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矿井运输提升之窄轨铁路运输设备

2020-07-22 来源:好走旅游网
2016/12/9

窄轨铁路运输设备电机车机车是轨道运输的一种牵引设备,是长距离水平巷道的主要运输工具。按照使用的动力分为电机车和内燃机车,牵引电机(或内燃机)驱动车轮转动,借助车轮与轨道的摩擦力,使机车在轨道上运行。一、概述目前,我国煤矿大多使用的是直流电机车。直流电机车按供电方式分为架线式电机车和蓄电池式电机车两种。按电机车的粘着质量(能够产生牵引力的质量即作用于主动轮对上的质量)分类,架线式电机车有:1.5、3、7、10、14、20吨几种;蓄电池式有2、2.5、8、12吨几种。小于7t的电机车一般用作短距离调车用或用于输送量不大的采区平巷。1

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•按电机车的轨距分为600mm、762mm、900mm三种,其中762mm轨距主要用于较大的金属矿井中,中小型煤矿多采用600mm轨距,大型煤矿多采用900mm轨距。•按电压等级,架线式电机车有100V、250V、550V三种,其中100V用于3t及以下吨位的电机车;蓄电池式电机车有40/48V与110/132V两个等级。40/48V电压等级用于2.5t以下吨位的机车。矿用电机车的外形(a)蓄电池电机车;(b)架线式电机车2

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蓄电池电机车分为一般型、安全型和防爆炸特殊型三种。①一般型适用于无瓦斯煤尘爆炸危险的矿井巷道运输;②安全型适用于有瓦斯、煤尘,但有良好通风条件,瓦斯、煤尘不能聚集的巷道运输;③防爆特殊型适用于有瓦斯煤尘爆炸危险的矿井巷道运输。矿用电机车广泛应用于水平或近水平巷道,巷道坡度一般为3‰,局部坡度不能超过30‰ 。《煤矿安全规程》对电机车的应用范围作有明确的规定,主要是:(1)低瓦斯矿井进风的主要运输巷道内,可以使用架线电机车,但巷道支护必须使用不燃性材料支护。(2)在高瓦斯矿井的主要运输巷道内,应使用矿用防爆特殊型蓄电池式电机车,如果使用架线电机车,必须采取特殊措施以满足该《煤矿安全规程》的一系列规定。(3)在瓦斯突出的矿井和瓦斯喷出区域中,进风主要巷道内或主要回风巷道内,都应使用矿用防爆特殊型蓄电池式电机车,并必须在机车内装设瓦斯自动检测报警仪。3

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•电机车型号含义:架线式工矿电机车的型号及其含义:以ZK10—6/550—6C为例,•Z—架线式;•K—井下矿用(L—露天矿用);•10—粘重为10t;•6—轨距为600mm;•550—直流电压550V;•6—设计序号;•C—带翘板配底卸或侧卸矿车。蓄电池式工矿电机车的型号及其含义:以XK2.5—6/48—1KBT为例•X—蓄电池式;•K—井下矿用;•2.5—粘重为2.5t;•6—轨距为600mm;•48—蓄电池电压为48V;•1—电压设计序号;•KBT—煤矿防爆特殊型。4

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二、架线式电机车的供电系统架线式电机车运转设备包括列车和供电设备两部分。列车是由电机车和矿车组组成;供电设备是由牵引电网和牵引变流所组成。架线式电机车的供电系统如下图所示。架线式电机车的供电系统1—牵引变流所;2—供电电缆;3—馈电点;4—架空裸导线;5—电机车;6—运输轨道;7—回电点;8—回电电缆;9—矿车•牵引电网是由架空线和轨道向架线式电机车供应电能的网络,由供电电缆、回电电缆、架空接触线和轨道四部分组成,工作时,沿轨道运行的电机车上部,靠受电弓接触架空线并获取电能,下部则利用车轮与轨道接触,构成一个回路,使牵引电动机工作,从而使电机车牵引矿车组行驶。•牵引交流所中的主要设备有变压器、整流器、和直流配电设备,牵引交流所一般与井底车场变电所在一起或在附近硐室中。5

