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第四章 矿用电机车本章重点：电机车的种类及适用范围；本章重点：电机车的种类及适用范围； 列车运行的三种状况；列车运行的三种状况； 列车运行理论；列车运行理论； 机车运输的列车组成计算机车运输的列车组成计算了解内容：轨道的结构及标准了解内容：轨道的结构及标准 矿车的种类矿车的种类 机车的结构组成机车的结构组成2021/9/211§4§4.1 .1 概述概述一一、矿用电机车的作用矿用电机车的作用 矿用电机车主要用于井下运输大巷和地面的长距离运输它相当于矿用电机车主要用于井下运输大巷和地面的长距离运输它相当于铁路运输中的电气机车头，牵引着由矿车或人车组成的列车在轨道上行铁路运输中的电气机车头，牵引着由矿车或人车组成的列车在轨道上行走，完成对煤炭、矸石、材料、设备、人员的运送走，完成对煤炭、矸石、材料、设备、人员的运送2021/9/212二、原理\使用条件牵引电机驱动车轮转动，借助车轮与轨面间的摩擦力，使机车在轨道上运行。

在这种运行方式下，它的牵引力不仅受牵引电机功率的限制，还受车轮与轨面间的摩擦制约机车运输能行驶的坡度有限制，一般为3‰，局部坡度不能超过30‰2021/9/213三、矿用电机车的形式及分类三、矿用电机车的形式及分类n 按电能来源电机车分为矿用直流架线式电机车(ZK型)和矿用蓄电池式电机车(XK型)n 按电机车的黏着质量分类，架线式电机车有：1.5t、3t、7t、10t、14t、20t几种；蓄电池式有2t、2.5t、8t、12t几种n 按电机车的轨距分为600mm、762mm、900mm三种 n 按电压等级，架线式电机车有100（97）V、250V、550V三种；蓄电池式电机车有40/48V与110/132V两个等级 2021/9/214P目前我国煤矿使用的电机车都是直流串激电动机按供给直流电源的方式分，有架线式和蓄电池式两种2021/9/215Ø交流电在变流所整流后，交流电在变流所整流后，正极接在架空线上，负极接在轨道上正极接在架空线上，负极接在轨道上架空线是沿运行轨道上空架设的裸导线，机车上的受电弓与架空线接触，将线是沿运行轨道上空架设的裸导线，机车上的受电弓与架空线接触，将电流引入车内，经车上的控制器和牵引电动机，再经轨道流回。

因此架电流引入车内，经车上的控制器和牵引电动机，再经轨道流回因此架线式电机车的轨道必须按电流回路的要求接通线式电机车的轨道必须按电流回路的要求接通 图4-l 架线式电机车的供电系统 1-牵引变流所；2-馈电电缆；3-受电弓；4-架空线； 5-机车；6-轨道；7-回馈点；8-回馈电缆；9-矿车1架线式电机车的工作过程：架线式电机车的工作过程：2021/9/216蓄电池式电机车的工作过程：蓄电池式电机车的工作过程： 蓄电池提供的直流电经隔爆插销、控制器、电阻箱进入电动机，驱动电蓄电池提供的直流电经隔爆插销、控制器、电阻箱进入电动机，驱动电动机运转电动机通过传动装置带动车轮转动，从而牵引列车行驶动机运转电动机通过传动装置带动车轮转动，从而牵引列车行驶n 架线式电机车运行时，受电弓与架空线间难免产生火花 ,《煤矿安全规程》规定，只能在低瓦斯矿井进风（全风压通风）的主要运输巷道内使用，巷道支护必须使用不可燃性材料n 蓄电池式 电机车由车上携带的蓄电池供电，运输线路不受限制，但需要充电设施，蓄电池放电到规定值时需更换2021/9/217《煤矿安全规程》的有关规定：（1）全风压通风的低瓦斯矿井的主要运输巷道内，可以使用架线电机车，但巷道支护必须使用不燃性支护。

