|
|
Общие сведения о локомотивном транспортеУстройство локомотивов На открытых разработках получили распространение локомотивы на электрической и тепловозной тяге, а также их комбинация, использующая преимущество обоих видов. Электрическая тяга на карьерах имеет ряд преимуществ, основными из которых являются возможность преодоления значительных подъемов без существенного снижения скоростей движения (до 45 ‰, а при тяговых агрегатах - до 60 ‰), высокая удельная мощность (10-18 кВт) и способность вы-держивать значительные кратковременные перегрузки, возможность увели-чения сцепной массы объединением нескольких секций, высокая экономич-ность (коэффициент полезного действия электрического локомотива состав-ляет 0,86-0,88), незначительная зависимость от климатических условий и свойств транспортируемого груза. Электрическая тяга осуществляется при различных системах тока и на-пряжениях. При постоянном токе используется напряжение 1500 и 3000 В на токоприемнике электровоза, при переменном токе получила распространение система однофазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц на-пряжением 10 и 25 кВ. С ростом глубины и грузооборотов карьеров и, следо-вательно, увеличением сцепной массы и мощности локомотивов для умень-шения потерь энергии в контактной сети потребовалось увеличение напря-жения в ней. Переход на напряжение 3000 В при постоянном токе обусловливает последовательное соединение тяговых двигателей (так как они рассчитаны на напряжение 1500 В), что приводит к снижению реализуемого коэффициента сцепления колес локомотива с рельсами. Применение тиристорных преобра-зователей напряжения позволяет существенно увеличить коэффициент сцепления. При системе однофазного переменного тока по контактному проводу подается напряжение в 10-25 кВ с понижением и выпрямлением его на локомотиве, что несколько усложняет конструкцию локомотива, но значитель-но упрощает систему электроснабжения. Если при питании локомотивов постоянным током на тяговой под-станции производится понижение напряжения и преобразование переменного тока в постоянный, то при переменном токе на тяговой подстанции производится только понижение напряжения до 10-25 кВ Расположение и число тяговых подстанций определяются длиной, раз-ветвленностью и характером трассы, а также величиной грузопотока. Тяговые подстанции могут быть стационарными (расположенными на одном из бортов карьера) и передвижными (передвигающимися вслед за раз-витием горных работ). Контактная сеть в карьерах также подразделяется на стационарную (на стационарных участках пути) и передвижную (на передвижных участках, за-бойных или отвальных). Основными элементами контактной сети являются опоры и медный контактный провод. Стационарная контактная сеть подвешивается над осью пути на высоте 5,75-6,25 м от головки рельса на металлических или железобетонных опорах, устанавливаемых с шагом 35-50 м. Передвижная контактная сеть, переме-щаемая вслед за продвиганием фронта работ, располагается сбоку от желез-нодорожного полотна на расстоянии 2,7-4,6 м от оси пути (в зависимости от типа экскаватора), чтобы не мешать экскаваторной загрузке вагонов, на вы-соте 4,4-5,3 м с шагом установки опор не более 18 м (на криволинейных участках пути шаг сокращается до 7–10 м). Локомотивы на электрической тяге представляют собой одно-или многосекционные локомотивы - электровозы, а на тепловой тяге - теп- ловозы. На карьерах применяются одиночные электровозы постоянного тока EL1 и EL2 германского и 26Е чешского производства, а также электровоз пе-ременного тока Д94 Днепропетровского электровозостроительного завода (НПО «ДЭВЗ»). Большое распространение получила комбинация этих двух видов тяги, реализованная в тяговых агрегатах -многосекционных локомотивах, каж-дая из секций которых развивает соответствующую часть тягового усилия и имеет определенное функциональное назначение. В состав тягового агрегата могут входить следующие секции: электровоз управления (ЭУ), секция автономного питания (дизельная секция - ДС) и моторный думпкар (МД) (рис 1.1). Электровоз управления тягового агрегататак же, как и электровоз, содержит аппаратуру для управления и питания всех двигателей тягового агрегата. На электровозе управления тягового агрегата переменного тока (рис. 1.2) расположены пульт управления (кабина машиниста 1 и его помощ-ника 2 с измерительными приборами 3 и механизмами управления), тяговый трансформатор 4, выпрямительные установки 5 со сглаживающим реактором 6, пуско-тормозные сопротивления 7, мотор-компрессор 8 (для снабжения поезда сжатым воздухом) и блок мотор-вентилятора 9. На электровозе управления тягового агрегата постоянного тока также имеется пост управления, пуско-тормозные сопротивления, компрессорная и вентиляторная установки (но отсутствуют трансформатор и выпрямительная установки). Секция автономного питанияимеет дизель-генераторную установку мощностью 1000-1500 кВт для питания всех секций тягового агрегата при движении по неэлектрофицированным (забойным или отвальным) путям. На секции автономного питания размещены дизель-генераторная группа 2, ак-кумуляторная группа 3, вентилятор 4, а также кабина 1 (для автономного управления с секции) и различная измерительная аппаратура и аппаратура защиты (рис. 1.3). Моторный думпкарпредставляет собой комбинацию думпкара (вагона для перевозки груза) и тяговой единицы, так как оси его приводные, т.е. оборудованы тяговыми электродвигателями (рис. 1.4).
Рис. 1.1. Общий вид локомотивов на электрической тяге: а – электровоз Д94; б – тяговый агрегат ОПЭ1; в – тяговый агрегат ОПЭ1А; г – тяговый агрегат
Рис. 1.2. Размещение оборудования на электровозе управления тягового агрегата переменного тока: 1, 2 - кабины машиниста и помощника; 3, 4 - приборы управления, тяговый трансформатор; 5, 6 - выпрямительная установка, сглаживающий реактор; 7 - пуско-тормозные сопротивления; 8 - мотор-компрессор; 9 - блок мотор-вентилятора
Рис. 1.3. Размещение оборудования на секции автономного питания тягового аг-регата ОПЭ1: 1 – кабина управления; 2 – дизель-генераторная группа; 3 – акку-муляторная группа; 4 – вентилятор
Рис. 1.4. Схема расположения оборудования на моторном думпкаре: 1 - блок тормозных сопротивлений; 2 - тормозной переключатель; 3 - реверсивный переключатель; 4 - кузов; 5 - жалюзи; 6 - шаровая связь; 7 - цилиндр опрокидывания; 8 - трехосная тележка Компоновка оборудования локомотива выполняется с учетом равно-мерного распределения нагрузок на колесные пары, удобства обслуживания, группировки аппаратов в блоки и безопасности обслуживания. При различном сочетании секций тягового агрегата допускаются сле-дующие режимы его работы: 1) электровоз управления как самостоятельная тяговая единица (рабо-тают 4 тяговых двигателя) в контактном режиме; 2) электровоз управления в сцепе с секцией автономного питания (ра-ботают 8 тяговых двигателей) в контактном режиме; 3) секция автономного питания как самостоятельная тяговая единица (работают все двигатели 8 или 12) в автономном режиме; 4) электровоз управления в сцепе с секцией автономного питания и моторным думпкаром основное сочетание тяговых единиц (работают все 12 двигателей) в контактном или автономном режиме; 5) электровоз управления с одним или двумя моторными думпкарами (работают 8 или 12 двигателей). Тяговые агрегаты оборудованы, как правило, следующими видами тормозов: пневматическим поездным, ручным с приводом на все колесные пары, электромагнитным рельсовым и электрическим реостатным. Для экс-тренной остановки поезда применяют обычно пневматический (механиче-ский) и электромагнитный рельсовый (если он имеется) тормоза. Ручной тормоз служит для удерживания тягового агрегата при длительной стоянке. Электрический реостатный тормоз, являясь основным рабочим тормозом со-временных агрегатов, служит для поддержания скорости и ее регулирования при движении поезда. Широкое распространение получили отечественные тяговые агрегаты постоянного (шифр ПЭ) и переменного (шифр ОПЭ) тока, а также немецкие тяговые агрегаты переменного тока EL10 и EL20. Общее устройство локомотивов.
