книги / Транспортные машины и комплексы

Рио. 108. Схемы расположения приводов в электровозе

1500

Рио. 109. Схемы тормозов рудничных электровозов:

в с ручным управлением; б — с пневматическим управлением; в — с пневматическим управлением при двустороннем расположении колодок; г — с пневматическим управле­ нием при двух кабинах

пары от действия силы тяги и давления на зубцы тяговой пере­ дачи.

Надо иметь в виду, что зубчатое колесо тяговой передачи, на­ саженное на ось колесной пары, должно быть сдвинуто к одному из колес, а не расположено точно посредине оси [17].

Все рудничные электровозы имеют механические колодочные тормоза. Кроме того, все электровозы, за исключением некоторых малогабаритных, имеют электрическое реостатное торможение.

Основным видом служебного торможения является электриче­ ское реостатное, которое уменьшает износ тормозных колодок и бандажей, но для полной остановки поезда необходимо пользо­ ваться механическими тормозами.

Для облегчения управления тормозами и ускорения торможе­ ния в рудничных электровозах все больше применяют пневмати­ ческое и гидравлическое управления тормозами (рис. 109, б, в, г). Однако в этом случае ручное торможение сохраняется как ава­ рийное.

В электровозах с пневматическим торможением компрессор приводится в действие от отдельного электродвигателя. Наличие компрессора позволяет использовать сжатый воздух для песоч­ ниц, подъема пантографа, пневмосигнала и стеклоочистителя. Кроме того, сейчас разрабатывается проект использования сжатого воздуха для пневматических тормозов всего поезда.

Исходными данными для расчета колодочных тормозов элек­ тровоза являются тормозная сила поезда Вк и усилие на гайке винта, развиваемое рабочим в ручном тормозе, или сила, разви­ ваемая на штоке поршня тормозного цилиндра в пневматических или гидравлических тормозах.

Так как торможение производится одновременным нажатием колодок на четыре колеса, то сила нажатия одной колодки

п скорости относительного скольжения. В рудничных электрово­

20 км/ч) можно принимать / равным 0,18—0,20. В последнее время на железнодорожном транспорте успешно проводят эксперименты по внедрению тормозных колодок из пластических масс. Подбором тех или иных наполнителей может быть получен коэффициент тре­ ния до 0,6. Хорошие результаты получены при испытании колодок,

изготовленных из смеси с синтетическим каучуком в качестве связующего.

Применение пластмасс для изготовления колодок позволяет уменьшить силу нажатия, упростить конструкцию тормозных устройств ц снизить износ бандажей.

Пневматические системы управления тормозами рудничных электровозов являются системами следящего действия, которые позволяют устанавливать определенное соотношение между уси­ лием машиниста, прикладываемым к органу управления педали,.

Рио. 110. Принципиальная схема тормозного крана

и усилием на штоках рабочих цилиндров независимо от времени, в течение которого усилие прикладывается водителем к органу управления. Для этого на электровозе устанавливают тормозной кран. Несмотря на конструктивное разнообразие таких кранов, принцип действия их одинаков.

Принципиальная схема тормозного крана приведена на рис. 110. Кран представляет собой корпус, состоящий из двух 1 и 2 частей с эластичной диафрагмой 3. При нажатии педали рычаг 4 давит на толкатель 5 и пружину б, последняя передает давление на диафрагму 3 и траверсу 7, под действием которой впускной клапан 10 открывается, а выпускной клапан 9 закрыт пружи­ ной 8 и сжатый воздух поступает к тормозным цилиндрам. Одновре­ менно воздух, поступивший из воздухосборника, давит на диа­ фрагму. Когда давление возрастет настолько, что сможет преодо­ леть давление, оказываемое пружиной б, диафрагма и траверса поднимутся вверх, клапан 10 закроется, а выпускной клапан ^ останется закрытым и в полости клапана, а следовательно, и в тор­ мозных цилиндрах установится давление

[Па,

1д

где QL — давление толкателя — педали, трансформированное ры­ чажной системой, Ы;

F — площадь диафрагмы, м2. Усилие на штоке рабочего цилиндра

Q2 ==Qi^,jstt Па,

где Рц — площадь тормозного цилиндра, м2. Коэффициент усиления

ная (ку = const). Следовательно, в любом положении толкателя

усилия (сверху давление сжатой пружины, а снизу усцлие, созда­

применяться гидравлические тормозные системы следящего дей­ ствия, принцип действия которых аналогичен принципу действия рассмотренным выше пневматическим тормозам. Благодаря более высокому давлению жидкости размеры рабочих цилиндров гидра­ влических тормозов меньше и их легче разместить на существу­ ющих типах локомотивов.

