Лекция № 13

Машины и оборудование подземных транспортных комплексов

План

13.1. Рудничные рельсовые пути.

13.2. Устройство и элементы рельсового пути.

13.3. Укладка и содержание пути.

13.4. Средства механизации путевых работ.

13.5. Рудничные вагонетки. Общие сведения и классификация.

13.6. Устройство и основные узлы.

13.7. Основные параметры типы и эксплуатация.

13.8. Рудничные локомотивы. Общие сведения и классификация.

13.9. Устройство и основные узлы.

13.10. Типы и область применения локомотивов.

13.1. Рудничные рельсовые пути

13.2. Устройство и элементы рельсового пути

Рельсы служат направляющими для рудничных вагонеток и локомотивов. Две нитки рельсов образуют рельсовую колею, ширина которой S_Р (рис. 13.1) определяется расстоянием между внутренними гранями головок рельсов. На отечественных угольных шахтах стандартной является узкая колея шириной 600 и 900 мм, на рудных шахтах — 600, 750 и 900 мм.

Для исключения зажатия реборд колес локомотивов и ваго­неток между рельсами и возможной неточности укладки рель­сового пути ширину колесной колеи S_К (расстояние между на­ружными кантами реборд) принимают меньшей на величину свободного зазора δ = S_P — S_K ≈ 10 мм.

Расположение рельсового пути в пространстве определяется трассой, планом и профилем. Осевую линию пути, разбитую на местности или нанесенную на карте, называют трассой. Про­екцию трассы на горизонтальную плоскость называют планом рельсового пути, а проекцию развернутой трассы на вертикаль­ную плоскость — профилем пути.

Рудничный рельсовый путь (см. рис. 13.1) состоит из верх­него и нижнего строения. Верхнее строение рельсового пути включает в себя рельсы и элементы их скрепления, противоугоны, шпалы и балластный слой. Нижним строением рельсо­вого пути является почва выработки с водоотводной канавой.

В шахтах находят применение рельсы Р-18, Р-24, Р-33, Р-38 и Р-43 (цифры указывают массу 1м рельса, кг). Тип рельсов откаточных выработок принимают в зависимости от грузопо­тока за весь срок службы рельсового пути. Так, в рудных шах­тах при грузопотоках до 10, от 10 до 30 и свыше 30 млн. т принимают соответственно рельсы Р-24, Р-33 или Р-38 и Р-43. Если срок службы рельсового пути более 8 лет, то при выборе типа рельсов расчетный грузопоток увеличивают на 30 %.

Независимо от величины грузопотока для вагонеток вместимостью до 2 м³ применяют рельсы Р-24, для вагонеток большей вместимости — рельсы Р-33 и Р-38. В промежуточных и вентиляционных выработках допускается применение рельсов Р-18.

Рис. 13.1. Элементы рельсового пути с деревянными шпалами: 1 — подкладка; 2 — костыль; 3 — болт; 4 — рельсы; 5 — противоугон; 6 — шпалы; 7 — во­доотводная канава;

8 — накладка; 9 — балласт.

Отрезки рельсов длиной 6—12,5 м соединяют между собой с помощью накладок и болтов. В шахтах, не опасных по газу или пыли, в околоствольных дворах и главных откаточных вы­работках со сроком службы пути не менее 5 лет рекомендуется производить сварку стыков рельсов.

На каждую шпалу рельс опирается через подкладку, увели­чивающую площадь опорной поверхности рельса. Применяют плоские и клинчатые подкладки. Последние придают рельсам уклон внутрь колеи (под уклон), равный конусности бандажей колес подвижного состава, что обеспечивает увеличение пло­щади контакта обода колеса с рельсом, уменьшение износа рельсов и колес и увеличение устойчивости подвижного состава. При использовании плоских подкладок деревянные шпалы под подошвами рельсов затесывают для придания рельсам наклона внутрь колеи.

Шпалы служат для закрепления на них рельсов и передачи давления от рельсов на балласт. Находят применение деревян­ные, железобетонные и редко металлические шпалы.

Наиболее широко применяют деревянные шпалы, изготовлен­ные из сосны, ели, пихты. Они просты в изготовлении, имеют относительно низкую стоимость и удобны при укладке. Недо­статком деревянных шпал является их небольшой срок службы (до 2—3 лет). Шпалы, пропитанные антисептиками (фтористым натрием или хлористым цинком), служат по 5—8 лет.

Железобетонные шпалы (рис. 13.2) имеют значительно боль­ший срок службы, чем деревянные. Их недостаток — высокая стоимость, однако применение железобетонных шпал значи­тельно снижает трудоемкость и затраты на поддержание рель­сового пути. Железобетонные шпалы рекомендуется применять для укладки на главных откаточных выработках при сроке службы пути более 8—10 лет.

Рис. 13.2. Железобетонные шпалы: а – с быстроразъемным крепежным устройством; б - с креплением рельсов костылями; 1 – рельс; 2 – шпала; 3 – болт; 4 – накладка; 5 – резиновая прокладка;

6 – закладная деталь; 7 – костыль; 8 – деревянная пробка.

Металлические шпалы изготавливают из проката и исполь­зуют главным образом на проходческих временных перенос­ных путях.

Рельсы с деревянными шпалами скрепляют костылями, за­биваемыми в предварительно засверливаемые отверстия в шпа­лах. На прямолинейных участках пути рельсы пришивают на каждой подкладке двумя костылями, на закруглениях — тремя. При больших скоростях движения и значительных грузопото­ках рельсы с деревянными шпалами скрепляют шурупами.

С железобетонными шпалами рельсы скрепляют болтовыми соединениями или костылями, забиваемыми в деревянные пробки 8 (рис. 13.2, б), пропитанные антисептиками. С целью предотвращения продольного перемещения (угона) рельсов под действием сил, вызываемых взаимодействием пути и подвижного состава, на подошве рельса устанавливают кли­новые или пружинные противоугоны (см. рис. 13.1)

Балластный слой предназначен для равномерного распре­деления давления от шпал на нижнее строение пути, предохранения шпал от сдвигания, смягчения ударов от подвижного состава, отвода воды, а также для выравнивания почвы выра­ботки. Материал балласта должен обладать хорошей упру­гостью, не подвергаться слеживанию и размоканию, не кро­шиться, хорошо пропускать воду.

Хорошим материалом для балласта является щебень твер­дых пород крупностью 20-70 мм и гравий крупностью 20-40 мм. Толщину балластного слоя на постоянных рельсовых путях принимают не менее 100 мм при грузопотоке до 4000 т/сут и 150 мм — при большей величине грузопотока.

Пространство между шпалами (шпальные ящики) засыпают балластом на 2/3 толщины шпалы, а просвет между балластом и подошвой рельса оставляют не менее 30 мм.

Расстояние от конца шпалы до бровки балластной призмы (плечо балластной призмы) должно быть не менее 100 мм при использовании деревянных шпал и 150 мм — железобетонных. Почве, на которой укладывают балласт, в обводненных выра­ботках для лучшего стока воды придают поперечный уклон, равный 0,02 в сторону водоотводной канавы. При слабых по­родах дно и стенки водоотводных канав закрепляют деревом или бетонными лотками.

Рельсовые пути на разветвлениях соединяют между собой с помощью стрелочных переводов, обеспечивающих проход одиночных вагонеток или составов в обоих направлениях. Стре­лочный перевод (рис. 13.3, а) состоит из остряков, рамных и переводных рельсов, крестовины и контррельсов. Остряки пред­ставляют собой два подвижных пера 1, соединенных тягами с переводным механизмом 2. В одном из рабочих положений острие пера прижимается к одному из рамных рельсов 3. Крес­товина 4, устанавливаемая в месте разрыва рельсов, состоит из сердечника и двух усовиков, образующих вместе с краями сердечника канавки для пропуска реборды колес. Для предо­хранения от захода реборд колес в несоответствующие канавки крестовины устанавливают контррельсы 5. Соединительная часть стрелочного перевода включает прямые участки и пере­водные кривые 6.

