Плютов Ю.А. Транспортные машины

Подождите немного. Документ загружается.

ТЕМА 2. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

Лекция 8. Устройство локомотивов



Транспортные машины. Конспект лекций -51-

кольца 5 для передачи осевых сил на шейку корончатой гайки со стопорным

кольцом 6 и смотровой крышкой 7 (рис. 8.7).

Рессорное подвешивание обеспечивает смягчение динамических уси-

лий, передаваемых от колесных пар, и равномерное распределение нагрузки

между осями. Для смягчения ударов используются листовые рессоры 1, так

как трение в них способствует быстрому затуханию колебаний, и цилиндри-

ческие пружины 2, амортизирующие удары при прохождении небольших не-

ровностей пути.

Рис. 8.5. Тележки тяговых агрегатов и локомотивов: а – ПЭ2М, ПЭЗТ, ОПЭ2, ОПЭ1А,

ОПЭ1Б; б – ОПЭ1В; в – 26Е: 1 – рама; 2 – колесная пара; 3 – буксы; 4 – рессорная подвес-

ка; 5 – тормозная система; 6 – тяговая передача

ТЕМА 2. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

Лекция 8. Устройство локомотивов



Транспортные машины. Конспект лекций -52-

Рис. 8.6. Колесная пара электровоза (а) и подвеска тягового двигателя (б): 1 – ось; 2 – ко-

лесные центры; 3 – бандажи; 4 – зубчатые колеса; 5 – шестерни; 6 – электродвигатели; 7

– вал тягового электродвигателя; 8 – проу-

шины; 9 – механизм закрепления; 10 – рама тележки

Рис. 8.7. Букса с подшипником ка-

чения (электровоз Д-94): 1 – кор-

пус; 2 – подшипники; 3 – ролики;

4 – лабиринтное уплотнение; 5 –

торцевое бортовое кольцо; 6 –

стопорное кольцо; 7 – смотровая

крышка

Рис. 8.8. Схема рессорной балансирной подвески

тележек электровоза: 1 – листовая рессора; 2 – ци-

линдрические пружины; 3 – балансиры

Нагрузки распределяются балансирами 3, соединяющими рессоры от-

дельных осей (рис. 8.8). Балансиры выполняются в виде листовых рессор или

ТЕМА 2. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

Лекция 8. Устройство локомотивов



Транспортные машины. Конспект лекций -53-

жестких балок. Группа сбалансированных рессор представляет собой одну

точку подвешивания.

Каждая тележка имеет индивидуальную тормозную систему, состоя-

щую из двух тормозных цилиндров, тормозной рычажной передачи, тор-

мозных башмаков, в которых укрепляются тормозные колодки.

Пневматическая часть электровоза и тягового агрегата состоит из

следующих систем:

• тормозной, служащей для воздушного торможения локомотива и со-

става;

• управления, обслуживающей сжатым воздухом приборы управления

с пневматическим приводом (токоприемник и аппараты);

• вспомогательной, обслуживающей сигнализацию, сеть пескоподачи

и разгрузки думпкаров.

Сжатый воздух, получаемый от установленных на электровозе ком-

прессоров, подается в резервуары и питательную магистраль. Включение и

выключение компрессоров производится автоматически при помощи регуля-

тора давления в зависимости от давления воздуха в магистрали.

От питательной магистрали воздух подводится к кранам машиниста на

каждом посту управления.

Краном производится зарядка тормозной магистрали, откуда сжатый воз-

дух подается во все распределители и запасные резервуары вагонов.

Тормозная система представляет собой систему рычагов, связывающих

тормозные колодки с рабочим тормозным цилиндром.

На локомотивах применяют пневматические и автоматические пря-

модействующие и непрямодействующие тормоза.

