第三节 矿用电机车运行理论
一、电机车运行方程式
牵引状态-有牵引力作用
惯性状态-无牵引力作用
制动状态-制动力作用
一、电机车运行方程式
1）静阻力
静阻力包括基本阻力F0和坡道阻力Fi。 F0=1000（mD+mZ）gω Fi=±1000（mD+mZ）gsinβ 列车运行全部静阻力： Fj= F0+ Fi=1000（mD+mZ）g（ω±sinβ）
❖ 学时分配：
本章内容
第一节 矿用电机车概述 第二节 矿用电机车结构 第三节 矿用电机车运行理论 第四节 矿用电机车运输计算 第五节 刮板输送机的安装、运转、维护及故障处理 第五节 矿用电机车的运行、操作、维护及故障处理
第一节 矿用电机车概述
一、矿用电机车的发展概况
矿用架线式电机车
矿用蓄电池电机车
mD nmz1 m1 zh 1.1mD nmz1 m1
ip
g
Lzd
v 2 zh 2at
mD
0.55v 2 zh
mDn g
n mz1 m1
zh
ip
g
《煤矿安全规程》规定，运送人员时速度不得超过3m/s,运人时负荷小，
减速度大，容易在规定距离内制动停车。
三、全矿电机车台数确定
新疆工程学院 机械工程系
第三章 矿用电机车
学习目标、重点与难点
❖ 学习目标：
了解矿用电机车的类型，掌握矿用电机车主要部件的结构。会正确操作 矿用电机车，能够维护、检查它们的运行，并能解决运行中遇到的基 本问题。
❖ 重点：
矿用电机车主要部件的结构； 矿用电机车的运输计算及运行理论。
❖ 难点：
矿用电机车的运行理论。
3.按电机车的制动条件பைடு நூலகம்算
《煤矿安全规程》规定：运送物料时列车的制动距离不得超过40m， 运送人员时不得超过20m。计算重车组时必须符合这一规定。 重车沿直线下坡制动时需要的制动力为：
B=1000[（mD+n(mz1+m1)）][ 1.1a-(ωzh-ip)g]≤1000mDngψ
a
mDn g
1.每班所需运送的货载次数fb
fb
k1k 2 mb nm1
2.每班所运人员次数fr
《煤矿安全规程》规定，长度超过1.5km的主要行人平巷，上下班时必 须采取机械运送人员的规定，若运距大于1.5km且矿井为两翼开采时，一般取每
班每翼运人一次，即fr=2次/班；运距小于1.5km，不用机械运送人员，取fr=0。
进行注油； （5）检查车体及各部螺栓、销轴、开口销是否齐全，螺栓是否紧固，销轴和开口
销连接是否良好； （6）检查连接装置，是否有损伤、磨损超限； （7）检查撤砂系统各部件是否齐全、砂管有无堵塞，与车轮、轨道的距离是否符
合要求； （8）检查制动系统的杠杆、销轴是否灵活，并进行注油；
二、电机车维护
（9）检查受电器弓弹簧压力是否足够，滑板磨损程度，各框架、螺栓及销子是否 齐全完整；
②司机必须坐在座位上开车，不得坐在车帮上或车外开车，严禁将头、手及身体 露出车外 ；
③机车行近巷道口、硐室口、弯道、道岔、坡度较大或噪声大的地段，以及前面 有车辆、行人时，都必须减速，并发出警号 ；
④行车中如遇停电，必须将控制器手把拉回零位，待送电后重新启动； ⑤正常制动停车，应提前减速、采用机械制动，非紧急
情况不准使用动力制动，严禁反向制动；
一、电机车操作
⑥如果司机必须离开座位时，必须断开自动开关，刹紧车闸， 取下手把保管好，不得关闭车灯；
⑦不得用车闸控制列车的行车速度，列车应避免停在道岔上或弯道附近； ⑧临时检修时，必须落下集电器，应在列车占用轨道的前后
40米处放置停车检修警示牌； ⑨必须按规定信号行车，听从跟车工和调度员的指挥，
正常运输时，电机车必须在列车的最前端牵引； ⑩同一线路同一方向行驶时，两车必须保持
大于100米的距离，严禁追尾行驶。
二、电机车维护
（1）检查闸瓦磨损、更换并调整闸瓦间隙，清除闸瓦泥垢； （2）检查车轮有无裂纹，轮箍是否松动，车轮踏面磨损程度； （3）检查传动齿轮及齿轮罩，有无松动和磨损； （4）检查车架弹簧有无裂纹及失效，清除弹簧上的泥垢，在铰接点及均衡梁之间
保证电机车正常运行的条件是：车轮与轨道之间不产生相对滑动。
Tk的最大值为：Tk=1000P0Ψ
为保证车轮在轨道上无相对滑动，单个主动轮对粘着条件应满足：
Fk≤1000P0Ψ
整台电机车的粘着条件为：F≤1000PnΨ
Fk-车轮作用于轨道接触点上的力， N； Tk-车轮与轨道间的摩擦力，N； P0-机车作用在单个主动轮上的正压力，KN； Ψ-轮缘与轨道间的粘着系数； F-电机车产生的全部牵引力，N；
=1000（mD+mZ）g（ω±i）
mD-电机车质量，t； mZ-矿车组质量； g-重力加速度，取10m/s2； ω-列车运行的基本阻力系数;
