第一章 概述
1.1电机车的发展历史
窄轨工矿电机车及其配套电机电控是牵引电气设备行业的主导产品。从1882年德国西门子公司制成世界上第一台4.5kW矿用架线式电机车以来，迄今整整有120年的历史了。在我国也有约50年的生产发展史。在此期间，先后开发和批量生产了架线式电机车和蓄电池机车二大系列50多个品种规格，产品遍布于全国煤矿、冶金矿、铁路和公路隧道以及市政工程建设工地。
可近10多年来，国内市场出现了萎缩，牵引行业所属企业出现严重订货不足，有的企业被迫转产，有的企业职工大量下岗。
同时多年来，由于牵引电气设备分会所属企业对产品技术开发投入少，大部分产品基本上仍停留在70~80年代的水平。同时，新兴的民营企业也占有了部分的市场份额。而随着我国加入WTO，国外公司也瞄准我国市场，使得市场竞争更趋激烈。因此，要在国内激烈市场竞争中赢得一定市场份额，并向国外市场拓展，就必须进行技术创新，提高产品技术含量。
1.2电机车的技术水平及发展方向
窄轨工矿电机车有着与铁道干线电力机车、城市轨道交通车辆共同的特性，也有它的独特性，其中主要一点是品种规格的多样化。在蓄电池机车（防爆和非防爆）和架线电机车两大基本系列中，各个国家有着不同的轨距、多种粘重的品种规格。例如英国Clayton公司生产的机车品种就有三大系列20多个品种，如表1所列。
表1 英国Clayton公司的窄轨工矿电机车的品种
非防爆型蓄电池机车系列 防爆型蓄电池机车系列 架线电机车系列
1.75t 7hp 4.5t 17.5hp 3t 20hp 3.5t 14hp 5.5t 25hp 4t 40hp 4t 21hp 9t 50hp 5t 45hp
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5.5t 25hp 10t 50hp转向架式 6t 70hp 7t 35hp 15t 90hp 8t 90hp 9t 50hp 18t 90hp转向架式 10t 90hp 10t 70hp 21t 150hp转向架式 12t 120hp 15t 100hp 15t 150hp ---------------------------------------------------------------
有的公司还为满足特殊用户的需求，生产架线-蓄电池矿用电机车。这种双能源机车通常由直流架线供电，车上若装有充电装置还可以向蓄电池充电；而在无架线供电区段（如装卸矿区），就可转换成由蓄电池供电运行。
有的用户要求机车能在100‰高陡坡区运行。英国Clayton公司为此开发了胶轮机车（Rubbertyred Locomotive）。
胶轮机车是在车轮的轮缘上粘贴橡胶垫而得名。在车轮的轮毂上用螺栓牢固地连接有制动鼓以便于盘式制动。该盘式制动器由司机安全手柄和超速开关来操作；另外还设有手制动以策安全。表2所列为Clayton公司生产的胶轮机车品种。
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第二章 井下电机车运输牵引计算
2.1设计原始资料
1、矿井设计规模：600kt/a；
2、矿井瓦斯：低瓦斯，可用架线式电机车；
3、矿井工作制度：年工作300日，每日两班生产，每班7h； 4、运量：班运煤1000t，班运矸石100t，共计1100t； 5、运距：两翼运输。南翼运距L1=1.04km，班运总量的50% （550t）；北翼运距L2=1.10km，班运总量的50%（550t）。
6、运输线路情况：两翼均重车下坡运行，坡度i?3‰，曲线段 较少，曲线半径最小为85m；
7、调车时间：采区装车和井底车场调车合计时间tt?25min； 8、采煤方法：普采。
9、车辆：ZK6—6/550型架线式电机车，矿车MGC1.7—6型。
2.2电机车的黏着质量的选择
选择电机车的黏着质量是一个技术经济问题，涉及到许多因素，其中最重要的因素是矿井年产量。年产量大，就要加大电机车的黏着质量和矿车的货载量。
由于我矿是基建矿，兼并重组后矿井年产量达60万吨/年，所以选择6吨架线式牵引电机车。
2.3列车组成的计算
（1）按电机车起运时的牵引力确定矿车数量，根据相关公式计算如下：
n?式中 p
q0 ?
?p?1000g??? ?1??q0?q?Wb?Wr?WR?Wa? 电机车的粘着质量，p?6t； 矿车的自重，查表得q0?0.72t；
电机车主动轮与钢轨间的粘着系数，查表得??0.24
3
（按撤启动）； Wb Wr 列车的单位运行基本阻力，查表得Wb?WbL?120N/t； 列车的单位坡道阻力，按Wr?gi‰，下坡为-29.4N/t;平坡
为0；上坡为+29.4N/t。 WR n 可得：
下坡起运时可牵引矿车数： n?61000?9.81?0.24(?1)?39（台）
0.72?1.5120?29.4?60 列车的单位弯道阻力，由于曲线半径较大，所以WR不计，N/t； 矿车数量，台。
平坡启动时，可牵引矿车数： n?61000?9.81?0.24(?1)?32（台）
0.72?1.5120?60上坡启动时，可牵引矿车数： n?61000?9.81?0.24(?1)?27（台）
0.72?1.5120?29.4?60考虑到车场有效长度、上坡起动条件和下坡制动条件，最后选定列车组成矿车数n?25台。
（2）按牵引电动机发热条件校验矿车数量
用下列公式计算牵引电动机均方根电流： Irms式中 a Iem
22Iem?ILtL ?aT调车系数，查表可得a?1.25；
空列车运行时，单台牵引电动机的工作电流，A；
IL 重列车运行时，单台牵引电动机的工作电流，A； tem
每一运输循环中，空列车的运行，min；
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tL 每一运输循环中，重列车的运行，min； T 每一运输循环中，列车运行总时间，min； T?tem?tL?tt
tt 停车及调车时间，这里取25min； 用下列公式计算空列车和重列车牵引力： Fem? FL?式中 Fem Fem
p?nq0(Wbem?Wr) nMp?n(q0?q)(Wbl?Wr)
nM空列车运行时，单台牵引电动机的牵引力，N； 重列车运行时，单台牵引电动机的牵引力，N；
nM 电机车牵引电动机的台数，nM?2台；
Webm 空列车运行时，列车的单位运行基本阻力，N/t； Webm?100N/t
WbL 重列车运行时，列车的单位运行基本阻力，N/t；
WbL?80N/t
Wr 列车的单位坡道阻力，Wr?29.4N/t 空车时 Fem? 重车时 FL?6?25?0.72(100?29.4)?1552.8N 26?25(0.72?1.5)(80?29.4)?1555.9N
2 查相关图ZQ-18-1型牵引电动机特性曲线得：
17.5?103?4.86m/s； 空列车运行时Iem?15.2A；Vem?60?6017.5?103?4.86m/s； 重列车运行时IL?15.2A；VL?60?60 用下式计算空列车及重列车运行时间：
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