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維修技術
電機車輛工作原理及應用范圍。
內容簡介:架線式電機車的工作過程高壓交流電經牽引變流所降壓、整流后,正極接到架空線上,負極接到鐵軌上。機 電機車 車上的受電弓與架空線接觸,將電流引入車內,再經空氣自動開關、控制器、電阻箱進入牽引電動機,驅動電動機運轉。電動機通過傳動裝置帶動車輪轉動,從而牽引列車行駛。從電動機流出的電流經軌道流回變流所。
  電機車是軌道車輛運輸的一種牽引設備,動力是利用牽引電機驅動車輪轉動,借助車輪與軌面間的摩擦力,使機車在軌道上運行。這種運行方式,它的牽引力不僅受牽引電機(或內燃機)功率的限制,還受車輪與軌面間的摩擦制約。機車運輸能行駛的坡度有限制,運輸軌道坡度一般為3‰,局部坡度不能超過30‰。其按結構分類有架線式電機車和蓄電池電機車。

電機車輛分類:
  按電源性質不同,電機車有直流電機車和交流電機車,其中直流電機車應用最廣。 
  按供電方式不同,直流電機車分為架線式電機車和蓄電池電機車兩種。我國非煤礦井使用的絕大部分都是架線式電機車。 
  為適應不同的軌距及運量,機車分為標準軌距機車和窄軌機車。 
  按使用場合不同,分為露天礦用機車和地下礦山用機車。

電機車輛組成 
  電機車由機械結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)。

電機車輛應用 
  機車運輸系統(tǒng)組成:機車運輸是目前我國礦山運輸的主要方式。主要設備有軌道、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)。 
  機車運輸的是什么:在生產過程中,運送礦石、廢石、材料、設備和人員等,它是組織生產,決定礦山生產能力的主要因素之一。 
  地下礦山機車運輸的任務: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,露天礦山機車運輸的主要任務是將采場的礦石運至選礦場,將廢石運至排土場。