Схема

автоматического непрямодействующего тормоза показана на

рис. 8.9

. Она включает резервуары 1 и тройные клапаны 2. При зарядке тор-

мозной системы магистраль 7 соединяется с главным резервуаром 9. Под

давлением воздуха тройные клапаны приходят в действие и соединяют маги-

страль 7 с запасными резервуарами, а тормозные цилиндры 4 – с ат-

мосферой.

При этом колодки 5 отходят от колес и растормаживают их. При пово-

роте кран

а 8 в положение, соответствующее торможению, или при разрыве

воздушной магистрали давление воздуха в системе резко понижается, трой-

ные клапаны отключают магистраль от запасных резервуаров и соединяют с

тормозными цилиндрами. Воздух из запасных резервуаров поступает в тор-

мозные цилиндры и, передвигая поршни 3, прижимает колодки к колесам.

Автоматический прямодействующий тормоз содержит дополни-

тельный обратный клапан 6, обеспечивающий прохождение воздуха в за-

пасные резервуары при торможении и препятствующий выходу воздуха из

запасных резервуаров в магистраль.

ТЕМА 2. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

Лекция 8. Устройство локомотивов



Транспортные машины. Конспект лекций -54-

Рис. 8.9. Схема автоматического непрямодействующего тормоза: 1 – резервуары; 2

– тройные клапаны; 3 – поршни; 4 – тормозные цилиндры; 5 – колодки; 6 – обратный кла-

пан; 7 – магистраль; 8 – кран; 9 – главный резервуар

Локомотивный транспорт является основным видом транспорта

на шахтах

горнодобывающей промышленности и служит для перевозки ос-

новных и вспомогательных грузов, перевозки людей и производства манев-

ровых работ.

Локомотивная откатка применяется в выработках с уклоном до 0,005, а

при выполнении специальных мероприятий ее разрешается применять в вы-

работках с уклоном до 0,05.

В настоящее время используются следующие виды локомотивов: акку-

муляторные и контактные электровозы постоянного ток

а; электровозы пере-

менного тока повышенной частоты с бесконтактным съемом энергии с пи-

тающей линии (неправильно называемые «высокочастотными электровоза-

ми»); инерционные локомотивы (гировозы); дизелевозы.

Шахтные локомотивы имеют следующие виды исполнения: рудничное

нормальное РН (контактные электровозы); рудничное повышенной надежно-

сти РП (аккумуляторные электровозы и электровозы переменного тока); руд-

ничное взрывобезопасное РВ (гировозы, взрыв

обезопасные аккумуляторные

электровозы, взрывобезопасные дизелевозы). Область применения локомо-

тивов различных уровней взрывозащиты определяется правилами безопасно-

сти.

Действующие в горнодобывающих отраслях промышленности «Прави-

ла безопасности» разрешают откатку контактными электровозами в исполне-

нии РН по всем выработкам всех горизонтов негазовых шахт и рудников и

шахт, не опасных по взрыву угольной пыли, а та

кже в шахтах I и II категорий

по газу и опасных по пыли по главным откаточным выработкам со свежей

струей воздуха. Применяемые на угольных шахтах I и II категорий контакт-

ные электровозы в целях уменьшения искрения должны быть оснащены то-

косъемниками с двумя токосъемными элементами.

На пластах, опасных по взрыву угольной пыли, подход контакт

ных

электровозов к погрузочным пунктам разрешается не ближе 50 м. При нали-

чии оросительных устройств допускается подход контактных электровозов к

погрузочным пунктам, а также проезд мимо них. Во всех остальных выра-

ботках шахт должны применяться другие типы локомотивов в исполнении,

допущенном для газовых шахт.

