Конструкция рудничных электровозных аккумуляторов

Для батарей рудничных аккумуляторных электровозов применяют щелочные аккумуляторы.

У щелочных аккумуляторов в качестве электролита применяется 20%-ный раствор водной окиси калия (КОН) или натрия (NаОН). Сосуды 1 (рис.8.3) аккумуляторов и рамки пластин электродов 2 и 3 изготовляют из никелированной стали. Активной массой положительных пластин такого аккумулятора служит водная окись никеля Ni(ОН)₃ с примесью порошка металлического никеля или графита. Активная масса отрицательных пластин состоит из губчатого железа с добавлением окиси ртути (железо-никелевые аккумуляторы).

Рис. 8.3Схема электровозного аккумулятора

В щелочных аккумуляторах электролит не участвует в химических реакциях, а служит только в качестве проводника тока. Активная масса в них не растворяется и не переносится с пластины на пластину в процессе заряда-разряда и не испытывает резких объемных изменений.

Все отрицательные и положительные пластины соединяют друг с другом при помощи никелированных пластин 4 с зажимами 5 и от каждого блока пластин делают общий вывод. Разноименные пластины изолируют друг от друга вертикальными сепараторами 6.

Химические преобразования, происходящие в железо-никелевом аккумуляторе, можно представить в следующем виде:

заряд →

2 Ni(ОН)₂ + Fе(ОН)₂ + NаОН ↔ 2 Ni(ОН)₃ + Fе + NаОН

← разряд

У заряженных железо-никелевых аккумуляторов начальное напряжение равно примерно 1,45 В. При включении их на нагрузку вначале напряжение быстро понижается до 1,3 ÷ 1,25, далее постепенно до 1 в, а затем резко падает почти до нуля. Среднее разрядное напряжение для железо-никелевых аккумуляторов 1,25 ÷ 1,3 В. При заряде вначале напряжение быстро возрастает до 1,65 ÷ 1,67 В, затем несколько снижается (до 1,6 ÷ 1,62 В), после чего постепенно увеличивается до 1,82 В. Среднее зарядное напряжение у щелочных аккумуляторов можно принимать 1,7 В.

Чтобы получить достаточное для питания тяговых электродвигателей напряжение, аккумуляторы соединяют последовательно и объединяют в батареи.

Главной характеристикой аккумулятора является его емкость в ампер-часах. Количество электричества, необходимое для заряда аккумулятора, называют зарядной емкостью, а количество электричества, которое можно получить при разряде аккумулятора, называют разрядной емкостью. Зарядная емкость всегда больше разрядной на величину потерь в аккумуляторе. Емкость аккумулятора зависит как от его конструкции, так и от количества, температуры и плотности электролита, а также режима процессов заряда и разряда. Самая выгодная плотность электролита щелочных аккумуляторов – 1,18 ÷ 1,20. Емкость щелочных аккумуляторов мало зависит от изменений температуры. Максимально допустимая температура электролита 43⁰С. С увеличением разрядного тока полезная емкость аккумуляторов падает.

Важной характеристикой аккумуляторов является коэффициент отдачи, который характеризует электрические потери в аккумуляторе. Отдача снижается также из-за саморазряда аккумуляторов. Различают ампер-часовой и ватт-часовой коэффициенты отдачи. Коэффициенты отдачи определяют по формулам:

ампер-часовой

,

ватт-часовой

,

где: - средний разрядный ток, А;

- среднее разрядное напряжение, В;

- время разряда, ч;

- средний зарядный ток, А;

- среднее зарядное напряжение, В;

- время заряда, ч.

Коэффициенты отдачи щелочных аккумуляторов = 0,65 и = 0,5.

Достоинства щелочных аккумуляторов: большая емкость и механическая прочность; большой срок службы; малая чувствительность к недозарядам, перезарядам, случайным коротким замыканиям; небольшой расход электролита. Недостатки щелочных аккумуляторов: малая отдача и низкое напряжение.

