книги / Транспортные машины и комплексы

Глава XII

РУДНИЧНЫЕ ЛОКОМОТИВЫ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Для откатки по подземным выработкам применяют рудничные узкоколейные локомотивы (рис. 100), которые конструируют и из­ готовляют па заводах горного машиностроения. На этих же заво­ дах монтируют и электрооборудование электровозов, поставля­ емое заводами электропромышленности.

В СССР применяются в основном рудничные электровозы, классификация которых приведена на рис. 101. Электровозы под­ разделяют также:

по сцепному весу — легкие (до 50 кН); средние (от 50 до 100 кН); тяжелые (более 100 кН);

по назначению — магистральные для откатки по главным ма­ гистральным выработкам; маневрово-сборочные, предназначенные для маневровых работ, а также для доставки одиночных вагонеток или составов с породой и вспомогательными материалами по про­ межуточным выработкам;

по конструкции ходовой части — с колесными парами, жестко установленными в раме (рамные электровозы); с колесными па­ рами, сгруппированными в тележки (тележечные электровозы);

по типу привода колесных пар — с индивидуальным приводом на каждую колесную пару; с групповым приводом;

по способу управления — с непосредственной системой упра­ вления; с косвенной (контакторной) системой управления;

по способу торможения — с механическим торможением; с ме­ ханическим и электрическим реостатным торможением; с механи­

Рис. 102. Компоновочные схемы контактных и аккумуляторных электровозов:

а%б, в — контактные электровозы с односторонним, двусторонним и центральным распо­ ложением кабины; г — контактный электровоз с подмоторенной или тормозной тележкой (теидором); д, е — аккумуляторные электровозы с одним ящиком; ж — с двумя аккуму­ ляторными ящиками; 3 — спаренный аккумуляторный электровоз

по типу привода механических тормозов — с ручными тормо­ зами; с пневматическими тормозами; с гидравлическими тормо­ зами.

Кроме того, электровозы разделяют по расположению кабины, ширине колеи, конструкции рамы, буферов, сцепок и др.

Расположение кабины может быть одностороннее (рис. 102, а)г двустороннее и центральное (рис. 102, б, в). При центральном расположении кабины улучшается просматриваемость пути в обоих направлениях, но такое расположение можно осуществить

ложение кабин устраивают в аккумуляторных электровозах тяже­ лого типа, у которых аккумуляторные ящики ухудшают обзор лз кабины.

Во внешнем оформлении стремятся придать рудничным электро­ возам обтекаемые формы.

В ряде случаев оказывается целесообразным вождение тяжело­ весных поездов спаренными электровозами с управлением из ка­ бины любого из них. Такие электровозы по сравнению с электро­ возами тяжелого типа обладают лучшей проходимостью по кривым малого радиуса вследствие меньшей жесткой базы, имеют мень­ шие консольно свисающие массы, что уменьшает продольные

ипоперечные качания рам и способствует увеличению срока службы колес и рельсов, кроме того, при спаривании электровозов кабины получаются расположенными с двух сторон, что важно для улучшения обзора.

Наибольшее распространение получили аккумуляторные и рудничные контактные электровозы постоянного тока.

Вцелях повышения технического уровня отечественных руд­ ничных электровозов разработан новый ряд рудничных электро­ возов постоянного тока.

При разработке типажа рудничных электровозов для угольной

игорнорудной промышленности использовался технико-эконо­ мический метод сравнения вариантов затрат на электровозную от­ катку с целью отыскания оптимальной скорости и грузоподъем­ ности состава.

Рациональный ряд сцепных весов устанавливался по числу повторений оптимальных сцепных весов электровозов (контактных, аккумуляторных). Аналогично определялись оптимальные ско­ рости движения.

На основании произведенных расчетов Центрогипрошахт ре­ комендует следующий ряд сцепных весов:

для контактных электровозов — 50, 70,100,140, 200 и 280 кН, для аккумуляторных электровозов 50, 100, 140, 200 и 280 кН. Аккумуляторные электровозы сцепным весом 200 и 280 кН пре­ дусмотрено получать спариванием электровозов сцепным весом по 10 и 14 тс. В 1974 г. прошли успешные испытания электровозы 2АМ8Д, спаренные из двух электровозов АМ-8, по этой схеме намечены к выпуску типажные электровозы сцепным весом 200

и280 кН.

При установлении типов электровозов учитывались происшед­ шие за последние годы изменения условий эксплуатации электро­ возов и последние достижения в области рудничного локомотиво- ©троения у нас и за рубежом. Основное внимание при этом уделя­ лось вопросам повышения скорости электровозов, энергоемкости аккумуляторных батарей, тяговых и тормозных свойств, уменьше­ нию размеров жесткой базы, унификации узлов и деталей, обес­ печению безопасности движения и комфортности работы маши­ ниста.

В новый ряд входят:

контактные электровозы КР; аккумуляторные электровозы

Показатели ЭКр-600 4КР 7КР1У 10КР2 14КР2А 25КР2 25КРЗ

В настоящее время изготовляются электровозы, техническая характеристика которых приведена в табл. 27 и 28. Одновременно производится освоение типажных электровозов, в частности ак­ кумуляторного электровоза АРП-14.