2）在高瓦斯矿井的主要运输巷道内，应使用矿用防爆特殊型蓄电池式电机车，如果使用架线电机车，必须采取特殊措施以满足《煤矿安全规程》的一系列规定 (3)在瓦斯突出的矿井和瓦斯喷出区域中，进风主要巷道内或主要回风巷道内，都应用矿用防爆特殊型蓄电池式电机车，并必须必须在机车内装设瓦斯自动检测报警装设瓦斯自动检测报警仪2021/9/2182021/9/219Ø蓄电池式电机车有防爆安全型和矿用防爆特殊型两种 增安型的电动机、控制器、灯具、电缆插销等为隔爆型，蓄电池和电池箱为安全型，允许用于全风压通风的低瓦斯矿井主要运输巷道、掘进岩石巷道 防爆特殊型的电动机、控制器灯具、电缆插销等为隔爆型，蓄电池为防爆特殊型主要用于瓦斯矿井的主要回风道和采区进风及回风道对蓄电池的要求有别2021/9/2110四、四、矿用电机车的优矿用电机车的优/缺点缺点 优点： ①牵引力大牵引力大机车采用直流串激牵引电动机，该电机特性能使机车获得较大的牵引力 ②维护费用小维护费用小电机车运行速度较高，最高可达26 km／h，而且只用司机一人操作就可以，所需辅助人员少，维护简单，动力消耗不大 ③可可改改善善劳劳动动条条件件。

电机车运行不受气候的影响，由于采用电力拖动，不会产生废气，避免了空气污染，大大改善了劳动条件，保证了井下工人的安全 缺点： 基建投资较大(架线式电机车要铺设轨道、安架空线、设牵引变流所)； 架线式电机车需要有较大的巷道断面； 会产生不良的泄漏电流；（杂散电流） 蓄电池式电机车蓄电池组成本较高2021/9/2111五、电机车运输的发展方向五、电机车运输的发展方向n (1)电机车运输高度自动化 n (2)采用大型电机车和大容积的矿车 n (3)使用新型电机车， 如德国采用了交流工频架线式电机车； 返回2021/9/2112§4.2 轨道与矿车轨道与矿车一、矿井轨道 矿井轨道是将钢轨按一定要求固定路上构成的，是机车运行的基础件一）轨道的结构（一）轨道的结构 组成：下部建筑、上部建筑两部分下部建筑：巷道底板和水沟，上部建筑：钢轨、联接零件、轨枕和道床(道碴层) 2021/9/2113钢轨：直接承受载荷，并经轨枕将载荷传递给道床及巷道底板轨枕：用于固定两根轨条，并使其保持规定的轨距；防止钢轨纵向和横向移动，保证轨道的稳定性轨枕承受钢轨的压力，并将压力较均匀地传递给道床 轨枕类型：木质 钢筋混凝土道床：由道碴层组成，承受轨枕的压力，并均匀地分布到巷道底板上。

2021/9/2114 轨道线路的主要参数轨道线路的主要参数： 轨距、轨型、坡度、曲率半径 轨距：两条钢轨的轨头内缘的间距，用Sg表示国内标准轨距有600mm、762mm、900mm三种 轮缘距：轮对两车轮轮缘外侧之间距，用S1表示2021/9/2115钢轨的型号钢轨的型号2021/9/21162021/9/2117 (二二)弯曲轨道弯曲轨道轨道的坡度用两点间的高差和水平距离之比表示，通常用i，表示，其数值取千分数巷道坡度一般为3‰，局部坡度不能超过30‰ 外轨要抬高，轨距要加宽，弯道半径不能太小 2021/9/2118 (三三)道岔道岔n组成：基本轨、尖轨、辙叉、护轮轨、转辙轨、转辙机构及一些零件n转辙机构：手动搬道器、弹簧转辙器和电动转辙机 2021/9/2119 二、矿用车辆二、矿用车辆n矿用车辆有标准窄轨车辆、卡轨车辆、单轨吊挂车辆和无轨机动车辆 2021/9/2120n单轨吊车 卡轨车2021/9/2121n无轨胶轮车2021/9/2122（一）矿车的类型及标准规格（一）矿车的类型及标准规格n按结构和用途分类：n (1)固定车箱式矿车。

