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矿山运输之轨道矿车及机车

  

矿山运输之轨道矿车及机车

  矿山运输之轨道、矿车及机车_交通运输_工程科技_专业资料。文档均来自网络,如有侵权请联系我删除文档 2010培训课件 矿山运输 主讲:路仁江 2010.11 概论 1、矿山运输的定义 2、矿山运输的特点 3、矿山运输的分类 概论 矿山运输: 将地下采出的有用矿物由采掘工作面运往地 面转载站、选矿厂,将废石运到废石堆,或将人 员、材料、设备及其它物料运入、运出的各种运 输作业。因此,它是矿山生产的重要环节。 矿山运输的特点: 运量大、品种多、巷道狭窄、运距长短不一、 线路复杂、可见距离短。因而,作业复杂、维护 检修困难、安全要求高。 概论 矿山运输的分类: 一、按运输设备划分有: 1、有轨运输(如矿井机车运输、钢丝绳运 输); 2、无轨运输(如矿用输送机运输、水力运 输和架空索道运输)。 概论 矿山运输的分类: 二、按运输空间划分有: 1、矿石地下运输:指回采工作面到出矿溜 井或采区矿仓之间的运输。矿石在阶段运 输巷道装车并组成列车,由电机车牵引送 到出矿溜井,或由输送机运输。 2、矿石地面运输:采用电机车、架空索道、 铁路火车或汽车将矿石运往选矿厂或用户, 废石送往废石场。 概论 矿山运输的主要方式: 1.轨道运输 2.机车运输 3.公路运输 4.胶带运输机运输 5. 架空索道运输 概论 矿山运输的主要方式: 1.轨道运输 轨道运输是地下开采矿山主要的运输方式,轨道运输的 主要设备有轨道、矿车、牵引设备和辅助机械设备等。 矿车按用途分为:运货矿车、人车和专用矿车(如炸药 车、水车)。 运输的矿车主要有:固定车箱式、翻斗式、侧卸式、底 卸式等。 牵引设备:在斜巷(斜坡)主要是用绞车(卷扬机)通 过钢丝绳牵引(提升)车辆(箕斗、串车);在平巷和 坡度很小的坡道主要是机车。 辅助机械设备:主要有翻车机、推车机、爬车机、阻车 器等。 概论 矿山运输的主要方式: 1.轨道运输 轨道运输的优点 是用途广;生产量 大,(由机车数量而定);运距不受 限制,经济性好,调度灵活,能沿分 叉线路分别运输多种矿石。 其缺点 是运送是间断性的,生产效 率依赖于工作组织水平;适用的巷道 坡度有局限性(一般为3~5‰),线 路坡度过大时难以保证运输安全。 概论 矿山运输的主要方式: 2.机车运输 机车运输是用机车牵引着一列矿车在轨道上 运行。它是水平巷道长距离运输的主要方式。机 车运输的主要设备是轨道、矿车和电机车。机车 运输具有运量大、用途广泛、维修简单等优点, 中国冶金矿山地下矿运输中以机车运输为主。 矿用机车按使用动力不同,分为电机车和内燃机 车两种。绝大多数矿山使用的是电机车,矿山井 下使用的内燃机车,排放的废气必须经过净化处 理,符合排放标准。 概论 矿山运输的主要方式: 3.地下无轨运输 地下采矿用无轨运输始于20世纪60年代初。美国和瑞 典等国首先在地下采场采用胶轮柴油驱动的铲运机运输。 70年代,欧美国家在一些矿山的阶段运输中采用自卸汽 车运输。70年代,中国地下矿开始采用胶轮柴油驱动的 铲运机,后又相继在阶段水平中采用自卸汽车运输。铲 运机在中、短距离内使用较经济,通常用于采场搬运和 短距离运输,当运距长时,运输能力将显著下降。地下 汽车运输主要用于阶段运输矿石或直接采用斜坡道运至 地面,并可兼作其他辅助运输。 概论 矿山运输的主要方式: 4.胶带运输机运输 胶带运输机:是一种连续运输的运输设备,具有很高的 生产能力。 组成:由机头、机尾和机身三部分组成。 机头 即传动装置,包括电动机、减速箱和带动胶带旋转 的主动滚筒; 机尾 即拉紧装置,由拉紧滚筒和拉紧装置组成; 机身 包括胶带,托滚和托架。 特点:胶带由托滚支托着,绕过主动滚筒和拉紧滚筒, 用胶带卡子把两端连接起来,形成一个环形带。当主动 滚筒旋转时,就带动胶带连续运转。 目前井下应用的胶带运输机,每台长度为100~300 米,胶带宽度300~1500毫米。 概论 矿山运输的主要方式: 4.胶带运输机运输 优缺点:运输能力大(可达3万t/h)、适用范 围广(可运矿石、废石和各种粉状物料,在特定条 件下也可运送人员)、安全可靠、自动化程度高、 爬坡能力大(可达16? )和经营费用低等特点,但投 资较高。 分类:常用的有钢绳芯带式输送机和钢丝绳 牵引带式输送机两种。钢绳芯带式输送机可作水 平运输、倾斜向上(16? )和向下(12? )运输,也可转 弯运输,单机运距可达15km。 概论 矿山运输的主要方式: 5. 架空索道运输 架空索道 就是通过架设在空中的钢丝绳悬挂矿 斗,随着牵引钢丝绳的运动,矿斗也随着运动的 一种运输方式。 优点:可以直接跨越较大的河流和沟谷,翻越陡 峭的高山,因而可以缩短两点间的运输距离,减 少土石方工程量;并且无需构筑桥梁涵洞。 适用条件:对于地处山区、产量不大的矿山,是 一种比较有效的地表运输方法。 概论 矿山运输的主要方式: 6.无极绳运输 无极绳运输是利用钢丝绳循环往复,牵引固 定在钢丝绳上的车辆或其他装备前进,从而解决 矿井辅助运输问题。无极绞车是以钢丝绳牵引的 普通轨道运输设备,适用于煤矿和金属矿山井下 巷道长距离、多变坡、大吨位等的工作条件,如 工作面巷道、采区上下山和集中轨道巷运输材料 设备,运输线路内不经转载可直达运输地点。 6. 无极绳运输优点是: (1)运输能力不受运输距离的影响,可适应较长的运输线路,可实现双向运输; (2)煤炭和辅助运输可以合用同一运输系统,减少了运输设备; (3)运输适应性强,能在巷道弯曲,坡度变化条件下运输,还可以在运输中途摘挂车,并可根 据需要,延长或缩短运输距离; (4)设备简单,价格低廉,安装不复杂,电控也简单; (5)对轨道和道岔等铺设要求不高,一般使用12kg/m~15kg/m 钢轨即可; (6)能适用于坡度在14°以下的各种运输坡度,因此,有可能水平大巷和斜井联起来用一条无 极绳运输,简化运输环节; (7)无极绳绞车电动机功率较小,防爆设备容易解决,适合于高瓦斯或有瓦斯突出危险的矿井 中使用; (8)无极绳绞车安装位置比较灵活。如用平硐开拓或斜井倾角不大于14°,无极绳绞车可以设 在地面; (9)为了减少摘挂车次数或增加运输能力,当坡度不大时,也可以采用每次挂两辆矿车的办法。 无极绳运输的缺点是: (1)运行速度低,车与车之间必须保持一定距离,因此运量有限,只适合于中、小型矿井的井 下运输; (2)大巷运输中,如果运输距离较长,一部绞车满足不了要求,需要多部绞车接力,增加转载 环节,增加摘、挂钩人员; (3)需在运行中摘、挂钩,安全性差。工人劳动强度大,每处车场都需有固定的摘、挂人员, 运输距离较长时,途中还需设专人紧钩,占用人员多; (4)无极绳运输系统不能运送人员; (5)钢丝绳和地滚等设施易磨损,维修工作量较大。 矿山运输——有轨运输 主要内容: 第1章 矿井轨道 第2章 矿用车辆 第3章 轨道运输的辅助机械设备 第4章 机车运输 第5章 井底车场运输 第1章 轨道运输 轨道运输一般是指机车运输,是目前我国金属矿山井下 长距离运输的主要方式,担负的基本任务是运送矿石、 废石、材料、设备和人员等。它是矿井提升系统的重要 组成部分,同时也是决定矿山生产能力的主要因素之一。 优点:轨道运输的运距不受限制,运输成本低,便于矿 石分类运输。 缺点:轨道运输是不连续的,生产效率取决于调度及管 理水平。 适用条件:适用的巷道坡度不能太大(一般为3‰~ 5‰),线路坡度太大时运输安全难以保证。 轨道运输的主要设备:有轨道、矿车、牵引设备和辅助 机械设备等,其中牵引设备绝大多数矿山都以电机车尤 其以架线 轨道结构 轨道的作用:是把车轮的集中载荷传播、分散 到巷道的底板上,使列车沿轨道平稳、高速运行。 架线式电机车的轨道不仅是电机车、矿车的运 行轨迹,同时也是回电电流的导体,是架线电机 车供电牵引网络的重要组成部分。 铺设轨道是为了减小车辆运行的阻力。轨道铺 设应牢固而平稳,并具有一定的弹性,以缓和车 辆运行的冲击,延长轨道和车辆的使用年限。 第1章 轨道运输 1.1 轨道结构 轨道铺设的质量是列车能否正常行驶的 关键。因此,轨道线路应力求平直,在拐 弯的地方,在可能的情况下尽可能采用较 大的曲线半径,减少列车运行阻力,同时 避免过多的线路起伏,以免增加列车运输 的困难。 