§2. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ

Взадачу тягового расчета входит выбор тина прицепного, подвижного состава (вагонетки, секционные поезда), если тако­

известны следующие данные:

производственная мощность шахты или откаточного горизонта; категория шахты по газу и пыли; характеристика транспортируе­ мых грузов; сменная производительность участков в наиболее за­ груженную смену; план и профиль путей откаточного горизонта; тип и характеристика вагонетки или секционного бункерпоезда; основные данные об организации электровозной откатки (с закреплением или без закрепления электровозов за маршру­ тами и составами).

Во всех случаях расчет выполняют отдельно для каждого от­ каточного горизонта и каждого звена откатки (сборочная, маги­ стральная) и по наиболее загруженной смене.

Чтобы локомотив мог двигаться сам и тянуть за собой ваго­ нетки, преодолевая силы сопротивления движению, необходима внешняя сила. В каждом локомотиве в результате работы двига­ теля развивается механическая энергия, которая передается дви­ жущимся осям локомотива и сообщает им вращение. При этом на ободе движущихся колес создается касательная сила (рис. 103, д), вызывающая в опорной поверхности (рельсах) равную и проти­ воположно направленную ей горизонтальную реакцию, которая по отношению к локомотиву представляет собой внешнюю силу — силу тяги. Для предотвращения буксования сила тяги должна быть меньше или равна силе сцепления колес локомотива с рельсами.

Различают касательную силу тяги 7^, Н, приложенную к ободу движущихся колес, и силу тяги на сцепке FT, Н, которая меньше касательной силы на величину силы сопротивления движению локомотива:

Fr = FK- W n, Н,

где W n — сила сопротивления передвижению локомотива при установившемся движении за вычетом сопротивления от трения в подшипниках ведущих осей, Н.

Так как в рудничных локомотивах все оси являются ведущим#* а сопротивление воздуха ввиду малых скоростей невелико, то при тяговых расчетах можно считать, что FT ^ FK. Величина допу­ скаемой касательной силы тяги локомотива FK в общем случав определяется моментом, развиваемым двигателем, сцепным весом» пробуксовкой колес в процессе движения, а в некоторых случал* максимально допустимым разрядным током аккумуляторной ба­ тареи.

Величину касательной силы тяги, ограничиваемой по первому фактору, можно выразить для различных локомотивов через

гДе Рсц — сцепной вес локомотива (сцепным весом называют вес, приходящийся на ведущие оси), кН.

Врудничных локомотивах обычно все оси являются ведущими

иРсц = Рл — общему весу локомотива; фк — коэффициент сце­ пления колес с рельсами.

Величина фк зависит в основном от состояния поверхности катания бандажей и рельсов и от скорости движения. Вследствие упругости колеса и рельса реализация силы тяги связана с их относительным скольжением, которое в зависимости от величины тяговой силы может быть упругим или комбинированным, когда на упругое скольжение накладывается избыточное.

При тяговых расчетах необходимо принимать такую весовую норму поезда, при которой удельное касательное тяговое усилие,, реализуемое локомотивом, находится в пределах упругого сколь­ жения. Повышение тяговой нагрузки, когда тяговая сила реали­ зуется при комбинированном скольжении, связано с пробуксовы­ ванием колес и увеличением расхода электроэнергии, а также по­ вышенным износом рельсов и бандажей колес локомотивов. На

основании исследований, выполненных ДГИ [171, при тяговых расчетах рекомендуется принимать значения фк по табл. 29.

Т а б л и ц а 29

Коэффициенты сцепления рудничных электровозов с рельсами

Для повышения сцепной силы тяги были проведены опыты подмагничивания колес с расположением намагничивающей ка­ тушки внутри колеса локомотива [17].

Сила сцепления колес с рельсом, являясь по отношению к по­ езду внешней силой, реализуется только для преодоления внеш­ них сопротивлений, каковыми при трогании поезда являются статические сопротивления движению и силы инерции всех посту­ пательно движущихся частей поезда, а также силы инерции вра­ щающихся частей прицепной части поезда. Силы инерции враща­ ющихся частей самого локомотива, являющиеся внутренними силами, преодолеваются двигателем независимо от условий сце­ пления колес с рельсами. Аналогичное положение имеет место при торможении поезда. Касательная тормозная сила в точке контакта колеса с рельсом будет определяться только силами инерции поступательно движущихся частей поезда и вращающихся частей его прицепной части. Силы инерции вращающихся частей локомотива, являющиеся по отношению к поезду внутренними силами, поглощаются непосредственно силой трения колодок о колесо. При свободном выбеге движение поезда происходит за счет кинетической энергии всех поступательно движущихся и вра­ щающихся частей' поезда.

Вращающиеся массы учитывают коэффициентом инерции вра­ щающихся масс. Методика вычисления приведенных масс рас­ смотрена в главе II

неток; уэ — коэффициент, учитывающий вращающиеся массы элек­

тровоза.

Для расчетов можно принимать средние значения коэффициен­ тов: ув = 0,03 ч- 0,04; уэ = 0,36 -г 0,4.

Если принять с некоторым приближением удельные сопроти­ вления движению электровоза и вагонеток одинаковыми и рав­ ными w0l Н/кН [формула (192)], то сопротивление движению поезда

Так как в рудничном транспорте длина кривой составляет ни­ которую часть длины поезда, то сопротивление от кривой на пере­

Уравнение движения поезда в общем случае можно записать

g

=а — ускорение поезда, м/с2.

Вобщем случае, когда одновременно происходит торможение,