礦山輔助運(yùn)輸-計(jì)算部分

1、礦山輔助運(yùn)輸-計(jì)算部分第1頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五列車運(yùn)行理論列車運(yùn)行理論是研究作用于列車上的各種力與其運(yùn)動狀態(tài)的關(guān)系以及機(jī)車牽引力和制動力的產(chǎn)生等問題。一、列車運(yùn)行基本方程式 在討論列車運(yùn)行基本方程式時，為簡化起見，假定電機(jī)車與礦車之間、礦車與礦車之間的聯(lián)接都是剛性的，因而在運(yùn)動的任何瞬間列車中各部分的速度或加速度都是相同的，把整個列車當(dāng)做平移運(yùn)動的剛體看待與實(shí)際情況雖有差異，但其結(jié)果對應(yīng)用影響不大。第2頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五列車運(yùn)行有以下三種狀態(tài)： (1)牽引狀態(tài)，列車在牽引電動機(jī)產(chǎn)生的牽引力作用下加速啟動或勻速運(yùn)行； (2

2、)慣性狀態(tài)，牽引電動機(jī)斷電后列車靠慣性運(yùn)行，一般這種狀態(tài)為減速運(yùn)行； (3)制動狀態(tài)，列車在制動閘瓦或牽引電動機(jī)產(chǎn)生的制動力矩作用下減速運(yùn)行或停車。第3頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五(一)牽引狀態(tài)的列車運(yùn)行基本方程式 列車在牽引狀態(tài)(加速運(yùn)行)下，沿著運(yùn)行方向作用在列車上有牽引力F、靜阻力Fj、慣性阻力Fa。根據(jù)力的平衡原理，列車在牽引狀態(tài)下的力平衡方程式為： 1.慣性阻力 列車在平移運(yùn)動的同時，還有電動機(jī)的電樞、齒輪以及輪對等部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。為了考慮旋轉(zhuǎn)運(yùn)動對慣性阻力的影響，用慣性系數(shù)來增大平移運(yùn)動的慣性阻力。(4-1)第4頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)

3、41分，星期五因此，慣性阻力Fa可用下式表示:式中：M為電機(jī)車和礦車組的全部質(zhì)量，m=(P+Q)1000 kg； P為電機(jī)車質(zhì)量；Q為礦車組質(zhì)量； 為慣性系數(shù)； a為列車加速度。 將m值及值代式(42)，得：(4-3)(4-2)第5頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五2靜阻力 列車運(yùn)行的靜阻力包括基本阻力、坡道阻力、彎道阻力、道岔阻力及氣流阻力等。對于礦用電機(jī)車，由于運(yùn)行速度低，后三者都不予考慮，只考慮基本阻力和坡道阻力。(1)基本阻力 基本阻力是指輪對的軸頸與軸承間的摩擦阻力、車輪在軌道上的滾動摩擦阻力、輪緣與軌道間的滑動摩擦阻力以及列車在軌道上運(yùn)行時的沖擊震動所引起的附

4、加阻力等。通?；咀枇κ墙?jīng)過試驗(yàn)來確定的。第6頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 有了阻力系數(shù)以后，基本阻力可按下式計(jì)算： 式中：F0為基本阻力,N；g為重力加速度，取9.8 ms2；為列車運(yùn)行阻力系數(shù)。 (2)坡道阻力 坡道阻力是列車在坡道上運(yùn)行時，由于列車重力沿坡道傾斜方向的分力而引起的阻力。(4-4)第7頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五設(shè)為坡道的傾角，則坡道阻力為： 在計(jì)算時，如列車為上坡運(yùn)行，上式右端取“+”號，如為下坡，則取-號。 一般情況下，電機(jī)車運(yùn)行軌道的傾角都很小，因此sintan，而tan=i。式中i為軌道坡度()。 將前面兩式代

5、入式(4-5)，即得： (4-5)(4-6)第8頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 列車運(yùn)行的靜阻力應(yīng)為基本阻力和坡道阻力之和，即： 將式(4-3)和式(4-6)代入式(4-1)，便得到牽引電動機(jī)所必須產(chǎn)生的牽引力為： 上式就是列車在牽引狀態(tài)下的運(yùn)行基本方程式，利用這個方程式可求出在一定條件下機(jī)車所必須給出的牽引力，或者根據(jù)電機(jī)車的牽引力求出列車中的礦車數(shù)。(4-7)(4-8)第9頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五(二)列車慣性狀態(tài)的運(yùn)行方程式 在慣性狀態(tài)下，電機(jī)車牽引電動機(jī)斷電，牽引力等于零，列車依靠斷電前所具有的動能或慣性繼續(xù)運(yùn)行。在這種情況下，