Основным параметром стрелочного перевода является марка крестовины М, характеризуемая величиной центрального угла сердечника крестовины а, которым определяется радиус кривых на переходных участках и длина стрелочного перевода. Марка крестовины.

M = 2tg(α/2) (13.1)

Для рудничных рельсовых путей применяют обычно кре­стовины марки 1/4, 1/5 и 1/7, иногда 1/2 и 1/3. Чем больше марка крестовины, тем меньше длина стрелочного перевода и тем труднее вписывание подвижного состава.

Точка О пересечения осей прямого и бокового путей назы­вается геометрическим центром стрелочного перевода. Длина стрелочного перевода l определяется от стыка рамного рельса у остряков до стыка, расположенного за крестовиной.

Стрелочные переводы бывают односторонние левые и пра­вые, симметричные, односторонние съезды левые и правые, пе­рекрестные съезды (рис. 13.3, б — ж); они имеют обозначения, например ПО933-1/4-20П, где буквы обозначают тип перевода (перевод односторонний); первая цифра трехзначного числа — ширину колеи в дециметрах (9 дм); две вторые цифры — тип рельса (33 кг/м); дробное число — марку крестовины (1/4); сле­дующее число — радиус переводной кривой в метрах (20 м) и последнее буквенное обозначение — правое исполнение.

Рис. 13.3. Стрелочные переводы и съезды: а общая схема стрелочного перевода; б — односторонний правый перевод; в — одно­сторонний левый перевод; г — симметричный перевод; д — односторонний правый съезд; е — односторонний левый съезд; ж — перекрестный съезд.

Управление стрелочными переводами может быть с ручным приводом, пружинным и дистанционным. Наибольшее распро­странение получает дистанционное управление стрелочными пе­реводами с пульта диспетчером или машинистом с движущегося локомотива, при этом для перевода стрелки используют раз­личные стрелочные приводы.

Находят применение электромагнитные (соленоидные), элек­тромеханические и гидравлические стрелочные приводы.

В электромагнитном приводе сердечники электромагнитов через рычажную систему соединены с тягами подвижных перьев стрелочного перевода. Отключение катушек электромагнита после перевода стрелки осуществляется конечными выключате­лями.

В электромеханическом приводе перевод стрелки осущест­вляется асинхронным короткозамкнутым двигателем через вин­товую пару, гайка которой закреплена в полом роторе двига­теля, а винт соединен с тягой стрелочного перевода.

В гидравлическом приводе перевод стрелки осуществляют гидродомкратом. Маслостанция привода располагается непо­средственно у стрелочного перевода. В случае отказа перевод стрелок может быть произведен ручным насосом.

При переводе стрелки с движущегося электровоза от уст­ройств, размещенных на электровозе, подается импульс в ап­паратуру управления приводом стрелочного перевода. Обычно в этих случаях используют электромагнитный привод, управ­ляемый с помощью высокочастотных сигналов, вырабатывае­мых генератором, установленным в кабине локомотива. Излу­чаемые электромагнитные колебания воспринимаются приемной антенной, установленной у стрелочного перевода, и подается импульс на срабатывание электромагнита стрелочного привода.

Находят применение стрелочные переводы с пружинным приводом, используемые для изменения направления движения в тупиках. В этих переводах остряки постоянно прижима­ются к одной стороне пружинами и отжимаются ребордами колес подвижного состава.

13.3. Укладка и содержание пути

В подземных выработках согласно ПБ должны соблюдаться следующие зазоры между подвижным составом и крепью вы­работки на высоте 1,8 м от головки рельсов: расстояние от крепи до наиболее выступающей части подвижного состава 0,7 м для прохода людей, с другой стороны подвижного состава — не менее 0,25 м при рамном креплении и не менее 0,2 м при сплош­ном креплении (бетон, камень).

Для двухколейного пути расстояние междупутья должно обеспечивать зазор между выступающими частями подвижного состава не менее 0,2 м.

При укладке рельсового пути в прямолинейной выработке сначала наносят маркшейдерскую ось и по оси расставляют штыри через 10—15 м, а на стенке выработки на высоте 1 м от головки рельсов закрепляют реперы. Выполняют планировку почвы, после чего раскладывают шпалы, концы которых распо­лагают по шнуру. Расстояние между осями шпал должно быть не более 700 мм. Рельсовые стыки с зазорами не более 5 мм располагают на весу между сближенными шпалами (см. рис. 13.1), причем расстояние от оси стыковой шпалы до стыка рельсов должно быть равным 200 мм. Затем рельсы между собой сбалчивают. Если рельсовый путь предназначен для от­катки контактными электровозами, то для уменьшения паде­ния напряжения и снижения величин блуждающих токов под соединительную накладку устанавливают перемычки из медных или стальных проводников сечением соответственно не менее 50 и 150 мм².

После сбалчивания пришивают одну нитку рельсов к шпа­лам, затем по путевому шаблону пришивают вторую нитку. После этого делают предварительную грубую рихтовку рель­сового пути по оси, пространство между шпалами засыпают балластом и поднимают путь домкратами до проектной отметки. Далее подбойками подбивают балласт сначала под рельсы, а потом под шпалы, которые заглубляются в бал­ласт на 2/3 их высоты.

Расположение головок рельсов на одном уровне контроли­руют ступенчатой рейкой, уклоны — ватерпасом. После под­бивки балласта приступают к окончательной рихтовке пути, ко­торая заключается в передвижке рельсовых ниток для придания им строгой прямолинейности. После рихтовки ширину колеи еще раз проверяют по шаблону. Допускается расширение рель­совой колеи не более чем на 4 мм и сужение не более чем на 2 мм относительно установленной ширины рельсовой колеи.

Радиусы закруглений рельсовых путей в плане принимают согласно ПБ: для колеи 600 мм не менее 12 м, для колеи 750 и 900 мм не менее 20 м. В отдельных случаях на рельсовых путях, не предназначенных для локомотивной откатки, допуска­ются закругления радиусом не менее 4-кратной жесткой базы вагонеток.

Для компенсации центробежной силы и сохранения устой­чивости подвижного состава на закруглениях наружный рельс приподнимают по отношению к внутреннему рельсу на величину Δh, которая определяется расчетным путем в зависимости от радиуса закруглений и скорости движения состава. Обычна Δh =15÷60 мм.

Во избежание зажатия реборд колес между головками рель­сов, а также снижения сопротивления движению и износа на закруглениях рельсовую колею уширяют. Уширение колеи не­обходимо также при перемещении на закруглениях вагонеток и локомотивов с различной базой. Обычно уширение колеи до­стигается отодвиганием внутреннего рельса к центру кривой на величину 5—15 мм.

На главных откаточных выработках продольный профиль путей выбирают с таким углом наклона в сторону околостволь­ного двора, при котором сила сопротивления движению порож­него состава на подъем была бы равна силе сопротивления при движении груженого состава под уклон к стволу. Такой уклон называют уклоном равного сопротивления. Его величина опре­деляется из соотношения:

(13.2)

Откуда:

(13.3)

Для обеспечения надежного стока воды уклон пути прини­мают обычно не менее 3 ‰ (до 5‰), хотя по расчету его ве­личина может оказаться несколько меньшей.