На рис. I ll показана схема пневмосистемы электровоза^ 13АРП-1, которая обеспечивает работу пневмотормоза, песочниц,, механизма опускания токосъемника, пневмосигнала и цилиндровавтосцепки. Питание системы сжатым воздухом производится ог компрессорной установки, расположенной в заднем отсеке рамы электровоза. При нормальной работе компрессора давление в си­ стеме должно повышаться от 4,5 до 6 кгс/ск2 (0,45—0,6 МПа) не более чем за 30 с. Падение давления при выключенном компрест соре не должно превышать 0,2 кгс/см2 (0,02 МПа) за 5 мин.

§ 4. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ РУДНИЧНЫХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ

Электрооборудование контактных электровозов имеет нормаль­ ное рудничное исполнение и состоит из электродвигателей, пуско­ регулирующей аппаратуры (контроллер, пусковые сопротивления^ максимальные выключатели и плавкие предохранители, контак­ торы и др.), токосъемника осветительной арматуры, электропро­ водки. В аккумуляторных электровозах все электрооборудование выполнено во взрывобезопасном исполнении, за исключением ак­ кумуляторной батареи, которая обычно имеет исполнение повы­ шенной надежности (см. ниже).

В контактных и аккумуляторных электровозах применяют сериесные двигатели, которые по своей механической характери­ стике наиболее соответствуют режиму работы рудничных электро­ возов. Достоинством сериесных двигателей является мягкая ха­ рактеристика и, как следствие, меньшие колебания потребляемой мощности, больший пусковой момент, большая перегрузочная способность и равномерное распределение нагрузки между дви­ гателями. Так как скорость вращения сериесных двигателей за­ висит от силы тока, т. е. нагрузки на них, то скорость движения электровоза будет зависеть от условий эксплуатации. Для удоб­ ства выполнения тяговых расчетов строят тяговые характеристики двигателей (рис. 112), в которых вместо двигателя указывают силу тяги на ободе колеса электровоза FK, а вместо скорости вра­ щения двигателя — поступательную скорость движения элек­ тровоза I?, км/ч.

Сила тяги на ободе колеса и момент электродвигателя свя­ заны между собой зависимостью

Очевидно, что механическая характеристика двигателя и тяго­ вая характеристика электровоза будут изображаться конгруэнт­ ными линиями. Так как i и DK зависят от типа электровоза, то тяговые характеристики являются индивидуальными для каждого из них.

Необходимые режимы движения (пуск, длительная езда, ре­ гулирование скорости и выключение электродвигателей) у боль­ шинства электровозов осуществляются с помощью контроллера,

Рис. 112. Тяговые характеристики электродвигателей: а - ЭДР15; б - ЭТ-47

включаемого непосредственно в силовую цепь электровоза, и только в особо мощных типах применена косвенная система упра­ вления, при которой машинист с помощью командокоитроллера низкого напряжения (26 В) управляет контакторами силовой цепи.

Контактные электровозы обычно работают на напряжении 250 В. Для более мощных электровозов, например 14-тонных, пре­ дусматривается напряжение 500 В.

Применение повышенных напряжений целесообразно, так как при этом снижаются потери напряжения в питающих и отсасы­ вающих сетях, сокращается число пунктов питания, уменьшается сечение контактного провода. Для повышения безопасности при повышенном напряжении необходимо применять схемы, позволя­ ющие автоматически отключать напряжение с контактной сети участка, на котором в данное время нет электровоза.

В аккумуляторных электровозах напряжение определяется числом элементов в батарее. Электрооборудование аккумулятор­

ных электровозов изготовляют во взрывобезопасном исполнении,, а контактных — повышенной надежности.

"У двигателей электровозов различают часовую и длительную мощности; за номинальную принимается часовая мощность, кото­ рая и указывается в паспорте. Соответственно указанным мощно­ стям различают часовой (1Ч) и длительный (/дл) токи двигателя.

Пуск, остановку, реверсирование, регулирование скорости движения и электрическое торможение тяговых двигателей произ­ водят с помощью тяговой аппаратуры. Изменение напряжения, под­ водимого к двигателям электровоза, осуществляется переключе­ нием их с последовательного на параллельное соединение, что по­ зволяет иметь две степени скорости, которые на тяговой харак­ теристике двигателя аккумуляторного электровоза (рис. 112, а)> представлены двумя кривыми, соответствующими полному и поло­ винному напряжению на зажимах двигателей.