6、列車除了受有靜阻力Fj外，還受到由于減速度所產(chǎn)生的慣性阻力Fa。 Fa與列車運(yùn)行方向相同，正是它使列車?yán)^續(xù)運(yùn)行。慣性狀態(tài)時列車力的平衡方程式為：(4-9)第10頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 或 (4-10) (4-11) 由此可見，當(dāng)列車運(yùn)行阻力系數(shù)一定時，慣性狀態(tài)的減速度取決于軌道坡度的大小和上下坡。上坡時減速度始終保持正值，直到停車為止。下坡時，如i，則變?yōu)樨?fù)值，此時不再是減速而是加速運(yùn)行了?？梢?，慣性狀態(tài)是很不可靠的，操作時應(yīng)予以特別注意。第11頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五(三)制動狀態(tài)的運(yùn)行方程式 在制動狀態(tài)下，牽引電動機(jī)斷電，牽

7、引力等于零，并利用機(jī)械或電氣制動裝置施加一個制動力B。這個制動力與列車運(yùn)行方向相反，在力的平衡方程式中應(yīng)為負(fù)值，與靜阻力的性質(zhì)和方向一致。在制動力和靜阻力作用下，列車必定產(chǎn)生減速度。此時，慣性阻力Fa卻與運(yùn)行方向一致，即為正值。則制動狀態(tài)下的力平衡方程式應(yīng)為： (4-12)第12頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五所以 式中，F(xiàn)a應(yīng)代以減速時的慣性阻力，b表示制動時的減速度，則： 將式(4-7)及式(4-14)代入式(4-13)，即可得到制動狀態(tài)下列車運(yùn)行方程式為： (4-15) 利用式(4-15)可以求出在一定條件下制動裝置必須產(chǎn)生的制動力；或者給定制動力，求出減速度及制

8、動距離。(4-13)(4-14)第13頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五二、電機(jī)車的牽引力 如圖4-28所示，主動輪對受到牽引電動機(jī)傳來的轉(zhuǎn)矩M，轉(zhuǎn)矩M對整個電機(jī)車而言屬于內(nèi)力，它不能使電機(jī)車運(yùn)動。 主動輪對還受到下面幾個力的作用： (1)電機(jī)車分配在一個主動輪對上的那部分重力P0g，它通過中心c作用在輪對上； (2)軌面對輪對的法向反力No，它作用于O點(diǎn)，與P0g在一條直線上；第14頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五第15頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 (3)由于M的作用，輪對將有繞中心c作順時針方向旋轉(zhuǎn)的趨勢，而輪緣上的

9、同軌面接觸的那一點(diǎn)O，相對于軌面來說，有向左滑動的趨勢，因此在輪緣上的。點(diǎn)受到軌面所給的切向摩擦反力F0，其方向是向右的； (4)由于摩擦阻力FO的作用，使輪緣上同鋼軌接觸的那一點(diǎn)O不會在軌面上向左滑動。理想情況下，整個輪對將以O(shè)點(diǎn)為瞬時中心向前滾動，即輪對作純滾動運(yùn)動。而輪對中心c點(diǎn)則作向前的平移運(yùn)動。此時，列車的一部分運(yùn)行阻力將通過電機(jī)車的聯(lián)接器、車架及軸箱作用在輪對的中心c點(diǎn)，這就是圖中的Fc。第16頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五根據(jù)平衡條件得： 式中：R為主動輪對輪緣半徑。 解上面的方程組，得到： (4-16) (4-17)第17頁，共74頁，2022年，5月

10、20日，9點(diǎn)41分，星期五 由上述分析可以看出，主動輪對得到一個轉(zhuǎn)矩M以后軌面對接觸點(diǎn)o產(chǎn)生了一個摩擦反力F0，它的方向與列車運(yùn)行方向相同。正是這個摩擦反力F0克服了列車的運(yùn)行阻力FC而使列車向前作平移運(yùn)動。對于電機(jī)車來說，F(xiàn)0是牽引列車向前運(yùn)動的外力，稱為牽引力或輪緣牽引力。 F0與FC因大小相等方向相反，且作用在兩條平行線上，形成一對力偶。該力偶與轉(zhuǎn)矩M大小相等而方向相反，使轉(zhuǎn)矩M得以平衡，從而使輪緣上的o點(diǎn)不致于沿軌面滑動。這樣，就使輪與軌面互相接觸的那一點(diǎn)好像粘著在一起一樣，所以F0稱為粘著力。第18頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 由式(4-17)可知，當(dāng)列車