Операции по укладке рельсового пути на закруглениях осу­ществляют в той же последовательности, как и на прямых уча­стках. Схема рельсовых путей на закруглениях представляет собой комбинацию прямолинейных участков и узлов их сопря­жений.

Наиболее распространенными соединениями являются за­кругления (рис. 13.4, а), примыкание со стрелочным переводом (рис. 13.4, б), соединение для перехода от двухколейного пути к одноколейному, стрелочный треугольник.

Рис. 12.4. Соединения рельсовых путей

Задачей расчета является определение основных размеров, необходимых для проектирования. При расчетах дугу закруг­ления заменяют комбинацией прямых линий, или двумя «тан­генсами» (см. рис. 13.4, а), где:

T=Rtg(α/2) (13.4)

Размеры примыкания (см. рис. 13.4, б) определяются сле­дующим образом. Кривые заменяются тангенсами, как и в пре­дыдущем случае, далее определяются углы между осевыми линиями: α₁ — угол стрелочного перевода; α₂ — угол примыка­ния. Тогда α₂ = α – α₁. Длина тангенсов:

T—CD = DE = Rtg(α/2) (13.5)

Далее определяется длина вставки BC = d. Обычно d = 200÷500 мм. Размеры примыкания находим, определяя стороны ΔAOD:

AD = b + d + T (13.6)

По теореме синусов:

АО=ADsin α₂/sin α (13.7)

Уширение колеи и превышение наружного рельса делают одинаковым на всем протяжении криволинейного участка. Пе­реход от уширенной колеи к обычной осуществляют на прямом участке перед началом и после кривой, т. е. делают «разгонку» уширения до 10 мм на 1 м пути, не доходя еще до кривой. На закруглениях рельсы соединяют металлическими стяжками, рас­стояние между которыми составляет 1,5—3 м. На кривых с ра­диусом менее 12 м внутри колеи параллельно внутреннему рельсу укладывают контррельс с превышением на 15—30 мм над основным рельсом.

При укладке рельсовых путей в наклонных выработках нельзя располагать рельсовые стыка на перегибав горизонталь­ных и наклонных участков. Шпалы укладывают на 2/3 их вы­соты в заранее подготовленные лунки. От смещения каждая пятая-шестая шпала удерживается штырями, забитыми в почву. Кроме того, устанавливают противоугонные устройства, пред­ставляющие собою закрепленные снизу на подошве рельсов зажимы, удерживающие рельсы от продольного смещения по шпалам.

Радиусы закруглений в профиле рельсового пути выбирают в каждом конкретном случае расчетным путем. Минимальный радиус выпуклого закругления определяется условием плавного входа в кривую и сохранением устойчивости вагонетки, а также определяется клиренсом на выпуклой кривой, т. е. минимальным расстоянием от подвагонного упора до рельсового пути. Обычно для выпуклых кривых R=15 м.

На вогнутых кривых минимальный радиус закругления оп­ределяется вписыванием габаритов вагонетки и локомотива и составляет R=30 м.

Содержание рельсового пути осуществляют в строгом соот­ветствии с ПТЭ специальными бригадами из расчета одного-двух путевых рабочих на 1 км горизонтального пути. Рабочие во время путевого обхода осуществляют проверку, исправляют мелкие повреждения рельсового пути, выполняют текущий и капитальный ремонты.

Текущий ремонт включает в себя выборочную замену шпал, рельсов, подбивку балласта, рихтовку на отдельных участках пути, а капитальный ремонт — смену шпал на всем участке пути, замену стрелочных переводов, изношенных рельсов и т. д.

Рельсовый путь и его элементы, водоотводные канавы, пу­тевые сигналы должны проверяться начальником внутришахтного транспорта или его заместителем не реже одного раза в месяц и горным мастером — не менее двух раз в месяц.

При проведении осмотров замеряют ширину рельсовой колеи, производят проверку износа рельсов, а также нивелирование профиля откаточных путей. Результаты осмотра заносят в книгу состояния путевого хозяйства, которая хранится у начальника ВШТ.

В процессе эксплуатации необходимо строгое соблюдение правил безопасности. Вдоль откаточных выработок устанавли­вают путевые и сигнальные знаки (предупреждающие, указательные и запрещающие). Запрещается приступать к ремонту рельсовых путей без ограждения сигналами мест производства работ или осмотра пути.

13.4. Средства механизации путевых работ

При укладке и ремонте рельсового пути применяют различные грузоподъемные устройства и передвижные краны, путевые ма­шины, механизмы, приспособления и различные инструменты.

Основным направлением в развитии средств механизации путевых работ в шахтных условиях является создание и широ­кое использование путеукладочных комплексов, обеспечиваю­щих полную механизацию путевых работ.

В настоящее время находят применение на путеукладочных работах рудничные краны на самоходном колесно-рельсовом шасси. Наиболее совершенной конструкцией является шахтный монтажный агрегат типа АМШ, разработанный ВостНИГРИ и смонтированный на базе электровоза К10. Агрегат оборудован подъемной телескопической стрелой, монтажной лебедкой, устройством для демонтажа рельсового пути, сварочным постом и гидрофицированным инструментом.

Более универсальными являются путевые машины, например, серийно выпускаемые гидрофицированные путевые установки ПГИ-2 и ПГИ-2РВ (соответственно для неопасных и опасных шахт по газу или пыли), путеукладочные поезда ПП-750 и ПП-900, а также путеукладочный комплекс КПШ-900.

Установка ПГИ-2 (рис. 13.5) включает в себя перемещаемую электровозом тележку с кузовом, в котором расположены маслостанция, пульт управления и размещены путевые гидрав­лические инструменты: костылезабивщик, костылевыдергиватель, кусачки, рельсогибочный пресс, рельсосверлильный станок, два домкрата, три рихтовщика. Питание инструментов, кроме домкратов и рихтовщиков, производится от маслостанции по рукавам. Домкраты и рихтовщики имеют автономное питание. В комплект установки входит также бункер-вагон, предназна­ченный для транспортирования, дозирования и разравнивания балласта.

В состав путеукладочного поезда ПП-750 или ПП-900, пред­назначенного для механизации работ по укладке, ремонту и текущему содержанию рельсовых путей колеей 750 или 900 мм, входят путевая машина, вагонетка с путевым инструментом, подъемно-рихтовочный агрегат, балластировочный вагон вме­стимостью 2,4 м³ и электровоз специальный, предназначенный для транспортирования машин поезда и питаемый от контакт­ной сети или через кабель длиной до 250 м.

Путевая машина этого поезда представляет собой платформу, на которой установлены грузоподъемное устройство с телескопической стрелой (грузоподъемностью 200—600 кг в зависимости от вылета стрелы), маслостанция и кабельный барабан.

Подъемно-рихтовочный агрегат, смонтированный на тележке, снабжен двумя гидроцилиндрами и рельсозахватным механиз­мом. Гидроцилиндры установлены шарнирно и независимо друг от друга могут поворачиваться в вертикальной плоскости на угол от 0 до 90°, что позволяет производить как вертикальный подъем, так и боковую сдвижку рельсошпальной решетки на расстояние до 500 мм.

Применение машин и механизмов путеукладочного поезда позволяет механизировать до 80 % операций на путевых рабо­тах в шахтных условиях и повысить производительность труда в 1,6—2 раза.

Рис. 13.5. Установка ПГИ-2 для механизации путевых работ: а – передвижная установка с набором инструмента; б – костылезабивщик; в – костылевыдвигатель; г – кусачки; д – рельсогибочный пресс; е – рельсосверлильный станок; ж – домкрат; з – рихтовщик; и – бункер-вагон.