2021/9/2123(2)翻转车箱式矿车翻转车箱式矿车n车箱能侧向翻倾卸车 0.6 翻斗式矿车 脚踏式翻斗矿车双侧卸式矿车2021/9/2124 (3)底卸式矿车底卸式矿车 按车底开启的方向，有正底卸式和侧底卸式之分 在专设的卸载站，整列车在运行中逐个开启自卸 2021/9/2125侧底卸式矿车侧底卸式矿车：进卸载站的行车方向不受限制，卸载时的车速易控制，卸载曲轨不受撞击底卸式矿车底卸式矿车：装卸能力很高，能满足大型矿井的需要2021/9/2126(4)材料车：专用于装运长材料材料车：专用于装运长材料5)平板车：装运大件设备平板车：装运大件设备 2021/9/2127 (6)人车人车 它是有座位的专用乘人车，分斜井人车、平巷人车 插爪式斜井人车抱轨式斜井人车平巷人车2021/9/2128(7)梭车梭车车底装有刮板链，是在短距离内运送散料的特殊车辆，可用于掘进工作面运煤矸 (8)仓式列车仓式列车它与梭车的相同之处是车底装有刮板链，不同之处是由多节短车箱铰接构成的 其它专用车辆，如炸药车、水车、消防车等 2021/9/2129 (二二)矿车的基本参数矿车的基本参数 矿车的基本参数包括：矿车的容量、装载量、自身质量、外形尺寸、轨距、轴距以及连接器的允许牵引力等。

2021/9/2130矿车的两个重要经济技术指标矿车的两个重要经济技术指标 n(1)容积利用系数：即矿车有效容积与外形尺寸所得容积之比值容积利用系数越大越好 n(2)车皮系数：即矿车质量与货载质量之比值车皮系数越小越好 2021/9/2131三、电机车的基本部件三、电机车的基本部件 矿用电机车是由机械设备和电气设备两大部分组成 2021/9/2132电机车的机械设备组成：电机车的机械设备组成：车架、轮对、轴承和轴箱、弹簧托架、制动装置、加砂装置、齿轮传动装置及连接缓冲装置等 2021/9/2133 1．车架．车架车架是机车的主体， 是安装的基础,包括:车梁、缓冲器和轴卡 车梁：矿车的主要承载部件 缓冲器：直接承受牵引力和冲击 轴卡：车架与轮对的连接体，目前多采用插销式 2021/9/2134 2．轮对．轮对n轮对是矿车的行走部分， （1）轮箍和轮心热压装在一起的结构n（2）整体车轮2021/9/21353.轴箱轴箱n 轴箱是轴承箱的简称，内有两列滚动轴承，与轮对两端的轴颈配合安装 n 轴箱两侧的滑槽与车架上的导轨相配，上面有安放弹簧托架的座孔。

2021/9/21364.弹簧托架弹簧托架n组成：弹簧、连杆、均衡梁构成一个组件 n作用：缓和运行中对机车的冲击和振动n弹簧：一付板簧或橡胶弹簧和加装液压减振缸 2021/9/21375.齿轮传动装置齿轮传动装置类型类型 ：：（1）单级开式齿轮传动（2）两级闭式齿轮减速箱 传动2021/9/21386.制动装置制动装置 n作用：保证电机车在运行过程中能随时减速或停车 n类型：气动闸、液压闸和手动闸三种 2021/9/21397.撒砂装置撒砂装置作用：用来向车轮前沿轨面上撤砂，以增大车轮与轨道间的摩擦系数，从而获得较大的牵引力或制动力 撒砂的方法：手动和气动两种砂箱内装的砂子应是粒度不大于1mm的干砂 矿用电机车的加砂装置1、3-拉杆；2-摇臂；4-锥体；5-出砂导管；6-弹簧2021/9/2140《煤矿安全规程》规定：《煤矿安全规程》规定： 倾斜井巷运输时，矿车之间的连接、矿车和钢丝绳之间的连接都必须使用不能自行脱落不能自行脱落的连接装置 矿车的连接钩环、插销和无极绳运输的连接装置的安全系数都不得小于6 运送人员车辆的每一个连接器、钩环和保险链的安全系数都不得小于13。