矿井轨道:是由上部建筑和下部建筑所 组成的。上部建筑包括钢轨、轨枕、道床 和连接零件;下部建筑就是巷道底板。 第1章 1.1 轨道结构 井下巷道中铺设的 轨道通常是窄轨轨 道。它除了轨距窄、 钢轨轻以外,与地 面铁道没有什么区 别。轨道主要由道 轨(钢轨)、轨枕、 道渣和联接件组成, 如图1-1所示。 轨道运输 图1-1 轨道结构 1-钢轨;2-轨枕;3-垫板; 4-道钉;5-道渣;6-水沟 第1章 轨道运输 1.1 轨道结构 1)道轨 也叫钢轨, 作用 是承托和引导运行的车辆。 钢轨的类型 是以单位长度的重量“公斤/米”来表示的, 矿用钢轨有轻型和重型两种,前者有8、1l、15、18和24 公斤/米,后者有33和38公斤/米。钢轨越重,强度越 大,稳固性越好。(书表1-1矿用标准钢轨的规格) 钢轨类型的选择:与阶段的生产能力,机车重量、矿车 容积、使用地点、行车次数和行车速度有关。例如生产 能力小的矿山,采用1.5吨的电机车,可选用l1~15公斤 /米的钢轨;若产量大,采用l4吨的电机车,则可选用 24~38公斤/米的钢轨。(如书表1-2) 钢轨的断面 一般是工字形,钢轨由轨头、轨腰和轨底组 成。(如书上图1-2)。 第1章 1.1 轨道结构 1)道轨 也叫钢 轨, 钢轨的断面 一般 是工字形,钢轨 由轨头、轨腰和 轨底组成。(如 书上图1-2)。 轨道运输 钢轨高度; 轨底; 轨头宽度; 轨腰厚度 表1-1 矿用标准钢轨的规格 断面尺寸(mm) 钢轨型号(kg/m) 高 8 11 轻轨 15 18 24 38 重轨 43 140 114 70 14.5 5700 44.653 12.5,25 65 80.5 91 90 107 134 底宽 54 66 76 80 92 114 顶宽 25 32 37 40 51 68 腰宽 7 7 7 10 10.9 13 断面面积 (mm2) 1076 1431 1880 2307 3124 4950 理论质量 (kg/m) 8.42 11.20 14.72 18.06 24.46 38.733 标准长度 (m) 5~10 6~10 6~10 7~12 7~12 12.5 表1-2 运输量与机车质量、矿车容积、轨距、轨型的一般关系 运输量(万t/a) <8 8~15 15~30 30~60 机车质量(t) 1.5 1.5~3 3~7 7~10 矿车容积(m3) 0.5~0.6 0.6~1.2 0.7~1.2 1.2~2.0 轨距(mm) 600 600 600 600 钢轨型号 (kg/m) 8 8~11 11~15 15~18 60~100 100~200 10~14 14,10、20双机车牵 引 14,10、20双机车牵 引 2.0~4.0 4.0~6.0 600,762 762,900 18~24 24~38 >200 >6.0 762,900 38 第1章 轨道运输 1.1 轨道结构 2)轨枕 轨枕的作用 是承受钢轨传来的载荷,并将 它传递到大面积的道渣上;固定钢轨,缓 冲行车的震动,保证车辆平稳而安全地运 行。 轨枕分: 有木质的、金属的和钢筋混凝土 的等,目前我国地下矿山主要使用木质轨 枕,即枕木;近年来已开始使用混凝土轨 枕。金属轨枕价格较高,一般不用。 第1章 轨道运输 1.1 轨道结构 2)轨枕 木轨枕 能很好地保证轨道的稳定性,加工 制作方便,具有足够的强度和弹性,钢轨 在枕木上的固定简单。但,木轨枕容易腐 朽。所以,通常应进行防腐处理,以延长 它的使用年限。 (木轨枕的规格见书表13) 轨枕间距一般小于0.8米。 表1-3 木轨枕规格 宽度(mm) 轨距(mm) 轨型(kg/m) 长度(m) 上宽 15、18 600 1200 1200 1200 1200 1500 1500 1500 1500 1600 1600 1600 1600 150 120 160 130 150 120 160 130 150 120 160 130 下宽 150 150 160 160 150 150 160 160 150 150 160 160 120 120 140 140 120 120 140 140 120 120 140 140 高度(mm) 24 15、18 762 24 15、18 900 24 允许偏差 ±20 -10 -10 ±10 第1章 轨道运输 1.1 轨道结构 2)轨枕 钢筋混凝土轨枕:使用寿命长,维修费用少;抗 压强度高;抗腐蚀性能好;取材和制造方便。但, 重量大,导电;增大轨道的整体刚度;铺设及修 理的劳动强度大。为节省宝贵的木材资源,主要 运输巷道尽可能用钢筋混凝土轨枕,为了减少钢 筋混凝土的导电性,可在垫板和轨枕之间放置绝 缘板,例如橡胶、压缩木板和夹布胶木等制成的 绝缘垫。 (钢筋混凝土轨枕主要规格见书表 1-4) 表1-4 钢筋混凝士轨枕主要规格 轨型(kg/m) 轨枕厚度 (mm) 顶面宽度 (mm) 底面宽度 (mm) 长度(mm) 轨距600 轨距762 轨距900 11、15 18 18 24 38 130 130 150 145 145 120 160 180 170 170 140 180 200 200 200 1200 1200 1350 1700 1700 第1章 轨道运输 1.1 轨道结构 3)道渣 (道床) 道渣的作用 分压作用。将轨枕下的压力分散并传于路基,使路基面的应力均匀并小于其 容许强度; 约束轨道框架。提供道床阻力以约束轨道框架,保持轨道的方向、高低等几 何位置; 增弹减振。提供轨道所需要的弹性和阻尼,衰减列车通过时产生的振动,避 免过大的动作用力传到路基等下都结构上; 排水。道床所使用的透水性材料,可提供良好的排水性能,对提高路基的承 载能力有着重要的作用; 方便维修养护。轨道在行车中产生的不平顺及方向不良可以通过调整枕下碎 石加以整治。 道渣一般用块度为20~40毫米的碎石,铺设厚度150~180毫米。 第1章 轨道运输 1.1 轨道结构 3)道渣 (道床) 要求:道床材料必须质地坚韧,吸水度低, 不易风化,不易破碎。最好的道床料是 碎石。碎石料度为 20~40mm 。道床应 有 适 当 厚 度 ( 铺 设 厚 度 150 ~ 180 毫 米),以使路基面受力均匀且基面应力 小于其容许限度。 第1章 轨道运输 1.1 轨道结构 4)联接件 包括 道钉、垫板、螺栓和鱼尾板(道夹 板)。道钉用来联结钢轨和轨枕;垫板加 强轨道与轨枕间的联结强度;鱼尾板连接 对接的钢轨。 用架线式电机车运输时,为了减少钢轨 接头处的电压降,一般在鱼尾板内镶有接 触铜片,或者用导线)联接件 钢轨接头 是轨道最薄弱的地方。把4~5节 钢轨焊接成一组,可以使车辆运行平稳, 提高车辆运输速度,减小车轮与轨头的撞 击次数,提高钢轨的导电性能。缺点是不 易拆卸和修理。服务年限长、生产能力大 的井底车场巷道中用之。 第1章 轨道运输 1.2 轨距和轨道的坡度 1)轨距 是指直线轨道上,两根钢轨轨头内缘在垂直中 心线方向的距离。用Sg表示。 我国金属矿常用的轨距有600、720、900毫米 等。 新设计的矿山,必须采用标准轨距。这对于 矿车的统一,提高矿车的制造质量以及巷道的标 准化都有重大意义。 为使机车车辆的轮对在沿着钢轨滚动时不会被 楔住,轨顶内侧垂直平面与车轮轮缘之间必须留 有一定的间隙(10mm,下图中的游隙)。(P7) 第1章 1.2 轨距和轨道 的坡度 1)轨距 轮缘距:轮对两 车轮轮缘外侧之 间距,用S1表示。 游隙x 轨道运输 轨距 第1章 轨道运输 1.2 轨距和轨道的坡度 2)轨道的坡度 轨道线路的坡度是线路纵断面上相邻两点的高度差与 这两点间的水平距离之比,通常用“i”表示通常以千分数 表示。巷道坡度一般为3‰,局部坡度不能超过30‰ 。 设一条线 (m),两点间的线路水平距离为L(m),则这条线路的 平均坡度(ip)为: ?i1l1 ? i2 l2 ? ? ? in ln ? 1000 1000 ( H 2 ? H1 ) ip ? ‰? ‰ L l1 ? l 2 ? ?? ? l n 第1章 轨道运输 1.2 轨距和轨道的坡度 2)轨道的坡度 轨道线路的坡度主要是由井下排水的需 要决定的,一般为3‰~10‰。