電機車應用

機車運輸系統(tǒng)組成:機車運輸是目前我國礦山運輸?shù)闹饕绞健Ｖ饕O備有軌道、礦車、牽引設備和輔助機械設備等，常與耙礦設備、裝礦設備、帶式輸送機或無軌運輸設備等組成有效的運輸系統(tǒng)。

機車運輸?shù)氖鞘裁?在生產(chǎn)過程中，運送礦石、廢石、材料、設備和人員等，它是組織生產(chǎn)，決定礦山生產(chǎn)能力的主要因素之一。

地下礦山機車運輸?shù)娜蝿?將從采場漏斗、采場天井或溜井溜放出來的礦石(廢石)通過運輸巷道運至地下儲礦倉、井底(或中段)車場、或直接通過平硐口運出礦井，將井底(或中段)車場處的材料、設備、人員等運至作業(yè)場所，露天礦山機車運輸?shù)闹饕蝿帐菍⒉蓤龅牡V石運至選礦場，將廢石運至排土場。

電機車由機械結(jié)構和電氣設備兩大部分組成組成。

機械部分包括:車架、輪對、軸承箱、彈簧托架、制動裝置、撒砂裝置、連接緩沖裝置等。

電氣部分包括:直流串激電動機、控制器、電阻箱、受電弓、空氣自動開關(架線式電機車)或隔爆插銷、蓄電池(蓄電池式)。

架線式電機車

架線式電機車是由牽引變流所輸?shù)郊芫€的電流通過受電器進入電機車的電路及電機車，再經(jīng)過軌道回到變流所。我國井下架線電網(wǎng)的直流電壓有250V和550V兩種，露天的有550V和750V兩種。

優(yōu)點:架線式電機車結(jié)構簡單，成本低，維護方便，機車的運輸能力大，速度高，用電效率高，運輸費用低，應用最廣。

缺點:須有整流和架線設施，不夠靈活;架線對巷道尺寸和行人的安全有一定的影響;集電弓與架線之間容易產(chǎn)生火花，不允許在瓦斯嚴重的礦山使用;初期建設時投資較大，但從長遠看來，采用架線電機車的總成本要比蓄電池電機車低得多。因此，如果礦井條件允許，礦井的主要運輸應采用架線電機車。

蓄電池式電機車

蓄電池式電機車是用蓄電池供給電能的。蓄電池充電一般在井下電機車庫運行。電機車上的蓄電池組用到一定程度后，就把它取下?lián)Q上充好電的。因此，每臺電機車必須配備2-3套蓄電池組。

優(yōu)點:無火花引爆危險，適合在有瓦斯的礦井使用;不須架線，使用靈活，對于產(chǎn)量小、巷道不太規(guī)則的運輸系統(tǒng)和巷道掘進運輸很適用。

缺點:須設充電設備;初期投資大;用電效率低，運輸費用較高。

復式能源電機車

有架線-蓄電池式電機車和架線-電纜式電機車兩種。

前者既能從架線取得電能工作，還可在不便裝設架線的區(qū)域用蓄電池來供電。這種電機車上有自動充電器，可利用架線電源隨時對車載蓄電池自動充電，無需經(jīng)常到充電室充電可提高機車的利用率;還可直接開進開拓掘進巷道，使用機動靈活。后者在運輸大巷工作時，直接從架線吸取電能;在不方便裝設架線的區(qū)域行使時，可由電纜供電，電纜可繞在固定的機車上的電纜滾筒上，電纜一端可與架線連接，但用電纜供電的運輸距離不能超過電纜的長度。

電機車的操作方法電機車的操作方法包括:啟動、停止、調(diào)速、換向、制動等。

電機車啟動的操作方法啟動前應檢查各連接部位的螺栓是否松動，各電氣元件絕緣是否良好，各操作手把是否靈活。經(jīng)檢查無異常情況后，發(fā)出開車信號，提醒附近人員注意。按所需行進方向，操作控制器上的換向手把，確定機車前進方向。操作控制器上的調(diào)速手把，緩慢給出速度，完成啟動過程。

電機車調(diào)速的操作方法電機車在行進過程中，隨時要根據(jù)道路坡度情況和生產(chǎn)運輸情況進行調(diào)速。調(diào)速時，操作控制器上的調(diào)速手把向加速或減速的方向轉(zhuǎn)動，直到所需的速度。在調(diào)速過程中，應注意觀察前方的路面狀況及行人情況，防止意外事故發(fā)生。