矿车连接装置至少每2年进行一次2倍于最大静荷重的拉力试验8.连接缓冲装置连接缓冲装置架线式电机车上采用铸铁的刚性缓冲器；蓄电池式电机车上则采用带弹簧的缓冲器，以减轻电池所受的冲击2021/9/2141矿车车箱矿车车箱车箱：矿车装盛物料的箱形容器 固定车箱式矿车的车箱多采用半圆形车底 箱底开排水口 底卸式矿车的车箱为可开启的平底，车箱下口的两侧有翼板，供卸载时支撑运行 2021/9/2142§4.3 列车运行理论列车运行理论（1）研究作用于列车上的各种力与其运动状态的关系（2）研究列车牵引力和制动力的产生等问题 一、列车运行的基本方程式一、列车运行的基本方程式 假设（简化）条件： 电机车与列车之间、矿车与矿车之间的连接都是刚性的，整个列车为一刚体（各部分的速度和加速度都是相同的） 2021/9/2143 列车运行有三种基本状态：列车运行有三种基本状态：n (1)牵引状态：列车在牵引电动机产生的牵引力作用下加速启动或匀速运动n (2)惯性状态：牵引电动机断电后，列车靠惯性运行，一般这种状态为减速运行n (3)制动状态：列车在制动闸瓦或牵引电动机产生的制动力矩作用下减速运行或停车。

2021/9/2144n达朗伯原理：（动静法）设有一质点的质量为m, 加速度为a，作用在质点上的合力为F，则根据牛顿第二定律：W——惯性阻力其大小等于质点的质量与加速度的乘积，方向与质点加速度方向相反，与质点的惯性有关如果在质点上除了作用有真实的主动力外，再假想是加上惯性阻力，则这些力在形式上组成一个平衡力系，把实际运动的体系就转换为相对静止的体系 ——达朗伯原理2021/9/2145（一）牵引状态：（一）牵引状态： 作用在列车上的力有三个： 牵引电动机牵引力F：与列车运行方向一致 列车运行静阻力Wj：与运行方向相反 列车加速运行惯性阻力Wa(亦称动阻力)：与运行方向相反列车在牵引状态下力的平衡方程式：2021/9/2146WaWj2021/9/21471、惯性阻力、惯性阻力列车运动：列车运动： （1）平移运动部分：ma （2）电动机的电枢、齿轮及轮对等部件的旋转运动部分旋转部件的转动惯性阻力用惯性系数惯性系数γ计入到平移运动惯性阻力中，即γma式中 Wa—列车的惯性阻力，kN； m—列车全部质量，t，m=(P+Q)； P—电机车质量，t； 2021/9/2148Q—矿车组质量，t；γ—惯性系数，对矿用电机车一般取γ =0.075，也可近似取γ =0.10； a—列车加速度，一般取0.03m/s2～0.05m/s2。

将γ值和m值代入上式可得n Wa=1.075 (P+Q) a kN2021/9/21492、静阻力、静阻力列车运行的静阻力包括:基本阻力、坡道阻力、弯道阻力、道岔阻力及气流基本阻力、坡道阻力、弯道阻力、道岔阻力及气流阻力等阻力等对于矿用电机车，由于运行速度低，后三者都不予考虑，只考虑基本阻力和坡道阻力 （1））基本阻力基本阻力Wo 基本阻力：轴颈与轴承间的摩擦阻力摩擦阻力、车轮在轨道上的滚动摩擦阻力滚动摩擦阻力、轮缘与轨道间的滑动摩擦阻力滑动摩擦阻力以及矿车在轨道上运行时的冲击振动所引起的附加附加阻力阻力等 基本阻力是通过试验测定列车运行阻力系数（基本阻力与矿车总重之比）来确定的 2021/9/2150n基本阻力基本阻力 式中 W0——列车运行的基本阻力，N； ω——列车运行基本阻力系数； g——重力加速度，取10m/s22021/9/2151 （（2）坡道阻力）坡道阻力Wi 坡道阻力：列车在坡道上运行时，由于列车重力沿坡 道倾斜方向的分力所引起的阻力 式中 β——坡道倾角电机车运输时β角很小，因此sinβ≈ tanβ=i，i为轨道坡度，一般取平均坡度3‰3‰。

