Электровозы, тяговые агрегаты и моторные думпкары

Электровоз - представляет собой локомотив в виде самоходного тягового средства, приводимого в движение электрическими тяговыми двигателями, которые получают энергию от внешнего источника через контактную сеть или от собст­венных тяговых аккумуляторных батарей. По способу питания электроэнергией электровозы разделяются на контактные, контактно-аккумуляторные -- питание от контактной сети и аккумуля­торной батареи и контактно-дизельные -- питание от контактной сети и от дизеля.

По роду тока тяговой сети различают электровозы постоянного и переменного тока. Наибольшее распространение получили электровозы постоянного тока с индивидуальным приводом на каждую ось. Как правило, в зависимости от сцепного веса карьерные электровозы выполняются четырех и шестиосные (определяются допустимой нагрузкой на ось 250… 300 кН). Электровозы применяют при уклонах путей 40...45‰. Минимальные радиусы кривых до 80 м. По своим характеристикам электровозы обладают следующими достоинствами: достаточно высокий к.п.д. 16... 18%; высокая перегрузочная способность, что обеспечивает высокую произво­дительность на крутых подъёмах; легкость управления; постоянная готовность к работе; надежность и нечувствительность к низким температурам. Основным недостатком контактных электровозов является наличие кон­тактной сети, особенно на передвижных путях в забое и на отвалах, что обу­славливает дополнительные трудовые затраты на перенос контактной сети и её предохранение от воздействия взрывных работ. Электровоз состоит из механической; электрической и пневматической частей.

Механическая и пневматическая части электровозов подобны механической и пневма­тической частям тепловозов. В отличии от тепловозов электровозы оборудуются центральными и боковыми токоприемниками расположенными на кузове элек­тровоза. По аналогии с тепловозами конструкция кузова определяется способом передачи тягового усилия: у электровозов, имеющих не сочлененные тележки, тяговое усилие пере­дается кузовом, поэтому он выполняется с мощной рамой; у электровозов, имеющих сочлененные тележки, кузова не имеют специ­альных рам и выполняются в виде капотов, закрывающих оборудование. Карьерные электровозы различаются по форме кузова. Современные элек­тровозы выполняются с кузовами вагонного типа (подобно магистральным электровозам), что облегчает расположение оборудования на электровозе и его обслуживание. Некоторые электровозы выполняются с кузовом будочного типа. В этом случае кабина машиниста с двумя постами управления размещается в середине электровоза, возвышаясь над скосами будок, где расположена аппаратура управления и вспомогательное оборудование.

Электрическая часть электровозов состоит из тяговых двигателей, пускорегулирующей аппаратуры, токоприемников; аппаратуры защиты и вспомогательных машин.

Тяговые двигатели электровозов предназначены для преобразования электрической энергии в механическую энергию. С одной стороны тяговый двигатель через осевые подшипники опирается на ось колесной пары и через зубчатую пару передает ей вращение, а с другой подвешен к раме тележки посредством спиральных пружин или резиновых амортизаторов. Работа тяговых двигателей характеризуется следующими особенностями: частые пуски (до 400 включений в сутки) при нагрузках, меняющихся по величине в широких пределах; значительные перегрузки, по сравнению с номинальной силой тяги во время пуска и при преодолении тяжелых подъёмов пути; существенные колебания подводимого напряжения; постоянная тряска и удары (от неровностей пути), воздействие пыли, грязи, влаги и снега. В связи с этим на электровозах в основном применяются двигатели посто­янного тока, последовательного возбуждения с самовентиляцией или принуди­тельной вентиляцией, обладающие следующими преимуществами:

наибольшая сила тяги при трогании: равномерное распределение нагрузки между параллельно включенными двигателями; простота конструкции.

Пускорегулирующая аппаратура предназначена для управления движе­нием электровоза: трогание с места; регулирование скорости; изменение направления движения; электрическое торможение. Для этой цели на электровозе устанавливается комплект пускорегулирующей аппаратуры, состоящей из контроллеров, электропневматических и элек­тромагнитных контакторов, реверсоров, реле и электроизмерительных приборов. Для питания электровоза электроэнергией силовая цепь с одной стороны подключается к контактной сети через токоприемник, а с другой через ходо­вую часть подвижного состава к рельсам, служащим обратным проводом (см. рис.2.8.).

Рис.2.8. Схема питания электровоза электроэнергией

Токоприёмник предназначен для питания электровоза электроэнергией. Электровозы оборудуются центральными и боковыми токоприёмниками. Центральные токоприёмники на карьерных электровозах в основном выполняются в виде пантографа, представляющего собой шарнирную рамную конструкцию и применяются для работы электровоза на постоянных путях с расположением контактного провода над осью пути. Подъём пантографа осуществляется пневмоприводом (пневмоцилиндры) или пружинами, опускание -- пневмоприводом, пружинами или вручную. Боковые токоприёмники (по одному с каждой стороны электровоза) ис­пользуют при движении на передвижных забойных и отвальных путях с боко­вым расположением контактного провода. В нерабочем положении его полоз направлен параллельно оси электровоза. При работе токо­приемник поворачивается пневмоцилиндром на 90˚, а затем поднимается полоз.

Аппаратура защиты и вспомогательные машины предназначены для защиты силовых и управленческих электрических цепей от перегрузки, корот­ких замыканий и других аварийных ситуаций.

Современное направление совершенствования электровозного карьерного транспорта заключается в повышении угла подъёма до 50...60% о за счет увели­чения сцепного веса локомотива благодаря применению моторных думпкаров, сцепной вес которых создается за счет транспортируемой горной массы. Раз­витие этого направления обусловило создание и применение в качестве локомо­тивов тяговых агрегатов.