Локомотив состоит из механической, пневматической и электриче- скойчастей. К механическомуоборудованию относятся тележки и кузов. Кузовкарьерного локомотива может быть будочного или вагонного типа. Электровоз Д-94, электровозы управления тяговых агрегатов ОПЭ1А, ОПЭ1Б, ПЭ2М, ПЭЗТ и другие имеют кузов будочного типа, а электровозы управления тяговых агрегатов ОПЭ1, EL10, EL20 вагонного. Кузов будочного типа имеет центрально расположенную кабину управления и два скоса по обе стороны от нее. В кабине размещаются посты управления (с правой стороны по ходу поезда) и контрольные приборы, в скосах - основное оборудование. Для обеспечения хорошей видимости и кругового обзора с любого поста управления кабина машиниста уширена по отношению к скосам кузова, а все оборудование размещено на крыше кабин машиниста. У кузова вагонного типа кабины управления расположены по торцам, а оборудование в центре. Кузов электровоза опирается центральной пятой и двумя боковыми скользящими опорами на каждую из ходовых тележек. Центральные опоры предназначены для передачи давления кузова на тележки, боковые для при-дания кузову поперечной устойчивости. Тележки электровозов, электровозов управления, секций автономного питания и моторных думпкаров унифицированы. Тележка состоит из рамы 1, колесных пар 2 с буксами 3, рессорного подвешивания 4 и тормозной системы (рис. 1.5). Кроме того, между боковинами рамы на каждой оси размещается тяговый электродвигатель и тяговая передача 6, приводящие ходовую ось во вращение. Рама тележки объединяет все узлы и служит для распределения веса кузова с оборудованием и боковых усилий, возникающих при прохождении криволинейных участков трассы, через рессоры на колесные пары (рис. 1.6). Колесная пара состоит из оси 1, двух колесных центров 2 с бандажами 3 и одного или двух (при мощности тягового двигателя более 250 кВт применя-ется двусторонняя зубчатая передача) зубчатых колес 4 (рис. 1.6, а). В зацепление с зубчатыми колесами 4 входят шестерни 5, насаженные на оба конца вала 7 тягового электродвигателя 6, закрепленного проушинами 8 на оси 1 и механизмом 9 к раме тележки 10 (рис. 1.6, б). На концах оси пре-дусмотрено закрепление буксовых подшипников шайбами. Буксы служат для передачи усилий от колесных пар к раме тележки. На одиночных электровозах применена традиционная для локомотивов (и для вагонов) челюстная букса, корпус которой вертикально перемещается в вы-резе рамы. На электровозах Д-94 и большинстве тяговых агрегатов используются буксы с подшипниками качения, которые состоят из корпуса 1, двух подшипников 2 с роликами 3, лабиринтного уплотнения 4, торцевого бортового кольца 5 для передачи осевых сил на шейку корончатой гайки со стопорным кольцом 6 и смотровой крышкой 7 (рис. 1.7). Рессорное подвешивание обеспечивает смягчение динамических уси-лий, передаваемых от колесных пар, и равномерное распределение нагрузки между осями. Для смягчения ударов используются листовые рессоры 1, так как трение в них способствует быстрому затуханию колебаний, и цилиндри-ческие пружины 2, амортизирующие удары при прохождении небольших не-ровностей пути.