上式中的sinβ用i代入得在计算时，列车上坡运行上式取“+”号，下坡运行取“-”号 2021/9/2152n列车运行全部静阻力为基本阻力与坡道阻力之和，即 将各式代入式平衡方程式中，整理得出列车在牵引状态下必须产生的牵引力为 ——列车在牵引状态下的基本方程式列车在牵引状态下的基本方程式利用这个方程式可求出在一定条件下电机车必须给出的牵引力，或根据电机车额定的牵引力计算出列车中的矿车数 2021/9/2153++基本阻力基本阻力惯性阻力惯性阻力坡道阻力坡道阻力静阻力静阻力牵引力牵引力静阻力静阻力2021/9/2154(二)惯性状态: 在惯性状态下，电机车牵引电动机断电，牵牵引引力力等等于于零零，列车依靠断电前所具有的动能或惯性继续运行在这种情况下，列车除了受有静阻力Wj外，还受到由于减速度所产生的惯性阻力WaWa与列车运行方向相同，正是它使列车继续运行惯性状态时列车力的平衡方程式为： (4-9)2021/9/2155question？怎样求此时的减速度？WaWj（（P+Q））2021/9/2156 或 （4-10） （4-11） 由此可见，当列车运行阻力系数一定时，惯性状态的减速度取决于轨道坡度的大小和上下坡。

上坡时减速度α始终保持正值，直到停车为止下坡时，如i<ω则α为正值即仍为减速运行，直到停车，如i>ω，则α变为负值，此时不再是减速而是加速运行了可见，惯性状态是很不可靠的，操作时应予以特别注意2021/9/2157（三）制动状态 制动状态下，牵引电动机断电，牵引力等于零，并利用机械或电气制动装置施加一个制动力B这个制动力与列车运行方向相反，在力的平衡方程式中应为负值，与静阻力的性质和方向一致在制动力和静阻力作用下，列车必定产生减速度此时，惯性阻力Wa却与运行方向一致，即为正值则制动状态下的力平衡方程式应为： （4－12）2021/9/2158question:怎样求制动力呢？WaWj2021/9/2159所以 式中，Wa应代以减速时的惯性阻力，b表示制动时的减速度，则： 将式(4-7)及式(4-14)代入式(4-13)，即可得到制动状态下列车运行方程式为： 式中 b—制动减速度，m/s2；该式已考虑已考虑a的方向的方向，计算时只代入绝对值即可；i—轨道坡度，上坡上坡制动时取“+”号，下坡下坡制动时取“—”号。

4－13）（4－14）（4－15）2021/9/2160制动状态制动状态 利用上式可求出可求出在不同条件下制动装置产生的制动力制动力，或或者给定制动力，求出减速度求出减速度及制动距离制动距离2021/9/2161二、二、电机车牵引力取电机车的一个主动轮对为隔离体 根据力(力矩)的平衡条件得：式中 R——主动轮对轮缘半径，m； P0——电机车分配在该主动轮对上的质量，又称黏着质量，t； M——电动机传递到该主动轮对的转矩，N·m2021/9/2162n 解方程组得：结论：主动轮对得到一个转矩M以后，轨面对接触点O产生一个摩擦力F0，它的方向与列车运行方向相同正是这个摩擦力F0克服了列车的运行阻力WC而使列车向前平移运动对于机车来说，F0是牵引列车向前运动的外力，称为 牵引力牵引力2021/9/2163nF0 0与WC C因大小相等、方向相反，且作用在两条平行线上，形成一对力偶一对力偶该力偶与转矩M大小相等而方向相反，使转矩M得以平衡，从而使轮缘上的O点不致于沿轨面滑动这样，就使轮缘与轨面互相接触的那一点好像黏着在一起一样，所以F0 0又称为黏着力黏着力。

2021/9/2164 主动轮对能够产生的最大牵引力为： F0max=P0 gψ 式中 F0max——一个主动轮对产生的最大牵引力，N ψ——黏着系数 为保证该主动轮对在轨道上不发生相对滑动，则必须满足： F0≤P0 gψ ——单个单个轮对的黏着条件黏着条件2021/9/2165 对于整台电机车，能够产生的最大轮缘牵引力为 F = Pn gψ 式中 Pn——电机车的黏着质量，t，若电机车的全部轮对均为主动轮对，则其黏着质量等于电机车的总质量P 整台电机车的黏着条件是整台电机车的黏着条件是： F ≤ Pn gψ 式中 F——电机车为克服列车运行阻力所必须提供的牵引力 为了使列车能按预定的状态运行，必须满足电机车的黏为了使列车能按预定的状态运行，必须满足电机车的黏着条件2021/9/2166黏着系数黏着系数ψ ：就整台电机车而言，黏着系数值介于滚动摩擦系数值与滑动摩擦系数值之间。