ТЕМА 2. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

Лекция 8. Устройство локомотивов



Транспортные машины. Конспект лекций -55-

Аккумуляторные электровозы в исполнении РП используются во всех

выработках шахт I и II категорий по газу (метану) или опасных по взрыву

угольной пыли, в выработках со свежей струей воздуха шахт III категории и

сверхкатегорных по газу, в выработках с исходящей струей воздуха, а также

в подготовительных выработках, проветриваемых вентиляторами местного

проветривания, шахт III категории и сверхкатегорных по газу при условии

концентрации метана в исхо

дящей струе не более 0,75 %. Временно допуска-

ется применять эти машины в выработках со свежей струей воздуха на пла-

стах, опасных по внезапным выбросам угля и газа, и с суфлярными выделе-

ниями при условии подхода электровозов к опасным забоям не ближе 50 м.

Аккумуляторные электровозы во взрывобезопасном исполнении РВ

использу

ются во всех выработках шахт I, II, III категорий и сверхкатегорных

по газу или опасных по пыли; в выработках с исходящей струей воздуха, а

также в подготовительных выработках, проветриваемых вентиляторами ме-

стного проветривания, шахт III категории и сверхкатегорных по газу при

концентрации метана не более 1 %, в выработках пластов, опасных по вн

езап-

ным выбросам угля, газа и с суфлярными выделениями метана.

Бесконтактные электровозы переменного тока повышенной частоты

разрешается применять в выработках, допускающих по пылегазовому режи-

му эксплуатацию электровозов в исполнении РП.

Инерционные локомотивы (гировозы) предназначены для эксплуатации

по вентиляционным выработкам сверхкатегорных шахт, а также в выработ-

ках шахт, опасных по внезапным выбросам угля или газ

а и по суфлярным

выделениям метана.

Взрывобезопасные локомотивы с дизельным приводом разрешается

применять на всех выработках шахт, опасных по газу или пыли, на свежей и

на исходящей струе воздуха.

В зависимости от условий откатки локомотивы различной массы приме-

няются так: по вентиляционным выработкам и горизонтам и по участковым

выработкам (ярусных, подэтажных и этажных штреки

ах) – локомотивы мас-

сой 7–10 т, по выработкам основных горизонтов (горизонтам околоствольно-

го двора) – массой 14–28 т при ширине колеи рельсового пути 750 и 900 мм и

7–10 т при ширине колеи 600 мм.

К преимуществам локомотивного транспорта относятся: многофунк-

циональность; практически неограниченная производительность, зависящая

от числа локомотивов; высокая экономичность; маневренность; возможность

раздельного и бесперегрузочного транспортирования по разветвленной трас-

се практически на неограниченные расстояния; высокий коэффициент готов-

ности откатки.

Недост

атками локомотивного транспорта являются: цикличность; зави-

симость производительности от уровня организации; ограниченность приме-

нения по углам наклона (3-4 ‰); затруднение в обеспечении безопасности

работы при завышенных (более 5 ‰) профилях пути; наличие сложного ак-

кумуляторного хозяйства при использовании ак

кумуляторных электровозов.

ТЕМА 2. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

Лекция 8. Устройство локомотивов



Транспортные машины. Конспект лекций -56-

На основе анализа преимуществ и недостатков различных видов локо-

мотивов, горно-геологических условий шахты и прогноза развития горнодо-

бывающей промышленности определен типоразмерный ряд шахтных локо-

мотивов по категории взрывобезопасности.

При этом намечается тенденция использовать на магистральном транс-

порте шахт с колеей 900 и 750 мм аккумуляторные, высокочастотные и кон-

тактные электровозы массой 14 и 28 т и шахт с к

олеей 600 (575, 550) мм – элек-

тровозы массой 10 т. На вспомогательном транспорте применяют аккумуля-

торные электровозы и дизельные локомотивы массой 7 т и контактные – мас-

сой 10 т.

По типоразмерному ряду созданы или создаются следующие типы

электровозов: АРП7, АРВ7, АРП10, АРП14, АРП28, К10, К14, КТ14, КТ28 и

B14.

Основное внимание при создании новых локомотивов уделено повы-

шению скорости движения электровозов, увеличению э

нергоемкости акку-

муляторных батарей, повышению тяговых и тормозных свойств; унификации

узлов и деталей, обеспечению безопасности движения и комфортности рабо-

ты машиниста.