Электролит щелочных аккумуляторов должен составляться из химически чистого едкого натра и дистиллированной воды. Щелочь разводится в эбонитовых, стальных или резиновых ящиках, при этом вначале сосуд заливают водой, а затем осторожно при непрерывном перемешивании засыпают щелочь. Для определения плотности электролита применяют ареометр, температуру измеряют термометром. После охлаждения электролит заливают в аккумуляторы, а затем их направляют для заряда. Для сохранения аккумуляторных батарей необходимо строго соблюдать требования инструкций в отношении способа заряда, его продолжительности, величины зарядного тока и других параметров, обеспечивающих хороший надзор и уход за аккумуляторами. Не допускаются заряды и разряды токами малой величины, а также превышение зарядного тока и глубокие разряды, что может привести к потере емкости батареи и разрушению пластин. Уменьшает емкость батарей также длительное хранение. Щелочные аккумуляторы сохраняют полузаряженными или совершенно разряженными, не удаляя электролит. Во избежание действия воздуха электролит заливают сверху слоем вазелинового масла, сосуды плотно закрывают резиновыми пробками. Крышки и другие части элементов должны быть смазаны вазелином или окрашены.

Контрольные вопросы

1.Схемы питания контактных сетей электровозов.

2.Схема подвески контактного провода.

3.Какие функции выполняют тяговые подстанции для контактной сети?

4.Конструкция щелочного аккумулятора и его основные показатели.

Тема 9

Шахтные дизель-локомотивы

Дизелевозы Д8 и 2Д8 (рис. 9.1) предназначены для транспортирования угля, вспомогательных грузов и людей по главным откаточным и вентиляционным выработкам шахт, опасных по газу или пыли. Дизелевоз Д8 имеет взрывобезопасное, а 2Д8 рудничное нормальное исполнение. Запуск 2Д8 производится электростартером, а для Д8 применены стационарное пусковое устройство для первого холодного запуска и гидростартер для последующих.

Дизелевозы имеют дизельные двигатели К-964 мощностью 35 л.с. Верхняя часть дизелевоза заужена для улучшения обзора пути машинистом.

Система очистки и охлаждения выхлопных газов состоит из выпускного коллектора, кондиционера с пламегасительными решетками, водяного бака, водяного оросительного насоса, устройства аварийной остановки дизеля, системы трубопроводов и арматуры.

Температура выхлопной трубы не должна превышать 200⁰С, а выхлопных газов – 70⁰С. Выхлопные газы должны быть очищены от окиси углерода и несгоревших частиц топлива. Должно быть исключено появление искр. Дизелевозы имеют надежную противопожарную защиту. Дизелевозы оборудуют четырехтактными дизелями с частотой вращения около 1000 об/мин. Охлаждение двигателя водяное. Выхлопные газы двигателя после очистки в коллекторе попадают в кондиционер – наполненный водой сосуд вместимостью 100 л. В кондиционере выхлопные газы охлаждаются до взрывобезопасной температуры, частично очищаются от сажи, альдегидов и других вредных компонентов и в пределах допустимой нормы для угольных шахт через пламегасительные решетки поступают в окружающую атмосферу.

Привод дизелевоза состоит из дизеля, четырехступенчатой реверсивной коробки передач, распределительного редуктора, двух телескопических карданных валов, расположенных параллельно осям полускатов, двух одноступенчатых приводных редукторов и двух полускатов. Крутящий момент от дизеля через упругую муфту передается на главный вал коробки передач. При отключенных фрикционных муфтах и работающем двигателе движение на полускаты не передается. С включением одной из них крутящий момент от главного вала через промежуточный вал передается на реверсор. Движение дизелевозов реверсируется с помощью скользящей на шлицах муфты. При включенной зубчатой муфте крутящий момент передается на центральную шестерню распределительного редуктора и далее через паразитные зубчатые колеса на телескопические карданные валы и на приводные редукторы, входными валами которых являются оси полускатов. Крутящий момент от дизеля к компрессору передается через главный вал коробки передач и двухступенчатый зубчатый редуктор. На среднем валу редуктора установлена фрикционная муфта, служащая для включения и отключения компрессора при работающем дизеле. Включение и отключение компрессора происходит автоматически с помощью пневмомеханического устройства, имеющего пневматическую связь с регулятором давления.

Рис. 9.1Дизелевоз: а – общий вид; б – кинематическая схема; 1 – кабина; 2 – корпус; 3 – колесная пара; 4 – рама; 5 – букса; 6 – штурвал тормоза; 7 – буферно-сцепное устройство; 8 – фара; Д – дизель; РС – редуктор распределительный; КС – коробка скоростей; ПК – привод компрессора; К - компрессор

Основные параметры дизелевозов Д8, 2Д8: сцепной вес 80 кН, сила тяги в зависимости от скорости от 540 до 1830 Н, мощность двигателя 35 л.с., жесткая база 1500 мм, скорость движения от 4,6 до 14,1 км/ч.