对于煤矿井下运输，电机车的黏着系数按表选取 2021/9/2167 三、电机车的制动力三、电机车的制动力分析：手动机械闸制动时电机车制动力的产生以及制动力的影响因素取电机车的一个制动轮对为隔离体： 作用于该轮对上的力有： 重力：P0g 支承反力：N0 正压力（闸）：N1 摩擦力（闸）：T0 2021/9/2168摩擦力T0，其方向与车轮旋转方向相反，大小为 T0 = φ N1φ——制动闸瓦与轮缘间的滑动摩擦系数，其数值与闸瓦材料、列车运行速度和闸瓦单位面积上所受的正压力有关；对于铸铁闸瓦一般取：0.18—0.20在T0的作用下，产生静摩擦力B0 ，根据转矩平衡条件B0R—T0R=0得： B0—T0=0B0就是电机车一个制动轮一个制动轮对所产生的制动力制动力 2021/9/2169制动力B0受受黏着条件的限制一个制动轮对能够产生的最大制动力为 B0max=P0 gψ式中 ψ—制动状态的黏着系数，数值见表整台电机车能够产生的最大制动力为： Bmax=Pz gψPz——电机车的制动时的黏着质量，t，若电机车的全部轮对均为主动轮对，则其黏着质量等于电机车的总质量P。

闸瓦压力不能过大，要受黏着条件的限制： B≤Pzgψ2021/9/2170n如果闸瓦最大总压力为Nmax，闸瓦对轮缘的总摩擦力为Tmax，对于整台电机车n Tmax=φ Nmax n Bmax=Tmax或 式中 δ——闸瓦系数为了保证车轮不被抱死不被抱死，闸瓦系数δ值不应超过不应超过0.92021/9/2171§4§4.4 .4 电机车运输计算电机车运输计算一、原始数据 电机车运输计算的原始数据是：设计生产率、加权平均设计生产率、加权平均运输距离和线路平均坡度等运输距离和线路平均坡度等 二、选择电机车的粘着质量 选择电机车的粘着质量是一个技术经济问题，这个问题涉及到许多因素，其中最重要的因素是矿井年产量年产量矿井年产量年产量大，就要加大电机车的粘着质大，就要加大电机车的粘着质量和矿车中的货载质量量和矿车中的货载质量2021/9/21722021/9/2173架线式电机车的技术特征（续）架线式电机车的技术特征（续） 2021/9/21742021/9/21752021/9/2176i1，L1i2，L2i3，L3ip = (i1L1+i2L2+i3L3) / (L1+L2+L3)线路平均坡度？线路平均坡度？2021/9/2177三、列车组成的计算 计算列车组成计算列车组成就是确定车组应由多少辆矿车组成。

列车组成的计算按三个条件来进行，这三个条件是：Ä电机车的粘着电机车的粘着条件条件；；Ä牵引电动机的允许温升牵引电动机的允许温升条件条件；；Ä列车的制动条件列车的制动条件按这三个条件计算的结果取其最小者按这三个条件计算的结果取其最小者 (一)按电机车的粘着质量计算重车组质量 按此条件计算时需要考虑到最困难的情况，即电机车牵即电机车牵引重车组沿上坡启动引重车组沿上坡启动————车轮不打滑车轮不打滑 2021/9/2178 根据式(4-8)可得电机车牵引重车组沿平均坡度的直线轨道上城启动时所需给出的牵引力为： 另外，根据电机车的粘着条件，即把式(4-33)代入式(4-21)之后得到：►所以： （4-34）(4-33)粘着质量够不够大？2021/9/2179(二)按牵引电动机温升条件计算重车组质量温升条件温升条件——机车经一个往返运行，牵引电机的机车经一个往返运行，牵引电机的温升不超过允许值；温升不超过允许值；实质上就是按照电动机的等值电流不超过长时电实质上就是按照电动机的等值电流不超过长时电流的条件流的条件。