11、運(yùn)行阻力增加時，必然引起轉(zhuǎn)矩M的增加，也就是說牽引電動機(jī)必須給出更大的轉(zhuǎn)矩。同時，輪緣牽引力也必須同時增大，以平衡列車運(yùn)行阻力使列車向前運(yùn)動。 但是，無論是電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，還是粘著力都不能無限制地增大。電動機(jī)輸出的牽引力(由轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成的輪緣牽引力)受到電動機(jī)的溫升條件限制。第19頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五粘著力，它本質(zhì)上是摩擦力，受到摩擦條件或者叫做粘著條件的限制。單個主動輪對能夠產(chǎn)生的最大輪緣牽引力為： 式中；P0為粘著質(zhì)量，即電機(jī)車分配在該主動輪對上的一部分質(zhì)量，t；g為重力加速度，取9.8ms2；為粘著系數(shù)。(4-18)第20頁，共74頁，2022年，5月

12、20日，9點(diǎn)41分，星期五為了使主動輪對的輪緣上同軌面的接觸點(diǎn)在軌面不發(fā)生相對滑動，該主動輪對產(chǎn)生的輪緣牽引力F0應(yīng)滿足： 這就是單個輪對的粘著條件。 以上分析是就一個主動輪對而言的，對于整臺電機(jī)車，能夠產(chǎn)生的最大輪緣牽引力為： 式中：Pn為機(jī)車的粘著質(zhì)量，t，若電機(jī)車的全部輪對均為主動輪，則其粘著質(zhì)量等于電機(jī)車的總質(zhì)量。(4-19)(4-20)第21頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五整臺電機(jī)車的粘著條件是： 式中：F為電機(jī)車為克服列車運(yùn)行阻力所必須提供的牽引力，由式(4-8)根據(jù)不同運(yùn)行狀態(tài)求出。 公式中關(guān)鍵的參數(shù)是粘著系數(shù)。在理想狀態(tài)下，也就是在車輪沿軌道作純滾動運(yùn)動

13、的情況下，粘著系數(shù)應(yīng)為靜摩擦因數(shù)。(4-21)第22頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五三、制動力 閘瓦制動器的結(jié)構(gòu)如前所述，制動運(yùn)行時，作用在機(jī)車上的力有慣性力，靜阻力和制動力。 如圖4-29所示，用一個制動輪對來說明制動力的產(chǎn)生。P0g為制動輪對所分配的電機(jī)車重力；N0為軌面對輪對的法向反力，顯然，P0g = N0。當(dāng)閘瓦施以正壓力N1(作用在輪緣的均布力，以集中力代之)時，輪緣即產(chǎn)生切向滑動摩擦力T0，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反。第23頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五第24頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五輪緣即產(chǎn)生切向滑動

14、摩擦力T0式中： 為制動閘瓦與輪緣問的滑動摩擦因數(shù)，取決于閘瓦襯墊的材料、運(yùn)行速度及閘瓦比壓； 在T0的作用下。車輪受到一個逆時針方向的轉(zhuǎn)矩。在這一轉(zhuǎn)矩作用下，車輪輪緣上同軌面的接觸點(diǎn)O有沿軌面向前滑動的趨勢。因而軌面對輪緣將產(chǎn)生一個切向靜摩擦力B0，它的方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相同，根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡條件B0R-T0R=O得出：(4-22)(4-23)第25頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 由此可見，B0就是電機(jī)車一個制動輪所產(chǎn)生的制動力。在B0和靜阻力Fj的作用下，輪對即列車減速運(yùn)行，減速度為b，因而產(chǎn)生制動的慣性力隨Fa、B0及Fj一起與Fa正好平衡。 當(dāng)T0增大時B0相應(yīng)地