На шахтах, где группы пластов вскрывают концентрационными и поле-

выми штреками, необходимо предусматривать разделение электровозной от-

катки на магистральную (по главным откаточным выработкам) и сборочную.

Кроме то

го, в ряде случаев целесообразно выделять отдельные маневрово-

сборочные электровозы малой массы для работы в околоствольных дворах и

по откаточным штрекам, имеющим выход на основной горизонт, через на-

клонные выработки.

Выбор локомотива, соответствующего категории взрывобезопасности

шахт, производится на основании технико-экономического расчета по усло-

вию минимума приведенных затрат на локомот

ивную откатку. Производст-

венная мощность шахты (горизонта) и расстояние транспортирования явля-

ются основными факторами, влияющими на выбор массы локомотива, а так-

же типа и грузоподъемности откаточного сосуда.

Основными типами откаточных сосудов для транспортирования угля,

руды и породы по подземным горным выработкам на ближайшую перспек-

тиву развития горн

одобывающей промышленности можно считать следую-

щие: для откатки угля по главным горизонтальным выработкам – секцион-

ные поезда с донной разгрузкой; для откатки угля (горной массы), породы из

подготовительных забоев – вагонетки с донной разгрузкой типа ВДК, кото-

рые могут применяться для транспортирования основного грузопотока по

магистральным выработкам при малых нагрузках на погрузочные пункты, а

также для перевозки закладочных и ба

лластировочных материалов; при соот-

ветствующих обоснованиях (реконструкции шахты, непригодности углей по

их физико-механическим свойствам к разгрузке из сосудов с откидными

днищами и т.п.) на шахтах угольной промышленности – вагонетки с глухим

кузовом типа ВГ; для откатки руд и породы по магистральным выработкам

основных горизонт

ов рудников черной и цветной металлургии – вагонетки с

ТЕМА 2. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

Лекция 8. Устройство локомотивов



Транспортные машины. Конспект лекций -57-

глухим кузовом типа ВГ; для откатки руды на штольневых и промежуточных

горизонтах на небольшие расстояния при малых грузопотоках в технически

обоснованных случаях – вагонетки с боковой разгрузкой кузова типа ВБ и

вагонетки с опрокидным кузовом типа ДВО.

Типоразмеры подвижного состава в зависимости от годовой производ-

ственной мощности рудника (горизонта) регламентированы отраслевыми до-

кумент

ами. При этом вагонетки для откатки руды и породы, как правило,

следует принимать одинакового типоразмера. При использовании больше-

грузных вагонеток (4,5 м

и выше) для откатки руды и породы на подготови-

тельных работах допускается использовать вагонетки меньшей вместимости.

К электрическому оборудованию относятся электродвигатели, пуско-

регулирующая аппаратура, токоприемники и электромагнитные тормоза. На

карьерных электровозах применяются двигатели постоянного тока последо-

вательного (сериесного) возбуждения, так как они характеризуются просто-

той конструкции, большой перегрузочной способностью (возможностью воз-

растания силы тяги при трогании), автоматическим снижением частоты вра-

щения (скорости) при увеличении нагрузки (т.е. незначительном росте мощ-

ности при увеличении нагрузки).

Тяговые электродвигатели характеризуются часовым режимом. Часо-

вой мощностью называется наибольшая мощность, которую двигатель может

развивать в течение часа без перегрева какой-либо его части выше нормы.

Соответствующие этому режиму ток двигателя и силу тяги называют также

часовыми. В карьерных условиях расчетным может быть принят 15-

минутный (или 30-минутный режим), так как этого времени может в ряде

случаев быть достаточно для преодоления наиболее тяжелых участков трас-

сы, где требуется повышенное тяговое усилие локомотива (за счет перегру-

зочной способности двигателей). Схемы питания электроэнергией электро-

приводов и тяговых агрегатов приведена на рис. 8.10.

