矿用电机车讲义.doc

第十章 矿 用 电 机 车 第 次课 年 月 日 章题目 第十章 矿 用 电 机 车 方式 课堂 模块 矿 用 电 机 车 方法 启发式、举例 单元 矿 用 电 机 车 手段 多媒体板书 教学目的 1、理解和掌握矿用电机车主要部件的结构 2、了解掌握轨道与矿车的技术要求 教学基本内容 1、 电机车的概述 2、 矿用电机车的机械结构 3、 轨道与矿车 重点 矿用电机车的结构和功能 难点 轴箱与人车 内容拓展 毕业设计和科研实际 参考教材 1、谢锡纯. 矿山机械与设备，中国矿业大学出版社。 2、洪晓华. 矿井运输提升. 徐州中国矿业大学出版社，2005 作业 上次课内容回顾及本次课内容引出（5分钟） 1、带式输送机的组成部分 2、带式输送机的传动原理 3、带式输送机的安全保护 第十章 矿 用 电 机 车 第一节 概 述 机车是轨道车辆运输的一种牵引设备，按使用的动力分，有电机车和内燃机车。牵引电机或内燃机驱动车轮转动，借助车轮与轨面间的摩擦力，使机车在轨道上运行。这种运行方式，它的牵引力不仅受牵引电机或内燃机功率的限制，还受车轮与轨面间的摩擦制约。机车运输能行驶的坡度有限制，运输轨道坡度一般为3‰，局部坡度不能超过30‰。 图31 架线式电机车的供电系统 1牵引交流所；2馈电线；3馈电点；4架空裸导线； 5电机车；6运输轨道；7回电点；8回电线；9矿车 架线式电机车运行时，受电弓与架空线间难免发生火花。因此架线式电机车只能在低沼气矿井进风全风压通风的主要运输巷道内使用，巷道支护必须使用不燃性材料；如在高沼气矿井进风全风压通风的主要运输巷道内使用架线式电机车，必须遵守煤矿安全规程有关规定。 蓄电池式电机车由车上携带的蓄电池供电，运输线路不受限制，但需要充电设施，蓄电池放电到规定值时需更换。蓄电池电机车，只一端有驾驶室，向另一端运行时，电油箱阻碍司机视线，司机只好探身室外了望，容易发生事故。采用双驾驶室能解决这一不安全因素，现在已有双驾驶室蓄电池式电机车。 蓄电池式电机车按其防爆安全性能分为 ①防爆安全型 电动机、控制器、灯具、电缆插销等均为防爆型，蓄电池和电池箱为普通安全型 用于以全风压通风的瓦斯矿井主要运输巷道、掘进岩石巷道 ②防爆特殊型两种。电动机、控制器、灯具、电缆插销等为隔爆型，蓄电池则为防爆特殊型。主要用于瓦斯矿井的主要回风道和采区进风及回风道。 第二节 矿用电机车的机械结构 矿用电机车由机械和电气两大部分组成。机械部分的基本结构如图33所示，下面分别简述如下 一、车架 车架是机车的主体，是由厚钢板焊接而成的框架结构。除了轮对和轴承箱，机车上的机械和电气装置都安装在车架上。车架用弹簧托架支承在轴承箱上。运行中因常受到冲击、碰撞，而产生变形，所以应加大钢板厚度或采取相应的增加车架刚度的措施。 图32 矿用电机车外形图 1车架；2轴承箱；3轮对；4制动手轮；5砂箱；6牵引电动机；7控制器； 8自动开关；9起动电阻器；10受电弓；11车灯；12缓冲器及连接器 二、轮对 轮对由两个车轮压装在一根轴上而成。车轮有两种，一种是轮箍和轮芯热压装在一起的结构如图３4；另一种是整体车轮。前者的优点是轮箍磨损到极限时，只更换轮箍不用整个车轮报废。驱动轮对有传动齿轮，电动机经齿轮减速后带动轮对旋转。 矿用电机车的轮对 1车轴；2轮心；3轮箍；4轴瓦；5齿轮；6轴颈 三、轴箱 轴箱是轴承箱的简称，与轮对两端的轴颈配合安装，轴箱两侧的滑槽与车架上的导轨相配，上面有安放弹簧托架的座孔。