Контрольные вопросы

1.Область применения дизель-локомотивов.

2.Конструкция дизель-локомотивов.

3.Достоинства и недостатки дизель-локомотивов.

Тема 10

Шахтные высокочастотные локомотивы, гировозы

Контактные локомотивы по своему конструктивному исполнению имеют ограничения в зависимости от категории шахты, а аккумуляторные – по емкости тяговых батарей.

Высокочастотные локомотивы В10, В14 (рис. 10.1) предназначены для откатки вагонеток с углем и породой по магистральным откаточным выработкам шахт, опасных по газу или пыли. Область их применения – выработки с протяженностью откатки угля более 1,5 км и с грузопотоком 1000 т/с и более.

Рис. 10.1 Высокочастотный локомотив В14 (а), схема локомотива В10 (б) и габаритные размеры в выработке (в)

Принцип действия локомотивов заключается в передаче энергии к тяговым двигателям от тяговой подстанции 6 (рис. 10.1, б) не через электрический контакт, а методом электромагнитной индукции. Ток промышленной частоты 5000 Гц подается в тяговую сеть, состоящую из двух изолированных кабелей 5. Кабели проложены вдоль откаточного пути горной выработки и имеют замкнутый контур. Расстояние между кабелями в горизонтальной плоскости 400 м, высота подвески от головки рельсов 1700 мм. Токосъемник размещается между этими кабелями на расстоянии 50 мм. Прикосновение к кабелям не представляет опасности для человека. Тяговая линия выполнена с компенсацией индуктивности конденсаторами 3 типа КСПР-05-5У5/3. Расстояние между конденсаторами L ≤ 420 м. Кабели обтекаются током 150 А и частотой 5000 Гц. Сила тока в линии автоматически поддерживается постоянной, независимо от числа работающих локомотивов и их нагрузки.

Бесконтактный электровоз повышенной надежности (РП) В14 (рис. 10.1, а) – переменного тока, повышенной частоты 5000 Гц. Ходовая часть электровоза смонтирована на тележке электровоза АРП14. Основные части электровоза: токоприемник 1, рама 2, ящик конденсаторов 3, рессорное подвешивание 4, аппаратура управления 8, кабина машиниста 5, маховик ручного тормоза 9, фаркоп для регулирования зазора тормозных колодок 7, фара 6.

Согласно принципиальной схеме высокочастотного локомотива (рис. 10.1, б), локомотив состоит из двух частей: ходовой 1 и приемно-силовой 3, которая обеспечивает питание двух тяговых двигателей М1 и М2. Каждый тяговый двигатель включен на свой выпрямитель 2. Между собой выпрямители соединены параллельно. Привод, гидравлическая, тормозная и песочная системы образуют ходовую часть локомотива, в которой закреплены контроллер и реверсор. При ремонте приемно-силовая часть может сниматься. Электрическая схема представляет собой односекционный приемно-силовой резонансный контур с последовательной компенсацией индуктивности обмотками токоприемника 4. Для регулирования скорости движения локомотива в приемно-силовой контур 3 на переменной стороне включены дроссели 7 с регулируемой индуктивностью. Плавное изменение индуктивности дросселей обеспечивает бесступенчатое ее регулирование.

Гировоз – двухосный локомотив – движется за счет энергии, накопленной маховиком, который получает вращение от пневматического двигателя, подсоединяемого периодически к воздушной сети.

Рис. 10.2 Гировоз Г6: а – общий вид (1 – маховик; 2 – рукоятки; 3 – кабина; 4 – штурвал тормоза; 5 – буферно-сцепное устройство; 6 – колесная пара; 7 – тормозная система; 8 – рессорная подвеска); б – кинематическая схема (1 – пневмодвигатель; 2 – маховик; 3 – коническая муфта; 4 – фрикционная муфта; 5 – рукоятка включения конической муфты; 6 – рукоятка переключения режимов работы; 7,8 – рукоятки управления; 9 – муфта включения рабочей трансмиссии; 10 – муфта для соединения пневмодвигателя с маховиком; 11 – муфта реверса; 12,13 – цепная передача на ведущие колесные пары)

Гировоз шахтный Г6 (рис. 10.2) предназначен для работы в вентиляционных выработках шахт, опасных по газу и пыли, где имеется сеть воздухопроводов давлением ≥ 4·10² кПа и диаметром ≥ 2". Гировозы изготавливают четырех типоразмеров: Г6-550, Г6-575, Г6-600 и Г6-900. Маховик – аккумулятор механической энергии массой 1650 кг – раскручивается пневматическим двигателем до частоты вращения 3000 об/мин. Передача крутящего момента с вала пневмодвигателя на маховик и с маховика на колесные пары происходит через редуктор. Конструкцией предусмотрены две ступени регулирования скорости движения гировоза. Частота вращения маховика контролируется по тахометру.