β-电机车在坡道上运行的倾角。
2）惯性阻力
一、电机车运行方程式
Fa=m（1+r）a=±1100a（mD+mZ）
整理得出列车在牵引状态下必须产生的牵引力为：
F=Fj+Fa=1000（mD+mZ） [（ω±sinβ）g±1.1a]
第二节 矿用电机车的结构
矿用电机车的构造包括机械和电气设备两大部分。 机械部分包括车架、轮对、轴承和轴承箱、弹簧托架、齿轮传动装置、撒 砂装置、制动装置及连接缓冲装置等； 电气部分包括牵引电动机、控制器、启动电阻、受（集）电弓、自动开关、 照明系统及电流表等。
一、机械部分
架线式电机车的基本结构
1-车架；2-轴（承条）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-启动电阻器；10-受电弓；11-车灯；12-缓冲器及连接器
1.车架
车架是机车的整体框架。 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。
车架的作用是用以组装机车 各部件和充实机车黏着质量。
（等效电流）Idz≤Ich（电动机长时电流）
I dz
I
t 2 zh ch
I
2ktk
T
T=tzh+tk
t zh
1000Lm 60v zp
tk
1000Lm 60vkp
计算结果若Idz≤Ich，则满足要求； 如果Idz≥Ich，则说明牵引电动机温升条件不允许， 应减少矿车组中的矿车数，重新验算，直到满足温升条件为止。
❖惯性状态列车运行方程式 ： -Fj+Fa=-1000（mD+mZ）g（ω±sinβ）+ 1100a（mD+mZ）=0
即：（ω±sinβ）g-1.1a=0 ❖制动状态列车运行方程式 ：
-B-Fj+Fa=0 即：B=Fa-Fj=1100a（mD+mZ）-1000（mD+mZ）g（ω±sinβ）
二、电机车牵引力
80以下
80～140
80
140～200
80～120
配用矿车/t
1及以下 1～3 3～5 5
二、列车组成计算
先计算 后试验
再确定
①按列车启动时的粘着条件计算出车组重力和矿车数。 再用温升条件、制动条件分别计算出牵引车数取其最小值。
②按三个条件分别计算出每个允许的车组最大重力。 然后取其最小值来确定矿车数。
传动效率低 传动比较小
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
1-抱轴承；2-挂耳
传动效率比较高 齿轮使用寿命高
6.制动装置
电机车制动装置分为机械制动和电气制动。 机械制动是利用制动闸或制动器进行制动。 电气制动是牵引电动机的能耗制动，不需 要专门设置，只是用控制器改变电气线路。 制动装置的作用是产生制动力矩，使运行 中的电机车减速或停车。
岩石巷道内，应使用矿用增安型蓄电池电机车。 工作过程：
蓄电池提供的直流电经隔爆插销、控制器、电阻箱进入电动机，驱动 电动机运转。电动机通过传动装置带动车轮转动，从而牵引列车行驶。
二、矿用电机车的分类
3.蓄电池式电机车分类
蓄电池电机车分为一般型、安全型和防爆特殊型三种。 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 矿井巷道运输。 ③防爆特殊型适用于瓦斯煤尘爆炸危险的矿井巷道运输。
8.缓冲连接装置
缓冲连接装置的作用是简便可靠地连接车辆，减缓车辆碰撞的冲击。 架线式电机车采用刚性缓冲器，蓄电池电机车采用弹簧缓冲器。
缓冲器及连接器
二、电气部分
电气设备包括牵引电动机、控制器、启动电阻、受电弓、自动开关和 照明等。 ①牵引电动机的作用有两个：牵引作用和制动作用。 ②控制器的作用是控制电机车启动、停止、调速、电气制动和运行方 向。 ③受电器的作用是从接触架线上取用电能。 ④启动电阻的作用是限制牵引电动机的启动电流。 ⑤自动开关与照明。
第四节 矿用电机车运输计算
①机车类型及其粘着重力选择； ②列车组成计算； ③确定全矿电机车台数。
一、机车类型及其粘着重力选择
矿井年产量An/kt
150～300 300～600 900～1800 An＞1800
表3-6 电机车类型及粘着重力
机车粘着重力/kN
架线式
蓄电池式
30～70
80以下
70～100
制动闸多为闸瓦式，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。 其操作方式有手动、气动、液 动。矿用电机车使用手动闸。
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