15、增大，因而減速度也增加，使列車能較快地制動住。 然而，制動力B0受粘著條件的限制。一個制動輪對能夠產(chǎn)生的最大制動力為：(4-24)第26頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五整臺電機(jī)車能夠產(chǎn)生的最大制動力為：式中：P0為一個制動輪對的制動質(zhì)量，t； Pz為整臺電機(jī)車的制動質(zhì)量，t；對于全部輪對均裝有制動閘的電機(jī)車，此質(zhì)量即為電機(jī)車總質(zhì)量，即Pz=P； 為制動狀態(tài)的粘著系數(shù)。 在理想狀況下，即在制動車輪保持純滾動的情況下，制動狀態(tài)的粘著系數(shù)值應(yīng)為靜摩擦因數(shù)值。(4-25)第27頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 然而，對于電機(jī)車的四個車輪來說，有的做純滾動

16、，有的既滾動又滑動。因此，制動狀態(tài)的粘著系數(shù)值介于靜摩擦因數(shù)值與滑動摩擦因數(shù)值之間。 如果閘瓦的壓力N1繼續(xù)增加，以致使整個電機(jī)車的制動力超過式(4-25)的數(shù)值，即把車輪抱死時，則制動車輪輪緣。點(diǎn)將沿軌面向前滑動。這時，制動力約減少一半，制動減速度大大降低，制動距離卻增大了。第28頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 因此，閘瓦壓力不能過大，臺理的閘瓦壓力應(yīng)使制動力為 ： 如果閘瓦最大總壓力為Nmax，總摩擦力為Tmax，對于整臺電機(jī)車來說，式(4-22)可以變?yōu)椋?對整臺電機(jī)車來說，由式(4-23)可得到：(4-26)(4-28)(4-27)第29頁，共74頁，2022

17、年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 把式(4-25)及式(4-27)代入式(4-28)，可求得： 或 式中：為閘壓系數(shù)。 考慮到對于鑄鐵閘瓦，0.180.20，=0.090.17，故=0.50.94，為了保證車輪不被包死，閘壓系數(shù)值不應(yīng)超過0.9。(4-30)(4-29)第30頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五第六節(jié) 電機(jī)車運(yùn)輸計(jì)算一、原始數(shù)據(jù) 電機(jī)車運(yùn)輸計(jì)算的原始數(shù)據(jù)是：設(shè)計(jì)生產(chǎn)率、加權(quán)平均運(yùn)輸距離和線路平均坡度等。 二、選擇電機(jī)車的粘著質(zhì)量 選擇電機(jī)車的粘著質(zhì)量是一個技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題，這個問題涉及到許多因素，其中最重要的因素是礦井年產(chǎn)量。年產(chǎn)量大，就要加大電機(jī)車的粘著質(zhì)量

18、和礦車中的貨載質(zhì)量。第31頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五三、列車組成的計(jì)算 計(jì)算列車組成就是確定車組應(yīng)由多少輛礦車組成。 列車組成的計(jì)算按三個條件來進(jìn)行，這三個條件是：電機(jī)車的粘著質(zhì)量；牽引電動機(jī)的允許溫升；列車的制動條件。按這三個條件計(jì)算的結(jié)果取其最小者。 (一)按電機(jī)車的粘著質(zhì)量計(jì)算重車組質(zhì)量 按此條件計(jì)算時需要考慮到最困難的情況，即電機(jī)車牽引重車組沿上坡啟動。 第32頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 根據(jù)式(4-8)可得電機(jī)車牽引重車組沿平均坡度的直線軌道上城啟動時所需給出的牽引力為： 另外，根據(jù)電機(jī)車的粘著條件，即把式(4-33)代入式

19、(4-21)之后得到：所以： (4-34)(4-33)第33頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五(二)按牽引電動機(jī)溫升條件計(jì)算重車組質(zhì)量 按電動機(jī)的溫升條件，實(shí)質(zhì)上就是按照電動機(jī)的等值電流不超過長時電流的條件。直流串激電動機(jī)由于磁飽和的關(guān)系，正常工作時牽引力和電流是成正比的，即其比例關(guān)系是一條直線，只是在低負(fù)荷時才呈拋物線狀。因此，可以按等值牽引力不超過長時牽引力的條件確定重車組質(zhì)量。 等值牽引力可以用均方根法來求得。即： (4-35)第34頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 為了使計(jì)算進(jìn)一步簡化，假定列車是在理想的等阻坡度上運(yùn)行。在等阻坡度上運(yùn)行，重

