山西焦煤干部上讲台矿井辅助运输设备(赵衍强) (1)

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矿用电机车课件主讲人：赵衍强 单 职 位：山西焦煤紫金煤业公司 务：运输区区长

时 间：2012年5月

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矿用电机车第一节 概述第二节 轨道与矿车

第三节 矿用电机车的结构第四节 列车运行理论

第五节 电机车运输计算第六节 电机车的操作与维护Page 2

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第一节 概述

本 节 要 点

一、矿用电机车运输设备的组成二、矿用电机车的形式及分类 三、矿用电机车的应用范围及发展方向

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一、矿用电机车运输设备的组成直流架线式电机车是借受电弓从网路上取得电能的。当电机车运行时，爱电弓 沿着架空滑动。 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 与架空线相连接，其间的接点称为馈电点，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。

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蓄电池电池式电机车与架线式电机车不同，它是由装置在车上的蓄电池组 供电，故不需要架设牵引电网，不存在受电弓与导线接触不良而产生火花的危 险。因它具有可靠的防爆性能，可用于有瓦斯、煤尘积存较多的巷道运输。由 于蓄电池要定期充电而要设置充电设备，其初期投资和运转费较高。因此，这 种电机车比较适用于巷道掘进运输，以及产量较小巷道不太规则的运输系统。

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二、矿用电机车的形式及分类按电能来源电机车分为矿用直流架线式电机车(ZK型)和矿用蓄电池式电机车 (XK型)。

按电机车的黏着质量(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：1.5t、3t、7t、10t、14t、20t几种；蓄电池式有2t、2.5 t、8t 、12t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 。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100(97)V、250V、550V三种，其中100(97)V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，同一台 电机车，使用铁镍蓄电池时为斜线下边值，40/48V电压等级用于2.5t以下吨位的 机车。架线式电机车，防爆特殊型蓄电池式电机车的技术特征见表3—1和表3—2。

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三、电机车的应用范围及其发展方向(一)电机车的应用范围 矿用电机车特别是架线式电机车，由于它具

有设备简单，牵引力大，操作调 速斱便，运输成本低等优点而广泛应用于水平戒近水平巷道，巷道坡度一般为3‰, 局部坡度丌能超过30‰。 《煤矿安全规程》的有关条目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 须使用丌燃性材料支护。 (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，必须采取特殊措斲以满足该《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，进风主要巷道内戒主要回风巷道内， 都应使用矿用防爆特殊型蓄电池式电机车，幵必须在机车内装设瓦斯自动检测报警 仪。 (二)电机车运输的发展斱向 (1)电机车运输高度自动化 如在瑞典的一些矿井中，电机车的速度及调速均由 中央控制室控制，实现装、卸载自动化，列车位置及道岔的开合状态可在中央控制 室的模拟盘上观察。 (2)采用大型电机车和大容积的矿车 国外大部分矿井采用25t以上的电机车， 最大的矿车容积已达30m3;我国大型矿井多采用3t以上的底卸式矿车。总的趋向是 增加列车载重，采用大型电机车戒采用电机车串联牵引，减少列车运转次数，提高 运输效率。 (3)使用新型电机车 我国电机车已采用晶闸管脉冲调速系统，实现无级调速。 前西德采用交流工频架线式电机车。Page 7

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?重点回顾： 1、矿用电机车运输设备的组成？

2、矿用电机车的形式及分类？3、矿用电机车的应用范围及发展方向？

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第二节 轨道不矿车一、矿井轨道 二、矿用车辆

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一、矿井轨道矿井轨道是将钢轨按一定要求固定在线路上构成的，是机车运行的基础件。

(一)轨道的结构

标准窄轨的结构如图3—2所示，轨道线路由下部建筑、上部建筑两部 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(道碴层)。 钢轨是轨道上部建筑的重要组成部分之一。它丌仅引导车辆运行，且 直接承受载荷，幵经轨枕将载荷传递给道床及巷道底板。轨枕用于固定两根轨条，并使其保 持规定的轨距；防止钢轨纵向和横向移 动，保证轨道的稳定性。轨枕承受钢轨 的压力，并将压力较均匀地传递给道床 。轨枕有木质的和钢筋混凝土的两种。 道床一般由道碴层组成，承受轨枕的 压力，并均匀地分布到巷道底板上。道 床将轨道的上部建筑和下部建筑连接成 一个整体，防止轨道纵向和横向移动， 以保证线路的平直和正常状态。道碴选 用坚硬的石块，一般块度不超过40mm , 道碴铺设要具有一定的厚度。Page 10

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轨道线路的主要参数有轨距、轨型、坡度、曲率半径。轨距是两条钢轨的轨头 内缘的间距，用Sg表示，如图3—3所示。国内标准轨距有600mm、762 mm、 900mm三种。 轮缘距是轮对两车轮轮缘外侧之间距，用SL表示。 因为机车能牵引的坡度很小，所以轨道的坡度用两点间的高差和水平距离之比 表示，通常用i表示，其数值取千分数。