電機車換向的操作方法如下:把調(diào)速手把扳回速度零位，電機車減速停車。把換向手把扳到前進(或后退)方向。把調(diào)速手把從速度零位扳到所需速度檔位。由于電機車控制器的調(diào)速和換向兩手把存在機械閉鎖，所以操作換向手把前，必須把調(diào)速手把扳回速度零位，才能扳動換向手把，這樣可以防止誤操作。

當電機車遇到緊急情況需要立即停車時，應操作制動裝置進行制動。電機車制動的操作方法如下:當順時針旋轉(zhuǎn)制動手輪時，通過拉桿、杠桿使閘瓦壓緊車輪踏面，對車輪進行制動。當逆時針旋轉(zhuǎn)制動手輪時，通過拉桿、杠桿使閘瓦離開車輪踏面，進行松閘。

①、手把卡死或閉鎖、控制器失靈

1.控制器轉(zhuǎn)軸軸承缺油或損壞

2.閉鎖裝置固定的上、下卡子用的銷子螺桿松扣，或其上的開口銷子丟失，使上下卡子失控

3.卡子滾輪均嚴重磨損

4.定位彈簧丟失或失效

②、撒砂裝置不撒砂

1.砂箱內(nèi)無砂、砂管堵塞或砂子潮濕

2.撤砂操縱桿嚴重變形或系統(tǒng)失靈

3.壓氣制動控制閥或系統(tǒng)失靈

③、控制器閉合后自動開關立即跳閘或插銷連接器內(nèi)熔斷器立即熔斷

1.控制器的凸輪接觸頭接地或短路

2.控制器換向器部分觸頭接地或短路

3.啟動電阻接地或短路

4.牽引電動機內(nèi)部線路接地或短路

5.電機車電路中有短路現(xiàn)象

④、控制器閉合后機車不運行

1.受電器發(fā)生斷路，可能是由于彈力不足使滑板沒有與架空線接觸或電源線斷線、接線端子松脫

2.自動開關的觸頭燒損脫落，電源導線折斷，接線端子脫落或磁力線圈斷路

3.由于控制器的主觸頭和輔助觸頭脫落或者接觸不良，導線折斷

4.啟動電阻斷路

5.牽引電動機的主磁極或換向磁極線圈斷路，連接導線或接線端子斷路，或電刷與換向器接觸不良

6.由于錯誤操作，未松閘就開車

⑤、控制器閉合后啟動速度過慢或過快

1.過慢:控制器線路中某些觸頭連接導線短路，造成單機運轉(zhuǎn)或者啟動電阻應該斷開而沒有斷開

2.過快:啟動電阻短路;牽引電動機激磁繞組短路

⑥、照明燈不亮和發(fā)暗

1.照明燈不亮:熔斷絲燒斷;燈開關觸頭接觸不良或燒損;燈頭接觸不良或燈絲燒斷;電源線或接地線斷路;照明電阻接地或斷路

2.照明燈發(fā)暗:牽引電網(wǎng)電壓壓降過大或蓄電池電源裝置電壓降低;受電器與架空線接觸不良

3.多管并聯(lián)時的照明電阻中有斷路存在

⑦、牽引電動機過熱

1.牽引負荷過大(超數(shù)拉車)電動機長期過負荷

2.短時間內(nèi)頻繁啟動或長時間在啟動狀態(tài)下運行

3.電樞個別線圈間或匝間短路。激磁繞組接地或短路

4.整流子表面發(fā)生強烈火花和碳刷壓力過大使整流子過熱

5.軸承缺油或油量過多

⑧、蓄電池電源的裝置電壓急劇下降

1.電源裝置由于內(nèi)部或外部因素造成正、負極直接短路

2.蓄電池組中，有若干只蓄電池"反極"

3.電源線與蓄電池極柱或插銷連接器接觸不良

⑨、脈沖調(diào)速電機車"失控"

1.啟動失控:表現(xiàn)為電機車啟動時猛地向前沖，甚至使自動開關跳閘或者快速熔斷器熔斷

2.加速調(diào)速過程中失控:表現(xiàn)為電機車突然由低速變?yōu)槿?/p>

3.由全速向低速調(diào)速對失控:表現(xiàn)為電機車不能減速。造成"失控"的原因是多方面的，主要原因是元件損壞或換流電容器未能充電或充電不足，因電壓低而關不斷晶閘管(可控硅)造成失控