20、列車下坡時的運(yùn)行阻力等于空列車上坡時的運(yùn)行阻力。雖然這個假定與實(shí)際情況有出入，但由于一般平均坡度與等阻坡度比較接近，所以計(jì)算還是比較準(zhǔn)確的。 因有這個假定，故上式中重列車與空列車牽引力相等，即： (4-36)第35頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五將式(4-36)代入式(4-35)，即得： 因 令則式(4-37)為：(4-40)(4-38)(4-39)(4-37)第36頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 而：將式(4-41)代入式(4-40)中即得： 為了使?fàn)恳妱訖C(jī)溫升不超過允許溫升，電機(jī)車的等值牽引力應(yīng)不大于長時牽引力，即： (4-41)(4-4

21、2)(4-43)(4-40)第37頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 將式(4-43)代入式(4-42)中，即得按牽引電動機(jī)溫升條件計(jì)算的重車組質(zhì)量為：列車運(yùn)行時間為： (4-44)(4-45)第38頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五第39頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五第40頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五第41頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五(三)按制動條件計(jì)算重車組質(zhì)量 為了安全起見，煤礦安全規(guī)程規(guī)定：運(yùn)送物料時列車的制動距離不得超過40m，運(yùn)送人員時不得超過20m。這個距

22、離是根據(jù)電機(jī)車照明燈的有效照射距離來制定的。制動距離是指從司機(jī)開始撥動閘輪或電閘手把到機(jī)車完全停止的距離。 在計(jì)算重車組質(zhì)量時必須遵守這一規(guī)定，并應(yīng)按最不利的情況，即按重列車下坡制動時的情況來計(jì)算。第42頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 列車開始制動時的速度為長時速度vch，則制動時的減速度b為： 由式(4-15)可以求得當(dāng)重列車沿直線軌道下坡制動時電機(jī)車的制動力為：式中：ip為平均坡度，； z為重列車運(yùn)行阻力系數(shù)。 (4-46)(4-47)第43頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五將式(4-26)代入上式得： 由上式得出按制動條件計(jì)算重車組質(zhì)量的公

23、式為：式中：Pz為電機(jī)車的制動質(zhì)量，對于礦用電機(jī)車，它等于電機(jī)車的全部質(zhì)量P，t； 為制動時的粘著系數(shù)，如撒砂時取0.17。 (4-48)第44頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五上面按三個不同條件推導(dǎo)出計(jì)算重車組質(zhì)量的三個公式，即式(4-34)、式(4-44)及式(4-48)。在多數(shù)情況下，按制動條件求得的重車組質(zhì)量小于按其他兩條件求得的。在這種情況下，為了不因減少車組質(zhì)量而使每列車中礦車數(shù)過少，可以采用這樣的辦法；在重列車下坡時兩臺牽引電動機(jī)由并聯(lián)改為串聯(lián)運(yùn)行，使?fàn)恳妱訖C(jī)電壓降低一半以降低運(yùn)行速度；或者每隔一定時間切斷電源，以改善制動條件。 第45頁，共74頁，202

24、2年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 按上述三個條件分別求出重車組質(zhì)量之后，應(yīng)取三者中之最小者來確定車組中的礦車數(shù)。車組中的礦車數(shù)可由下式求得： 應(yīng)當(dāng)指出，由以上方法確定的車組中的礦車數(shù)，僅僅是從電機(jī)車牽引的技術(shù)可能性出發(fā)的，最有利的礦車數(shù)還要以實(shí)際條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較作為基礎(chǔ)。 (4-49)第46頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五四、列車組成的驗(yàn)算 按上述方法確定了重車組質(zhì)量后，還要驗(yàn)算實(shí)際的電動機(jī)的溫升和列車制動距離。 原因是：按溫升條件計(jì)算重車組質(zhì)量時，是按等阻坡度，并以加權(quán)平均運(yùn)輸距離為條件計(jì)算的；按制動條件計(jì)算重車組質(zhì)量時，是用電機(jī)車的長時速度計(jì)算的減速度。 需要

25、按在平均坡度且在最長距離運(yùn)行時，驗(yàn)算其等值電流是否超過長時電流。并且按實(shí)際運(yùn)行速度和實(shí)際所得到的減速度驗(yàn)算其制動距離是否符合煤礦安全規(guī)程規(guī)定。 第47頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五(一)驗(yàn)算實(shí)際電動機(jī)溫升按平均坡度ip及最長運(yùn)輸距離Lmax來驗(yàn)算。 首先，計(jì)算出牽引重列車和空列車達(dá)到全速穩(wěn)態(tài)時電機(jī)車的牽引力： 然后再算出每臺牽引電動機(jī)的牽引力：第48頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五重列車及空列車以其平均運(yùn)行速度在最長運(yùn)輸距離上的運(yùn)行時間為：這時，便可用以下公式計(jì)算一個運(yùn)輸循環(huán)的牽引電動機(jī)的等值電流值： (4-50)第49頁，共74頁，2022年