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•电机车录像三、矿用电机车的机械结构ZK型矿用架线电机车构造示意图。包括车架、轴承箱、弹簧托架制动装置、加砂装置、连接缓冲装置及电气设备1—车架;2—轴承箱;3—车轮;4—制动系统;5—砂箱;6—电动机7—控制器;8—自动开关9—起动电阻10—集电弓;11—车灯;12—缓冲连接装置6

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1、车架是机车的主体,由钢板焊接而成。车架通过弹簧托架支承在轴承箱上,电机车所有机械装置和电气设备均安装在车架上。两块隔板11既增加了车架的强度,又把车架分隔成司机室、电动机室和电阻箱三部分。两块侧板7上各开有两个T形轴承箱侧孔2,孔下部安放轴承箱5,上部安放弹簧托架1。2、行走机构由轮对、减速齿轮及电动机组成。轮对由两个车轮压装在车轴上组成,全车有两副轮对。电动机,它一端用轴承装在车轴上,另一端用机壳上的挂耳经弹簧吊挂在车架上,可以缓和运行中对电机的冲击振动。通过齿轮传动带动车轴1转动。车轴用优质钢锻压而成,其上有传动齿轮5和支持电机的轴瓦4,两端轴颈6安装在车架两侧轴承箱的轴承孔中。1—车轴;2—轮芯;3—轮箍;4—轴瓦;5—传动齿轮;6—轴颈7

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3、弹簧托架与轴承箱弹簧托架作用是减震,并通过均衡梁将机车重量均衡地分配在各个车轮上。托架由扁簧叠起来,中间用箍套结而成,箍的底部支撑在轴承箱3上,最上面一块弹簧板的两端借助连接板4和车架铰接。轴承箱3是一个带盖的铸钢或铸铁箱体,车轴的两端均装在轴箱中,轴箱上面设有安放弹簧托架的座孔,箱盖两侧的滑槽与车架相配,当机车在不平整的轨道上运行时,轮对在车架上能上下活动,通过弹簧托架起缓冲作用。1—均衡架;2—板弹簧3—轴承箱4—连接板4、制动系统司机室内的手轮1安在螺杆3上,当顺时针旋转手轮时,螺母4和均衡杆5及拉杆6都沿螺杆的轴向向左移动,借助于制动杆7与8使前后闸瓦同时动作,即两制动杆用连杆连接,连杆的顶端与车架铰接,于是闸瓦便压向前后轮而使机车制动。旋转角度越大,制动力越大。反之,手轮逆时针旋转,则解除制动。反正扣调节螺丝11用于调整闸瓦与车轮之间的间隙。1—手轮;2—衬套;3—螺杆;4—螺母;5—均衡杆;6—拉杆;7、8—制动杆;9,10-闸瓦11-调节螺丝8

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5、撒砂系统是为了增加车轮与钢轨之间的粘着系数,以获得较大的牵引或制动力。加砂装置有四个砂箱,由司机室中上下两个手柄操纵,一个手柄操纵两个砂箱。两个手柄靠弹簧复位。拉杆1左拉→通过摇臂2使拉杆3上提→锥体4上移→砂导管5出砂6、连接与缓冲装置连接器用来连接矿车,电机车的连接装置一般是做成多层接口的,以连接不同高度的矿车,在连接销孔中插入连接销即可。矿用电机车的两端有连接缓冲装置,缓冲器用来减缓冲击。架线式电机车上采用铸铁的刚性缓冲器;蓄电池式电机车上则采用带弹簧的缓冲器,以减轻电池所受的冲击。9