  1我國煤礦井下運輸的現狀目前,我國煤礦井下大巷運輸主要采用架線電機車牽引的運輸方式。這種運輸方式的優(yōu)點是:牽引力較大,爬坡能力強,運輸效率高,運輸成本低,無廢渣廢氣產生,可以實現電氣制動;其缺點是:容易產生雜散電流使井下金屬器材受到腐蝕,電機車運行時,其受電器與架線之間產生的火花對沼氣礦井的安全是一個嚴重的威脅,由于電壓較高,易造成人身觸電傷亡事故,供電電流高次諧波成分對通風也會產生干擾,架線式電機車需建造牽引變電所和接觸電網,初期投資較大,建設周期長。 
  為確保運輸安全,《煤礦安全規(guī)程》對架線電機車運輸的軌道、軌型、軌道絕緣、軌道回流阻值、電壓、架線高度、信號設施、機車速度和機車的制動等作出了明確的規(guī)定。隨著科學技術的進步,新技術新工藝的應用,安全投入的增加,上述問題在一定程度上得到解決。為滿足《煤礦安全規(guī)程》對機車運行速度和機車制動規(guī)定(即列車制動距離每年至少測定一次,運送物料時不得超過40m,運送人員時不得超過20m;兩臺機車在同一軌道同一方向行駛時,必須保持不小于100m的距離;運送人員時,列車速度不得超過4m/s.)的要求,各煤礦企業(yè)都在積極解決架線電機車運輸的制動問題,下面對ZK 7 10型架線電機車的制動問題進行分析。 
  2對ZK 7 10型架線電機車制動距離的分析機車制動距離就是開始施閘到列車完全停止的時間內機車滑行的距離。機車施閘的制動過程分兩個階段:空行程階段和實際制動階段。空行程階段是司機開始施閘,閘瓦與車輪踏面開始接觸的過程,這個階段閘瓦尚未與車輪踏面接觸,沒有制動力,機車保持原行駛狀態(tài)繼續(xù)向前行駛。實際制動階段是閘瓦與車輪踏面接觸后,開始施加壓力產生制動力,列車受制動力的作用開始減速滑行到完全停止的階段。前者列車運行的距離稱為制動空行程距離,后者列車運行的距離稱為列車的實際制動距離!睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定的列車制動距離表達式為:I g=I k+I zhi式中:I g為規(guī)定的制動距離(運送物料時為40m,運送人員時為20 m);I k為制動空行程距離,m;I zhi為實際制動距離,m.式中:V為機車運行速度,m/s;t k為制動空行程行駛時間,s. 
  目前煤礦使用最廣的是ZK 7 10型架線式電機車,制動方式為閘瓦制動和電氣動力制動,最常用的是手動閘輪操作的閘瓦式制動。其操作方便,但制動空行程時間較長。結合實際情況,閘瓦與車輪踏面的正常間隙按3mm計,因手動閘輪要通過螺旋副拉動制動桿,使閘瓦壓向車輪施閘,這個過程至少也在3s以上。ZK 7 10型架線式電機車正常運行的平均速度按4.4m/s計,手動施閘制動的空行程時間按3s計,則制動空行程距離為13.2m.運送人員時速度按4m/s計,則制動空行程距離為12m. 
  根據上面的公式,在閘瓦制動作用下的實際制動距離為:規(guī)定的制動距離減去制動空行程距離,故運送物料時的實際制動距離僅為26.8m,運送人員時的實際制動距離僅為8m.可見,目前常用的手動閘輪操作的閘瓦式制動方式很難滿足《煤礦安全規(guī)程》要求。 
  3對ZK 7 10架線電機車牽引能力的分析機車實際運行中,其牽引能力是按能滿足啟動黏著條件、牽引電動機溫升條件和制動條件來計算。以ZK 7 10型架線式電機車為例,在0.3%的坡度上,如果按滿足啟動黏著條件計算:ZK7型架線式電機車能牽引載重為1t的礦車45輛;ZK10型電機車能牽引載重為3t的礦車28輛。如果按能滿足電機溫升條件計算:ZK7型架線式電機車能牽引載重為1t的礦車37輛;ZK10型架線式電機車能牽引載重為3t的礦車19輛。按制動條件計算:以減去手動施閘的制動空行程的實際制動距離為條件,允許機車牽引的礦車數,比滿足啟動黏著條件和電機溫升條件能牽引的礦車數還要少很多。ZK7型架線式電機車能牽引載重1t的礦車只有14輛;ZK10型架線式電機車能牽引載重3t的礦車只有7輛?梢,由于制動能力的限制,ZK 7 10型架線式電機車的牽引能力不能得到充分利用。 
  4對ZK 7 10架線電機車運行速度的分析機車的運行速度與機車的制動距離有直接關系,運行速度快則制動距離長,為保證足夠的安全制動距離,勢必要控制機車的運行速度,所以《煤礦安全規(guī)程》對機車的運行速度作出了明確的規(guī)定,即運送人員時,列車速度不得超過4m/s.據計算,以3s的制動空行程時間計,滿足《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的制動距離,ZK7型架線式電機車拉35輛載重為1t的礦車,其運行速度為3.32m/s;ZK10型架線式電機車拉18輛載重為3t的礦車,其運行速度為3.2m/s. 
