5km時(shí)，上下班要用車輛運(yùn)送人員，礦井一般均為兩翼開采，兩翼每班運(yùn)送人員按一次考慮，共計(jì)兩次nr=2次／班；運(yùn)距小于1.5km時(shí)，不用車輛運(yùn)送人員nr=0。(5)每班列車運(yùn)輸?shù)目偞螖?shù)：(6)工作電機(jī)車臺(tái)數(shù)：(4-58)(4-59)(7)礦井電機(jī)車總臺(tái)數(shù)：

(4-60)第五十五頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日六、蓄電池式電機(jī)車的計(jì)算特點(diǎn)除按粘著條件、電動(dòng)機(jī)溫升條件及制動(dòng)條件確定車組質(zhì)量外，對(duì)蓄電池式電機(jī)車還應(yīng)按電池組的容量來(lái)確定車組質(zhì)量。(1)在一個(gè)往返周期內(nèi)列車所做的功為：(4-61)式中：Lm為最大運(yùn)輸距離。(2)蓄電池組在一個(gè)往返周期內(nèi)輸出的能量：(4-62)第五十六頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日重、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)第五十七頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日(3)一臺(tái)電機(jī)車在一個(gè)班內(nèi)的電能消耗為：(4)蓄電池組的放電容量為：(4-66)(4-67)第五十八頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日(5)計(jì)算重車組質(zhì)量因?yàn)橐慌_(tái)電機(jī)車在一個(gè)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(duì)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)第五十九頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日作業(yè)3：一運(yùn)輸大巷電機(jī)車運(yùn)輸如圖所示，試確定電機(jī)車型號(hào)和礦車型號(hào)、并確定列車組成和機(jī)車臺(tái)數(shù)。（用于低瓦斯礦井）

西翼：3‰3‰東翼：

出煤45萬(wàn)t/年井底車場(chǎng)出煤90萬(wàn)t/年出矸5萬(wàn)t/年出矸30萬(wàn)t/年500m500m1500m3‰3‰5‰2500m2000m第六十頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日鋼絲繩牽引卡軌車運(yùn)輸是采用摩擦絞車牽引的往返式運(yùn)輸，其基本計(jì)算內(nèi)容包括：列車組成、阻力、張力、絞車牽引力及功率、鋼絲繩的拉緊力。(一)基本參數(shù)l.運(yùn)行速度卡軌車牽引絞車一般采用液壓摩擦絞車，運(yùn)行中可進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，實(shí)際運(yùn)行速度的大小可根據(jù)實(shí)際運(yùn)量和運(yùn)距來(lái)調(diào)整?？紤]到在重型設(shè)備運(yùn)輸時(shí)的安全穩(wěn)定性．目前在設(shè)計(jì)時(shí)卡軌車的最大運(yùn)行速度一般均不超過(guò)2m／s。鋼絲繩牽引卡軌車基本計(jì)算第六十一頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日2．運(yùn)輸單元的平均有效載荷在物料及設(shè)備的輔助運(yùn)輸中，運(yùn)送物料的品種繁多。采用集裝化運(yùn)輸是實(shí)現(xiàn)從地面供貨點(diǎn)到井下使用點(diǎn)運(yùn)輸過(guò)程各工作環(huán)節(jié)的輔助運(yùn)輸機(jī)械化的基礎(chǔ)。它可大大提高運(yùn)輸效率、安全性和降低勞動(dòng)強(qiáng)度，在確定井下運(yùn)輸量時(shí)，根據(jù)材料、設(shè)備的重量和尺寸大小，用集裝箱和捆扎的方式，將各種物品組合成一個(gè)個(gè)便于運(yùn)輸及裝卸的運(yùn)輸單元。第六十二頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日(二)列車組成牽引卡軌車是由牽引車、基本運(yùn)輸車、制動(dòng)車組成的，其列車組成計(jì)算就是根據(jù)運(yùn)輸量或絞車的牽引能力來(lái)確定滿足運(yùn)輸能力所需的基本運(yùn)輸車輛的數(shù)目。在設(shè)計(jì)運(yùn)輸設(shè)備能力時(shí)，要按最大負(fù)荷、最大運(yùn)距考慮，并計(jì)入20％的備用能力，以便適應(yīng)加大采掘強(qiáng)度時(shí)運(yùn)輸能力的增加。第六十三頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日

繩牽引卡軌車運(yùn)輸為往返式運(yùn)輸，為達(dá)到一定運(yùn)輸能力，每次應(yīng)牽引的運(yùn)輸車數(shù)根據(jù)下式計(jì)算：(5-16)式中：Z為每次牽引的運(yùn)輸車數(shù)；

Q為每次運(yùn)輸需完成的運(yùn)輸量；

G為每個(gè)運(yùn)輸單元有效載重量；

L為運(yùn)輸距離；

Vp為平均運(yùn)行速度；

tp為裝、卸載及調(diào)車等輔助作業(yè)時(shí)間。第六十四頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日若運(yùn)輸量以運(yùn)輸單元件數(shù)計(jì)，則:(t/h)(5-17)式中：n為每小時(shí)需運(yùn)送的運(yùn)輸單元數(shù)。則運(yùn)輸車數(shù)為：

(5-18)卡軌車列車組成：一輛專用牽引車加z輛運(yùn)輸車加一輛制動(dòng)車，或一輛兼用牽引車加(z-1)輛運(yùn)輸車加一輛制動(dòng)車。第六十五頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日(三)運(yùn)行阻力鋼絲繩牽引卡軌車的總運(yùn)行阻力主要包括列車運(yùn)行阻力和牽引繩沿線路運(yùn)行時(shí)所受的各項(xiàng)阻力(見圖5-13)。下面說(shuō)明計(jì)算方法。1．列車運(yùn)行阻力列車運(yùn)行的靜阻力主要是基本阻力和坡道阻力?；咀枇κ橇熊囘\(yùn)行經(jīng)常承受的阻力，它由阻力系數(shù)計(jì)算，阻力系數(shù)由試驗(yàn)得到。坡道阻力是列車在坡道運(yùn)行時(shí)，列車重力沿坡道傾斜方向的分力，計(jì)算方法如下：

第六十六頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D5-13繩牽引卡軌車原理圖第六十七頁(yè)，共七十四頁(yè)，2022年，8