如果坡度小 于3‰,巷道排水较困难;坡度过大,电机 车将难以牵引车组上坡运行,且制动困难, 不安全,轨道与车辆轮缘磨损严重。 等阻坡度:重列车下坡时的运行阻力等 于空车上坡时的运行阻力的线路坡度。最 理想的轨道线路坡度就是等阻坡度。设计 时一般按3‰考虑。 第1章 轨道运输 α R N 1.3.1 弯道 M 1)弯道的表示及铺设(P8) T 图1-4 弯道平面图 弯道特征要素用中心角α 、曲线半径R、曲线段 弧长L、切线长度T等参数来表示,在设计图中应 集中标注并标出曲线的中心O。各要素之间的关 系为: ??R L? ? 曲线 ? T ? Rtan 2 切线长度: 拉杆:为保持弯道的轨距,间距1.5~3m。 护轮轨:内轨的内侧装设,高出主轨15~20mm。 第1章 轨道运输 1.3 弯道和道岔 1.3.1 弯道 2)最小弯道半径 车辆在弯道上运行时,由于离心力的作用,使轮缘与轨 道间的阻力增加,而离心力和弯道阻力的大小与车辆运 行速度、弯道半径和车辆轴距等因素有关。因此,最小 弯道半径应根据车辆运行速度和轴距大小来确定。 当转角小于或等于90°,两轴车辆的运行速度小于 1.5m/s时,最小弯道半径不得小于轴距的7倍;运行速度 大于1.5m/s时,最小弯道半径不得小于轴距的10倍;运 行速度大于3.5m/s时,最小弯道半径不得小于轴距的15 倍。当转角大于90°,最小弯道半径均按大于轴距的 10~15倍计算。 第1章 轨道运输 1.3.1 弯道 3)轨距加宽: 在弯道上运行的车辆,由于车轴是固定在车架上, 不可能与弯道半径取得一致方向,所以容易发生轨头将 车轮缘楔住以及车辆运行阻力和磨损剧烈增加的现象。 因此,必须在弯道处将轨距适当加宽,使这些现象基本 消除 。 加宽轨距时,外轨不动,只将内轨向弯道曲线中心方 向移动规定的距离。轨距的加宽是在与曲线段两端相衔 接的直线逐渐进行的,到曲线段与直线段的切点上,轨 距就加宽到规定数值,在整个曲线段内应保持规定的加 宽值。从直线段开始加宽轨距点起到直线段与曲线段的 切点为止的线路长度,称为轨距加宽递减距离。轨距加 宽递减距离一般按轨距加宽值的100~300倍计算。 表1-5 轨距加宽值(mm) 弯道半径 (m) 4 轴 400 10 500 10 600 800 1000 距 1100 (mm) 1200 1300 1400 1600 5 8 12 15 5 5 5 10 5 5 5 10 10 5 5 20 15 10 10 25 15 15 30 20 15 25 20 25 20 30 25 30 20 25 30 40 5 5 5 10 5 10 10 10 5 15 10 10 10 15 10 10 10 15 15 10 10 20 15 15 10 25 20 15 15 1.3.1 弯道 (4)外轨抬高 当车辆行经弯道时,将产生作 用于车辆重心的离心力,使车轮 轮缘挤压外轨或内轨。其结果加 剧了轮缘和钢轨的磨损,并使运 行阻力增加,严重时将发生脱轨 甚至翻车事故。为了消除离心力 的上述影响,应将弯道外轨抬高, 使车辆在弯道运行时,离心力与 矿车重量的合力垂直轨道平面, 如图1-4所示。这样就使车辆不 再受横向力作用的影响而顺利通 过弯道。 ? G? gR B o ? o1 a Sg b β A G 图1-4 h 1.3.1 弯道 (4)外轨抬高 外轨抬高的方法是增加外轨下面的道床厚 度。在铺设与弯道外轨两端衔接的直线段钢 轨时,应将它作成3‰~10‰的下坡,在整 个弯道内保持计算的外轨抬高量。用3‰~ 10‰的下坡所铺的这段钢轨长度,称为外轨 抬高递减距离。外轨台高递减距离一般按外 轨抬高量的100~300倍计算。 1.3.1 弯道 ? B 弯道和道岔 o 1.3 ? G? gR D C Sz L B1 A1 A 1 B b (5)轨道中心线 R Sg A G O 图1-5 当车辆在弯道上运行时,车箱中心线的两端点就凸出于轨 道中心线之外;车箱中心线中点偏移于轨道中心线内侧。因 此,线路中心线与巷道支柱之间的间距应适当加宽。 一般情况下,曲线段两轨道线路中心线间距可按两直线段 线mm。 曲线段巷道的净宽,通常对其外侧和内侧分别加宽200mm 和100mm。加宽的范围除曲线段外,尚应包括与其相邻的 一段直线 道岔 道岔 轨道线路是由若干直线段和曲线段联接而成, 线路的联接通常都用道岔。道岔是引导单个矿车 或列车从一条线路驶向另一条线路的转向装置。 类型 1、按线路间的相对位置,可分为:单开道岔、 对称道岔、渡线道岔和菱形道岔等。单开道岔普 遍,分左开道岔和右开道岔。 2、按操作方法:分手动的和机械操纵的道岔, 弹簧道岔和远距离操纵的道岔等。(见图1-7道 岔的类型) 第1章 轨道运输 1.3.2 道岔 1)道岔的类型 对称道岔 是将一条线路 分为两条中线对称于原 线路中线的道岔。又称 双开道岔。多用于装车 站和井底车场。 渡线道岔:将两条平行 线路连接起来的道岔。 图1-6 1左开;2右开;3对称;4渡线 道岔 1)道岔的类型 道岔标号的表示:用轨距、轨型、道岔型 号及道岔曲线mm , 24— 轨 型 24kg/m , 1/4— 道岔型号, 12— 道岔曲线m,右—右开道岔。(表1-8) 第1章 轨道运输 1.3 弯道和道岔 1.3.2 道岔 2)单开道岔的构造(图1-8) 包括尖轨、基本轨、转辙器、过渡轨、 护轮轨、辙岔。 ? M ? 2 tan 道岔型号: 2 常用的道岔型号有 1/3、 1/4、1/5 等三种, 通称3号、4号、5号道岔。 警冲标:用来指示车辆停车时相邻两条线 路的最小安全距离。 图1-6 单开道岔示意图 4 a b c Ⅰ Sg 5 6 2 3 1 b α 警冲标 5 a b α Ⅱ b 1—尖轨;2—基本轨;3—转辙器;4—过渡轨; 5—护轮轨;6—辙岔 某矿地面运输轨道中的渡线及左开道岔 渡线道岔 左开道岔 某矿地面运输轨道中的左开道岔 某矿地面运输轨道中的渡线中的α角是辙岔岔心角。为了便 于计算和制造,通常用辙岔型号M表示辙岔 的技术特征。用岔心角的半角正切值的两 倍表示道岔型号M,即: M ? 2 tan ? 2 (1-2) 常用的道岔型号有1/3、1/4和1/5等三种。 警冲标是用来指示车辆停车时相邻两条线路的最小 安全距离,以防止停留在该线路上的车辆与邻线路上的 车辆发生侧面冲撞的标志。超过警冲标以后,相邻两车 彼此都在对方的安全限界之外,不会发生刮蹭现象。 1.3.2 道岔 1.3 弯道和道岔 (4)道岔的选择 选择道岔时应考虑以下几个方面: ? 与基本轨的轨距相适应。如基本轨的轨距是600mm, 就应选用600mm轨距的道岔;选用762mm及900mm 轨距时也一样。 ? 与基本轨的轨型相适应。基本轨是哪种型号,道岔也 应选用哪种型号。有时也可以采用比基本轨轨型高一 级的道岔,但不允许采用低一级的道岔。如基本轨线kg/m,道岔的轨型也应选用18kg/m,有 时也可以选用24kg/m的,但不能选用15kg/m的。 (4)道岔的选择 选择道岔时应考虑以下几个方面: ?与行驶车辆的类别相适应。多数标准道岔都能行驶电 机车和矿车,少数标准道岔由于曲线半径过小或岔心角 过大,只能允许行驶矿车。 ?与车辆的行驶速度相适应。有的道岔允许行驶速度可 在1.5~3.5m/s之间,而有的道岔则限制在1.5m/s以下。 一般曲线半径越小,岔心角越大,允许车辆行驶的速度 就越小。 道岔选择见表1-6。 表 1-6 道岔选择表 轨 距 机车车辆最 机车质量(t) 小转弯半径 (m) >2.5 3~4 6.5~8.5 10~12 14~16 16~20 5 5.7~7 7~8 10 10~15 10~15 平均运行速 度(m/s) 600 (mm) 762 道 岔 型 号 0.6~2.0 1.2~2.3 2.9~3.5 3.0~3.5 3.5~3.9 3.5~3.9 1/3 1/4 1/4 1/4 1/5 1/5 1/3 1/4 1/4 1/4 1/5 1/5 1/4 1/5 1/5 900 第1章 轨道运输 1.3 弯道和道岔 1.3.2 道岔 4)线路分岔联接点的平面布置和计算 第二章 矿用车辆 2.1 概述 1)矿用车辆的分类: A 用途分:货车、人车和专用车。用于运 输矿石、废石、材料、机械设备及其零部 件的车辆统称为货车。