1、電機車必須有完整的安全裝置，鈴、燈、防護罩、制動閘、聯(lián)接器和漏電、電路保護裝置，任何一項不正常均不得運行。

2、開車前，必須進行前后檢查，發(fā)出信號，以免傷人或壓斷各種管路、線路。

3、電機車司機必須遵守各種信號、聽從指揮，嚴禁酒后開車，電機車運行時，人、物各部件不得外露。

4、嚴禁開快車。遇彎道、出硐、施工地點或前方有人時，要減速慢行并發(fā)出信號。

5、電機車運行途中掉道，應立即發(fā)出信號，處理人員必須選擇安全位置及聯(lián)系信號，并統(tǒng)一指揮進行處理。

6、電機車必須額定牽引、運輸不得超載、超寬、超長。

7、機車運送爆破器材，必須遵守爆破物品運輸規(guī)定。

8、機車運送人員必須在開車前，認真仔細檢查連接器、制動器及部件的完好，車內(nèi)嚴禁易爆、易燃及貨物混裝，嚴禁中途扒車。

9、電瓶車兩頭嚴禁站人，以防擠(撞)傷。

10、卸渣時，停車場，調(diào)頭處應設有擋車防護設施，以防掉道。

11、經(jīng)常檢查，保持機車清潔，做好文明開車，司機離開時，必須切斷電源，剎緊車閘，停車在安全線上，并有良好的照明和警告標志。

按其結(jié)構、特點和主要參數(shù)還可以分為以下幾種類型: (1)按粘著重量可分為:2.5t、3t、5t、7t、8t、10t、12t、14t、20t、30t 等。 (2)按使用電壓，地下礦山架線式電機車有250V、550V兩種，露天礦山架線式電機車有550V、750V兩種。蓄電池電機車有48V、90V、110V、132V、140V等種類。 (3胺防護方式可分為:架線式電機車只有礦用一般型。蓄電池電機車有增安型、防爆特殊型、隔爆型三種。

窄軌電機車(narrow gauge electric locomotive)

窄軌電機車是指軌距小于標準軌距的電力機車。中國使用的窄軌軌距通常為600mm，762mm或900mm三種。

基本構造窄軌電機車由機械裝置和電氣設備兩大部分構成機械部分主要包括車架、彈簧托架、制動裝置、傳動裝置和輪對等。電氣設備部分主要有牽引電動機、控制器等。

車架電機車的所有機械裝置和電氣設備均裝在車架上。車架用彈簧托架支承在軸承箱上。車架不僅承受靜載荷，還要承受運行中產(chǎn)生的水平和垂直方向的動載荷。車架采用厚鋼板焊接的框架結(jié)構，既可保證結(jié)構的強度和剛度，又使電機車具有必要的自重(粘重)。

彈簧托架由板彈簧、均衡梁和連接零件構成，用以緩沖電機車運行中產(chǎn)生的沖擊和震動，并將載荷沿橫向或縱向均勻地分配到各個車輪。

制動裝置分機械制動裝置和電氣制動裝置兩種其作用是使電機車在運行中能隨時減速和停車。由于電氣制動不能使運行的電機車完全停止，所以電機車必須有機械制動裝置，其操作方式有手動和氣動兩種。手動制動裝置是司機用手轉(zhuǎn)動手輪以操縱一套制動連桿使閘瓦壓緊車輪輪面而產(chǎn)生制動。粘重14噸以上的電機車還裝有用壓縮空氣推動制動氣缸活塞桿操縱的制動裝置。電氣制動是牽引電動機的能耗制動，由司機操作控制器以改變電氣線路來實現(xiàn)制動。

傳動裝置將牽引電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳遞給輪對的齒輪傳動機構。為充分利用電機車的自重來產(chǎn)生更大的牽引力，電機車的兩根輪軸都是主動軸。兩根主動軸分別由兩臺牽引電動機驅(qū)動。傳動裝置一般為一級 直齒或斜齒圓柱齒輪減速器。小齒輪裝于牽引電動機出軸端，而大齒輪則裝在主動輪軸上，牽引電動機一側(cè)用抱軸軸承裝在主動輪軸上，另一側(cè)機殼上的掛耳經(jīng)彈簧吊掛在車架上。在運行中車輪和車架因振動產(chǎn)生上下相對位移時仍能保證傳動齒輪的正確嚙合。

輪對由兩個車輪壓裝(過盈配合)在一根車軸上組成。輪對承受電機車運行中的全部載荷，因此應有足 夠的強度。車軸用優(yōu)質(zhì)車軸鋼鍛成車輪由輪心和輪箍熱壓裝配而成輪心用鑄鋼鑄成，而輪箍用優(yōu)質(zhì)鋼軋制 而成。其優(yōu)點是當輪箍磨損后只需更換輪箍而不使整個車輪都報廢。