Тяговый агрегат в общем виде представляет собой комбинированный ло­комотив, состоящий из электровоза управления, дизельной секции и моторных думпкаров в различном сочетании. Может работать как на электрифицирован­ных, так и на неэлектрифицированных участках пути. На электрифицированных участках тяговые агрегаты питаются от контактной сети, на неэлектрифицированных участках от дизельно-генераторной установки дизельной сек­ции. Устройство электровоза и дизельной секции аналогично рассмотренным электровозам и тепловозам. При увеличении уклона подъёмных путей до 60..70 ‰ требуемый сцепной вес электровоза возрастает и приближается к весу прицепной части поезда. Применение моторных думпкаров повышает сцепной вес и уменьшает «мертвый» вес электровоза, так как сцепной вес моторных думпкаров создается за счет веса транспортируемого груза.

Моторные думпкары являются одной из разновидностей подвижного состава, и представляют собой думпкары, оборудованные тяговыми двигателями и аппаратурой управления. Моторные думпкары применяются в двух исполнениях. Самоходные думпкары, которые оборудуются тяговыми электродвигате­лями, комплектом аппаратуры управления, вспомогательными машинами и по­стом управления. При этом поезд составляется из нескольких таких думпкаров и опреде­ленного количества обычных прицепных думпкаров (возможно преодоление ук­лона до 60...80%о). Моторные думпкары, которые оборудуются тяговыми электродвигате­лями и частично необходимой аппаратурой, остальная аппаратура расположена
на специальном электровозе управления, входящем в состав тягового агрегат.
Поезд формируется из электровоза управления, моторных и прицепных думпкаров; предельный уклон меньше, чем при формировании поезда из самоходных
думпкаров, и ограничивается величиной уклона 50...60%о.

Типы и характеристики электровозов и тяговых агрегатов

На открытых горных работах применяются электровозы и тяговые агрега­ты постоянного тока с напряжением сети 1,5 кВ (электровозы) и 1,5 и 3,0 кВ (тя­говые агрегаты) и однофазного переменного тока с напряжением сети 10 кВ. Сцепная масса электровозов80... 180 т, тяговых агрегатов 360...375 т. Часовая скорость 25...30 км/ч, максимальная - 50...65 км/ч. |Наибольшее распростране­ние получили электровозы постоянного тока.

В настоящее время на карьерах применяются электровозы и тяго­вые агрегаты

(изготавливаемые в Украине, России, Чехии и Германии) следующих типов: электровозы постоянного тока - ЕL - 1, ЕL - 2, ЕL - 21, 13Е(21Е), 26Е; электровозы переменного тока - Д94, Д100, ВЛ26; тяговые агрегаты постоянного тока - ПЭ - 2У, ПЭ - 2М, ПЭЗТ; тяговые агрегаты переменного тока ЕL - 10, ЕL - 20, ОПЭ - 1, ОПЭ - 2 и их модификации.

Тяговые агрегаты формируются из электровозов, моторных думпкаров и дизельной секции. Основное распространение получили следующие структуры тяговых аг­регатов: ЭУ+2МД, ЭУ+ДС+МД. Применение тяговых агрегатов позволяет повысить уклон пути до 60...80‰, что обеспечивает повышение производительности железнодорожного транспорта и сниже­ние потребления электроэнергии за счет повышения удельной мощности. Основные характеристики наиболее распространенных типов электрово­зов и тяговых агрегатов приведены в таблицах 2.2 и 2.3.

Электрическая тяга является наиболее эффективной для карьерных усло­вий благодаря основным преимуществам: эффективность работы на уклонах до 50... 60‰, высокая удельная мощность и способность выдерживать значительные перегрузки на длинных подъемах; достаточно высокая экономичность (к.п.д. электрического локомотива со­ставляет 85... 86%, а системы – 1 4...16%); возможность увеличение сцепной массы поезда объединением несколь­ких секций.

Таблица 2.2. Технические характеристики электровозов

Показатели	Постоянный ток	Переменный ток
EL - 1	EL - 2	EL - 21	13E(21E)	26E	Д100	Д94	ВЛ26
Напряжение, кВ	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	10,0	10,0	3,0
Осевая формула	3x2о	3x2о	3x2о	3x2о	3x2о	2x2о	2x2о	2x3о
Сцепная масса, т
Мощность, кВт
Сила тяги, кН
Скорость, км/ч	30,5	30,5	29,7	28,0	28,7	31,0	30,0	37,0
Радиус вписывания, м
Длина, м	21,3	13,8	21,3	20,9	21,№	15,5	16,4	19,(
Страна	ФРГ	Чехия	Украина	Россия
Завод	-	-	ДЭВЗ	НЭВЗ

Таблица 2.3. Технические характеристики тяговых агрегатов

Показатели	Постоянный ток	Переменный ток
ПЭ-2М, ПЭ-2У	ПЭЗТ	EL-10	EL-20	ОПЭ-1	ОПЭ-2
Напряжение, кВ	3,0/1.5	3.0	10,0	10,0	10,0	10,0
Осевая формула	-	3(2о+2о)
Сцепная масса,т
Мощность, кВт
Сила тяги, кН
Скорость, км/ч	28,9	29,0	25,7	28,0	28,5	29,5
Радиус вписывания, м
Длина, м	51,3	54,6	52,3	52,3	69,1	51,3
Страна	Украина	ФРГ	Россия	Украина
Завод	ДЭВЗ		НЭВЗ	ДЭВЗ

Дата добавления: 2014-01-04