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四、矿用电机车的牵引电机及其控制矿用电机车的牵引电动机,目前都采用直流串激电动机。由于矿用电机车工作条件较恶劣,牵引电动机经常受到机械震动以及煤尘、污垢的侵入。因此,电动机外壳很坚固,且全封闭的,靠自然冷却。1、直流串激电动机与其它激磁方式的直流电动机比较,具有如下优点:①在起动电流较小的情况下,可以获得较大的起动转矩,具有较大的过负荷能力。②牵引电压电网脉动时,只影响转数,对其转矩影响较小,因此在牵引电网电压降较大时,电机车也能起动。③负荷变化时,电动机的功率变化很小,负荷增大时,电动机转速下降,但其功率几乎不变。④两台串激电动机并联工作时,负荷分配比较均匀。10

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2、牵引电动机的功率有长时功率和小时功率之分。→ 长时功率是指在电动机绝缘材料的允许温升条件下,电动机长时连续运转所能输出的最大功率。主要取决于电动机的散热能力。→小时功率指在允许温升条件下,电动机连续运转一小时的最大功率,它是电动机的额定功率,标在电机铭牌上。主要取决于电动机的绝缘材料和冷却性能的好坏。与功率相对应,电流牵引力和转速也有长时制和小时制之分。3、牵引电机的启动原理矿用电机车工作条件困难,启动频繁,因而要求启动时能量消耗要小,启动要平稳,以避免机械冲击。牵引电机在静止时电枢绕组内没有反电势,而绕组本身电阻很小,因此,如果在启动时把牵引电动机直接加上全电压,电动机各绕组中通过的电流会很大,会引起绕组很快发热甚至烧毁。此外还会产生很大的扭矩,引起机械部分损坏。为了限制启动时的电流冲击,并保持一定的电流数值,普遍采用在牵引电机的电路上串上启动电阻和将两台牵引电机串并联的方法进行启动。11

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4、牵引电机的启动方法①串接电阻的启动方法:在牵引电机的电路中串接启动电阻,随着电动机转速的提高,必须相应减小启动电阻值,才能保持牵引力不变。理想的启动是使启动电阻平滑减小,但能量损失在电阻上,不经济。②串并联启动方法:第一步:将两台电机串联,并加入启动电阻,然后逐步切除电阻。第二步:将两台电机并联,加入适当电阻,然后逐段切除,直至两台电机不带电阻并联运行,这时电机车达到全速运行。12

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5、牵引电机的调速①改变电动机的端电压→串联电阻法:通过改变串联电阻的数值调速,不经济。→串并联法:是一种经济的调速方法,虽然平滑性差,但两级速度基本上可以达到电机车运输的要求,一般正常运行时电机为并联,过弯道、道岔时电机为串联。13

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→可控硅脉冲调速法:在牵引电机的电路中串联可控硅元件,利用可控硅断续供电来改变电动机端电压的平均值,达到调速的目的。可控硅调速的优点:•节约电能,在启动和调速过程中可减少电能损耗20%。•启动平稳,均匀加速,实现了无极调速,启动力矩大。•无触点控制,减少了日常维护。脉冲调速的基本原理:在电动机回路内串入高速开关GK,开关按一定频率闭合和断开,把直流电压转变成一系列脉冲电压,加在电动机两端,电机两端电压为脉冲电压的平均值。改变闭合和断开的周期即可改变电机两端的电压,达到调速的目的。14

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②改变电动机的每极磁通这种方法用于单电机小型矿井的电机车。→改变励磁绕组的匝数:把励磁绕组分为两组,当两组励磁绕组全部接入主回路时,每极磁通最大,电机的转速最低,当只有一组励磁绕组接入主回路时,每极磁通被削弱,,电机转数增高。→改变励磁绕组的接线:励磁绕组串联时电机的旋转速度最低,并联时电机转速增高。6、电气制动•矿用电机车的电气制动大多采用动力制动,也称为耗能制动。原理是:牵引电机在一定工作条件下可以转变为发电机进行运转的可逆性,当牵引电机转变为发电机时,列车的动能转变为电能,这时电流将转变为相反的方向,使电动机轴上产生制动力矩。15

