【湘潭电机车工作原理】煤矿机车运输

机车运输是水平道路长途运输的主要方式。取决于动力：电机车和内燃机车两种。普遍使用电动车。取决于电源：直流和交流。根据供电方式，分为机架线(ZK型)和蓄电池型(XK型)。金属矿山主要使用电子。根据电机车的仪表盘分为600毫米、762毫米、900毫米。根据电压等级的不同，机架线电机车有100(97)V、250V、550V三种。蓄电池式电机车有40/48V和110/132V两个等级，机车运输的轨道坡度一般为3 。

机架式线路电机车：

蓄电池电机车：

1)船用电机车的工作系统：交流电流在换流站整流后，阳极连接到架空线路，阴极连接到导轨。机车的水电(集电宫)与架空线路接触，将电流引入车内，经过车的接触器和牵引电机，再流回轨道。

机架线电机车是借用电动弓从电路中获得电力的。电动车运行时，电动弓沿着架空线路滑动。车床式电机车的供电方式是用从中央变电站引出的高压电缆提供牵引电流站三相交流电源，通过变压器降低压力，通过低压电缆发送到电流装置，将交流改为直流。直流电源的正极通过电源线连接到架空线路导线，期间的针脚成为电源供应点，其负极通过回调电缆连接到导轨，相应的针脚称为回调点。工作时沿着轨道运行的电动车部，电动弓接触架空线路获得电力，下部利用车轮与轨道接触形成电路，使牵引电机工作，使电动车牵引矿车。

2)机架式电力机车的工作系统：如上所述，这是机架式电力机车的运行轨道，也是电流回路的导线。为了减少牵引电网的电压降，通常在导轨的接缝处使用电线或铜连接，以减少接缝处的电阻。优点和缺点：架式线路电力机车结构简单、易于维护、运输成本低，但电动弓往往会产生火花，不能在有瓦斯爆炸危险的矿井中使用。

目前井下使用的车床式电机车有3吨、7吨、10吨、14吨、20吨等。

车床式电机车运行设备由列车和供电设备两部分组成。列车由电动车和矿车组组成。电源由牵引电网和牵引电流组成。

牵引电网是为由供应电缆、回调电缆、架空接触线、轨道4部分组成的架空线路和轨道组成的机架式线路电机车供电的网络。

牵引电流站的主要设备有变压器、整流器、直流配电设备等。牵引电流站一般与水井安次长变电站在一起，或在附近的东室。

1)机架式线路电力机车工作系统：

1)机架式线路电力机车工作系统：

选择电机车型号时，要综合考虑阶段运输量、运距、装载方式、装载点是否集中等。

一般装载点是分散的，精灵储存量小，所以要考虑选择小吨位摩托车。如果运距长、长光点集中、精灵存储量大，则应选择大吨位电动车。例如，如果阶段运输量为8万~ 15万吨/年，则可以选择1 ~ 3吨电机车，与0.5 ~ 1.2米3的矿车相匹配。阶段运输量大于100万吨/年时，要使10 ~ 14吨电机车与2 ~ 4米3矿车相匹配。

2)电力机车的工作原理：

电力机车是把电能转换成机械能。电机从电源获得能量开始工作，通过传动系统输出到机车电动轮上，产生扭矩M，这个扭矩可以用一个力来表示，一个力与摩擦力抵消，另一个力不能平衡，成为电机车的牵引力。牵引力形成的前提是粘力(摩擦力)的存在，其大小受摩擦力限制，因此牵引力小于或等于摩擦力。

电机车的启动是通过逐步增加牵引电极的末端电压来提高电机的扭矩，提高电机车的牵引力。

电机车的调速通过改变电机的单电压或频率来实现。

电力机车的制动是采用电气制动或机械制动。

3)电力机车的型号和主要技术特点：

电机车模型显示如下：

电力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道面承受的电机车质量的垂直压力。用吨表示。

2、额定电压：550V

3、牵引电机台架数：单机或双机。

4、定时：电机在固定装置上运行1小时，任何部分的温度都不会高于允许的额定。

5、长时间系统：电机在固定装置上长时间连续工作，因此任何部分的温度都不会高于允许的额定。

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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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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同车轮水平中心线成15º夹角。

2、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的接触压力保持在3.5—5.5kg之间。

3、使受电弓高度保持在距轨面1.8—2.2米之间。

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。

（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。

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。

（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。

（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。

（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、消弧线圈等。

（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。

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。

（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。

(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。

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。

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。

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。