【正文】 750mm3 （ 4）重量： 140KG 電氣原理： 該調(diào)速器的原理方框圖見(jiàn)圖 2－ 9所示： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 37 頁(yè) 主控?cái)夭ㄎ针娙菔謩?dòng)控制 脈寬調(diào)制限流保護(hù) 圖 2－ 9 調(diào) 速器原理方框圖 本調(diào)速器主要由四部分組成： （ 1）直流輸入及吸收。 技術(shù)指標(biāo)： （ 1）蓄電池電壓 90V； （ 2）調(diào)壓范圍： 5～ 95%UDC （ 3）體積： 570179。核心部分采用了電子電路，模板等組成，因而取消了凸輪和觸頭，大大降低了維修量，也降低了制造成本。該調(diào)速器具有短路保護(hù)，過(guò)流保護(hù)，欠壓保護(hù)等保護(hù)功能。其控制器采用斬波調(diào)速控制的調(diào)速方式。故操作也不方便。所以在礦用電機(jī)車(chē)上普遍采用凸輪型控制器。 隔爆控制器 隔爆控制器常用的有凸輪控制器和斬波控制器等，現(xiàn)將兩種控制器優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下： ： 礦用電機(jī)車(chē)的控制器最常見(jiàn)的有凸輪型和鼓型兩種。 （ 3）相對(duì)于機(jī)車(chē)的縱向，具有加速度不大于 30m/s 的沖擊。試驗(yàn)持續(xù) 1min .試驗(yàn)結(jié)果以不連續(xù)滴水（每間隔大于 10s 滴水1 滴即視為不連續(xù)滴水）為合格。試驗(yàn)壓力為參考?jí)毫Φ? 倍，（參考?jí)毫楦舯驮囼?yàn)設(shè)備試驗(yàn)中得到的幾個(gè)最大平滑壓力的最高值）但應(yīng)不小于 。當(dāng)溶 積 不大于 時(shí)，可用牌號(hào)不低于 HT25 的灰鑄鐵制成；當(dāng)容積為 回以上時(shí)，須用鋼或鑄鐵制成。（插銷(xiāo)插入和撥脫 1次算一次）。 （ 2）產(chǎn)品在振動(dòng)和沖擊的條件下，不應(yīng)產(chǎn)生機(jī)械損傷，緊固件松脫，誤動(dòng)作以及影響產(chǎn)品正常工作的其他現(xiàn)象。 （ 2）接線(xiàn)盒結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)，須便于接線(xiàn)，并留有適合于導(dǎo)線(xiàn)彎曲半徑的空間，還須考慮到正確連接電纜后，其電氣間隙和爬電距離應(yīng)符合隔爆安全 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁(yè) 規(guī)程之規(guī)定。 （ 3）外殼上的不透螺孔，其周?chē)暗撞康暮穸软毑恍∮诼菟ㄖ苯拥娜种?，但至少? （ 4）緊固用螺栓和螺母須有防松裝置。 外殼的緊固 ： （ 1）螺栓和螺母不允許用塑料或輕合金材料制成。 對(duì)隔爆接合面的要求： （ 1）隔爆面的粗糙度須不低于 。牽引電動(dòng)機(jī)其額定電流為 112A，所以選用規(guī)格為 200A。 （ 2）產(chǎn)品額定電流分為： 2， 5， 10， 50， 100， 200A。 隔爆型插銷(xiāo)連接器 隔爆型插銷(xiāo)連接器根據(jù)蓄電池的電壓不同而種類(lèi)繁多。 （ 10）連接線(xiàn)的電纜芯線(xiàn)與鉛銻合金接頭的鑄件應(yīng)牢固可靠，其兩端接觸電阻 Rc 應(yīng)小于 24uΩ (20℃ )。 （ 7）電源裝置應(yīng)具有良好的抗漏點(diǎn)性能，蓄電池各對(duì)箱體極柱的絕緣電阻不得小于 15KΩ 。 （ 5）電源裝置應(yīng)具有良好的耐振動(dòng)性能和沖擊性能，箱蓋應(yīng)能承受 75J 能量的沖擊試驗(yàn)。 （ 3）電源裝置中兩相鄰蓄電池之間的最大放電電壓不超過(guò) 24V，極柱之間的爬電距離不少于 35mm，如果最大放電電壓超過(guò) 24V，則 每 超過(guò) 2V，爬電距離應(yīng)增加 1mm。 （ 2）電源裝置的箱體及其結(jié)構(gòu)均采用金屬材料和耐用電解液作用的，機(jī)械強(qiáng)度好，不易燃燒的絕緣材料。因此本機(jī) 車(chē)采用鉛酸蓄電池。 