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•电气制动的优点:→不从电网吸取电能,线路简单,机械冲击不大。电气制动的缺点是:→制动过程中,电动机中有电流通过,电机绕组温度增高,所以牵引电机的功率比不用动力制动时增加15%-20%,采用动力制动不能完全停车,还需使用闸瓦制动。五、电机车的电气设备1、起动电阻起动电阻的作用是限制牵引电动机的起动电流。它通常由几个单独的电阻元件组成,因连接方式不同,电阻值大小也不相同。矿用电机车一般采用带状电阻,带状电阻是用不同断面高电阻率的铜或铁、铬、镍合金带做成的螺旋状电阻,起动电阻是牵引电动机进行起动、调速和进行电气制动的重要设备。16

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2、控制器控制器是操纵牵引电动机及电机车运行的重要设备。它包括主控制器和换向器。主控制器具有接触点磨损少,消弧措施较完善,能承受较频繁的带电操作,而换向器因无消弧装置,故只能在无负荷电流下变换档位。主控制器与换向器之间装有机械闭锁装置,这种闭锁的作用是:①只有当主器处于“0”位时,换向器才能转动。②只有当换向器手柄先置于“向前”或“向后”位置时,才能转动主轴,那换向器在零位时主轴不能转动,这样可以确保司机正确选择开车方向。③当一台电动机发生故障,只有另一台电动机单独运行时,主轴手柄不能转到2台电动机并联运行位置上。④只有当两个控制器都处于“0”位时,换向器手柄才能从轴上取下来。以免接错电路损坏电器。17

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3、受电弓•架线式电机车用受电弓从架空线上取用电能。受电弓按构造可分为弓式和接触式两种,矿用电机车采用弓式,受电弓除单弓受电外,还有双弓受电,双弓受电可以增大受电弓接触面积,减小接触电阻,有利于吸取电能,当轨道坡度变化时,可避免或减少受电弓产生电弧的可能性。4、自动开关与照明装置自动开关是电机车主回路的电源开关。电机车前后均装有照明灯,通常由接触网络供电,除此之外,电机车还有接入网络的携带用灯。18

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六、矿用电机车常见故障分析1、制动距离达不到规定。主要是制动系统不良,其部位有:1)闸瓦磨损过限未及时调整或更换;松闸状态时,闸瓦与车轮踏面的间隙大于5毫米;2)制动系统螺杆、螺母、销轴及孔磨损过限;3)制动杆歪斜,闸瓦接触不严。2、撒砂管不撒砂.主要原因可能是:1)砂箱内无砂或砂潮湿不干燥;2)砂管堵塞3)撒砂操纵杆变形19

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3、齿轮箱有异响(一级传动齿轮)。主要原因可能是:1)齿轮箱固定螺栓松动,振动出声;严重时螺栓丢失;齿轮箱掉下;2)齿轮箱歪斜与齿轮摩擦3)齿轮磨损过限或打牙;4)牵引电机与轮对的滑动轴承磨损过限,使齿轮啮合不好。4、轮对轴承温度高。轮对轴承外壳温度超过75℃,主要原因可能是:1)轴承缺油或损坏;2)轴承外套与轴承箱松动,发生相对转动;3)轴承间隙不合适;4)轴承外盖歪斜卡住轴承。20

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5、电机车行走时突然车身歪斜左右摇晃。遇有这种情况时应立即停车检查。可能是:1)轮对断轴。应通知调度,用平板车将断轴端抬起,使断轴轮对完全离开轨道。再将电机车与平板车绑好,然后将断轴电机车拉回车库进行处理;2)车体弹簧折断。不严重时可以空车慢速行驶入车库,严重时要用平板车垫起入库。6、行走时突然电流增大。在排除电气故障后,可能是有被牵引的矿车脱轨。矿车脱轨可能发生在列车的尾部,也可能发生在列车的中部;可能是矿车前轮脱轨,也可能是矿车后轮脱轨。脱轨的矿车应用复轨器进行复轨。21