26、，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 如果電動機(jī)的等值電流值不超過它的長時電流值，即： 則電動機(jī)的等值電流不會發(fā)熱到超過它的允許溫升，故合適。 如果IdIch，則需減少車組中的礦車數(shù)，并重新進(jìn)行計(jì)算，直到等值電流不超過長時電流為止。(4-51)第50頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五(二)驗(yàn)算制動距離 按重列車運(yùn)行速度及最大制動減速度驗(yàn)算制動距離。 重列車下坡制動時，電機(jī)車必須給出的制動力可由式(4-47)求出，即： 而電機(jī)車接粘著條件能夠給出的最大制動力可按式(4-26)求出，即：(4-52)第51頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 令B = Bmax

27、，則可求得制動時的減速度為：列車的制動距離為： 即：(4-53)(4-54)(4-55) 上式計(jì)算出的制動距離不能超過40m，若超過40m時，可采用限制列車速度或減少列車中的礦車數(shù)等措施解決。第52頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五五、電機(jī)車臺數(shù)的確定 礦井(或水平)所需電機(jī)車臺數(shù)，應(yīng)按該礦井(或水平)投產(chǎn)初期和生產(chǎn)后期分別進(jìn)行計(jì)算。投產(chǎn)時按前期計(jì)算的臺數(shù)配置電機(jī)車臺數(shù)，以后隨生產(chǎn)的發(fā)展再陸續(xù)增添。生產(chǎn)后期所需的機(jī)車臺數(shù)是進(jìn)行供電設(shè)備(包括牽引變流所及牽引電兩等)計(jì)算的依據(jù)。 第53頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五(1)列車往返一次所需的時間： (

28、2)一臺電機(jī)車在一個班內(nèi)可能往返的次數(shù)：(3)每班運(yùn)輸貨載所需列車次數(shù)：k1為運(yùn)輸不均勻系數(shù)，1.25； k2為矸石系數(shù)，用以考慮每班外運(yùn)矸石量， k2 =1+每班外運(yùn)矸石量/Ab (4-55)(4-56)(4-57)第54頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五(4)每班運(yùn)人所需列車次數(shù) 當(dāng)主要行人平巷的水平距離大于1.5 km時，上下班要用車輛運(yùn)送人員，礦井一般均為兩翼開采，兩翼每班運(yùn)送人員按一次考慮，共計(jì)兩次nr=2次班；運(yùn)距小于1.5 km時，不用車輛運(yùn)送人員nr=0。(5)每班列車運(yùn)輸?shù)目偞螖?shù)：(6)工作電機(jī)車臺數(shù)：(4-58)(4-59)(7)礦井電機(jī)車總臺數(shù)： (

29、4-60)第55頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五六、蓄電池式電機(jī)車的計(jì)算特點(diǎn) 除按粘著條件、電動機(jī)溫升條件及制動條件確定車組質(zhì)量外，對蓄電池式電機(jī)車還應(yīng)按電池組的容量來確定車組質(zhì)量。(1)在一個往返周期內(nèi)列車所做的功為： (4-61)式中：Lm為最大運(yùn)輸距離。(2)蓄電池組在一個往返周期內(nèi)輸出的能量：(4-62)第56頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五重、空列車牽引力之和可以寫成：礦車的車皮系數(shù)為：由此可得： (4-63)(4-64)(4-65)第57頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五(3)一臺電機(jī)車在一個班內(nèi)的電能消耗為：(

30、4)蓄電池組的放電容量為：(4-66)(4-67)第58頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五(5)計(jì)算重車組質(zhì)量 因?yàn)橐慌_電機(jī)車在一個班內(nèi)的電能消耗Ab必須與蓄電池組的放電容量如相等，對Qz求解，可得： 此式即是接蓄電池組的容量確定重車組的最大允許質(zhì)量的公式。(4-68)第59頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五作業(yè)3：一運(yùn)輸大巷電機(jī)車運(yùn)輸如圖所示，試確定電機(jī)車型號和礦車型號、并確定列車組成和機(jī)車臺數(shù)。（用于低瓦斯礦井） 西翼： 3 3 東翼： 出煤 45萬t/年 井底車場 出煤 90萬t/年 出矸 5萬t /年 出矸 30萬t/年 500m 500m

