井下機車運輸第五節第一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五直流架線式電機車供電系統圖1-變電所；2-饋電線纜；3-饋電點；4-架線；5-回電線纜；6-回電點；7-軌道；8-電機車；9-集電弓；ABC-交流電源；DK1三相閘刀開關；ZD-三相自動空氣斷路器；ZLB-整流變壓器；Z-硅整流元件；DK2-兩相閘刀開關；ZK-自動開關直流電壓有250v和550v，電機車質量在1.5-20t之間，3t以下調度用，3t以上多作運輸車輛用。第二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五機車質量的選擇，通常情況可按產量來確定機車的噸位。當機車噸位確定之后，可按國產電機車規格選用機車型號及技術數據。表6-1-2運輸量與機車質量、礦車容積、軌距、軌型的關系表第三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五（二）、礦用電機車的機械結構

1、礦用電機車的構造：機械、電氣設備兩大部分。

機械部分：車架、輪對、軸箱、彈簧托架、制動系統、加砂系統、齒輪傳動裝置及聯接緩沖裝置等；

電氣部分：牽引電動機、控制器、自動開關、起動電阻、受電弓、照明系統等。2、牽引電動機的特性：指電機電流和牽引速度、牽引力及效率之間的關系，可用曲線表示，有速度特性，牽引力特性，效率特性曲線之分。第六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五25510152014.79.84.96090050100150200I/AF/kNη%v/km/h圖6-5-4ZQ-21型電動機特性曲線第七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五3、牽引電動機的容量：根據實際需要有小時容量和長時容量之分。

小時容量：在繞組絕緣不超過允許溫升條件下，電動機連續運轉一小時輸出的最大功率，即牽引電動機的額定容量。

長時容量：在繞組絕緣不超過允許溫升條件下，電動機長時連續運轉所能輸出的最大功率。4、小時電流和長時電流、小時制和長時制牽引力和速度：根據小時容量和長時容量，還可對電機電流、電機車牽引力和速度進行劃分。第八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五二、礦車運行理論-運行方程電機車和它所牽引的礦車總稱為列車。所牽掛礦車稱車組。

列車運行有以下三種狀態：（1）牽引狀態。列車在牽引電動機產生的牽引力作用下加速啟動或勻速運行；（2）慣性狀態。牽引電動機斷電后列車靠慣性運行，一般為減速運行；（3）制動狀態。列車在制動閘瓦或牽引電動機產生的制動力矩作用下減速運行或停車。第九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五（一）、列車運行阻力

列車運行阻力Fz：基本阻力、附加阻力。1．基本阻力Fj基本阻力：沿水平直線軌道等速運動時所產生的阻力。包括：車輪軸承的摩擦阻力、車輪沿軌道的滾動阻力等。

Fj=（Mj+Mz）gω

式中：Mj-機車質量，kg；

Mz-重車組質量，kg；

ω-列車基本阻力系數。第十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五采用滾動軸承的列車，按下表選取。采用滑動軸承，其基本阻力系數要按表中的數值增加三分之一。起動阻力系數為基本阻力系數的1.3—1.5倍。表6-5-1列車、礦車基本阻力系數

第十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五2．附加阻力Ff（1）坡道阻力坡道阻力：列車在坡道上運行時，由于列車的重力沿傾斜方向的分力所引起的運行阻力。

Fjp=±（Mj+Mz）gsinα

當α很小時，sinα=tgα=i，則Fjp=±（Mj+Mz）gi

正號：列車上坡；負號：下坡，i：軌道的坡度。第十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五(2)慣性阻力列車加速或減速運行時，所克服的附加慣性阻力為：

Fg=±k（Mj+Mz）a=±1.075（Mj+Mz）a

式中：a-列車運行的加速度或減速度，m/s2；

k-考慮車輪轉動慣性的系數，取平均值1.075

慣性力方向與運行方向相反時，上式取正，反之取負。第十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五（3）彎道阻力列車在彎道上運行時，所克服的附加彎道阻力。

Fw=（Mj+Mz）gωw式中彎道阻力系數式中：Kw—系數，當外軌抬高時取1，不抬高時取1.5R—彎道曲率半徑第十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五礦車除以上附加阻力外，還受道岔阻力以及運行時空氣阻力的影響，由于礦山列車速度較低，故一般不予考慮。列車運行的總阻力為：