机车往返一次，包括牵引重车组、空车组和在车机车往返一次，包括牵引重车组、空车组和在车场调车作业检查牵引电机的温升是否超过允许场调车作业检查牵引电机的温升是否超过允许值，可以用值，可以用检查电机的等值牵引力是否超过电机检查电机的等值牵引力是否超过电机长时牵引力代替长时牵引力代替等值牵引力可以用均方根法来求得2021/9/2180牵引电动机的输出功率有小时制和长时制之分：牵引电动机的输出功率有小时制和长时制之分：小时制功率：电机连续运行一小时，所能输出的最小时制功率：电机连续运行一小时，所能输出的最大功率，它是电动机的额定功率大功率，它是电动机的额定功率长时制功率：电机在允许温升下，电动机长时连续长时制功率：电机在允许温升下，电动机长时连续运行时，所能输出的最大功率运行时，所能输出的最大功率电机车的牵引力、车速及电流也都与功率相对应的电机车的牵引力、车速及电流也都与功率相对应的小时制和长时制之分小时制和长时制之分2021/9/2181θ——休止时间，min,一般取18-22分钟α——调车系数1000米取1.4，1000-2000米取1.25, >2000 米取1.15（4-35）2021/9/2182Ä 为了使计算进一步简化，假定列车是在理想的等阻坡度上运行。

在等阻坡度上运行，在等阻坡度上运行，重列车下坡时的运行阻力等于空列车上坡时重列车下坡时的运行阻力等于空列车上坡时的的运行阻力运行阻力0.2%））虽然这个假定与实际情况有出入，但由于一般平均坡度与等阻坡度比较接近，所以计算还是比较准确的 因有这个假定，故上式中重列车与空列车牵引力相等，即： （4-36）2021/9/2183将式(4-36)代入式(4-35)，即得： 因 令则式(4-37)为：（4-40）（4-38）（4-39）（4-37）2021/9/2184 而：将式(4-41)代入式(4-40）中即得： 为了使牵引电动机温升不超过允许温升，电机车的等值牵引力应不大于长时牵引力，即： （4-41）（4-42）（4-43）2021/9/2185 将式(4-43)代入式(4-42)中，即得按牵引电动机温升条件计算的重车组质量为：列车运行时间为： （4-44）（4-45）2021/9/2186(三)按制动条件计算重车组质量 为了安全起见，《煤矿安全规程》规定：运送物料时列车的制动距离不得超过运送物料时列车的制动距离不得超过40m40m，运，运送人员时不得超过送人员时不得超过20m20m。

这个距离是根据电机车照明灯的有效照射距离来制定的制动距离是指从司机开始拨动闸轮或电闸手把到机车完全停止的距离 在计算重车组质量时必须遵守这一规定，并应按最不利的情况，即按重列车下坡制动时，即按重列车下坡制动时，制动距离不超过规定值制动距离不超过规定值2021/9/2187 列车开始制动时的速度为长时速度vch，则制动时的减速度b为： 由式(4-15)可以求得当重列车沿直线轨道下坡制动时电机车的制动力为：式中： 为平均坡度，‰； ωz为重列车运行阻力系数 （4-46）（4-47）2021/9/2188将式(4-26)代入上式得： 由上式得出按制动条件计算重车组质量的公式为：式中：Pz为电机车的制动质量，对于矿用电机车，它等于电机车的全部质量P，t； ψ为制动时的粘着系数，如撒砂时取0.17 （4-48）2021/9/2189 按上述三个条件分别求出重车组质量之后，应取三者中之最小者来确定车组中的矿应取三者中之最小者来确定车组中的矿车数车组中的矿车数可由下式求得：z 应当指出，由以上方法确定的车组中的矿车数，仅仅是从电机车牵引的技术可能性出发的，最有利的矿车数还要以实际条件和最有利的矿车数还要以实际条件和技术经济比较作为基础。