31、1500m 3 3 5 2500m 2000m第60頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五鋼絲繩牽引卡軌車運(yùn)輸是采用摩擦絞車牽引的往返式運(yùn)輸，其基本計(jì)算內(nèi)容包括：列車組成、阻力、張力、絞車牽引力及功率、鋼絲繩的拉緊力。 (一)基本參數(shù)l.運(yùn)行速度 卡軌車牽引絞車一般采用液壓摩擦絞車，運(yùn)行中可進(jìn)行無級調(diào)速，實(shí)際運(yùn)行速度的大小可根據(jù)實(shí)際運(yùn)量和運(yùn)距來調(diào)整?？紤]到在重型設(shè)備運(yùn)輸時的安全穩(wěn)定性目前在設(shè)計(jì)時卡軌車的最大運(yùn)行速度一般均不超過2ms。鋼絲繩牽引卡軌車基本計(jì)算第61頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 2運(yùn)輸單元的平均有效載荷 在物料及設(shè)備的輔助運(yùn)輸中，運(yùn)送

32、物料的品種繁多。采用集裝化運(yùn)輸是實(shí)現(xiàn)從地面供貨點(diǎn)到井下使用點(diǎn)運(yùn)輸過程各工作環(huán)節(jié)的輔助運(yùn)輸機(jī)械化的基礎(chǔ)。它可大大提高運(yùn)輸效率、安全性和降低勞動強(qiáng)度，在確定井下運(yùn)輸量時，根據(jù)材料、設(shè)備的重量和尺寸大小，用集裝箱和捆扎的方式，將各種物品組合成一個個便于運(yùn)輸及裝卸的運(yùn)輸單元。第62頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五(二)列車組成 牽引卡軌車是由牽引車、基本運(yùn)輸車、制動車組成的，其列車組成計(jì)算就是根據(jù)運(yùn)輸量或絞車的牽引能力來確定滿足運(yùn)輸能力所需的基本運(yùn)輸車輛的數(shù)目。在設(shè)計(jì)運(yùn)輸設(shè)備能力時，要按最大負(fù)荷、最大運(yùn)距考慮，并計(jì)入20的備用能力，以便適應(yīng)加大采掘強(qiáng)度時運(yùn)輸能力的增加。第63頁

33、，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五 繩牽引卡軌車運(yùn)輸為往返式運(yùn)輸，為達(dá)到一定運(yùn)輸能力，每次應(yīng)牽引的運(yùn)輸車數(shù)根據(jù)下式計(jì)算：(5-16) 式中：Z為每次牽引的運(yùn)輸車數(shù)； Q為每次運(yùn)輸需完成的運(yùn)輸量； G為每個運(yùn)輸單元有效載重量； L為運(yùn)輸距離； Vp為平均運(yùn)行速度； tp為裝、卸載及調(diào)車等輔助作業(yè)時間。第64頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五若運(yùn)輸量以運(yùn)輸單元件數(shù)計(jì)，則 :(t/h) (5-17) 式中：n為每小時需運(yùn)送的運(yùn)輸單元數(shù)。則運(yùn)輸車數(shù)為： (5-18) 卡軌車列車組成：一輛專用牽引車加z輛運(yùn)輸車加一輛制動車，或一輛兼用牽引車加(z-1)輛運(yùn)輸車加一輛制動車。第65頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五(三)運(yùn)行阻力 鋼絲繩牽引卡軌車的總運(yùn)行阻力主要包括列車運(yùn)行阻力和牽引繩沿線路運(yùn)行時所受的各項(xiàng)阻力(見圖5-13)。下面說明計(jì)算方法。1列車運(yùn)行阻力 列車運(yùn)行的靜阻力主要是基本阻力和坡道阻力。基本阻力是列車運(yùn)行經(jīng)常承受的阻力，它由阻力系數(shù)計(jì)算，阻力系數(shù)由試驗(yàn)得到。坡道阻力是列車在坡道運(yùn)行時，列車重力沿坡道傾斜方向的分力，計(jì)算方法如下： 第66頁，共74頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)41分，星期五圖5-13 繩牽引卡