Рис. 8.10. Схемы питания электроэнергией электроподвижного состава: 1 – линии элек-

тропередач; 2 – тяговая подстанция; 3 – кремневые выпрямители; 4 – питаю-

щие линии; 5 – отсасывающая линия; 6 – контактная сеть; 7 – рельсы

ТЕМА 2. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

Лекция 8. Устройство локомотивов



Транспортные машины. Конспект лекций -58-

Управление локомотивом включает трогание с места, регулирование

скорости, изменение направления движения и торможение.

При трогании с места локомотивов переменного тока на одних (элек-

тровоз Д-94, тяговый агрегат ОПЭ1) из них различными комбинациями

включения вторичных обмоток трансформатора осуществляется ступенчатое

повышение напряжения, подаваемого через кремневые выпрямители на тяго-

вые двигатели (соединенные параллельно), на других (тяговые агрегаты

ОПЭ2, ОПЭ1А, ОПЭ1Б) блок полупроводниковых выпрямителей не только

преобразует переменный ток в постоянный, но и плавно регулирует напряжение

в пределах каждой ступени трансформатора (что на 7–10 % повышает реали-

зуемую силу тяги).

Для трогания с места локомотивов постоянного тока двигатели соеди-

няются последовательно или последовательно-параллельно и в их цепь до-

полнительно включаются резисторы, ограничивающие пусковой ток.

Повышение напряжения на зажимах двигателя, а значит, и скорости

достигается последовательным выключением секций пусковых резисторов.

Дальнейшее увеличение скорости движения осуществляется переходом на

параллельное соединение двигателей и опять-таки выведением пусковых ре-

зисторов (электровозы ELI, EL2, 26Е, тяговые агрегаты ПЭ2, ПЭ2М). На тя-

говом агрегате ПЭЗТ применено плавное тиристорно-импульсное регулиро-

вание напряжения при постоянном параллельном соединении тяговых двига-

телей, что позволяет несколько увеличить реализуемую силу тяги.

Электрическое торможение производится при вращении посредством

зубчатой передачи якорей двигателей и обращении последних в генераторы

постоянного тока. При поглощении энергии, вырабатываемой генераторами,

сопротивлениями (включенными в цепь генераторов) и превращении ее в те-

пло возникает тормозной эффект.

Электромагнитный тормоз состоит из тормозного башмака, имеющего

три секции стальных магнитопроводов – полюсов 2 и катушек 3, питаемых

напряжением 50 В. К магнитопроводам крепятся съемные накладки 4, тру-

щиеся о рельс. На каждой тележке электровоза или моторного вагона разме-

щается по два башмака (рис. 8.11

Рис. 8.11. Тормозной башмак электромагнитного рельсового тормоза: 1 – тормозной баш-

мак; 2 – стальной магнитопровод–полюс; 3 – катушка; 4 – съемная накладка; 5 –

токопровод; 6 – диамагнитная вставка

ТЕМА 2. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

Лекция 8. Устройство локомотивов



Транспортные машины. Конспект лекций -59-

Для питания электрической энергией силовая цепь подключается с од-

ной стороны к контактной сети через токоприемники, а с другой – через хо-

довые части подвижного состава к рельсам, служащим обратным проводом,

крепятся съемные накладки 4, трущиеся о рельс. На каждой тележке электро-

воза или моторного вагона размещается по два башмака.

В ОАО ВЭлНИИ совместно с ОАО НЭВЗ разработан проект нового тя-

гового агрегата переменного тока 10 кВ, 50 Гц типа НП1, схемные решения

которого во многом аналогичны тяговому агрегату ОПЭ1.

Тяговый агрегат состоит из трех четырехосных секций (3(2о-2о)) –

электровозной (ЭУ) и двух моторных думпкаров (МД) грузоподъемностью

40 т каждый. Сцепная масса каждой секция составляет 124 т. Мощность 15-

минутного режима достигает 7600 кВт, скорость – 25,3 км/ч. Допускаемый

уклон равен 60 ‰, минимальный радиус кривых при скорости 10 км/ч – 60 м.