а
в Рис. 8.5. Тележки тяговых агрегатов и локомотивов: а - ПЭ2М, ПЭЗТ, ОПЭ2, ОПЭ1А, ОПЭ1Б; б - ОПЭ1В; в - 26Е: 1 - рама; 2 - колесная пара; 3 - буксы; 4 - рессорная подвес-ка; 5 - тормозная система; 6 - тяговая передача
А- А
б Рис. 1.6. Колесная пара электровоза (а) и подвеска тягового двигателя (б): 1 - ось; 2 - ко-лесные центры; 3 - бандажи; 4 - зубчатые колеса; 5 - шестерни; 6 - электродвигатели; 7 - вал тягового электродвигателя; 8 - проу-шины; 9 - механизм закрепления; 10 рама тележки
Рис. 8.7. Букса с подшипником ка- Рис. 8.8. Схема рессорной балансирной подвески чения (электровоз Д-94): 1 - кор- тележек электровоза: 1 - листовая рессора; 2 - ци- пус; 2 - подшипники; 3 - ролики; линдрические пружины; 3 - балансиры 4 - лабиринтное уплотнение; 5 - торцевое бортовое кольцо; 6 - стопорное кольцо; 7 - смотровая крышка Нагрузки распределяются балансирами 3, соединяющими рессоры от-дельных осей (рис. 1.8). Балансиры выполняются в виде листовых рессор или жестких балок. Группа сбалансированных рессор представляет собой одну точку подвешивания. Каждая тележка имеет индивидуальную тормозную систему, состоя-щую из двух тормозных цилиндров, тормозной рычажной передачи, тор-мозных башмаков, в которых укрепляются тормозные колодки. Пневматическая часть электровоза и тягового агрегатасостоит из следующих систем: • тормозной, служащей для воздушного торможения локомотива и состава; • управления, обслуживающей сжатым воздухом приборы управления с пневматическим приводом (токоприемник и аппараты); • вспомогательной, обслуживающей сигнализацию, сеть пескоподачи и разгрузки думпкаров. Сжатый воздух, получаемый от установленных на электровозе ком-прессоров, подается в резервуары и питательную магистраль. Включение и выключение компрессоров производится автоматически при помощи регулятора давления в зависимости от давления воздуха в магистрали. От питательной магистрали воздух подводится к кранам машиниста на каждом посту управления. Краном производится зарядка тормозной магистрали, откуда сжатый воздух подается во все распределители и запасные резервуары вагонов. Тормозная система представляет собой систему рычагов, связывающих тормозные колодки с рабочим тормозным цилиндром. На локомотивах применяют пневматическиеи автоматические пря-модействующие и непрямодействующие тормоза. Схема автоматического непрямодействующеготормоза показана на При этом колодки 5 отходят от колес и растормаживают их. При повороте крана 8 в положение, соответствующее торможению, или при разрыве воздушной магистрали давление воздуха в системе резко понижается, тройные клапаны отключают магистраль от запасных резервуаров и соединяют с тормозными цилиндрами. Воздух из запасных резервуаров поступает в тормозные цилиндры и, передвигая поршни 3, прижимает колодки к колесам. Автоматический прямодействующий тормозсодержит дополни-тельный обратный клапан 6, обеспечивающий прохождение воздуха в запасные резервуары при торможении и препятствующий выходу воздуха из запасных резервуаров в магистраль.
І * ^ 2 $«12. 1 Рис. 1.9. Схема автоматического непрямодействующего тормоза: 1 - резервуары; 2 - тройные клапаны; 3 - поршни; 4 - тормозные цилиндры; 5 - колодки; 6 - обратный клапан; 7 - магистраль; 8 - кран; 9 - главный резервуар
Управление локомотивом включает трогание с места, регулирование скорости, изменение направления движения и торможение. При трогании с места локомотивов переменного тока на одних (элек-тровоз Д-94, тяговый агрегат ОПЭ1) из них различными комбинациями включения вторичных обмоток трансформатора осуществляется ступенчатое повышение напряжения, подаваемого через кремневые выпрямители на тяго-вые двигатели (соединенные параллельно), на других (тяговые агрегаты ОПЭ2, ОПЭ1А, ОПЭ1Б) блок полупроводниковых выпрямителей не только преобразует переменный ток в постоянный, но и плавно регулирует напряжение в пределах каждой ступени трансформатора (что на 7–10 % повышает реали-зуемую силу тяги). Для трогания с места локомотивов постоянного тока двигатели соеди-няются последовательно или последовательно-параллельно и в их цепь до-полнительно включаются резисторы, ограничивающие пусковой ток. Повышение напряжения на зажимах двигателя, а значит, и скорости достигается последовательным выключением секций пусковых резисторов. Дальнейшее увеличение скорости движения осуществляется переходом на параллельное соединение двигателей и опять-таки выведением пусковых резисторов (электровозы ELI, EL2, 26Е, тяговые агрегаты ПЭ2, ПЭ2М). На тя-говом агрегате ПЭЗТ применено плавное тиристорно-импульсное регулирование напряжения при постоянном параллельном соединении тяговых двигателей, что позволяет несколько увеличить реализуемую силу тяги. Электрическое торможение производится при вращении посредством зубчатой передачи якорей двигателей и обращении последних в генераторы постоянного тока. При поглощении энергии, вырабатываемой генераторами, сопротивлениями (включенными в цепь генераторов) и превращении ее в тепло возникает тормозной эффект. Электромагнитный тормоз состоит из тормозного башмака, имеющего три секции стальных магнитопроводов - полюсов 2 и катушек 3, питаемых напряжением 50 В. К магнитопроводам крепятся съемные накладки 4, тру-щиеся о рельс. На каждой тележке электровоза или моторного вагона разме-щается по два башмака (рис. 1.11).