Путеукладочный шахтный комплекс КПШ-900, разработан­ный ВНИИОМШСом, включает в себя путеукладочную машину, балластные вагонетки (8 шт.), платформы для перевозки звеньев рельсошпальной решетки (2 шт.) и тележку с кузовом, в котором расположены различные путевые инструменты, пи­таемые сжатым воздухом. Этот комплекс, предназначенный для укладки пути готовыми звеньями, доставленными к месту ра­боты, или со сборкой звеньев на месте укладки, может приме­няться в шахтах, имеющих пневмоэнергию.

Для очистки рельсовых путей применяют шахтные путеочистительные машины типа МПШ (рис. 13.6), которые работают в комплексе с вагонетками вместимостью до 2 м³.

Машина типа МПШ состоит из двух тележек 7, соединенных между собой рамой, роторно-гребкового рабочего органа 6, двухцепного скребкового конвейера 4.

Вращение рабочего органа 6 осуществляется от электродви­гателя через редуктор и цепную передачу 5, а привод конвей­ера — через цепную передачу 3. Подъем и опускание рабочего органа и конвейера производятся одновременно с помощью ме­ханизма подъема 2 с червячным редуктором. В комплект ма­шины входит тележка с аккумуляторной батареей 1.

Роторно-гребковый рабочий орган машины представляет со­бой барабан, по окружности которого закреплены зубки, слу­жащие для рыхления слежавшегося штыба, и щетки для подачи этого штыба на скребковой конвейер, а затем в вагонетки.

Для механизации погрузки горной массы при проходке и очистке водоотводных канав применяют погрузчик ковшовый универсальный типа ПКУ. Погрузчик, питаемый от пневмосети, укомплектован различным сменным оборудованием (крюком, грейфером), что позволяет его использовать для ремонта рель­сового пути, установки забурившихся вагонеток и других работ.

Рис. 13.6. Шахтная путеочистительная машина типа МПШ.

Путевое оборудование для проведения подготовительных выработок

При проведении подготовительных выработок непосредственно у забоя настилают без балластного слоя временные рельсовые пути, которые представляют собой выдвижные рельсы (рис. 13.7, а), выдвижные рамки (рис. 13.7, б) или отдельные звенья от­резков рельсов длиной 1—2 м, закрепленных на металлических шпалах. При достижении отдельных звеньев временных путей стандартной длины рельсов вместо временных рельсовых путей настилают постоянные.

Выдвижные рельсы укладывают повернутыми между рель­сами ранее настланного пути. При уборке породы колеса по­грузочной машины перемещаются по шейкам выдвижных рель­сов. Выдвигание рельсов на подготовительный забой производят ковшом погрузочной машины. Выдвижная рамка, изготовленная из стального проката, равна ширине рельсовой колеи. При ра­боте рамку накладывают на рельсы и колеса погрузочной ма­шины при уборке породы перемещаются по рамке.

Для обмена вагонеток при проведении выработок применяют стационарное путевое оборудование, устанавливаемое периоди­чески через 50—100 м и более, и временное, которое распола­гают ближе к забою и перемещают вслед за продвижением под­готовительного забоя.

К стационарному путевому оборудованию относятся тупико­вые и замкнутые разминовки, вертикальные вагоноперестановщики, перекатные роликовые платформы и др.

Рис. 13.7. Настилка временных рельсовых путей: 1 — повернутый выдвижной рельс; 2 — основной рельс

Рис. 13.8. Схема обмена вагонеток с помощью накладной плиты (а) и съезда (б):

1 — накладная плита; 2 — съезд.

В качестве временного передвижного путевого оборудования для обмена вагонеток применяют накладные плиты — разми­новки или накладные стрелочные переводы, которые уклады­вают на основной рельсовый путь без его нарушения на рас­стоянии 20—25 м от подготовительного забоя, что обеспечивает обмен вагонеток за 1—2 мин. За время работы разминовки пе­ремещают погрузочной машиной, благодаря чему расстояние от забоя, до разминовки сохраняется постоянным.

В однопутных горизонтальных выработках находят примене­ние симметричные накладные плиты, в двухпутных — накладно-вкладные съезды (рис. 13.8). На концах рельсов накладной плиты и съезда имеются скосы, позволяющие без толчков нака­тывать на них вагонетки.

13.5. Рудничные вагонетки

Общие сведения и классификация

В зависимости от назначения и перевозимых грузов рудничные вагонетки подразделяют на грузовые, предназначенные для транспортирования полезного ископаемого, породы и других на­сыпных грузов; пассажирские, служащие для перевозки людей; вспомогательные — для доставки стройматериалов, леса, обо­рудования и др.

Грузовые вагонетки по конструкции кузова и способу раз­грузки можно разделить на четыре основные группы:

· с глухим жестко закрепленным на раме вагонетки кузовом (типа ВГ). Разгрузка таких вагонеток осуществляется в кру­говых опрокидывателях;

· с кузовом, снабженным откидными днищами (типа ВД). Разгрузка производится через днище;

· с кузовом, шарнирно закрепленным на раме и поднимаю­щимся откидным бортом (типа ВБ). Разгрузка осуществляется при наклоне кузова и подъеме борта;

· с глухим опрокидным кузовом (типа ВО). Разгрузка произ­водится при опрокидывании кузова.

Кроме того, для транспортирования полезных ископаемых и породы применяют саморазгружающиеся вагоны (типа ВК) с донным конвейером и секционные бункерные поезда.

Наибольшее распространение в угольных и рудных шахтах получили вагонетки с глухим кузовом (рис. 13.9), которые обла­дают высокой прочностью и жесткостью, достаточной для вос­приятия ударных нагрузок при погрузке крупнокусковой горной массы.

Вагонетки с откидными днищами в зависимости от конструктивного выполнения применяют в основном на угольных шах­тах, реже на рудных.

Рис. 13.9. Вагонетки с глухим кузо­вом ВГ-1,2 (а) и ВГ-8 (б)

В вагонетке типа ВД (рис. 13.10, а), применяемой только на угольных шахтах, два шарнирно закрепленных днища 2 в закрытом положении удерживаются затворами в виде двуплечих рычагов. Одно плечо рычага поддерживает днище, а другое — взаимодействует при разгрузке с шиной. На днищах закреп­лены ролики 1, при разгрузке вагонетки взаимодействующие с разгрузочными кривыми 5 (рис. 13.19, в). В закрытом положе­нии днища 1 (рис. 13.10, б) удерживаются затворами 3. Одно плечо затвора (А) имеет носок для поддержания днища, а дру­гое плечо (Б) взаимодействует при разгрузке с

поворотной шиной 4 (рис. 13.10, б).

Рис. 13.10. Вагонетки с откидным днищем типов ВД (а—в) и ВДК (г)

При подходе вагонетки к разгрузочной яме наружные плечи рычагов затворов взаимодействуют с шинами, днища освобож­даются, ролики днищ опускаются на разгрузочные кривые. При дальнейшем движении вагонетки днища плавно открываются, и груз разгружается в яму. Закрывание днищ после их подъема на кривых осуществляется автоматически.

Достоинством вагонеток с откидными днищами является быстрая разгрузка состава вагонеток на ходу, недостатками — наличие свободной (мертвой) зоны внутри бункера или раз­грузочной ямы, так как при разгрузке днища опускаются между рельсами ниже головок последних на 0,7 — 0,9 м, что требует автоматического контроля заполнения бункера; заштыбовка разгрузочных кривых.