专用车如修理车、 炸药车、消防车、卫生车等。 B 矿车构造及卸载方式分:固定车厢式、 翻斗式、侧卸式、底卸式和梭式。 C 车厢容积分:小型的(1m3)、中型的 (1 m32.5 m3)、大型的(2.5 m3)。 第二章 矿用车辆 2.1 概述 2)矿用车辆的主要结构参数及构造 参数:容积、载重、轨距、外形尺寸、轴距、 自重。 车皮系数:矿车自重与载重之比。越小越好。 容积系数:车厢容积与矿车外形体积之比。越大 越好。 大型矿车的优点:减小车皮系数,减小运行阻 力系数,增加装载量,提高翻车效率,减小因卸 载造成的停顿时间,简化运输工作组织。 (二)矿车的基本参数 ? 矿车的基本参数包括:矿车的容量、装载量、自身质量、 外形尺寸、轨距、轴距以及连接器的允许牵引力等。 第二章 矿用车辆 2.1 概述 2)矿用车辆的主要结构参数及构造 对矿车的要求:坚固、外形尺寸尽可能小, 运行阻力要小,足够的稳定性,摘挂钩方 便,卸载干净,清扫容易,润滑简单。 矿车的组成:车厢、车架、轮轴、缓冲器 和连接器。 (三)矿车的基本部件 ? 矿车的基本部件: ? 车箱、车架、轮对 ? 和连接器。 1.车箱 ? 车箱:矿车装盛物料的箱形容器。 ? 固定车箱式矿车的车箱多采用半圆形车底 。箱底开排 水口。 ? 底卸式矿车的车箱为可开启的平底,车箱下口的两侧有 翼板,供卸载时支撑运行。 2.车架 ? ? ? ? 车架包括车梁、缓冲器和轴卡。 车梁:矿车的主要承载部件。 缓冲器:直接承受牵引力和冲击。 轴卡:车架与轮对的连接体,目前多采用插销式。 3.轮对 ? 轮对是矿车的行走部 分,按结构不同,有 开式和闭式两种。 4.连接器 ? 连接器:牵引链型 ? 组成:牵引链、插销和插销座 ? 牵引链:单环、三环和万能链 ? 《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。 ? 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。 ? 运送人员车辆的每一个连接器、钩环和保 险链的安全系数都不得小于13。 ? 矿车连接装置至少每2年进行一次2倍于最 大静荷重的拉力试验。 第二章 矿用车辆 2.2 矿车的主要类型 地下矿用矿车,有如下几种: 图2-1a为固定车箱式矿车,它自重小,而 且坚固耐用,矿车容积为0.5~4米3,只能 在固定地点借翻笼来卸载; (如YGC0.7(6),其中YGC—冶金类固定 车厢式矿车,0.7—车厢容积0.7m3,6—轨 距600mm) (一)矿车的类型及标准规格 ? 按结构和用途分类: ? (1)固定车箱式矿车。 第二章 矿用车辆 2.2 矿车的主要类型 图2-1b为V型翻斗车,容积0.5~1.2米3, 卸载方便,在中小型矿山使用比较广泛; (如YFC0.7(6)) 图2-1c为侧卸式矿车,卸载方便迅速,列 车在侧卸时不要解体,近年来使用的矿山 日益增多; ? 车箱能侧向翻倾卸车 (2)翻转车箱式矿车 脚踏式翻斗矿车 0.6 翻斗式矿车 双侧卸式矿车 第二章 矿用车辆 2.2 矿车的主要类型 图2-1d为前倾式矿车,容积一般都很小, 载重1吨左右,主要用于小型矿山人力运输, 需要在卸载地点的轨道上设置翻车装置; 图2-1e为底卸式矿车,车底一端是活动的, 在卸载处,车底一端的滑轮经过一段下陷 的曲轨后,车底被打开而卸载,卸载方便, 清扫车箱容易,粉矿漏失少,是较好的车 型。(如YDC4(7)) ? 按车底开启的方向,有正底卸式和侧底卸式之分。 ? 在专设的卸载站,整列车在运行中逐个开启自卸。 (3)底卸式矿车 侧底卸式矿车:进卸载站的行车方向不受限制,卸载时的 车速易控制,卸载曲轨不受撞击。 底卸式矿车:装卸能力很高,能满足大型矿井的需要。 第二章 矿用车辆 2.2 矿车的主要类型 图2-1f为梭式矿车:用于隧道和矿山工程中的一 种出碴运输设备。主要由装有运输机的槽形车厢 和行走部分组成。由矿山机车牵引在轨道在行驶。 用挖斗装载机将石碴从车厢的装碴端装入,连续 转动的刮板或链板运输机就能自动地将它转载到 卸碴端;待整个梭车装满,由矿山机车牵引至卸 碴场,开动运输机,即可将石碴自动卸下。优点: 灵活、结构简单、容积大,连续转载、自动卸渣, 也可向两侧卸碴,使卸碴不受弃碴场地的限制。 (如S4) (7)梭车 车底装有刮板链,是在短距离内运送散料的特殊车辆,可 用于掘进工作面运煤矸。 ? (8)仓式列车 它与梭车的相同之处是车底装有刮板链,不同之处是由多 节短车箱铰接构成的。 其它专用车辆,如炸药车、 水车、消防车等。 第二章 矿用车辆 2.2 矿车的主要类型 图2-1 各式矿车外貌 a 固定式;b翻斗式;c 侧卸 式 ;d 前倾式 ;e 底卸式 ; 第二章 矿用车辆 2.2 矿车的主要类型 e 图2-1 各式矿车外貌 e 底卸式矿车 f 梭式矿车 f 第二章 矿用车辆 2.3 人车 (GB16423-2006)规定:采用电机车运 输的矿井,由井底车场或平硐口到作业 地点所经平巷长度超过1500m时,应设人 车。速度不超过3m/s。供人员上、下的 斜井,垂直深度超过50米的,应设专用 人车。斜井长度在300m以内时,速度不 超过3.5m/s;斜井长度大于300m时,不 超过5m/s。 ? (6)人车 ? 它是有座位的专用乘人车,分斜井人车、平巷人车。 平巷人车 抱轨式斜井人车 插爪式斜井人车 (4)材料车:专用于装运长材料。 (5)平板车:装运大件设备。 第二章 矿用车辆 2.4 矿车运行阻力 1)基本阻力 基本阻力:矿车沿水平的直线轨 道等速运行进所产生的阻力。 基本阻力 F1=GCω ,式中 GC—矿车重量; ω —矿车的基本阻力系数。 第二章 矿用车辆 2.4 矿车运行阻力 2)附加阻力 包括: 坡道阻力; 惯性阻力; 弯道阻力。 第二章 矿用车辆 2.4 矿车运行阻力 2)附加阻力 坡道阻力:F2=±GCsinα ,式中 GC—矿车重量;α —坡道倾角;正号 —上坡;负号—下坡。 惯性阻力:Fa=±GCω a,式中 GC—矿车重量;a—矿车运行时的加速 度或减速度,m/s2; ω a—惯性阻力系数,ω a =0.11a。当 a0 时取 正,当 a0 时,取负。 弯道阻力:F3=GCω w,式中 GC—矿车重量;ω w ——弯道阻力系数。 第二章 矿用车辆 2.4 矿车运行阻力 3)矿车自溜运行 长度为L,坡度为i的线路高差为:h=iL 自溜运输的坡度: K v 2 ? v0 i ?? ? 2gS ? 2 ? 式中:ω —矿车基本阻力系数;K—转动影响系数,重车1.03~1.05,空 车1.07~1.1,平均取1.075;S—线—初速度;v—末速度。 矿车自溜运行速度规定:在弯道上1t矿车运行 速度为2.5m/s,2t的为2m/s。在直线m/s,接近阻车器时的速度在0.75~1m/s。 第二章 矿用车辆 2.5 矿车的选择和矿井矿车数的计算 1)矿车的选择 应考虑提升的方式、运输量的大小、货载的 黏结性、矿物贵重程度、含水量大小及卸载 要求等因素。 罐笼提升时,采用固定式或翻斗式; 箕斗提升时,采用底卸式或侧卸式; 废石运输一般采用0.7m3以下的翻斗车。 掘进废石量很大时,采用梭式矿车。 第二章 矿用车辆 2.5 矿车的选择和矿井矿车数的计算 2)矿车数的计算 常用定点分布法。 第二章 矿用车辆 当确定工作机车的台数后,在需要同时工作的各个阶段平面 图上,按生产实际需要注明矿车分布情况:运行中的矿车车 辆数、装车点、井底车场、材料库、井筒内、地表车场等处 的车辆数相加,并乘以检修系数和备用系数,即得矿井所需 的矿车总数! 为: n Z ? ? Zi K1K 2 1 式中Z—— 矿车总数,辆; n—— 全矿需用矿车地点的数目; Zi—— 各个地点用的矿车数,i=1,2,?? 辆; K1—— 矿车的检修系数,一般 K1 =1.1 K2—— 矿车的备用系数 K2 =1.25~1.3 第二章 矿用车辆 在人力装车和推车地点,应在编组处考虑一列矿 车数。必须摘钩才能卸载的矿车,应在每个卸载地 点增加一列矿车数。 废石车型式与矿石车型式不同时,应该单独考虑 各自的车数。 材料车的数量,按矿井一昼夜消耗的材料所需用 的车数确定,并适当考虑检修和备用的材料车数。 平板车的数量,根据矿山实际需要情况决定,若 矿山机械设备多,平板车数量就多些;反之就可以 少些,同时也适当考虑检修和备用的平板车数。