车架靠弹簧托架支承在轴箱上，轴箱是车架与轮对的连接点。轨道不平时，轮对与车架的相对运动发生在轴箱的滑槽与车架的导轨之间，并依靠弹簧托架起缓冲作用。 轴箱 1轴箱体；2毡圈；３止推环；4滚动轴承；5止推盖； 6轴箱端盖；7轴承压盖；8座孔；9滑槽 四、弹簧托架 弹簧托架是一个组件，由弹簧、连杆、均衡梁组成。图３6是一种使用板簧的弹簧托架。每个轴箱上座装一付板簧，板簧用连杆与车架相连。均衡梁在轨道不平或局部有凹陷时，起均衡各车轮上负荷的作用。 图36 弹簧托架 1均衡梁；2板簧；3轴箱 五、齿轮传动装置 矿用电机车的齿轮传动装置有两种型式一种是单级开式齿轮传动，其结构如图３7（a）；另一种是两级闭式齿轮减速箱，其结构如图３7（b）。开式传动方式传动效率低，传动比较小，而闭式齿轮箱传动效率较高，齿轮使用寿命较长。 矿用电机车的齿轮传动装置 （a）单级开式齿轮传动（b）闭式齿轮减速箱 六、制动装置 电机车的制动装置分为 ㈠机械制动 利用制动闸或制动器进行制动。矿用电机车的制动闸多是闸瓦式，用杠杆使闸瓦紧压车轮踏面，借助闸瓦与车轮的摩擦力形成制动力矩。操作方式有手动、气动和液动三种。手动操作的制动装置如图３8 ㈡ 电气制动两种。电气制动是牵引电动机的能耗制动，不需要专门设置，只须用控制器改变电气线路即可。 矿用电机车的手动制动装置 1手轮；2螺杆；3衬套；4螺母；5均衡杆； 6拉杆；7、8制动杆；9、10闸瓦；11正反扣调节螺丝 七、撒砂装置 机车上的撒砂装置，是用来向车轮前沿轨面上撒砂，以加大车轮与轨面间的摩擦系数。砂箱内装的砂子应是粒度不大于1mm的干砂。其结构如图所示。 矿用机车撒砂装置 缓冲器及连接器 1、3拉杆；2、摇臂；4、锥体； 5、出砂导管 6、弹簧 八、缓冲器及连接器 缓冲器设在车架的两端，用以承受冲撞。采用弹簧缓冲器能减轻冲击。 连接器用来连接被牵引的列车。为了能连接不同牵引高度的矿车，机车上的连接器做成多层接口。目前矿用电机车的连接器还多是手动摘挂，已有改用自动连接器的机车在使用。 第三节 轨道与矿车 一、轨道 目前矿井用轨道有三种标准窄轨、槽钢轨和吊装单轨。矿山主要运输中使用标准窄轨，其他两种只在辅助运输中使用。 标准窄轨的结构如图所示。 标准窄轨的结构 1钢轨；2道钉；3轨枕；4道床；5底板；6水沟 轨道建筑由两部分组成 下部建筑 主要是巷道底板和水沟 上部建筑是钢轨、联接零件、轨枕和道床。 矿用钢轨属轻轨系列，钢轨的型号用每米长的质量kg／m表示，有11、15、18、24、38几种型号。矿用钢轨不仅要耐磨，而且要耐腐蚀。井下各种巷道内使用的轨型，应按最大轴重、车速及运输量选择。 联接包括钢轨之间的联接及钢轨与轨枕之间的联接。钢轨之间的联接有鱼尾板联接及焊接两种。鱼尾板联接是用鱼尾板和鱼尾螺栓、弹簧垫圈将两个轨头联在一起，如图310b所示。钢轨与轨枕之间用道钉或螺拴进行联接。 钢轨将压力直接传给轨枕，并经轨枕较均匀地传给道床；轨枕还能保持轨道的稳定性，防止轨道的纵向和横向移动。轨枕有木质和钢筋混凝土两种，煤矿现多用预应力钢筋混凝土轨枕，以节约木材。 道床即道碴层，其作用是固定线路、将轨枕的载荷均匀地传到底板上。道床有石碴道床、整体道床两种。 整体道床是用混凝土浇灌成一整体的结构，其优点是行车稳定，线路维修工作量小，施工精度高，但有底鼓的巷道不能使用。 