Предусмотрен электромагнитный тормоз. Управление агрегатом осуществ-

ляют микропроцессорной системой управления тяговым приводом, выпол-

ненной с двойным резервированием.

Для узкоколейных железных дорогах создан электровоз управления

ПЭУ1, работающий на постоянном токе напряжением 550 В.

Контрольные вопросы и задания

1. Дайте классификацию карьерных и рудничных локомотивов.

2. Назовите основные параметры локомотивов.

3. Изобразите схемы питания электроэнергией электровозов постоян-

ного и переменного тока.

4. Что такое сцепной вес локомотива?

5. Опишите общее устройство электровоза.

6. В чем принципиальное отличие между локомотивами, работающими

на постоянном и переменном токе?

7. Какие виды торможения применяются на карьерных локомотивах?

8. Опишите общее устройство тепловоза.

План лекции

1. Общее устройство локомотивов (часть 2).

2. Основные параметры локомотивов.

Рассмотрим общее устройство и ознакомимся с основными параметра-

ми тепловозов.

Локомотивы на тепловой тяге, оборудованные двигателем внутреннего

сгорания, – тепловозы – подразделяют на имеющие механическую (мотово-

зы), гидромеханическую и электромеханическую передачи.

ТЕМА 2. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

Лекция 9. Основные параметры локомотивов



Транспортные машины. Конспект лекций -60-

Тепловозы с механической и гидромеханической передачами, пере-

дающие незначительные мощности – соответственно, до ≈300 и ≈900 кВт, име-

ют ограниченное применение на карьерах (обычно на вспомогательных рабо-

тах).

Основное применение получили тепловозы с электромеханическими

передачами (при этом система дизель–генератор постоянного или перемен-

ного тока питает электрической энергией тяговые осевые электродвигатели и

вспомогательные машины).

Тепловозы ТЭМ1, ТЭМ2 и ТЭМЗ с электрической передачей имеют

сцепную массу 120–122 т и дизель мощностью 735–880 кВт. Оборудование

тепловозов смонтировано на раме, установленной на двух трехосных тележ-

ках. Кузов тепловоза состоит из пяти частей: кабины машиниста (где установ-

лен пульт с приборами управления тепловозом); машинного отделения (где на

валу дизеля установлен главный генератор, кроме того, от дизеля приводится в

движение компрессор, вентиляторы охлаждения тяговых двигателей, генера-

торы для питания цепей управления и освещения и вентилятор холодильника);

холодильной камеры; высоковольтной камеры; аккумуляторной. Тяговые дви-

гатели соединены последовательно в две группы по три в каждой. Топливный

бак рассчитан на пять с половиной тонн топлива.

Тепловоз ТЭЗ (рис. 9.1) может работать в одном и двухсекционном ис-

полнении (2ТЭЗ). Каждая секция сцепной массой 127 т имеет дизель мощно-

стью 1470 кВт. Дизель 5 и главный генератор 4 установлены в центре тепло-

воза на общей раме 10 и представляют собой единый силовой агрегат – ди-

зель-генератор, общая масса которого достигает 30 т. Мощность от вала ди-

зеля отбирается через передний 3 и задний 6 редукторы для привода агрега-

тов вспомогательного оборудования.

Рис. 9.1. Схема расположения оборудования на тепловозе

с электрической передачей (ТЭ–ЗТ)

С передним редуктором связаны вентилятор 2, служащий для охлажде-

ния двигателей передней тележки и двухмашинный агрегат 1, состоящий из

возбудителя, питающего обмотку главных полюсов, и вспомогательного ге-

нератора низкого напряжения для управления, освещения и т.д. С задним ре-

дуктором связан вентилятор для охлаждения двигателей задней тележки 7,