平 板车载重量的选择,按被运设备的重量考虑。 第二章 矿用车辆 2.6 矿车清底措施 清底措施有: 人工、风动锤冲击、压气吹、 高压水冲洗、在车底衬铺胶带预 防结底、采用与翻车机笼体联动 的振动清扫器。 第三章 轨道运输的辅助机械设备 包括: 翻车机、 推车机、 爬车机、 阻车器、 限速器等。 第三章 轨道运输的辅助机械设备 3.1 翻车机 是用来翻卸固定式矿车的。 分: 前倾式、 圆形、 侧卸式翻车机。 第三章 轨道运输的辅助机械设备 3.1 翻车机 1)前倾式翻车机 分类:按动力分:无动力和有动力; 按矿车是否通过分:不通过和通过两种。多数使用 不通过式的。 无动力前倾式翻车机:利用矿车的自重、偏心达到 矿车旋转从而卸载的设备。 液压传动的前倾式翻车机: 前倾式翻车机:优点:结构简单,制造容易,安装 方便。缺点:矿车必须摘钩,每次只翻一个矿车, 生产能力小。 第三章 轨道运输的辅助机械设备 3.1 翻车机 2)圆形翻车机 是一种侧卸式卸载设备。电动圆形翻车 机应用很广。其动作原理是:当重矿车 进入旋转笼体的轨道上后,便开动电动 机,使笼体回转进行卸载。当笼体回转 180°后,矿车内矿物全部卸出,继续 转180°,则恢复原位,推入重车,顶 出空车,再进行下次翻卸。 第三章 轨道运输的辅助机械设备 3.1 翻车机 3)侧卸式翻车机 以摇架代替转筒,车辆 在摇架上被夹紧后,随同 摇架上方的轴旋转140~ 170°后卸车。 (见图及视频) 第三章 轨道运输的辅助机械设备 3.2 推车机 按使用地点分:罐笼前的推车机(视频),翻 车机前的推车机,装载站的推车机。 按结构分:有牵引结构的:利用链条或钢绳牵 引推爪;无牵引结构的:由汽、液缸直接推动带 爪的小车。 按能源的种类分:电动的;气动的;液压的。 按推车机和矿车的相对位置分:下行式;上行 式。多用下行式。 第三章 轨道运输的辅助机械设备 3.2 推车机 ? 1)链式推车机 具有运送能力大的特点,但 它的结构复杂。 ? 2)钢绳推车机 具有结构简单、制造容易、 基建费用低等特点。但它靠摩擦传递动力, 钢绳磨损快,维护工作量大。 第三章 轨道运输的辅助机械设备 3.2 推车机 ? 3)风动推车机 具有结构简单、造价低、效 率高、维护方便等特点。但这种推车机对 矿车的冲击力大,由于汽缸的行程有限, 推车距离受一定的限制。 ? 4)液压推车机 结构简单、安装施工方便、 振动冲击小、推车效率高、安全可靠,在 工矿企业应用广泛。 第三章 轨道运输的辅助机械设备 3.3 爬车机 ? 爬车机是在矿车自重滑行的线路上,用于 补偿线路的高度损失,使矿车在短距离内 上升一定高度的设备。 ? 目前一般采用链式电动爬车机。 第三章 轨道运输的辅助机械设备 3.3 爬车机 ? 1)链式爬车机 分 圆环链式及板链式爬车机。 如图3-6所示的PH圆环式爬车机。圆环链连 续循环运转,单个矿车滑行到爬车机下部 进口处,被圆环链上的爬车爪推动,沿导 轨向上运行到爬车机的上端,矿车在下坡 轨道上靠自重滑行,脱离爬车机。 第三章 轨道运输的辅助机械设备 3.3 爬车机 ? 2)钢绳爬车机 第三章 轨道运输的辅助机械设备 3.4 阻车器和限速器 ? 1)阻车器 阻车器 是在矿车自溜运行轨道上阻止矿车运行的 设备。分单式阻车器(一对阻爪)和复式阻车器 (两对阻爪)。 阻车器操作的方式:手动的、半自动的、自动的。 阻车器按结构有:阻车轮的、阻车轴的、阻车辆 下部附设的底挡及阻缓冲器的。 阻爪与车轮的最小间隙为50~100mm。 第三章 轨道运输的辅助机械设备 3.4 阻车器和限速器 ? 2)限速器 是为了控制矿车的运行速度。 如图 3-9 气动摇杆限速器。 第四章 机车运输 ? ? ? ? ? 4.1 概述 机车运输 是水平巷道长距离运输的主要方式。 按动力不同分:电机车和内燃机车两种。普遍使用电机车。 按电源不同分:直流的和交流的。 按供电方式分:架线式(ZK型)和蓄电池式(XK型) 。金属矿 山主要用前者。 ? 按电机车的轨距分为600mm、762mm、900mm三种 。 ? 按电压等级,架线V 三种;蓄电池式电机车有40/48V与110/132V两个等级 ? 机车运输的轨道坡度一般为3‰。 第四章 机车运输 ? 架线式电机车;蓄电池式电机车 第四章 机车运输 ? 4.1 概述 ? 1)架线式电机车的工作系统:交流电在变流所整流后, 正极接在架空线上,负极接在轨道上。机车上的受电器 (集电弓)与架空线接触,将电流引入车内,经车上的接 触器和牵引电动机,再经轨道流回。(图4-1a) ? 架线式电机车是借受电弓从电路上取得电能的。当电机车 运行时,受电弓沿着架空线滑动。架线式电机车的供电方 式是,由中央变电所引来的高压电缆,供给牵引变流所三 相交流电源,经变压器降压,再经低压电缆送到变流设备, 将交流电变为直流。直流电源的正极通过供电电缆与架空 线导线相连接,期间的接点成为供电点,其负极通过回电 电缆与轨道连接,相应的接点称为回电点。工作时,沿轨 道运行的电机车上部,靠受电弓接触架空线获取电能,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行驶。 第四章 机车运输 ? 4.1 概述 ? 1)架线式电机车的工作系统:由上所述,架线式 电机车的运行轨道,同时又是电流回路的导线。 为了减少牵引电网的电压降,一般在钢轨的接缝 处利用导线或铜片连接,以减少接缝处的电阻。 优缺点:架线式电机车的结构简单,维护容易, 运费低,但电弓常冒火花,不能在有瓦斯爆炸危 险的矿井使用。 ? 目前井下用的架线吨等几种。 第四章 机车运输 ? 4.1 概述 ? 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。 ? 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,由馈电电缆、回电电缆、架空接触 线和轨道四部分组成。 ? 牵引变流所中的主要设备有变压器、整流器和直 流配电设备等,牵引变流所一般与井底车场变电 所在一起或在附近峒室中。 第四章 机车运输 ? 4.1 概述 ? 1)架线式电机车的工作系统:图 10 图4-1 架线回电线受电弓 第四章 机车运输 ? 4.1 概述 ? 1)架线式电机车的工作系统: ? 在选择电机车型号时,应根据阶段运输量,运距、 装矿方式、装矿点集中与否等因素综合考虑来决 定。 ? 一般装矿点分散,溜井贮矿量小,应考虑选择小 吨位电机车;若运距较长,装矿点集中,溜井贮 矿量大,则应选用大吨位电机车。例如阶段运输 量仅8~15万吨/年,可选用1~3吨电机车,匹 配容积为0.5~1.2米3的矿车;当阶段运输量大于 100万吨/年时,应选用10~14吨电机车,匹配 2~4米3矿车。 第四章 机车运输 ? 4.1 概述 ? 2)、电机车的工作原理 ? 电机车是将电能转化为机械能。电动机从电源获能量开始 运转,经传动系统输出到机车动轮上产生转矩M,此转矩 可用一力偶表示,对于机车作用来说,其中一力与摩擦力 相抵消,另一个力没有被平衡,成为电机车的牵引力。牵 引力形成的先决条件是粘着力(摩擦力)的存在,其大小 受摩擦力的限制,因此牵引力小于或等于摩擦力。 ? 电机车的起动是通过逐步加大牵引电极的端电压,以提高 电动机的转矩,增大电机车的牵引力。 ? 电机车的调速靠改变电动机的端电压或频率来实现。 ? 电机车的制动是采用电制动或机械制动。 第四章 机车运输 ? 4.1 概述 ? 3)、电机车的型号和主要技术特征 ? 电机车型号的表示方法如下: ? 电机车的主要技术参数: ? 1、粘着重量:在电机车水平轮对下,水平轨面上所承受 电机车质量的垂直压力。用“吨”表示。 ? 2、额定电压:550V ? 3、牵引电动机台数:单机或双机。 ? 4、小时制:电动机在固定装置上工作一小时,而不致使 其任何部分的温度高于所允许的额定值。 ? 5、长时制:电动机在固定装置上,长时间连续工作,不 致使其任何部分的温度高于所允许的额定值。 架线式电机车的技术特征(续) 第四章 机车运输 ? 4.1 概述 ? 2)蓄电池式电机车: ? 是由蓄电池供给电能的。 ? 优点:无火药引爆危险,不 需架线,运输线路不受限制, 灵活。 ? 缺点:需充电设备,初期投 资大,运输费用较高。 ? 蓄电池式电机车运输设备由 列车、供电设备、轨道组成。 但轨道不在供电系统中。 ? 蓄电池式电机车的供电设备 由变流所和充电室的设备组 成。 图4-1 电机车 a-架线式电机车,b-蓄电池电机车 第四章 机车运输 ? 4.1 概述 ? 矿用电机车的优点: – A牵引力大; – b维护费用小; – c可改善劳动条件; ? 电机车运输的缺点: – A基建投资较大; – b需较大的巷道断面; – c产生不良的泄漏电流。 ? 电机车运输的发展方向: – A 电机运输高度自动化; – B 使用新型电机车; – C 改进矿车结构使用大容量的矿车。 第四章 机车运输 ? 4.2 矿用电机车的机械设备及电气设备 ? 矿用电机车由机械和电气设备组成。 ? 机械设备包括:车架、轮对、轴承和轴箱、 弹簧托架、制动装置、齿轮传动装置、撒 砂装置、缓冲器和连接器、警钟等。 ? 电气设备包括:牵引电动机、控制器、受 电器、变阻器、保护和照明装置等。 ? (具体见书本) 4-2 矿用电机车的构造 4.2.1电机车的机械设备组 成: 车架、轮对、轴承和 轴箱、弹簧托架、制 动装置、加砂装置、 齿轮传动装置及连接 缓冲装置等。 (一)车架 ? 车架是机车的主体, 是安装的基础。承受纵向水平 载荷和横向水平载荷。 ? 车架有板式、梁式和整体式三种。一般为板式,由 铸铁和压延钢制造,由若干块侧面和横面钢板组成, 各钢板之间用焊接或螺栓连接。 ? 车架的技术要求: ? 1、车架的强度通常应能承受2—2.5倍的电机车重 量的纵向水平力。 ? 2、一般用25—50mm厚的钢板制作。 (二)轮对 轮对与轴相连,承受电机车的 全部载荷,同时与钢轨粘着,并 产生牵引力和制动力使机车运行 和停止。 轮对是由两个车轮压装在一 根轴上而成。 车轮两种类型: (1)轮箍和轮心热压装在一起的 结构 (2)整体车轮。 (三)轴箱 ? 轴箱是轴承箱的简称,内有两 列滚动轴承,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,依 靠弹簧托架起缓冲作用。 (三)轴箱 ? 轴承箱的组成:轴箱体、毡垫、止推环、轴承、 止推盖、轴承箱端盖和轴承端盖。 ? 技术要求: ? 1、用铸钢制成。 ? 2、轴承箱导向槽与导向板之间的间隙:沿行车方 向不大于5mm,沿车轴方向不大于7mm。 (四)弹簧托架 ? 组成:弹簧、连杆、 均衡梁构成一个组 件。 ? 作用:缓和运行中 对机车的冲击和振 动。 ? 弹簧:一付板簧或 橡胶弹簧和加装液 压减振缸。 (四)弹簧托架 ? 技术要求:图 弹簧托架 ? 1—均衡梁;2—板弹簧;3—轴箱;4—弹簧支 架 ? 1、板弹簧有一定的正向挠度。 ? 2、板弹簧用55#以上的硅铁合金钢制作。 ? 3、共四组,前后两组不能互换。 (五)齿轮传动装置 ? 齿轮传动装置由主动轮、从动轮和齿轮 罩三部分组成。 ? 矿用电机车的齿轮传动装置有两种形式: ? 1、独立传动 在这种传动装置中,每个主动 轮轴分别由单独的牵引电动机传动。 ? 2、组合传动 在这种传动装置中,电机车的 两个主动轮轴共有一台牵引电动机传动。 (五)齿轮传动装置 类型 : 电机车的齿轮传动形式 有两种: ? (1)单级开式齿轮 传动 只使用一对齿 轮把牵引电动机的转 矩传递到轮对。 (2)两级闭式齿轮减 速箱传动 适用高速 牵引电动机,该传动 装置提高了减速比, 齿轮啮合状态好,密 封较严,润滑条件好, 使用寿命长。 (六)制动装置 ? 作用:保证电机 车在运行过程中 能随时减速或停 车。 ? 电机车的制动装 置 有电气制动 和机械制动两种。 ? 类型:气动闸、 液压闸和手动闸 三种。 (六)制动装置 ? 电气制动是采用动力制动,也称能耗制动。其 原理是牵引电动机在一定条件下转变为发动机, 将电机车滑行的动能转变电能,产生电流方向 与原来的相反,转矩也随之相反,使电动机轴 上产生制动力。 ? 电气制动的优点是:不磨损机车的车轮和闸瓦。 ? 电气制动的缺点是:制动力随列车的行驶速度 降低而减少,不能使列车完全停止。 (六)制动装置 ? 机械制动装置又称为制动闸。它的作用按其操作动力可 分为气动闸、液压闸和手动闸三种。 ? 手动是最基本的控制方法。无论采用气动和液压控制, 都应加手动控制,以提高制动的可靠性。 ? 手动闸的组成:由手轮、止反阀、丝杠、螺母、平衡板、 拉杆、制动杆、闸瓦、正反向调节螺丝等组成。 ? 技术要求: ? 1、闸瓦装在车轮水平中心线以下,使闸瓦的压力中心 线、司机加在手轮上的力为12—16kg时,闸瓦的最大压 力等于电机车粘重的70—75%。 (七)撒砂装置 ? 作用:用来向车轮前沿轨面上撤砂,以增大车轮与 轨道间的摩擦系数,从而获得较大的牵引力或制动 力 ,保证机车安全运行。 ? 撒砂的方法:手动和气动两种。 ? 砂箱内装的砂子应是粒度不大于1mm的干砂。 ? 撒砂装置由: 拉把或踏板、拉杆、砂箱、摇臂、锥 体、出砂导管、弹簧、压气系统组成。 ? 技术要求: ? 1、操纵系统应方便、灵活、易操纵。 ? 2、砂咀应对准轨道中心线。 (八)连接缓冲装置 矿用电机车的两端有连 接缓冲装置。为能牵引具有 不同高度的矿车,电机车的 连接装置一般是做成多层接 口的。 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。 (九)牵引电动机悬挂装置 牵引电动机悬挂装置用来支托和固定电 动机,减少和缓解车轴传给牵引电动机的冲 击和振动。 牵引电动机的悬挂方位同电机车车轴的配 置方法分为:外边式、内边式、顺序式三种。 外边式:电动机在车轴的两外侧,使电机 车轴距变小,两端沉重,稳定性降低,运行 不平稳。 内边式:电动机在车轴的两内侧,增加了 稳定性,但轴距增大。 顺序式:电动机悬挂在车轴的同一侧。 (十)受电弓架 受电弓架是支撑受电弓,靠弹簧作用使受 电弓在不同高度的架线下保持良好的接触。 受电弓架由钢板架、管式框架、拉力弹簧和 调节器等组成。 受电弓的技术要求: 1、起降灵活、绝缘良好。 2、弹簧拉力使受电弓对架线、使受电弓高度保持在距轨面1.8—2.2米之 间。 4.2.2 矿用电机车的电气设备 电机车的电气设备分为主要电气设备和辅助 电气设备。 主要电气设备有:受电弓、自动开关、控制 器(脉冲调速装置、变频器)、电阻器、牵 引电机、空气压缩装置等。 辅助电器设备有:逆变电源、照明装置、电 喇叭(警铃)、电源箱。 4.2.2 矿用电机车的电气设备 (一)牵引电动机 牵引电动机都采用直流电动机,是电机车 的主要设备之一。 直流电动机按励磁方式分为:他励电动机、 并励电动机、串励电动机和复励电动机,目 前矿用电机车都采用直流串激电动机。 4.2.2 矿用电机车的电气设备 直流串激电动机具有以下特点: (1)直流串激电动机起动时,能以较小的起动电流获得较 大的起动牵引力。 (2)直流串激电动机的牵引力和转速能根据列车行驶条件 及运行阻力,自动地进行调节,这是由于它具有“软”牵 引特性。。 (3)两台串激电动机并联工作时,负荷分配比较均衡。 (4)牵引电网的电压波动时,只影响直流串激电动机的转 数,而不影响其牵引力。 (5)直流串激电动机结构简单,与同功率的其它型式电动 机相比。其体积和质量都较小。 (6)直流串激电动机的调速性能较差,但因矿用电机车对 调速性能要求不高,所以影响不大。 4.2.2 矿用电机车的电气设备 (二)电阻 电阻是牵引电动机进行起动、调速和电 气制动的重要装置。电阻一般采用带状 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。 4.2.2 矿用电机车的电气设备 (三)受电弓 受电弓是架线式电机车用以从架空导线获取电能的 装置。 受电弓由弓圈、接触件、绝缘棒、导线和导线连接 螺栓组成。 受电弓的滑动接触部分采用碳素滑板和铸铝滑板。 碳素滑板是一种以石墨为主的多种材料加压、焙烧 成形。它具有润滑、抗磨、导电性能好、抗电灼和 使用寿命长等优点。铸铝板易受电火花灼伤和磨损, 使用寿命短。故多使用前者。 4.2.2 矿用电机车的电气设备 (四)自动开关 自动开关是架线式电机车的电源总开关,有 过电流保护装置。 