Вагонетка типа ВДК (рис. 13.10, г) имеет более совершенную конструкцию. В этих вагонетках днища 2 клапанного типа от­крываются вдоль продольной оси кузова, при этом створки днища в открытом положении находятся выше головок рельсов. В закрытом положении шарнирно закрепленные днища удер­живаются замковым рычажным устройством с пружинами, ра­ботающими на кручение.

Разгрузка горной массы из вагонетки осуществляется при движении над бункером, при этом ролики 1, закрепленные на днищах 2, накатываются на лыжи открывающего устройства, замковые рычажные устройства освобождают днища, которые под действием собственного веса открываются, и горная масса высыпается в бункер. При дальнейшем движении вагонетки ро­лики 1 взаимодействуют с лыжей закрывающего устройства, и створки днища 2 закрываются.

Вагонетки типа ВДК разгружаются при скорости движения до 1,8 м/с, при этом исключается зависание горной массы в ку­зове вагонетки. Эти вагонетки применяют не только для транс­портирования угля, но и могут быть использованы при закладке породы в выработанное пространство на шахтах с крутым за­леганием пластов и балластировке рельсового пути. При отсут­ствии разгрузочных шин затворы днищ можно открывать вруч­ную.

Вагонетки типов ВД и ВДК нельзя использовать для транс­портирования крупнокусковой крепкой руды ввиду возможного в этом случае выхода из строя затворов днищ. Поэтому в руд­ных шахтах за рубежом находят применение вагонетки с шарнирно закрепленным на кузове днищем, на котором закреплены оси колес полускатов. При разгрузке над бункером кузов 1 (рис. 13.11) вагонетки своими боковыми направляющими пере­мещается по батареям стационарных роликов 2, при этом днище 3 раскрывается под действием собственного веса и груза. В процессе разгрузки ролик 5, закрепленный на днище, перемещается по разгрузочной кривой 4. После разгрузки днище, пройдя по разгрузочной кривой, закрывается, колеса полускатов переходят на рельсы, а кузов вагонетки сходит с батареи роли­ков. Для удержания днища в закрытом положении при переме­щении вагонетки по

рельсам не требуется никаких замковых устройств, однако при использовании вагонеток такой конструк­ции усложняется оборудование пункта разгрузки.

Рис. 13.11. Рудная вагонетка с откидным днищем.

Рис. 13.12. Вагонетка с откидным бортом типа ВБ (а) и с глухим опрокидным кузовом типа ВО (б)

Вагонетка с откидным бортом типа ВБ (рис. 13.12, а) обес­печивает разгрузку без кругового опрокидывателя. Она находит применение для транспортирования руды в основном на штольневых и промежуточных горизонтах на небольшие расстояния и при относительно небольших грузопотоках. В этих вагонетках кузов с одной стороны шарнирно закреплен на раме. С проти­воположной стороны на кузове закреплен ролик, взаимодейст­вующий при разгрузке с наклонной шиной. При этом кузов на­клоняется и одновременно приподнимается борт, соединенный с рамой и кузовом через шарнирно-рычажную систему. Раз­грузка может осуществляться только на одну сторону. При сходе бокового ролика с шины кузов с бортом возвращается в исходное положение.

Существует другая разновидность вагонеток с откидным бор­том, разгрузка которых осуществляется с помощью штокового опрокидывателя.

Достоинством вагонеток с откидным бортом является воз­можность транспортирования и безостановочной разгрузки крупнокусковых грузов, недостатки — больший коэффициент тары по сравнению с вагонетками с глухим кузовом, сложность конструкции, возможность просыпи мелочи.

Вагонетки с глухим опрокидным кузовом (рис. 13.12, б) ис­пользуют для транспортирования руды и при откатке породы из подготовительных забоев. Кузов своими секторами, на которых закреплены шины, опирается на раму. При разгрузке в любую сторону происходит перекатывание секторов по полкам с фик­сацией шипов в отверстиях, благодаря чему создаются наклон кузова и его перемещение по полкам без скольжения. В ра­бочем положении кузов фиксируется затвором, управляемым вручную. Основным преимуществом этих вагонеток является воз­можность разгрузки в любом месте без опрокидывателя, их не­достатки — необходимость выполнения ручных операций и зна­чительный коэффициент тары вагонетки.

Из отдельных шарнирно соединенных между собой секций вагонеток без торцовых стенок может быть образован секцион­ный поезд, который по сравнению с составом из обычных ваго­неток имеет меньший коэффициент тары, меньшее время разгрузки, не требует межвагонных перекрывающих устройств на погрузочных пунктах. Применение секционных поездов в уголь­ных шахтах обеспечивает создание поточной локомотивной от­катки с повышением ее производительности на 15—20 %

Рис. 13.13. Секционный поезд ПС-3,5-900

На рис. 13.13 показан секционный поезд ПС-3,5-900, состо­ящий из передней, задней и промежуточных секций, снабжен­ных откидными днищами, как и у вагонеток типа ВДК. Проме­жуточная секция представляет собой кузов, у которого вместо торцовых стенок закреплены резиновые фартуки (межсекцион­ные перекрыватели). Каждая промежуточная секция, имеющая один полускат с одного конца, вторым концом опирается на полускат соседней секции. Передняя секция снабжена двухос­ной тележкой. Концевая секция выполнена такой же, как и про­межуточная, но дополнительно снабжена задней торцовой стен­кой и автосцепкой.

Секционный поезд ПС-3,5-900 состоит из секций вместимо­стью 3,5 м3 каждая, на ширину рельсовой колеи 900 мм. Число секций поезда определяется конкретными условиями эксплуа­тации.

При проведении подготовительных выработок находят при­менение вагонетки с донным конвейером типа ВК (бункера-вагоны), обеспечивающие непрерывную приемку, аккумулиро­вание и разгрузку горной массы в рудоспуск.

Рис. 13.14. Проходческий бункер-вагон: а — общий вид; б —в положении загрузки; в —в положении разгрузки; 1 — двухосная тележка; 2 — кузов; 3 — рычаги; 4 —привод донного скребкового конвейера; 5 — гидро­цилиндр надвижки вагона.

В днище кузова проходческого бункера-вагона (рис. 13.14, а) встроен двухцепной скребковый конвейер с пневмоприводом, пи­таемым при погрузке и разгрузке по рукаву от шахтной пневмосети. С передней ходовой тележкой кузов шарнирно соеди­нен двумя рычагами, а с задней, тележкой —горизонтальными шарнирами, которые позволяют поднимать и опускать кузов в вертикальной плоскости. С помощью гидроцилиндра, располо­женного под днищем кузова, производят подъем передней ча­сти кузова и его надвижку на заднюю часть кузова последую­щего вагона (рис. 13.14, б), образуя тем самым сплошной бункер, называемый бункером-поездом. Таким образом, возможна за­грузка горной массы и равномерное заполнение всех вагонов, благодаря чему в несколько раз увеличивается коэффициент использования во времени погрузочной машины по сравнению с загрузкой одиночных вагонеток с глухим кузовом.

После загрузки бункера-вагоны опускают в транспортное положение, доставляют локомотивом к месту разгрузки и раз­гружают горную массу в рудоспуск поочередно из каждого ва­гона с помощью донного скребкового конвейера (рис. 13.14, в). При проведении выработок на рудных шахтах находят при­менение бункера-вагоны ВПК-7 и ВПК-10 с кузовом вмести­мостью 7 и 10м3 соответственно.

Фирма «Хэглунд» (Швеция) выпускает бункера-вагоны, у которых скребковый конвейер в кузове расположен наклонно, а передний конец вагона не приподнимают, а вводят в погрузоч­ный (задний) конец предыдущего вагона, имеющего некоторое уширение кузова.