Рис. 1.11. Тормозной башмак электромагнитного рельсового тормоза: 1 – тормозной баш-мак; 2 – стальной магнитопровод–полюс; 3 – катушка; 4 – съемная накладка; 5 – токопровод; 6 – диамагнитная вставка Для питания электрической энергией силовая цепь подключается с од-ной стороны к контактной сети через токоприемники, а с другой - через хо-довые части подвижного состава к рельсам, служащим обратным проводом, крепятся съемные накладки 4, трущиеся о рельс. На каждой тележке электро-воза или моторного вагона размещается по два башмака. В ОАО ВЭлНИИ совместно с ОАО НЭВЗ разработан проект нового тягового агрегата переменного тока 10 кВ, 50 Гц типа НП 1, схемные решения которого во многом аналогичны тяговому агрегату ОПЭ1. Тяговый агрегат состоит из трех четырехосных секций (3(2о-2о)) -электровозной (ЭУ) и двух моторных думпкаров (МД) грузоподъемностью 40 т каждый. Сцепная масса каждой секция составляет 124 т. Мощность 15-минутного режима достигает 7600 кВт, скорость - 25,3 км/ч. Допускаемый уклон равен 60 ‰, минимальный радиус кривых при скорости 10 км/ч - 60 м. Предусмотрен электромагнитный тормоз. Управление агрегатом осуществ-ляют микропроцессорной системой управления тяговым приводом, выпол-ненной с двойным резервированием. Для узкоколейных железных дорогах создан электровоз управления ПЭУ1, работающий на постоянном токе напряжением 550 В. Тепловозы с механической и гидромеханической передачами, пере-дающие незначительные мощности - соответственно, до ≈300 и ≈900 кВт, име-ют ограниченное применение на карьерах (обычно на вспомогательных рабо-тах). Основное применение получили тепловозы с электромеханическими передачами(при этом система дизель-генератор постоянного или перемен-ного тока питает электрической энергией тяговые осевые электродвигатели и вспомогательные машины).
Тепловозы ТЭМ1, ТЭМ2и ТЭМЗс электрической передачей имеют сцепную массу 120-122 т и дизель мощностью 735-880 кВт. Оборудование тепловозов смонтировано на раме, установленной на двух трехосных тележ-ках. Кузов тепловоза состоит из пяти частей: кабины машиниста (где установ-лен пульт с приборами управления тепловозом); машинного отделения (где на валу дизеля установлен главный генератор, кроме того, от дизеля приводится в движение компрессор, вентиляторы охлаждения тяговых двигателей, генераторы для питания цепей управления и освещения и вентилятор холодильника); холодильной камеры; высоковольтной камеры; аккумуляторной Тяговые дви-гатели соединены последовательно в две группы по три в каждой Топливный бак рассчитан на пять с половиной тонн топлива. Тепловоз ТЭЗ(рис. 2.1) может работать в одном и двухсекционном ис-полнении (2ТЭЗ). Каждая секция сцепной массой 127 т имеет дизель мощностью 1470 кВт. Дизель 5 и главный генератор 4 установлены в центре тепловоза на общей раме 10 и представляют собой единый силовой агрегат - дизель-генератор, общая масса которого достигает 30 т. Мощность от вала дизеля отбирается через передний 3 и задний 6 редукторы для привода агрега-тов вспомогательного оборудования.