自动开关由操作机械和衔铁机械两部分组成。 操作机械有合闸和跳闸用的手传动装置及静 动触头;衔铁机械有过电流线圈、消弧线 矿用电机车的电气设备 (五)蓄电池组 蓄电池组是蓄电池电机车的电源装置,由许多个蓄 电池组成。蓄电池组的主要技术特征是额定电压和 额定容量。蓄电池的容量是:充足了电之后,以恒 定电流,连续放电至端电压为极限电压时为止,其 放电电流与放电时间的乘积,单位为A· h。蓄电池 的容量与放电电流有关,放电电流愈大,容量愈小。 电机车的蓄电池一般以5h制(即放电时间为5小时) 为额定标准。 4.2.2 矿用电机车的电气设备 (五)蓄电池组 矿用蓄电池有一般型和防爆特殊型两种。矿用一般 型没有防爆性能;防爆特殊型有防爆性能。防爆特 殊型蓄电池的防爆性能,不是依靠采用隔爆外壳, 而是在蓄电池本身和蓄电池箱内采用特殊措施,使 蓄电池在正常和故障时不发生电弧或电火花,消除 火源,并防止氢气在箱内聚集的办法,使蓄电池箱 内不产生爆炸的因素,达到防爆目的。 4.2.2 矿用电机车的电气设备 (六)电控装置 电控装置是控制牵引电动机和电机车运行的 重要设备。它的作用是操纵电机车前进或后 退运行的方向,并控制电机车的起动、调速、 停车及电气制动。按控制方式分为两种,一 种是利用控制器进行控制的有触点的电控装 置,另一种是利用晶闸管脉冲调速(或变频 器)的无触点的电控装置。 4.2.2 矿用电机车的电气设备 (七)电机车运输信号 信号与通讯装置是电机车运输系统的重要组成部分。 信号与通讯装置齐全可靠,是列车安全运行的必备 条件。电机车司机只有熟悉所行驶线路的所有信号 与通讯装置的作用,掌握信号与通讯装置的使用方 法和要求,严格按调度命令和信号指令行车,才能 保证电机车有序、高效、安全地运行。 4.2.2 矿用电机车的电气设备 (七)电机车运输信号 1.电机车运输信号的种类 电机车运输信号分为固定信号和移动信号两类。固 定信号用灯光显示,灯光有红、黄、绿(蓝)3种。 地面信号机固定在杆子上,井下信号机固定在巷道 内。 移动信号用旗语、鸣笛、响铃、口哨向司机、挂钩 工或行人显示。地面运输,昼间用旗语,旗语可分 为红、黄、蓝3种颜色,其显示方法与标准机车基 本相同;夜间用灯光显示,灯光有红、黄、绿3种 颜色。 4.2.2 矿用电机车的电气设备 (七)电机车运输信号 2.电机车运输信号的规定 (1)灯光信号: ①专用色灯信号:红色——停车;黄色——注意或减低速 度;绿(蓝)色——按规定速度行车。 ②机车和列车尾部红灯是防止追尾信号。司机发现时要根 据距离的大小采取减速行驶或紧急制动的方法,防止事故 发生。 ③矿灯代用的临时信号:左右摆动为开车;上下摆动为停 车;急速的上下摆动为紧急停车。 4.2.2 矿用电机车的电气设备 (七)电机车运输信号 2.电机车运输信号的规定 (2)声响信号: ①司机开车前必须先鸣笛或响铃。 ②两列车交会时,发现行车前方有行人或车辆时, 司机应鸣笛或响铃。 ③使用电铃或口哨时:一长声为停车,二短声为向 前慢行,三短声为向后慢行,二长声为向前行,三 长声为向后行。需要说明的是,各矿对灯光和音响 信号使用方法的规定并不一定完全相同,所以在执 行中仍要结合本单位的具体规定进行操作。 4.3 列车运行理论 ? (1)研究作用于列车上的各种力与其运动状态 的关系 ? (2)研究列车牵引力和制动力的产生等问题 ? 一、列车运行的基本方程式 ? 假设(简化)条件: ? 电机车与列车之间、矿车与矿车之间的连接 都是刚性的,整个列车为一刚体(各部分的速度 和加速度都是相同的)。 列车运行有三种基本状态: ? (1)牵引状态:列车在牵引电动机产生的牵 引力作用下加速启动或匀速运动。 ? (2)惯性状态:牵引电动机断电后,列车靠 惯性运行,一般这种状态为减速运行。 ? (3)制动状态:列车在制动闸瓦或牵引电动 机产生的制动力矩作用下减速运行或停车。 ? 4.3.1 列车运行的基本方程式 ? ? ? ? 作用在列车上的力有三个: 牵引电动机牵引力F:与列车运行方向一致 列车运行静阻力Fj:与运行方向相反 列车加速运行惯性阻力Fa(亦称动阻力):与运行方向 相反 1)牵引状态下列车运行的基本方程式 F-Fj-Fa=0, 式中 F—牵引力; Fj Fj —静阻力; Fa—惯性阻力。 Fa 第四章 机车运输 ? 1)牵引状态下列车运行的基本方程式 A 惯性阻力: Fa=m(1+γ )a,式中: m 电机车和矿车组的全部质量 kg; γ —惯性系数,矿用电机车为 0.05~0.1,平均取 0.75 ; a—列车加速度,矿用电机车一般取 0.03~0.05m/s2。 m=1000 (P+Q) ,式中:P—电机车质量,t; Q—矿车组质量,t。 则,惯性阻力 Fa=1075(P+Q)a B、静阻力 ? (1)基本阻力Fo ? 基本阻力:轴颈与轴承间的摩擦阻力、车轮在轨道上的 滚动摩擦阻力、轮缘与轨道间的滑动摩擦阻力以及矿车 在轨道上运行时的冲击振动所引起的附加阻力等。 ? 基本阻力是通过试验测定列车运行阻力系数(基本阻力 与矿车总重之比)来确定的 。 第四章 机车运输 ? 1)牵引状态下列车运行的基本方程式 B 静阻力 b1 基本阻力 F0=1000(P+Q)gω ,式中: F0—基本阻力,N; g—重力加速度,取 9.8m/s 2; ω —列车运行阻力系数; 第四章 机车运输 ? 1)牵引状态下列车运行的基本方程式 ? B静阻力之坡道阻力 b2:列车在坡道上运行时,由于 列车重力沿坡道倾斜方向的分力所引起的阻力。 b2 坡道阻力 Fi=±1000(P+Q)gi,式中: i—轨道坡度;上坡为正;下坡为负。 第四章 机车运输 ? 1)牵引状态下列车运行的基本方程式 列车运行的静阻力为基本阻力和坡道阻力之和, 即: Fj=1000(P+Q) (ω ±i)g, 则,列车在牵引状态下的运行基本方程式为: F=1000 (P+Q)[(ω ±i)g+1.075a] 利用这个方程式可求出在一定条件下电机车必须给出的 牵引力,或根据电机车额定的牵引力计算出列车中的 矿车数。 第四章 机车运输 ? 2)惯性状态下列车运行方程式 ? 牵引力为零,列车受到静阻力和惯性 阻力作用。平衡方程式为: ? -Fj+ Fa=0,由上面的关系代入,得: ? 1000(P+Q)(ω ±i)g=1075(P+Q)a ? 则 a=[(ω ±i)g)]/1.075 第四章 机车运输 ? 3)制动状态下列车运行方程式 ? 牵引力为零,另加一个制动力B,同样受静阻力 和惯性阻力的作用。平衡关系式为: ? -B- Fj+ Fa=0, ? 则制动力: ? B=1000(P+Q)[1.075a-(ω ±i)g] 式中 a—制动减速度,m/s2; i—轨道坡度,上坡制动时取 “+”号,下坡制动时取“-”号。 利用上式可求出在不同条件下制动装置 产生的制动力,或者给定制动力,求出 减速度及制动距离。 Fa Fj 4.3.2 电机车牵引力 ? 取电机车的一个主动轮对为隔离体。 ? 根据力(力矩)的平衡条件得: ? N 0 ? P0 g ? 0 ? ? F0 ? WC ? 0 ?M ? F R ? 0 0 ? R——主动轮对轮缘半径,m; P0——电机车分配在该主动轮对上的质量,又称 黏着质量,t; M——电动机传递到该主动轮对的转矩,N· m。 式中 ? 解方程组得: N 0 ? P0 g M F0 ? WC ? R 结论:主动轮对得到一个转矩M以后,轨面对接触点O产 生一个摩擦力F0,它的方向与列车运行方向相同。正是这 个摩擦力F0。克服了列车的运行阻力WC而使列车向前平移 运动。 对于机车来说,F0是牵引列车向前运动的外力,称为 牵引力。 ? F0与WC因大小相等、方向相反,且作用在两条平行线 上,形成一对力偶。该力偶与转矩M大小相等而方向 相反,使转矩M得以平衡,从而使轮缘上的O点不致于 沿轨面滑动。这样,就使轮缘与轨面互相接触的那一 点好像黏着在一起一样,所以F0又称为黏着力。 ? 主动轮对能够产生的最大牵引力为: ? F0max=P0 gψ ? 式中 F0max——一个主动轮对产生的最大牵引力,N ? ? ? ψ——黏着系数 为保证该主动轮对在轨道上不发生相对滑动, 则必须满足: F0≤P0 gψ ——单个轮对的黏着条件 ? ? 对于整台电机车,能够产生的最大轮缘牵引力为 ? F = Pn gψ ? 