Были проведены попытки создания бункеров-поездов, состоя­щих из шарнирно-соединенных секций с боковыми стенками и жестким днище (наподобие секционного поезда, но только без межсекционных перекрывателей). Роль транспортного устрой­ства для распределения горной массы по всей длине бункера-поезда выполняют донный скребковый конвейер или скреперная установка, смонтированная на самом бункере-поезде. Однако бункера-поезда такой конструкции не получили распростране­ния ввиду заклинивания и всплывания цепи скребкового кон­вейера при работе на закруглениях и неровностях рельсового пути, а также недостаточной производительности при использо­вании на бункере-поезде скреперной установки.

13.6. Устройство и основные узлы

Основными узлами вагонетки с глухим кузовом (см. рис. 13.9, а) являются кузов 1, рама 2, полускаты 3, буфера 4, сцепки 5 и подвагонный упор 6.

Кузов вагонетки выполняют сварным из стальных листов толщиной 4—8 мм. Днище кузова в его поперечном сечении имеет полукруглую, трапециевидную или прямоугольную форму. Для увеличения жесткости верхнюю часть кузова усиливают об­вязкой из полосовой стали или уголкового проката и преду­сматривают продольные гофры.

Для увеличения долговечности кузова изготовляют из низко­легированных сталей, подвергают горячему оцинкованию. Изго­товление кузова из алюминиевых сплавов позволяет снизить общую массу вагонетки, обеспечить высокую устойчивость про­тив влияния кислотных шахтных вод и увеличить долговеч­ность. Были изготовлены опытные образцы вагонеток с кузо­вами из стеклопластика, которые кроме перечисленных выше достоинств кузовов из алюминиевых сплавов не подвержены налипанию угольной или рудной мелочи. Однако такие кузова слабо противостояли ударным нагрузкам.

Кузов вагонетки крепится на раме клепано-сварной конструк­ции, состоящей из двух продольных швеллеров с отогнутыми полками. В вагонетках большой грузоподъемности швеллеры между собою соединяют дополнительными поперечными свя­зями.

Предпринимались попытки создания безрамных вагонеток, в которых полускаты, буфера и сцепные устройства крепились непосредственно к кузову, однако ввиду недостаточной жестко­сти конструкции такие вагонетки не нашли широкого примене­ния.

Оси полускатов с рамой вагонетки в зависимости от вмести­мости кузова соединяют либо жестко, либо с помощью пружин­ных (рис. 13.15, а), либо резинометаллических амортизаторов (рис. 13.15, б), работающих на сдвиг — сжатие. Амортизаторы предназначены для снижения динамических нагрузок на ходо­вую часть вагонетки при ее движении по неровностям рельсо­вого пути.

Для улучшения проходимости на кривых рельсового пути большегрузные вагонетки выполняют с двумя двухосными те­лежками, которые шарнирно соединяются с рамой. Жесткая база такой вагонетки равна расстоянию между осями колес одной тележки.

Каждый полускат вагонетки состоит из закрепляемой на ее раме оси с двумя колесами, в ступицах которых размещены по два роликоподшипника (рис. 13.16). С наружной стороны ступица защищена крышкой, с внутренней — лабиринтными уплотне­ниями. Смазку к подшипникам подают через отверстие, распо­ложенное в ступице колеса, и с торца оси.

Рис. 13.15. Автоматизирующие подвески вагонеток:

1 – ось полуската вагонетки; 2 – пружины; 3 – резинометаллический амортизатор

В зависимости от вместимости кузова диаметр колеса принимают 300—450 мм. Обод колеса выполняют конической формы для обеспечения более устойчивого движения ваго­нетки.

Буфера закреплены на раме вагонетки и служат для амор­тизации ударов при столкновении вагонеток и уменьшения опасности травматизма при выполнении вручную операций по расцепке и сцепке. Буфера бывают жесткие и эластичные с пружинными или резиновыми амортизаторами.

Рис. 13.16. Колеса: а – вагонеток типа ВГ; б – вагонеток типа ВД

Сцепные устройства вагонеток подразделяют на простые и автоматические, а по конструктивному выполнению – на невращающиеся и вращающиеся, последние обеспечивают возможность разгрузки вагонеток в круговых опрокидывателях без расцепки состава.

Простые сцепные устройства — вращающиеся сцепки, требующие выполнения ручных операций, устанавли­вают на вагонетках с кузовом небольшой вместимости. Соеди­нение вагонеток производят набрасыванием звена одной сцепки на крюк другой.

Автоматические вращающиеся сцепки обес­печивают автоматическое сцепление вагонеток при их столк­новении. Сцепка состоит из стального литого корпуса, механизма поворота, замыкающего механизма, устройства для рас­цепления и амортизирующих пружин. Расцепление вагонеток производят нажатием на рычаг механизма расцепления одной из сцепок.

13.7. Основные параметры, типы и эксплуатация

Основными параметрами грузовых вагонеток являются: вместимость кузова, собственная масса вагонетки, грузоподъемность, коэффициент тары, ширина колеи, жесткая база, габаритные размеры, удельное сопротивление движению.

Главным параметром вагонеток является вместимость кузова, выраженная в кубических метрах и указываемая в циф­рах после буквенного обозначения, например ВГ-1,6, ВД-3,3 и т. д.

Согласно параметрическому ряду отечественные заводы вы­пускают вагонетки типа ВГ с кузовом вместимостью 0,7; 1,0; 1,1; 1,3; 1,4; 1,6; 2,5; 3,3; 4,5; 9,5 м³; вагонетки типа ВД; вместимостью 3,3 и 5,6 м³; вагонетки типа ВБ —1,6; 2,5 и 4,0 м³; вагонетки типа ВО — 0,5; 0,8 и 1,0 м³.

Для конкретных условий оптимальный тип вагонетки и вместимость кузова определяют на основании технико-эконо­мических расчетов, критерием которых является минимум при­веденных затрат, включающих стоимость содержания вагон­ного парка, погрузочных и разгрузочных комплексов, очистки и поддержания откаточных выработок и др.

В табл. 13.1 приведены области эффективного применения вагонеток на шахтах.

Эксплуатация рудничных вагонеток должна производиться в строгом соответствии с ПТЭ и ПБ. Поступающие на шахту вагонетки сначала подвергают тщательному осмотру, снаб­жают инвентарным номером и регистрируют в книге ремонтов.

В процессе эксплуатации стенки и днище кузова вагонетки должны регулярно очищаться от налипшей горной массы. Для очистки кузовов вагонеток применяют различные механические приспособления в виде вращающихся щеток или шарошек, вводимых внутрь кузова; электро- и пневмовибраторы, уста­новленные на опрокидывателях; гидромониторные устройства.

Основными преимуществами виброочистительных устройств является их высокая производительность и совмещение про­цессов разгрузки и очистки вагонетки при автоматическом прижатии вибратора к днищу.

При гидромониторной очистке налипшие частицы смывают струей воды. Недостатком этого способа очистки является наличие шламового хозяйства. Кроме того, процесс очистки не включается в технологическую схему обмена вагонеток

На угольных шахтах для очистки вагонеток типа ВГ ши­роко применяют рыхлительные машины типов МР и МРЬ соответственно с горизонтальным и вертикальным перемеще­нием комбинированного рабочего органа с подпружиненными сферическими шарошками и плоскими ножами. Рабочий орган вращается от электродвигателя через цепную передачу, а его подача внутрь кузова вагонетки осуществляется гидроци­линдрами. Дистанционное управление устройством для очи­стки и опрокидывателем производится одним оператором с общего пульта.