Fz=（Mj+Mz）g(ω±i+ωw±0.11a)第十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五（二）、機車牽引力機車牽引力：由牽引電動機產生的旋轉力矩，通過減速齒輪傳遞給主動軸上的輪對作用在軌道上，推動列車運行。摩擦力的極限值為Z=P0ψ

式中：P0—一個主動輪軸作用在軌道上的正壓力，N；

ψ—輪面與軌道的粘著系數；為了保證車輪不在鋼軌上滑動，牽引力不得超過最大黏著力，即：F’≤P0ψ將上式擴大到電機車的各主動軸上，則有F≤Psψ式中：F-電機車產生的牽引力總和，N；Ps-電機車的全部主動輪壓在鋼軌上的總壓力，Ps=∑P0也叫電機車的黏著力（粘著重量），N；ψ為車輪輪面與鋼軌間的粘著系數。第十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五表6-5-2電機車的粘著系數第十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五列車運行的基本方程式

牽引狀態：機車的牽引力F與列車總運行阻力Fz相平衡，即

F=Fz=（Mj+Mz）g(ω±i+ωw±0.11a)

可求出在一定條件下機車必須給出的牽引力；己知牽引力、機車質量等條件，確定機車能牽引的車組質量。制動狀態：牽引電動機的電源切斷，牽引力為零，并加制動力B，即基本方程（Mj+Mz）g(ω±i-0.11a)+B=0

應用此方程式，可以求出在一定條件下電機車必須給出的制動力。第十八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五（三）、制動力在井下電機車運輸中，一般只有電機車有制動裝置，礦車沒有制動裝置。

電機車制動方法：機械制動和電氣制動。機車所能給出的制動力：B=N’φ≤Pgψ

式中N’-機車各閘瓦上的總壓力，N；

φ-閘瓦與輪面之間的摩擦系數，0.15-0.18；

Pgψ-機車制動時的黏著重量和粘著系數

Pg-機車的制動重力，如果各輪軸都裝有制動瓦塊，則機車的制動重力等于機車重力Ps，N。第十九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五三、電機車運輸計算目的：確定電機車牽引的礦車數和全礦所需電機車的臺數。（一）、計算內容與原始數據計算的內容：選擇機車類型，確定機車的質量，確定車組質量和車組中的礦車數，確定電機車臺數。原始數據：生產率、運輸距離、運輸線路圖、產量分配及調車工作組織等。確定機車質量：應考慮運輸量、裝礦方法、裝礦點的集中與分散及輸送距離等因素。第二十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五（二）、確定車組質量、車組中礦車數量按電機車起動條件和制動條件計算車組質量，取最小值，確定車組中的礦車數，然后按牽引電動機溫升條件進行校核。1、按電機車起動條件計算

考慮最困難的情況：牽引重車組上坡啟動（在某些意外情況下重列車需上坡牽引）。重列車上坡啟動時應滿足的條件：（Mj+Mz）g(ωq+ip+ωw+0.11a)≤Psψ

由上式可以推導出電機車啟動時，能牽引的重車組的質量為：

Mz≤Psψ/(g(ωq+ip+ωw+0.11a))-Mj第二十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五式中：Ps—電機粘著重量（對于全部輪對均為主動輪的，粘著重量等于電機車重量）；Mj-電機車質量；Mz重車組質量；ωq-啟動阻力系數；ψ啟動粘著系數；a-列車啟動加速度，取0.03-0.05m/s2。2、按電機車制動條件計算原則：井下列車的制動距離不得超過40m、運送人員時制動距離為20m。必須根據這個規定并按最不利情況，即下坡制動進行計算。Mz≤Psψ/（g（ip+0.11a-ω））-Mj

式中a-制動時的減速度，a=Vc2/(2Lz)，m/s2；第二十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五Vc-長時速度，查表，m/s；Lz制動距離，取40m；

分別計算出重車組質量Mz后，取小值計算車組中的礦車數。車組中礦車數：

Z1=Mz/（M+M0）式中M一礦車有效荷載質量，kgM0—礦車質量，kg。第二十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五3、按牽引電動機的溫升條件進行檢驗按這個條件對上述結果進行校核的實質：牽引電動機的有效電流不應超過它的長時電流，如果能滿足這個條件，牽引電動機的溫升就不會超過允許溫升。根據有效電流理論，有：第二十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五對于機車運輸，有：Iz—重列車等速運行時的電流，A；Ik—空列車等速運行時的電流，A；tz—重列車運行時間，min；tk—空列車運行時間，min；a—調車系數。當運輸距離L<1000m時，a=1.4；L=1000-2000m時，a=1.15；θ-停車及調車時間，一般取20-25min；T1—往返一次總運行時間，即空列車和重列車運行時間之和。T1=tz+tk，min第二十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五重列車和空列車運行時間分別為