式中 Pn——电机车的黏着质量,t,若电机车的全 部轮对均为主动轮对,则其黏着质量等于电机车的总 质量P。 ? 整台电机车的黏着条件是: ? F ≤ Pn gψ ? 式中 F——电机车为克服列车运行阻力所必须提供 的牵引力。 ? 为了使列车能按预定的状态运行,必须满足电机车的 黏着条件。 ? 黏着系数ψ :就整台电机车而言,黏着系数值 ? 介于滚动摩擦系数值与滑动摩擦系数值之间。 ? 对于煤矿井下运输,电机车的黏着系数按表选取。 第四章 机车运输 ? 4.3.3 电机车的制动力 ? 是使运行着的列车减速或停车的一种人为 阻力。 ? 制动方法:机械制动和电气制动。 ? 机械制动力 是由闸瓦施加在轮面上的压力 而产生的。 ? 制动运行时,作用在机车上的力有:惯性 力、静阻力和制动力。 4.3.3 电机车的制动力 ? 分析:手动机械闸制动时电 机车制动力的产生以及制动 力的影响因素。 ? 取电机车的一个制动轮对为 隔离体: ? 作用于该轮对上的力有: ? 重力:P0g ? 支承反力:N0 ? 正压力(闸):N1 ? 摩擦力(闸):T0 ? 摩擦力T0,其方向与车轮旋转方向相反,大小为 ? T0 = φ N1 ? φ——制动闸瓦与轮缘间的滑动摩擦系数,其数 值与闸瓦材料、列车运行速度和闸瓦单位面积上 所受的正压力有关;对于铸铁闸瓦一般取: 0.18—0.20。 ? 在T0的作用下,产生静摩擦力B0 ,根据转矩平 衡条件B0R—T0R=0得: ? B0—T0=0 ? B0就是电机车一个制动轮对所产生的制动力。 ? 制动力B0受黏着条件的限制。一个制动轮对能够产生的 最大制动力为 ? B0max=P0 gψ ? 式中 ψ—制动状态的黏着系数,数值见表。 ? 整台电机车能够产生的最大制动力为: ? Bmax=Pz gψ ? Pz——电机车的制动时的黏着质量,年利润三十万小作坊揭秘获利最速的行业,t,若电机车的全 部轮对均为主动轮对,则其黏着质量等于电机车的总质 量P。 ? 闸瓦压力不能过大,要受黏着条件的限制: ? B≤Pzgψ ? 如果闸瓦最大总压力为Nmax,闸瓦对轮缘的总摩擦力为 Tmax,对于整台电机车 ? Tmax=φ Nmax ? Bmax=Tmax ? N max ? Pz g ? Pz g? ? 或 Bmax ? Pz g?? 式中 δ——闸瓦系数。为了保证车轮不被抱死,闸瓦系数 δ值不应超过0.9。 第四章 机车运输 ? 4.4 电机车运输计算 ? 内容: – 确定电机车牵引的矿车数, – 计算需要的电机车台数。 ? 4.4.1 电机车的选择 ? 选择电机车时应考虑: – 运输量、采矿方法、 – 装矿点的集中与分散情况、 – 运输距离和车型的特殊要求等因素。 第四章 机车运输 ? 4.4.2 需要的原始资料 ? 包括:设计班产量,运输距离,线‰),拟采用的电机车的规格 性能,每班需运人员、材料、设备等的列 车数。 ? 4.4.3 确定电机车牵引的矿车数 ? 电机车的牵引重量,按三个条件计算: – 电机车的启动条件; – 牵引电动机的允许温升条件; – 列车的制动条件。 ? 最后取其中的最小值。 第四章 机车运输 ? 4.4.3 确定电机车牵引的矿车数 ? 1)按电机车的启动条件计算牵引重量 ? 考虑最困难的情况,即电机车沿上坡启动。则 电机车应给出的牵引力: ? F=1000(P+Qz)[(ωz±ip)g+1.075a] , ? 式中 – ωz—重列车启动时的阻力系数; – ip—运输线路的平均坡度,‰; – Qz—重车组质量,t; – a—电机车启动时的加速度,0.03~0.09m/s2。 第四章 机车运输 ? 4.4.3 确定电机车牵引的矿车数 ? 1)按电机车的启动条件计算牵引重量 ? 为了保证电机车启动时车轮不滑动,电机 车的牵引力不应超过最大粘着力,即: ? 1000(P+Qz)[(ωz±ip)g+1.075a] ≤1000Pngψ, ? 可求出电机车牵引的重量: ? Pn gψ ?P Qz ≤ ? ω z ? i p ?g ? 1.075a 第四章 机车运输 ? 4.4.3 确定电机车牵引的矿车数 ? 2)按牵引电动机的温升条件计算牵引重量 ? 实际上就是按照电动机的等值电流不超过长时 电流的条件。 ? Q z≤ 1000 a ?? ω z ? i d ?g Fch ?P 式中: Ty Ty ? ? – Fch—长时牵引力; – id—等阻坡度; – a—调车系数;τ— ?? ? Ty—列车总的运行时间,min; ? θ—停车及调车时间,一般取20~25min; 第四章 机车运输 ? 4.4.3 确定电机车牵引的矿车数 ? 2)按牵引电动机的温升条件计算牵引重量 ? 列车运行时间为: 2L ? 1000 Ty? ? 式中: ? L—加权平均运输距离,km; ? vp—列车平均运行速度,vp =0.75vch,m/s; vch—电机车的长时运行速度,m/s。 60 ? v p 第四章 机车运输 ? ? ? ? ? 4.4.3 确定电机车牵引的矿车数 3)按制动条件计算牵引重量 下坡制动时所需要的制动力 B=1000(P+Q)[1.075b-(ip-ωz)g], 式中 –b—制动时的减速度,b= v2ch/2lz, –vch—电机车的长时速度; –lz—制动距离,运送物料时为40m; 第四章 机车运输 ? 4.4.3 确定电机车牵引的矿车数 ? 3)按制动条件计算牵引重量 ? 要求: ? 1000(P+Qz)[1.075b-(ip-ωz)g] ≤1000Pzgψ ? 则求出:Qz ≤ Pz g? ?P ? ? 1.075b ? i p ? ? z g ? 按以上三种方式求得最小的Qz后,则车组中的矿车数: ? Z= Qz /(G+G0), ? 式中 – G—矿车的有效载重量,t; – G0—矿车自重,t; 第四章 机车运输 ? 4.4.4 矿车组成的验算 ? 实际上,列车是在比等阻坡度大的平均坡度上 运行,重、空列车的运行速度和运行时间也不 同,并且在比加权平均运输距离大的最长距离 上运行。所以,要在平均坡度上且最长距离运 行时,验算其等值电流是否超过长时电流。并 且按实际运行速度和实际所得到的减速度验算 制动距离是否符合安全规定。 ? 1)验算实际电动机温升 ? 2)验算制动距离 第四章 机车运输 ? ? ? ? 4.4.5 电机车台数的确定 应按该矿井投产初期和生产后期分别进行计算。 计算步骤如下: 1)列车往返一次所需要的时间: 1000L 1000 L T? ? ?? 60v zp 60v kp ? 式中: ? Vzp—重列车平均运行速度;vkp—空列车平均运行速度; ? 2)一台电机车在一个班内可能往返的次数: ? n=60tb/T,式中 – tb—电机车每班工作小时数,取6~6.5小时。 第四章 机车运输 ? 4.4.5 电机车台数的确定 ? 计算步骤如下: ? 3)电机车完成每班运输量需要的往返次数: CA b m1 ? ZG ? 式中:C—运输不均衡系数,1.2~1.3;Ab—矿井每班运输量,吨/ 班;G—矿车的有效载重,t;Z—矿车数量; ? 4)每班运输废石、人员、材料设备等所需要的 往返次数m2,可按各个矿山具体情况而定。 第四章 机车运输 ? 4.4.5 电机车台数的确定 ? 计算步骤如下: m1 ? m2 ? 5)需要的工作电机车台数: N 0 ? n ? 6)需要的工作电机车总数: ? N=N0+Nb, ? 式中 – Nb—备用电机车台数,工作5台以内,备用1台;6 台以上备用2台。 第四章 机车运输 ? 4.4.6 蓄电池式电机车的计算(略) 第四章 机车运输 ? 4.5 牵引变流所容量的计算及硅整流设备的选择 (略) ? 4.6 电机车运输计算例题 第四章 机车运输 ? 4.7 电机车的使用与维修 – 4.7.1 电机车的使用 – 4.7.2 提高电机车运输能力的主要措施 – 4.7.3 电机车的维修 ? 包括:机械制动系统的维修;轴承和轴箱 的维修;轮对的维修;弹簧托架的维修; 齿轮传动装置的维修;牵引电动机的维修; 控制器的维修。 谢谢 参考文献: 1、钟春晖.矿山运输与提升.北京:化学工业出版社,2009. 2、网民朋友们.

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