В рудничных аккумуляторных электровозах применяют в ос­ новном щелочные аккумуляторные батареи, которые по сравнению со свинцовыми более долговечны. Эти батареи составлены из от­ дельных последовательно соединенных аккумуляторов. Основной величиной, характеризующей аккумуляторные батареи, является емкость, выражаемая в ампер-часах. Емкость аккумулятора ука­ зывается в его условном обозначении. Например, аккумулятор ТШН-550 — это аккумулятор тяговый железоникелевый емкостью 550 А*ч. Число аккумуляторов в батарее характеризует цифра,, стоящая перед буквенным индексом, например в электровозе

Техническая характеристика электрооборудования аккумуляторных электровозов

Для свинцовых аккумуляторов Цэ = 0,7, для щелочных ц э = = 0,5. Это нужно учитывать при выборе мощности зарядных устройств.

Отдача аккумуляторной батареи зависит от величины разряд­ ного тока. Так, например, разрядная емкость Сразр аккумулятор­ ной батареи ТЖН-350 при длительности разряда 1, 2, 5, 10 ч равна соответственно 275, 325, 350, 370 А-ч.

Таким образом, номинальным для аккумуляторов этого типа является пятичасовой режим разрядки, по которому должен про­ изводиться тяговый расчет аккумуляторных электровозов.

Дружковским заводом спроектированы и изготовлены электро­ возы с безреостатным управлением, при котором исключаются непроизводительные потери электроэнергии в пусковых сопро­ тивлениях.

Промышленные испытания прошли аккумуляторные электро­ возы с двумя вариантами безреостатного управления: со ступен­ чатым изменением напряжения путем переключения схемы соеди­ нений электродвигателей и шунтирования их обмоток возбужде­ ния; с бесконтактной схемой управления с применением тиристо­ ров и диодов, основанной на шпротно-импульсионной модуляции подводимого к тяговым электродвигателям напряжения.

Концентрация горного производства и рост грузопотоков по­ требовали более мощных аккумуляторных электровозов. Рацио­ нальным решением вопроса является вождение шахтных поездов спаренными электровозами, управляемыми одним машинистом.

Кроме уже работающих спаренных электровозов 2А8Д в настоя­ щее время разрабатываются спаренные электровозы АРП-28, осна­ щенные новым комплектом электрооборудования, тяговыми бата­ реями 182ТЖНК-650 и бесконтактной схемой управления двига­ телями. Управлять отдельными секциями локомотива можно как из одной кабины, так из каждой в отдельности.

Батарейный ящик предназначен для размещения в нем батарей аккумуляторных элементов.

Батарейный ящик представляет собой цельнометаллический сварной ящик, закрытый сверху штампованными легкосъемными крышками. Ящик и крышки изготавливаются из листовой стали. Для увеличения жесткости продольные стенки ящика соединяются поперечными листами, а крышки ящика имеют штампованные гофры.

Согласно ПБ крышки батарейного ящика разрешается снимать только в зарядном депо. Поэтому блокировка крышек представляет собой запор шпингалетного типа, который препятствует снятию их с батарейного ящика, если последний находится на электровозе.

У аккумуляторной батареи нет нормально искрящих контак­ тов, однако в случае неисправностей не исключена возможность появления искр, которые могут вызвать взрыв газа, получающегося от смешения выделяемого аккумуляторными элементами водорода с кислородом воздуха. Поэтому для удаления образующегося во

время работы водорода в верхней части боковых стенок батарей­ ного ящика предусмотрены вентиляционные отверстия диамет­ ром 40 мм.

Для защиты батарей от токов утечки и коротких замыканий между корпусом батарейного ящика и аккумуляторными элемен­ тами внутренняя поверхность ящиков покрыта полиэтиленом, бо-

.лее надежным и огнестойким, чем резиновое покрытие.

Рис. 113. Мостовой электрический кран КЭД-3:

ными батареями, одна из которых находится на электровозе в ра­ боте, а другая — в зарядной камере на зарядке. Батареи на элек­ тровозах 8АРП заменяются с помощью зарядных столов, а на электровозах 13АРП-1 — с помощью кранов КЭД-3 (рис. ИЗ), которыми оборудуются зарядные камеры.

Электрическая схема электровоза 13АРП-1 приведена на рис. 114. Для осуществления необходимых режимов езды (пуск, выбег, длительная езда) тяговые двигатели при помощи контрол­ лера К1 или К2 соединяются по определенным схемам. Электри­ ческая схема электровоза обеспечивает при минимальном числе переключений получение всех заданных режимов, а также пере­ ход с одного режима на другой и защиту электрооборудования от