tz=Lm/（60×0.75Vz）

tk=Lm/（60×0.75Vk）式中：Lm—電機車到最遠的一個裝車站距離，m；

0.75Vz—重列車的平均速度，m/s；

0.75Vk—空列車的平均速度，m/s。第二十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五重列車和空列車的牽引力為：Fz=[Mj+z1（M+M0）]g（ωz-ip）Fk=[Mj+z1（M0）]g（ωk-ip）每臺電動機的牽引力為：Fz’=Fz/nFk’=Fk/n式中：ωz—重車阻力系數；ωk—空車阻力系數；n-機車上的電動機數。第二十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五查牽引電動機特性曲線，由牽引力查得電動機的電流Iz和Ik以及Vz和Vk；計算Iy，查表，查得長時電流Ic，并相比較，若Iy≤Ic，滿足溫升條件。第二十八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五（三）、機車臺數的確定1、一臺電機車的每班可完成的往返次數

n=60tb/T式中：tb—電機車每班工作小時數，h；

表6-5-3電機車每班工作小時數第二十九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五

T—電機車往返一次的時間，T=T1+θ，minT1—總運行時間，可按前面的方法確定，也可用下式近似計算：

T1=2L/(60×0.75Vc)Vc—電機車長時速度，查表，m/s；

L—加權平均距離，可以用下式計算。m。第三十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五Ai為i號裝車站的班生產率，(t／班)Li為各裝車站至井底車場的運輸距離，(km)第三十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五2、每班運輸礦石所需往返次數mm=kA/zMk—運輸不均衡系數，1.2—1.3A—生產率，kg/班；M礦車有效荷載質量。z牽引礦車數。m值取最大整數。3、每班運輸廢石、人員、材料及設備等所需往返次數m1數值可按各礦山具體情況定。4、需要的工作電機車臺數N1=（m+m1）/nn：一臺電機車的每班可完成的往返次數

N1算后取大整數。第三十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五5、需要的電機車總臺數N=N1+N2N2—備用電機車臺數，工作電機車在5臺之內時，N2取1，6臺以上時，取2。如電機車通過井巷極不方便時，各主要生產中段需要分別考慮備用電機車。第三十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五（四）、電機車運輸計算舉例1、原始數據（1）階段年產量，A＝50萬噸／年。1號裝車站，A1=27萬噸／年。2號裝車站，23萬噸／年；（2）運拖距離，Ll＝1300m，L2=1500m．（3）年工作日為340天，兩班工作制。（4）礦車規格；YGC-1.2(6)，M0＝720kg。（5）礦石松散密度，γ=1.9t／m3。（6）線路平均坡度，ip=0.003（7）每班運輸廢石、人員及材料及設備共計6次。2、計算內容（1）選擇機車類型，決定機車質量。（2）確定車組質量，車組中的礦車數。（3）確定井下機車臺數．第三十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五3、計算(1)選擇機車類型，確定機車質量根據年產量50萬噸，查表6-1-2選用7t電機車。采用架線式電機車。由表查得其型號為：ZK7—6／250型。(2)確定車組質量，車組中的礦車數①按電機車的起動條件計算車組質量

Mz≤Psψ/(g(ωq+ip+0.11a))-Mj=68600×0.2/(9.8(0.0105+0.003+0.11×0.05))-7000=66684kg式中：Ps，Mj由表查得；ψ由表查得；ωq=1.5ωz，ωz由表查得。第三十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五②按制動條件計算車組質量Mz≤Psψ/（g（ip+0.11a-ωz））-Mj=68600×0.17/(9.8(0.003+0.11×0.247+0.007))-7000=44360kg式中的減速度a由下式求得；a=Vc2/(2Lz)=((16×1000/3600)2/(2×40))=0.247m/s2Vc由表查得。按小值即制動條件計算車組中的礦車數。z=Mz/(M+M0)=44360/(1.2×1900+720)=14.786個，取z=14第三十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五③按溫升條件校核計算重、空列車牽引力Fz=[Mj+Z(M+M0)]g(ωz-ip)=[7000+14(1.2×1900+720)]×9.8×(0.007-0.003)=1920.8NFk=[