  在實際運行中,ZK 7 10型架線式電機車在控制上只有兩個不串電阻的經濟運行速度:一是兩臺牽引電機并聯(lián)下的運行,二是兩臺牽引電機串聯(lián)下的運行。要滿足上述計算出的速度,則機車必須采用串、并聯(lián)交替運行的方式,或并聯(lián)運行與斷電惰性交替運行,才能使平均速度達到要求,但整個運行過程中的速度是交變的,速度時快時慢,始終不能以恒定速度運行,這種時快時慢的速度,很難保證機車隨時都能實現可靠制動,很難保證機車隨時都能將制動距離控制在規(guī)定范圍內。例如:機車在并聯(lián)運行期間,其速度為4.45m/s,對ZK7型架線式電機車,其牽引35輛載重1t的礦車,在0.3%的下坡道上運行,列車的實際制動距離是45m,再加上3s的制動空行程距離13.35m,是58.35m,大大超過了規(guī)定的40m的制動距離。對ZK10型架線式電機車,其牽引18輛載重3t的礦車,在0.3%的下坡道上運行,列車實際制動距離是50m,加上3s制動空行程距離35m,為63.35m,超過40m規(guī)定距離更多?梢,采用串、并聯(lián)交替運行的方式,或并聯(lián)運行與斷電惰性交替運行,可以使平均速度達到要求。但是,機車在整個運行過程中的速度是交變的,速度時快時慢,如果機車在快速運行時制動,很難保證能實現可靠制動,也很難保證機車能將制動距離控制在規(guī)定范圍內。 
  5解決ZK 7 10架線電機車制動問題的方法既能保證運輸能力,又能滿足制動要求是解決架線式電機車制動問題的關鍵。實踐表明,解決此問題的方法有以下幾種:5.1增加制動力(1)機車的閘瓦制動力受黏著力的限制,結合井下條件,可采用在列車中加掛若干輛有閘礦車。有閘礦車是礦車上設置氣壓動作的自動閘礦車,由機車司機控制。 
 。2)在列車中加掛一輛專用制動車。 
  5.2降低車速采用機車串、并聯(lián)交替運行或并聯(lián)與斷電惰性運行的方法,可以控制機車平均速度,但由于機車速度的變化,在高速瞬間制動,制動距離不能保證,制動性能不太理想。采用改變機車傳動比的方法,使機車在規(guī)定的恒定低速下運行,可以保證制動可靠性。 
  5.3改進手動閘輪操作的閘瓦制動裝置減少制動空行程時間,降低制動空行程距離,達到減少制動距離的目的。具體方法有:(1)在機車上加裝氣壓設備,將目前的手動閘輪操作的閘瓦制動器改成氣壓制動和手制動組合。 
 。2)彈簧制動和手動閘輪制動兩用操作。正常制動由手動施閘,緊急制動時,由彈簧給閘瓦施加壓力實現制動,可將制動空行程時間降到1s以下,大大減少制動距離,改善制動效果,但緊急制動可能會導致車輛脫軌。 
 。3)采用手制動和電阻制動組合。電阻制動能在很大的速度范圍內保持任意的恒定制動力,而獲得良好的制動效果。 
 。4)采用手制動和電磁制動組合。電磁制動是利用裝在機車上的電磁鐵吸引鋼軌來實現制動的,它與手制動聯(lián)合作用時,可以使制動力增加一倍,制動距離縮短一半。這種制動方式的缺點是易擦傷鋼軌,一般用于緊急制動。 
 。5)在機車上加裝液壓設備,采用油壓制動,可以將制動空行程時間縮小到0.5s以下,其制動力可以任意調節(jié),閘缸行程可以隨閘瓦磨損而自動調節(jié),以保持閘瓦間隙恒定。另外,其結構堅固耐震,便于維修。 
  6結語解決架線式電機車運輸制動問題的根本方法在于:一是設法增加列車的制動力,具體方法是在列車中采用若干輛有閘礦車或加掛一輛制動專用車。二是改進手動閘輪操作的閘瓦制動裝置,采用手制動和油壓、氣壓、電磁、電阻等制動方式聯(lián)合的制動方式,可以大大改善制動性能。三是改變機車的傳動比,以改變機車速度,提高制動可靠性。

電機車輛的工作原理 
    架線式電機車 
    架線式電機車的工作過程高壓交流電經牽引變流所降壓、整流后,正極接到架空線上,負極接到鐵軌上。機 
    電機車車上的受電弓與架空線接觸,將電流引入車內,再經空氣自動開關、控制器、電阻箱進入牽引電動機,驅動電動機運轉。電動機通過傳動裝置帶動車輪轉動,從而牽引列車行駛。從電動機流出的電流經軌道流回變流所。 
蓄電池式電機車 
    蓄電池式電機車的工作原理與架線式電機車相似,由蓄電池提供的直流電經隔爆插銷、控制器、電阻箱等部件驅動電動機運轉,從而牽引列車行駛。

電機車輛的故障判斷 
①、手把卡死或閉鎖、控制器失靈 
1.控制器轉軸軸承缺油或損壞 
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.牽引電動機內部線路接地或短路 
5.電機車電路中有短路現象 
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(超數拉車)電動機長期過負荷 
2.短時間內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、脈沖調速電機車“失控” 
1.啟動失控:表現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.加速調速過程中失控:表現為電機車突然由低速變?yōu)槿?nbsp;
3.由全速向低速調速對失控:表現為電機車不能減速。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
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