技术经济比较作为基础 （4-49）2021/9/2190四、列车组成的验算 按上述方法确定了重车组质量后，还要验算实际的电动机的温升和列车制动距离r 原因是：按温升条件计算重车组质量时，是按等阻坡度等阻坡度，并以加权平均运输距离加权平均运输距离为条件计算的；按制动条件计算重车组质量时，是用电机车的长时速度计算的减速度长时速度计算的减速度 需要按在平均坡度平均坡度且在最长距离运行时最长距离运行时，验算其等值电流是否超过长时电流并且按实际运行速度和实际所得到的减速度速度和实际所得到的减速度验算其制动距离是否符合《煤矿安全规程》规定 2021/9/2191(一)验算实际电动机温升p按平均坡度按平均坡度i ip p及最长运输距离及最长运输距离L Lmaxmax来验算 首先，计算出牵引重列车和空列车达到全速稳态时电机车的牵引力： 然后再算出每台牵引电动机的牵引力：2021/9/2192根据 查牵引电动机的特性曲线，得重列车和空列车的电动机电流 及速度 ，得平均运行速度2021/9/21932021/9/2194Ø重列车及空列车以其平均运行速度在最长运输距离上的运行时间为：Ø这时，便可用以下公式计算一个运输循环的牵引电动机的等值电流值： （4-50）2021/9/2195 如果电动机的等值电流值不超过它的长时电流值，即： 则电动机的等值电流不会发热到超过它的允许温升，故合适。

如果如果I Id d> >I Ichch，则需减少车组中的矿车数，则需减少车组中的矿车数，并重新进行计算，直到等值电流不超过长时电流为止4-51）2021/9/2196(二)验算制动距离r 按重列车重列车运行速度及最大制动减速度验算制动距离 重列车下坡制动时，电机车必须给出的制动力可由式(4-47)求出，即： 而电机车接粘着条件能够给出的最大制动力可按式(4-26)求出，即：（4-52）2021/9/2197 令B = Bmax，则可求得制动时的减速度为：►列车的制动距离为： 即：（4-53）（4-54）（4-55） 上式计算出的制动距离不能超过40m，若超过40m时，可采用限制列车速度或减少列车中的矿车数等措施解决2021/9/2198五、电机车台数的确定 矿井(或水平)所需电机车台数，应按该矿井(或水平)投产初期和生产后期分别进行计算投产时按前期计算的台数配置电机车台数，以后随生产的发展再陆续增添生产后期所需的机车台数是进行供电设备(包括牵引变流所及牵引电瓶等)计算的依据 2021/9/2199(1)列车往返一次所需的时间： (2)一台电机车在一个班内可能往返的次数：(3)每班运输货载所需列车次数： （4-55）（4-56）（4-57）电机车每班工作的小时数，电机车每班工作的小时数，不运人取不运人取7小时，运送人小时，运送人员取员取7.5小时。

小时运输不均匀系数矸石系数每班运煤量t/班2021/9/21100(4)每班运人所需列车次数 当主要行人平巷的水平距离大于1.5 km时，上下班要用车辆运送人员，矿井一般均为两翼开采，两翼每班运送人员按一次考虑，共计两次nr=2次／班；运距小于1.5 km时，不用车辆运送人员nr=05)每班列车运输的总次数：(6)工作电机车台数：（4-58）（4-59）(7)矿井电机车总台数： （4-60）2021/9/21101六、蓄电池式电机车的计算特点 除按粘着条件、电动机温升条件及制动条件确定车组质量外，对蓄电池式电机车还应按电池组的容量来确定车组质量1)在一个往返周期内列车所做的功为： （4-61）式中：Lm为最大运输距离2)蓄电池组在一个往返周期内输出的能量：（4-62）2021/9/21102Ø重、空列车牵引力之和可以写成：矿车的车皮系数为：由此可得： （4-63）（4-64）（4-65）2021/9/21103(3)一台电机车在一个班内的电能消耗为：(4)蓄电池组的放电容量为：（4-66）（4-67）2021/9/21104(5)计算重车组质量 因为一台电机车在一个班内的电能消耗Ab′必须与蓄电池组的放电容量如相等，对Qz求解，可得： Ø 此式即是接蓄电池组的容量确定重车组的最大允许质量的公式。

（4-68）2021/9/21105作业矿井主要巷道内，轨道平均坡度为3%0，运输距离为3.5Km,使用MOC底卸式矿车（车重1.7t,载重3t），采用ZK10-6/550-2C型架线式电机车确定车组中的矿车数2021/9/21106。