牽引電動機礦用電機車均采用直流串勵電動機這種電動機的機械特性較軟，有較大的啟動轉(zhuǎn)矩和過載能力;其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速能隨列車的運行阻力和行駛條件而自動調(diào)節(jié);兩臺串勵直流電動機并聯(lián)工作時，負荷分配比較均勻;牽引電網(wǎng)電壓波動時，僅影響其轉(zhuǎn)速而不影響轉(zhuǎn)矩，電動機仍能啟動運行控制器電機車的電氣控制裝置可實現(xiàn)對牽引電動機的啟動、調(diào)速、換向運行和電氣制動。串勵直流電動機必須降低電機端電壓啟動以限制啟動電流，多采用串人啟動電阻和兩臺電動機串并聯(lián)的啟動方法電機車調(diào)速多采用串人電阻的方法，而電機車的換向運行則靠調(diào)換勵磁繞組端點以改變磁場方向來實現(xiàn)電機車的電氣制動是采用能耗動，即在制動時將電動機斷電，電機車靠慣性繼續(xù)運行，迫使電動機處于發(fā)電機工況，將所產(chǎn)生的電能輸人制動電阻變成熱能而散失掉。操作時將兩臺牽引電動機的勵磁繞組交又連接·這種接線方式既保證了兩臺電動機在制動時產(chǎn)生的制動力矩均衡，又使兩臺電動機之間的循環(huán)電流消失 設計計算井下電機車運輸線路的坡度變化小·運距較短，依據(jù)年運輸量和運距選定礦車和電機車塑號后，即可按啟動條件和制動條件確定電機車所牽引的車組質(zhì)量Q，再用牽引電動機的發(fā)熱條件進行校核啟動條件應使電機車牽引重車組上坡啟動時所需牽引力不超過粘著力的極限值。·

(1)粘著重量:電機車主動輪作用在軌道上的正壓力的總和，單位用"來表示。由于電機車的兩軸都由電機驅(qū)動，電機車的車輪都是主動輪，所以電機車的自重就是粘著重 量。

(2)電機車軌距:是指與電機車適應的兩根鋼軌之間的距離，單位為mm。

(3)集電弓工作高度:是指電機車正常運行時與集電弓適應的架空線高度(也叫接觸線高度)，單位為mm。 (4)固定軸距:是指電機車兩軸中心線的距離，單位為mm。它與機車的縱向穩(wěn)定性和適應軌道的曲率半徑有關。

(5)主動輪直徑:是指主動輪踏面中心處的直徑，單位為mm。

(6)專動比:是指電機車牽引電動機的主軸與電機車主動輪軸(即電機車輪對軸)之間的轉(zhuǎn)速比值，即式中n電電動機轉(zhuǎn)速;

(7)制動方式:是指使機車減速或停車的系統(tǒng)。電機車經(jīng)常采用的制動方式有三種:機械(手)制動、電氣制動(利用電動機發(fā)電制動)、空氣制動(利用壓縮空氣控制操縱制動閘)。

(8)牽引電動機的工作方式

牽引電動機的工作方式分為小時制和長時制。

小時制:是指電動機連續(xù)工作1h其繞組溫升不超過額定值的工作方式。小時容量是指電動機在小時制工作方式下所能輸出的最大功率。牽引電動機名牌上注明的額定容量即為小時容量1。

長時制:是指電動機長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)時，電動機繞組的溫升不超過規(guī)定值時的工作方式。長時容量是指電機車在長時制工作方式下所能輸出的最大功率。

根據(jù)小時容量和長時容量，還分為小日寸電流和長時電流，單位為A。長時電流與小時電流的比值與電動機的冷卻條件有關。礦用電動機的牽引電機是全封閉自然冷卻的，其長時電流與小時電流的比值較低，一般為0.4左右。

(9)牽引力

小時牽引力:是指機車的額定牽引力，單位為kN;

長時牽引力:是指機車電動機在長時制情況下工作時，電機車具有的牽引力，單位為kN;

(10)7度

小時速度:是指電機車在額定電流情況下工作時電機車能夠達到的最大速度;

長時速度:是指電機車在長時制電流情況下工作時電機車能夠達到的速度;

(11)外形尺寸:指除集電弓外的機車外形最大尺寸(長、寬、高)，單位為mm。

(12)熥過最小曲線半徑:指機車能安全、順利通過的最小的曲線半徑，單位為m。