Рис. 2.1. Схема расположения оборудования на тепловозе с электрической передачей (ТЭ–ЗТ)
С передним редуктором связаны вентилятор 2, служащий для охлажде-ния двигателей передней тележки и двухмашинный агрегат 1, состоящий из возбудителя, питающего обмотку главных полюсов, и вспомогательного ге-нератора низкого напряжения для управления, освещения и т.д. С задним ре-дуктором связан вентилятор для охлаждения двигателей задней тележки 7 тормозной компрессор 8 и вентилятор холодильника 9 (для охлаждения воды и масла). Между кабиной и машинным отделением расположена высоковольтная камера, в которой размещены электрические аппараты тепловоза. По обеим сторонам дизеля (под полом) размещены аккумуляторные батареи. Рама тепловоза опирается на две трехосные тележки 11 с электродвигателями посто-янного тока и последовательного возбуждения на трамвайной подвеске. По конструкции механической части тепловоз с электромеханической передачей аналогичен электровозу (рис. 2.1). Для эксплуатации в условиях холодного климата выпускаются тепловозы ТЭ10С, оборудованные котлом подогрева рабочих жидкостей. Тепловозы характеризуются автономностью работы (нет контактной сети) и сокращением времени на переукладку неэлектрифицированных путей, что повышает производительность погрузочно-транспортного оборудо-вания на 10-15 %. Вместе с тем капитальные затраты на приобретение их выше на 15-20 %, а преодолеваемые уклоны ниже, чем при электрифициро-ванном транспорте из-за небольшой удельной мощности. Поэтому тепловозы эффективны в сравнительно неглубоких карьерах, при большой протяженно-сти передвижных путей, а также в местах, удаленных от электростанций. Основными параметрами локомотивовявляются ширина колеи, сцепная масса, мощность тяговых двигателей, осевая формула, конструктивная скорость движения, минимальный радиус поворота и линей-ные размеры. Сцепная масса (сцепной вес) - это масса (вес) локомотива, приходя-щаяся на его ведущие колеса. Сцепная масса тепловозов и электровозов со-ставляет 90-180 т; тяговых агрегатов - 360-375 т. Чем больше сцепная масса, тем больше производительность состава и тем больший подъем можно пре-одолеть. Мощность двигателя определяется режимом его работы. Различают ча-совой и длительный режимы работы двигателя. Первому соответствуют ча-совые значения тока, силы тяги, скорости движения, второму - длительные ток, сила тяги и скорость. Часовой ток - это условно постоянный ток, проте-кающий по обмоткам тяговых двигателей в течение часа при условии, что ни одна часть двигателей не перегревается. Длительный ток условно протекает по обмоткам двигателя в течение смены. Показателем энерговооруженности локомотива является удельная мощность. Осевая формула показывает число ходовых тележек, которые соедине-ны между собой или нет, и число осей в тележке. Минимальный радиус поворота составляет 50 м, конструктивная скорость движения - 60 км/ч. К линейным размерам относятся длина, ширина и высота, которые должны соответствовать габаритам приближения строений и подвижного состава Контрольные вопросы и задания 1. Дайте классификацию карьерных и рудничных локомотивов. 2. Назовите основные параметры локомотивов. 3. Изобразите схемы питания электроэнергией электровозов постоянного и переменного тока. 4. Что такое сцепной вес локомотива? 5. Опишите общее устройство электровоза. 6. В чем принципиальное отличие между локомотивами, работающими на постоянном и переменном токе? 7. Какие виды торможения применяются на карьерных локомотивах? 8. Опишите общее устройство тепловоза 9. Что такое «сцепной вес»? 10.Что такое «осевая формула»? 11.Какие режимы работы двигателей локомотива вы знаете?
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