Таблица 13.1

Тип шахты	Производ­ственная мощность шахты, млн. т/год	Вместимость кузова, м^3
вагонетки типа ВГ (или ВД)	вагонетки типов ВБ и ВО
Угольная   Рудная	До 1,2 1,2—3,0 3 и более   До 0,2 0,2—1,0 1,0—2,0 2,0—3,0 3,0 и более	До 3,3 5,6   0,7; 1,2 1,0—2,5 2,5-4,5 4,5—9,5 9,5	- - -   0,5; 0,8 1,0—2,5 2,5—4,0 - -

При гидромониторной очистке налипшие частицы смывают струей воды. Недостатком этого способа очистки является наличие шламового хозяйства. Кроме того, процесс очистки не включается в технологическую схему обмена вагонеток

На угольных шахтах для очистки вагонеток типа ВГ ши­роко применяют рыхлительные машины типов МР и МРЬ соответственно с горизонтальным и вертикальным перемеще­нием комбинированного рабочего органа с подпружиненными сферическими шарошками и плоскими ножами. Рабочий орган вращается от электродвигателя через цепную передачу, а его подача внутрь кузова вагонетки осуществляется гидроци­линдрами. Дистанционное управление устройством для очи­стки и опрокидывателем производится одним оператором с общего пульта.

Надежная работа вагонеток во многом зависит от органи­зации и сроков выполнения осмотров и планово-предупреди­тельных ремонтов. Необходимо производить ежедневные и периодические осмотры. При ежедневном осмотре, проводи­мом дежурным слесарем, заменяют вышедшие из строя мел­кие детали и пополняют смазку в подшипниках колес полу­скатов. Периодические осмотры осуществляют в мастерских ремонтные бригады, которые производят контроль на пригод­ность для дальнейшей эксплуатации узлов вагонеток и уста­навливают срок их поступления в ремонт.

При выполнении ремонта вагонеток производят правку ку­зовов и сборку и разборку колес полускатов. Широко приме­няют специальные гидравлические устройства для восстанов­ления деформированных кузовов, приспособления для снятия, разборки и сборки колес и заправки их смазкой.

В процессе эксплуатации вагонеток необходимо соблюдать следующие основные правила безопасности, согласно которым запрещается: производить вручную сцепку и расцепку ваго­неток на ходу; устанавливать сошедшие с рельсов вагонетки с помощью ломов и труб (необходимо использовать для этих целей самоставы, домкраты, стопорные башмаки); перевозить людей в грузовых вагонетках и др.

13.8. Рудничные локомотивы

Общие сведения и классификация

На угольных и рудных шахтах находят применение локомо­тивы, которые можно классифицировать по ряду основных при­знаков:

· по роду энергии, потребляемой для тяги — электровозы (постоянного тока повышенной частоты); дизелевозы; гировозы (инерционные локомотивы); воздуховозы;

· по способу подвода энергии — с автономным источником питания (аккумуляторные батареи, дизельный двигатель); с питанием от внешнего источника (например, через контакт­ный провод или кабель) и с комбинированным питанием (на­пример, локомотивы аккумуляторно-контактные или кабельно-контактные);

· по сцепному весу — легкие (до 50 кН), средние (от 50 до 100 кН) и тяжелые (свыше 100 кН);

· по исполнению — нормального рудничного (РН), рудничного исполнения повышенной надежности (РП) и рудничного взрывобезопасного исполнения (РВ).

На отечественных угольных и рудных шахтах наибольшее распространение получили электровозы. В угольных шахтах применяют около 70 % аккумуляторных электровозов, кото­рые питаются от аккумуляторных батарей, установленных на электровозе. В рудных шахтах в основном (почти 100%) при­меняют контактные электровозы постоянного тока, которые получают электроэнергию от контактного провода. Контакт­ные электровозы по сравнению с аккумуляторными проще по конструкции, более удобны и значительно дешевле в эксплуа­тации, обеспечивают большие скорость движения и произво­дительность откатки.

Коэффициент тяги — отношение тягового усилия к сцеп­ному весу — у контактных электровозов выше, чем у аккуму­ляторных, удельная мощность также в 2—3 раза больше. Од­нако ввиду сложных горнотехнических условий, когда трудно реализовать преимущества по скорости движения контактных электровозов, производительность последних оказывается прак­тически только на 25—30 % выше, чем у аккумуляторных электровозов.

На рис. 13.17 показаны аккумуляторные электровозы, на рис. 13.18 — контактный электровоз.

Разработаны и прошли промышленные испытания высоко­частотные бесконтактные электровозы повышенной надежности в исполнении РП. В электровозе этого типа энергия от тяго­вой подстанции к электродвигателям электровоза передается электромагнитной индукцией через подвешенные вдоль откаточного пути изолированные кабели и энергоприемник, уста­новленный на бесконтактном электровозе (рис. 13.9). Плоский энергоприемннк представляет собой ферритовый сердечник, в пазы которого уложены витки. Последовательно с витками энергоприемника для компенсации э. д. с. самоиндукции вклю­чены конденсаторы, благодаря чему образуется приемный кон­тур, выполняющий роль вторичной обмотки трансформатора. Кабели питаются от высокочастотного генератора переменным током частотой 5000 Гц. Зазор между кабелями и энергоприемником составляет около 100 мм. Ток, индуктируемый энергоприемником, преобразуется установленным на электровозе полупроводниковым кремниевым выпрямителем и поступает к тяговым электродвигателям. Для снижения высокого реак­тивного сопротивления в линию кабелей включены компенси­рующие конденсаторы.

Рис. 13.17. Аккумуляторные электровозы:

а — ЛЛ18Д; б — 2АМ8Д. 1 — рама; 2 — колесная пара с приводом; 3 — тормозная система; 4 — рессорная подвеска; 5 — песочная система; 6 -- аккумуляторная батарея; 7 — маховик привода ручного тормоза; 8 — контроллер; 9 — фара; 10 — первая секция; 11 — вторая секция; 12— сцепка; 13 — межсекциопное соединение; 14 — отключающий трос.

Рис. 13.18. Контактный электровоз KJ4:

1 — рама; 2— ходовая часть; 3 — подвеска рамы; 4 — тормозная система;

5 —кабина; 6 — токоприемник; 7 — буфер со сцепкой

Рис. 13.19. Бесконтактный высокочастотный электровоз В1-4:

1 — энергоприемник; 2 — кабина машиниста; 3— аппаратура управления;

4 — штурвал ручного тормоза; 5 — рессорное подвешивание; 6 — рама;

7 — ящик конденсаторов; 8 — фара.

Рис. 13.20. Дизелевоз Д8:

1 — кабина машиниста; 2 — корпус; 3 — колесная пара; 4 — букса;

5 — рама; 6 — штур­вал ручного тормоза.

Достоинства бесконтактных электровозов повышенной ча­стоты — взрывобезопасность, отсутствие аккумуляторного хо­зяйства; недостаток — высокий нагрев линейных кабелей.

На отечественных угольных шахтах прошли промышленные испытания дизелевозы (рис. 13.20), оборудованные четырех­тактным малотоксичным взрывобезопасным дизельным двигателем с водяным охлаждением, от которого передача движения на обе колесные пары осуществляется через трехскоростную реверсивную коробку передач, распределительный редуктор, телескопические валы и осевые конические редукторы. На за­рубежных дизелевозах применяют гидродинамическую транс­миссию.

Дизельный двигатель снабжают устройствами для очистки и охлаждения выхлопных газов.

13.9.Устройство и основные узлы

Рудничные локомотивы включают механическое и электриче­ское оборудование. К механическому оборудованию относят раму с буферами и сцепками, ходовую часть, рессорные под­вески, тормозную систему, песочную систему, пневмооборудование, а к электрическому — тяговые двигатели, источники пи­тания и пускорегулирующую аппаратуру.