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小结1、了解电机车的类型和使用条件。2、了解电机车的供电系统组成。3、熟悉电机车的机架、传动装置、弹簧托架、轴承箱、制动装置、加砂装置等机械设备的作用、结构和工作原理。4、理解电机车牵引电机的特点、启动原理、启动方法、电机的调速方法以及电气制动方法。5、了解电机车相关电气设备的作用。5、会分析电机车常见故障的原因。矿车一、矿车分类为满足煤矿井上、下各种运输的需要,使用大量不同类型和结构的矿车,按用途可分为:⑴固定车箱式矿车,这种矿车需用翻车机卸车;⑵翻转车箱式矿车,车箱能侧向翻倾卸车;⑶底卸式矿车,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;⑷材料车,专用于装运长材料;22

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•⑸平板车,装运大件设备;•⑹人车,它是有座位的专用乘人车,分斜井人车、平巷人车和猴车;•⑺梭车,车底装有刮板链,在短距离内运送散料的特殊车辆,用于掘进工作面运煤矸;•⑻仓式列车,车底装有刮板链,是由多节短车厢铰接构成的。•此外还有各种专用车辆,如炸药车、水车、消防车等。23

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二、矿车的技术特征⑴矿车容积:矿车车箱内的装载体积,单位为立方米(m3);⑵名义载重:矿车允许的装载重量;⑶最大载重:矿车最大允许的装载重量;⑷轨距:窄轨车辆常用的轨距为600mm、762mm、900mm;⑸轴距:矿车两轴的距离,它与矿车的纵向稳定性及轨道的曲率半径有关,井下轨道曲率半径为矿车轴距的7~10倍;。⑹外型尺寸:即矿车外型长×宽×高的最大尺寸;⑺自重:矿车自身的重量;⑻车皮系数:矿车自重与矿车载重及矿车自重和的比;⑼容积利用系数:为矿车有效容积与矿车外型最大体积的比24

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三、矿车的结构矿车主要由车厢、车架、车轮、缓冲器、连接器等组成。1—车厢;2—缓冲器;3—连接器;4—车轮;5—车架1、车厢:用钢板制成,根据卸载方式分为翻转车厢式、固定箱式和底卸式。翻转车厢式矿车其车厢多呈“V”形,主要用于小型矿井人力运输;固定箱式矿车箱底多呈“U”形,必须用翻车机卸载,适用于中小型矿车;底卸式矿车不粘车厢底,卸载快,运输能力高。25

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•底卸式矿车是由电机车直接牵引矿车组进入卸载站,矿车两侧翼板支承在两列托滚组上,车底由于失去支承被货载压开,车底中间卸载轮沿卸载曲轨运行,煤自行卸入煤仓里。卸载后,卸载轮在复位段曲轨的作用下车底复位,矿车复轨。1—车箱;2—卸载曲轨;3—卸载轮;4—轮轴;5—车底;6—转轴2 轮轴对: 每副轮轴对由一轴二轮组成,共两副。每辆矿车共需8套轴承。3 缓冲器: 它装在车架的两端,承受彼此相碰时所产生的撞击力,保护矿车正常运行和延长矿车的使用寿命。4 车架:车箱、轮轴、缓冲器、连接器都固定在车架上。26

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5 连接器: 用以将矿车连成列车,并传递拉力。连接器分人工挂钩和自动挂钩两种。目前矿车使用的连接器都是牵引链型,由牵引链、插销和插销座组成。《煤矿安全规程》规定:倾斜井巷运输时,矿车之间的连接、矿车和钢丝绳之间的连接都必须使用不能自行脱落的连接装置,因此,矿车连接器的插销必须有防脱落装置。矿车的连接钩环、插销和无极绳运输的连接装置的安全系数都不得小于6,运送人员的车辆,每一个连接器、钩环和保险链的安全系数都不得小于13. 小结熟悉矿车的类型、技术特征和结构组成27

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