Рама гировоза сварной конструкции, с торцевой ее части болтами прикреплены стальные буфера с отверстием под штырь для соединения вагонеток. Подвеска рамы гировоза на буксы колесных пар осуществляется посредством четырех витых цилиндрических пружин.

Кабина машиниста на гировозе, расположенная в передней части рамы наружного типа, оборудована рукоятками и рычагами управления, звонком и двумя передними песочницами для увеличения сцепления колес гировоза с рельсами.

Гировоз оборудован колодочным тормозом с ручным приводом. Для освещения пути предусмотрены головные светильники СГД-5.

Кинематическая схема гировоза рассчитана на следующие режимы работы: раскручивание маховика до 3000 об/мин; плавное трогание с места; езда на первой и второй скоростях; реверсирование движения.

Основные параметры гировоза: сцепной вес 55 кН; средняя скорость движения 8,65 км/ч; расход воздуха на одну загрузку 300 м³; время зарядки до 16 мин.

Контрольные вопросы

1.Область применения высокочастотных локомотивов.

2.Область применения гировозов.

3.Конструкция высокочастотных локомотивов и гировозов.

4.Достоинства и недостатки высокочастотных локомотивов и гировозов.

Тема 11

Штрекоподдирочные машины

Рис. 11.1Электрогидравлическая штрекоподдирочная машина D1131 (система Hausherr)

Штрекоподдирочные машины незаменимы для рыхления высоко вспученных подошв штреков, для отгрузки и измельчения разрыхленной породы. Эти штрекоподдирочные машины сконструированы в особо компактном варианте. Поэтому они идеально пригодны для использования в штреках средних и очень малых сечений, например, в выемочных штреках с транспортировкой ленточным конвейером.

Погрузочная стрела крутильно-жестко присоединена к передней части компактной рамы машины. Погрузочная стрела может подниматься и опускаться, а также поворачиваться на 60⁰. Ковш емкостью 350 л, который закреплен на погрузочной стреле и оснащен гидравлическим ударным механизмом, может опрокидываться с помощью специального шарнира под углом 75⁰.

Штрекоподдирочные машины удобны для транспортирования и легко демонтируются на отдельные узлы. Наиболее крупной транспортной единицей является ходовая часть с размерами 3975 мм х 1160 мм х 1100 мм и массой 5750 кг.

Таблица 11.1Технические данные штрекоподдирочной машины

Показатель	Ед. изм.	Значение
Ходовое устройство
Типоразмер	тип	В1
Цепь (с донной плитой с 3-мя распорками)	звенья
шаг	мм
ширина	мм
Удельное давление на грунт	даН/см	20,58
Дорожный просвет	мм

Рис. 11.2 Штрекоподдирочная машина: вид сбоку и сверху

Двигатель	кВт	2х13,3
Усилие сдвига (в направлении поддирки)	кН	68,8
Скорость передвижения	м/сек	0,35
Преодолеваемый уклон при поддирке при передвижении	гон гон
Гидроустановка
Насос рабочей гидравлики	д/мин
Постоянное давление	бар
Насос (охлаждение)	д/мин
Постоянное давление	бар
Маслоохладитель	радиальный масляно-воздушный охладитель
Маслобак
Емкость	л	макс. 300, мин. 220
Фильтр	фильтр в сливной линии
Количество протекаемой жидкости	л/мин	2х250
Тонкость фильтрации	мкм
Гидравлическая жидкость	тип	Н1.Р 46
Активный рабочий ковш
Вместимость	л	350-400
Ударные молотки	штук
Работа единичного удара	Нм
Число ударов	мин
Количество протекаемой жидкости на молоток	л/мин
Рабочее давление	бар
Транспортные единицы
Поддирочная машина комплектная
Длина	мм
Ширина	мм
Высота	мм
Масса	кг

Контрольные вопросы

1.Область применения штрекоподдирочных машин.

2.Из каких конструктивных узлов состоит штрекоподдирочная машина?

Тема 12

Транспорт скреперными установками: общие сведения, область применения и классификация скреперных установок; основные элементы; расчет скреперной установки

Рис. 12.1Схема скреперной установки