Рассмотрим подробнее устройство и основные узлы руднич­ных электровозов. Механическое оборудование контактных и аккумуляторных электровозов принципиально одинаково, от­личие заключается в источнике питания и способе подвода энергии.

Рама электровоза является основной несущей частью, на которой монтируется все его оборудование, и представляет со­бой жесткую конструкцию, состоящую из стальных боковин и промежуточных стенок. Раму оборудуют стальными литыми буферами и сцепными устройствами со штыревой сцепкой или автосцепкой, управление которой производится дистанционно машинистом из кабины электровоза. Масса рамы составляет примерно 40 % общей массы электровоза.

Кабина машиниста на раме расположена либо с краю, либо в центральной ее части. Неко­торые конструкции электровозов имеют две кабины, располо­женные по краям рамы.

Ходовая часть электровоза включает в себя колесные пары и буксы, на которые опирается рама через амортизирующую рессорную подвеску. Колесная пара (рис. 13.21, а) включает в себя ось 1, на концах которой жестко закреплены два колес­ных центра 5 с бандажами 4, напрессованными на колесные центры в горячем состоянии. На оси 1 горячей посадкой закреплено зубчатое колесо 3 двухступенчатого цилиндрического или цилиндроконического редуктора с фланцевым креплением к электродвигателю. На оси также смонтированы два подшип­ника 2, на которых поворачивается корпус редуктора 6 (рис. 13.21, б) вместе с электродвигателем 7, эластично подвешенным на амортизаторах 8 к балке 9 рамы электро­воза.

Рис. 13.21. Колесная пара (а) и подвеска (б) тягового электродвигателя элек­тровоза К14

Рессорная подвеска электровоза обеспечивает смягчение ударов при прохождении по стыкам рельсов и стрелочным пе­реводам, а также равномерное распределение веса электровоза на колесные пары. Применяют две системы рессорного подве­шивания: индивидуальную и балансирную. При индивидуаль­ной системе подвески рама опирается на каждую буксу через индивидуальную рессору. Четыре рессоры, не связанные между собой, работают самостоятельно. При балансирной под­веске отдельные рессоры объединены между собой продоль­ными балансирами, благодаря чему происходит равномерное распределение веса на все колеса электровоза.

Для подвески используют листовые, резиновые и спираль­ные рессоры. Листовые рессоры имеют хорошую демпфирую­щую способность, но обладают значительным начальным со­противлением трению. Резиновые рессоры наряду с хорошей демпфирующей способностью просты по конструкции, но имеют относительно небольшую осадку. Спиральные рессоры имеют нулевое начальное сопротивление, технологичны в из­готовлении и долговечны, но не лишены недостатка — легко входят в резонанс ввиду отсутствия демпфирования колебаний. Для гашения колебаний в систему рессорной подвески уста­навливают демпферы. На рис. 13.22, а показана балансирная подвеска рамы электровоза К10 с цилиндрическими пружи­нами, а на рис. 13.22, б — электровоза K14 с листовыми рес­сорами.

Электровозы имеют две системы торможения: электриче­скую и механическую. Основным видом рабочего торможения является электрическое реостатное. Для экстренного торможения и полной остановки используют механические средства торможения.

Рис. 13.22. Подвеска рамы:

а — электровоза К10; б — электровоза К14: 1 — опоры; 2 и 3 — наружные и внутренние цилиндрические пружины; 4 — система внутренних подвесок; 5 — думпфер; 6 — продольный балансир; 7 – система наружных подвесок; пластинчатая рессора

Рис. 13.23. Тормозная система электровоза К14

Механическая тормозная система включает колодочный тормоз с ручным, пневматическим или гидравлическим при­водом и дополнительный рельсовый электромагнитный тормоз, который устанавливают только на новых тяжелых электро­возах.

Колодки механической тормозной системы располагают внутри или снаружи колес в зависимости от расположения на раме кабины машиниста. На рис. 13.22 показана тормозная система электровоза К14. Колодки 1 тормозной системы через рычажную систему 2 приводятся пневмоцилиндрами 3, закрепленными на раме электровоза. Одной парой колодок (в боль­шинстве электровозов обеими парами) управляют также вручную от штурвала 4 через винтовую пару и цепь 5. Ручное управление тормозными колодками используют только для за­тормаживания электровоза на стоянках.

Рельсовый тормоз представляет собой подвешенный к раме электромагнит постоянного тока с башмаком, который при воз­буждении катушки тормоза преодолевает сопротивление пру­жин подвески и прижимается к головке рельсов. Рельсовые тормоза используют при экстренном торможении.

Песочная система состоит из четырех бункеров для песка, расположенных с внешней стороны колес электровоза. Песоч­ницы включаются попарно в зависимости от направления дви­жения электровоза. Песок на головки рельсов под колеса электровоза подается при открывании бункеров (на электровозах со сцепным весом до 100 кН) или принудительно с по­мощью инжекции (на электровозах со сцепным весом 100 кН и более, оборудованных пневмосистемой).

Современные электровозы со сцепным весом 100 кН и бо­лее оборудованы пневмосистемой, которая кроме обеспечения надежного механического торможения и подачи песка под ко­леса, питает пневмосигнал и пневмоцилиндр опускания токоприемника. Источником сжатого воздуха на электровозе явля­ется компрессорная установка, приводимая электродвигателем постоянного тока.

Пневматическая и электрическая цепи сблокированы с две­рями кабины электровоза, благодаря чему при открывании дверей автоматически отключается питание тяговых электро­двигателей и включается пневмопривод тормозной системы.

Для контроля скорости движения и регистрации пройден­ного пути электровозы оборудуют скоростемерами и счетчи­ками, которые суммируют пройденный путь независимо от на­правления движения электровоза.

К механическому оборудованию у аккумуляторных элект­ровозов относятся также батарейные ящики и устройства для их перекатывания. Батарейные ящики выполняют сварными из стальных листов. Устройство для перекатывания батарей­ный ящиков состоит из ряда роликов, установленных на раме аккумуляторного электровоза.

Электрическое оборудование электровоза включает: тяго­вые двигатели, контроллеры, пусковые реостаты, аппаратуру защиты и освещения. Контактные электровозы оснащены токо­приемниками, а аккумуляторные — тяговыми аккумуляторными батареями и штепсельными соединениями.

На рудничных электровозах установлены двигатели посто­янного тока с последовательным возбуждением. По сравне­нию с двигателями параллельного возбуждения они обладают такими преимуществами, как большие пусковой момент и пе­регрузочная способность, автоматическое регулирование ско­рости в зависимости от нагрузки, меньшая чувствительность к колебаниям напряжения питающей сети.

Свойства тягового двигателя характеризуются электроме­ханической характеристикой (рис. 13.24), которая показывает зависимость силы тяги F (кН), развиваемой двигателем, ско­рости v (км/ч) и к. п. д. η от тока двигателя I (А). При этом характеристику вращающего момента на валу двигателя за­меняют силой тяги на ободе ведущих колес, а частоту враще­ния; вала двигателя — скоростью движения электровоза.

Номинальным режимом работы тяговых двигателей счи­тают часовой режим, при котором допускаемая температура обмоток двигателя достигается черев 1 ч его работы. В харак­теристике двигателя указывается часовая Сила тяги F_чac, ча­совая скорость v_чac часовой ток I_час. Длительному режиму соответствует такой ток I_дл, при котором допускаемая темпе­ратура обмоток достигается за неограниченно длительное время.

Отношение I_дл/I_час есть коэффициент вентиляции, величина

Дата добавления: 2013-12-13