轨道的轨距是两条钢轨的轨头内缘距离。轨距是轨道、机车和矿车的重要规格参数，我国矿井窄轨铁路使用的标准轨距有600 mm、762mm、900mm三种。 矿用车辆有标准窄轨车辆、卡轨车辆、单轨吊挂车辆和无轨机动车辆。标准窄轨车辆就是通常说的矿车，是目前我国煤矿使用的主要车辆，也是实际使用数量最多的一种。 1．矿车的类型 矿车的类型很多，按其用途可分为如下几类 （１）运散装物料，有固定车箱式、翻转车箱式、底卸式等； （２）运材料及设备，有材料车、平板车； （３）运人，有平巷人车、斜巷人车； （４）特殊用途，有仓式列车、轨道梭车、消防车、炸药车、水车等。 2．几种主要矿车 1固定车箱式矿车 固定车箱式矿车的优点是结构简单、制造容易、使用可靠、车皮系数矿车质量与货载质量之比较小、容积系数有效容积与外形尺寸之比较大、坚固耐用、维修方便；缺点是必须有专用卸载设备、卸载效率低。用于中、小型煤矿，目前装载量均不超过3t。 固定车箱式矿车由车箱、车架包括缓冲器、轮对和连接器等构成。 2底卸式矿车 主要优点是卸载速度快且不需要人工劳动、矿车的重心较低、稳定性较好； 主要缺点是结构太复杂、维修量大。 结构特点是具有绞接活门式车底； 其运行特点是电机车牵引重载车组通过卸载站时，不停车、不摘钩、在行驶中连续卸载，卸空的矿车在继续行进的过程中自动关闭活门。 最常用的底卸式矿车有3t轨距600mm和5t轨距900 mm两种。 普通型车箱3t底卸式矿车 3人车 人车是有座位的专用乘人车，分平巷车及斜巷人车。两车的主要区别在于为保证运送人员的安全，斜井人车装有防坠器，它是钢丝绳破断或绞车发生故障时防止跑车的保护装置。常用的斜巷人车防坠器有插爪式、抱轨式两种。 插爪式斜巷人车在运行中断绳时，弹簧拉杆式开动机构将插爪的锁勾打开，插爪靠其自重下落，插入道床中。为缓和冲击、平稳停车，插爪装在可在车底架上滑动的滑架上，车底架下装缓冲木，断绳时，插爪落下插入道床中后，车体因惯性继续下行，缓冲木被滑架上的阻爪抵住，阻爪上的刃口劈入缓冲木，吸收了车体的动能，车体逐渐减速停在轨道上。插爪式斜巷人车的适用倾角为630。 1车体；2双轴转向架；3防坠装置的滑架；4制动插爪； 5主拉杆；6手动拉杆；7传动弹簧；8制动缓冲木 抱轨式斜巷人车上有两对抱爪。正常运行时，两对抱爪分别在两条钢轨的上方；断绳时，弹簧拉杆式开动机构将抱爪的锁挡机构打开，在弹簧和抱爪自重作用下，抱爪转向钢轨，从两侧抱紧钢轨，且越抱越紧，将人车制动在钢轨上。为缓和制动时的冲击，抱爪装置装在与车底架之间能相对滑动的制动架上。制动架的缓冲装置是利用钢丝绳经几个波形弯抽出的阻力消耗能量的原理制成的。钢丝绳抽出的阻力可根据需要进行调整。 抱轨式斜井人车 1手动操纵装置（一）；2闭锁装置；3车体；4主拉杆；5制动装置；6轮对；7缓冲装置；8连接链及碰头；9手动操纵装置二；10照明灯 抱轨式斜巷人车一般由两节头车和若干辆挂车组成一列如图314。头车上有抱轨式制动装置、开动机构、缓冲装置等构成的防坠装置；挂车上无防坠装置。使用中根据斜巷倾角和提升能力，按要求组列。 抱轨式斜巷人车适用于10～40、无沼气和无煤尘爆炸危险的斜井或斜巷中，其制动方式平稳并容易恢复，列车最大运行速度为4m／s。 使用斜巷人车应按煤矿斜井人车试验细则进行定期试验，以保证其性能良好，运行安全。 本次课小结