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(二)弯曲轨道弯曲轨道是轨道线路的组成部分。车辆经过弯道时，一方面离心力使车轮轮缘 向外轨挤压，既增加了行车阻力，又使钢轨与轮缘的磨损加重，严重时可能造成翻 车事故；另一方面车辆在弯道上成弦状分布，车轮轮缘与轨道不平行，如图3—4所 示，前轴的外轮被挤到外轨上B点。后轴的内轮被挤到内轨上C点。这样，轮对将 被钢轨卡住，严重时车辆会被挤出轨面而掉道。 为了保证车辆在弯道上正常运行，弯道处外轨要抬高，轨距要加宽，弯道半 径不能太小。

(三)道岔道岔是轨道线路的分支装置，如图3—5所示。 道岔由基本轨、尖轨、辙叉、护轮轨、转辙轨、转辙机构及一些零件组成。道岔 按轨距轨型有标准系列规格。搬动道岔的转辙机构有手动搬道器；弹簧转辙器和电动 转辙机。在特定的运行条件下可使用弹簧转辙器。用电动转辙机对道岔可进行远距离 操作和监视，现已有成型产品。

(四)轨道维护轨道的铺设和维护质量影响行车速度、运行安全和轨道寿命，应遵照《煤矿窄轨 铁路标准》铺设和维护。有条件时，主要运输大巷的轨道应采用无缝线路和整体道 床。使用期间应加强维护，定期检修。主要运输巷道轨道的维修质量必须符合下列 条件。Page 12

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(1)更换钢轨时，应选用同类型钢轨；(2)扣件齐全、牢固并与轨型一致，轨道接头的间隙不大于5mm,高低和左右错差都不 得大于2mm; (3)直线段两条钢轨顶面、以及曲线段外轨按设计加高后与内轨顶面的高低差都不得大 于5mm; (4)轨距在任何部位上下偏差都必须在+5mm~—2mm范围之内； (5)轨枕的规格数量和间距应符合设计要求，轨枕无失效。轨枕之间道碴填实，道床材 质及厚度应符合标准。道床应经常清理，无杂物，无浮煤； (6)架线式电机车使用的钢轨接缝处有专门的技术要求。

二、矿用车辆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。这种矿车是目前我国煤矿使用的主要车辆。

(一)矿车的类型及标准规格煤矿使用的矿车类型很多，按结构和用途分为以下几种： (1)固定车箱式矿车，如图3—6(a)所示，这种矿车需用翻车机卸车。 (2)翻转车箱式矿车，如图3—6(b)所示，车箱能侧

向翻倾卸车。Page 13

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(3)底卸式矿车，如图3—6(c)所示，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，如图3—7所示。 (4)材料车，专用于装运长材料。 (5)平板车，装运大件设备。

(6)人车，它是有座位的专用乘人车，分斜井人车、平巷人车。每辆斜井人车上 都装有防坠器，在运行中断绳时，能自动平稳地停在轨道上，也能人工操纵。停车 装置有插爪式、抱轨式两种。(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。 此外还有各种专用车辆，如炸药车、水车、消防车等。

(二)矿车的基本参数矿车的两个重要经济技术指标是： (1)容积利用系数，即矿车有效容积与外形尺寸所得容积之比值。容积利用系数 越大越好。 (2)车皮系数，即矿车质量与货载质量之比值。车皮系数越小越好。Page 16

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(三)矿车的基本部件矿车的基本部件是车箱、车架、轮对和连接器。 1.车箱 车箱是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，不 仅加工方便，还有利于机械化清理车底的黏附物。采用低合金钢板制造车箱，耐磨和 耐腐蚀性好。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。车梁是矿车的主要承载部件。除了车箱重力和牵 引力外，在运行中要承受很大的冲击、振动等附加载荷。车梁一般用专用型钢制造。 车架的两端装缓冲器。缓冲器是直接承受牵引力和冲击的部件，过去大多采用螺 旋弹簧吸收冲击，近年来也有用橡胶弹簧的。 轴卡是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。 开式轮对的车轮有端盖，如图3—8(a)所示，便于拆装和调整轴承间隙，但是端盖 增加了轴承进水的机会并易丢失。

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闭式轮对的车轮无端盖，如图3—8(b)所示，检修拆装时，两轴承通过同一 内孔，容易造成内孔加大而失效。 4.连接器 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。牵引 链有单环、三环和万能链三种。万能链用于不摘钩翻车机卸载。插销座与缓冲器 铸成一体。 《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。多年使用表明，锁圈式防脱落装置较好。连接器

是涉及重大安全 问题的部件，《煤矿安全规程》对连接器有严格的规定。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。上绳式无极绳运输用的连接 装置的安全系数不得小于8。 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两年进行一次2倍于最大静荷重的拉力试验。

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?重点回顾：1、矿井轨道？ 2、矿用车辆？

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第三节 矿用电机车的结构

矿用电机车是由机械和电气两大部分组成一、电机车的机械构造 二、矿用电机车的电气设备

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一、电机车的机械构造机械构造包括车架、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。如图3—9所示为ZK型矿用架线式电机车构造示意 图。 (一) 车架 (二)轮对 (三)轴箱

(四)弹簧托架(五)齿轮传动装置 (六)制动装置 (七)撒砂装置

(八)连接缓冲装置

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(一)车架

车架是机车的主体，是由厚钢板焊接的框架结构，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。车架用弹簧托架支撑在轴箱上，运行中经常受 到冲击、碰撞而产生变形，所以应加大钢板厚度或采取增加刚度的措施。

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