從上述 兩 種蓄電池分析中可以看出相對(duì)的優(yōu)缺點(diǎn)： 堿性蓄電池對(duì)比于鉛酸蓄電池的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）結(jié)構(gòu)相當(dāng)堅(jiān)固； （ 2）電氣強(qiáng)度好，使蓄電池能很好地 經(jīng)受住短路，過(guò)充和過(guò)放電等； （ 3）壽命長(zhǎng)約 8年，而鉛蓄電池只有 46年； （ 4）重量較輕，比相同容量和相同電壓的鉛酸蓄電池的重量一般要輕 30%； （ 5）運(yùn)行中消費(fèi)的電解液量較小。堿性蓄電池的放電電流可以大于 1小時(shí)的放電電流，但經(jīng)常地過(guò)放電對(duì) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 33 頁(yè) 蓄電池是不利的，因?yàn)樵谶^(guò)放電時(shí)，負(fù)極板的二價(jià)鐵進(jìn)一步氧化為三價(jià)鐵，這種三價(jià)鐵不易還原（不可逆損失）。所以充電室必須通風(fēng)良好。其一般過(guò)程為： 充電 ： 2Ni(OH)2 +Fe(OH)2 +kOH→ 2Ni(OH)3 + Fe +KOH 放電： 2Ni(OH)3 + Fe +KOH→ 2Ni(OH)2 +Fe(OH)2 +kOH 從上述堿性蓄電池的化學(xué)反應(yīng)方程式中可以看出，當(dāng)充電或放電時(shí)，電解液 KOH 的成分不改變，只起導(dǎo)電作用，因?yàn)閴A性蓄電池的電解液不分解，所以蓄電池中電解液的損耗量較小，此外，堿性蓄電池的活性物質(zhì)不溶于電解液中，其體積也不會(huì)有很大的改變，所以堿性蓄電池能用很久。 （ 2）充放電原理 當(dāng)充電時(shí)鎳鐵蓄電池的正極板上，氫氧化鎳轉(zhuǎn)化為高次的氧化物，而負(fù)極板上已生成鐵的氧化物則還原為金屬鐵（或鎘）。它能防止電解液濺出，外殼內(nèi)氣壓超過(guò)一大氣壓又可自動(dòng)排出氣體。 堿性蓄電池的外殼的上蓋必須蓋嚴(yán)，否則電解液會(huì)產(chǎn)生碳酸鹽類(lèi)有害物。 鎳鐵蓄電池中的負(fù)極板比正極板多一塊。堿性蓄電池的每一極板上 都有一 圓孔，用鍍鎳鋼螺栓將同性極板連接起來(lái)。這些管子 、 箱子或袋子中裝有活性物質(zhì)，其表面有許多細(xì)孔，允許離子通過(guò)，但不允許活性物質(zhì)漏出。堿性蓄電池的正極板是鍍鎳的鋼 框。 堿性蓄電池 （ 1） 構(gòu)造 堿性蓄電池有鎳鐵式和鎳鎘式兩種。 （ 3）容量 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁(yè) 鉛酸蓄電池充電時(shí)的充電量及放電時(shí)的放電量，（以安培小時(shí)為單位）稱(chēng)為蓄電池的容量。電機(jī)車(chē)用的鉛酸蓄電池，其電壓在 ～ 以下，即不許 再 放電 ， 不然，就可能將蓄電池?fù)p壞。接近放電終了時(shí)，電壓急劇下降，應(yīng)停止放電。切斷電源后，蓄電 池的端電壓為 ～ 。鉛酸蓄電池的額定電壓為 2V。室內(nèi)應(yīng)使用隔爆型的照明等電氣設(shè)備。于是在正極板上析出的氧氣， 負(fù) 極板上析出氫氣，此種現(xiàn)象稱(chēng)為電解液沸騰。蓄電池的充電和放電的化學(xué)反應(yīng)式如下： 放電 PbO2 + Pb + 2H2SO4 → 2PbSO4 +2H2O 充電 2Pb SO4+2 H2O → PbO2 +Pb +2H2 SO4 充 電過(guò)程應(yīng)進(jìn)行到正負(fù)極板上不 再 有硫 酸鉛為止。 （ 2）充放電 原理 鉛酸蓄電池放電時(shí)在正負(fù)極板上都形成硫酸鉛（ PbSO4） ,即正極板上的過(guò)氧化鉛被還原，而在負(fù)極板上的鉛被氧化，此時(shí)，消耗硫酸變成水，使電解液比重下降。 在裝置蓄電池時(shí)，極板下面的邊緣離開(kāi)外殼的底面要有足夠的距離，這樣電池在工作時(shí)所脫落和破碎的活性物質(zhì)，沉淀在外殼底版上時(shí)，就不致造成極板短路。 蓄電池上面有蓋，蓋上有孔塞。各正負(fù)極板分別用 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁(yè) 連接桿連成一組，每組上面有 1～ 2 個(gè)接線(xiàn)柱，作為蓄電池的引出端。正負(fù)極板彼此間隔排列，正極板夾在負(fù)極板夾的中間，正極板的數(shù)量比負(fù)極板少一塊。 其外殼容器是由硬橡膠做成，外殼內(nèi)注有硫酸（ H2SQ4）溶液。 電氣部分 電源裝置 蓄電池 ： 礦用蓄電池有鉛酸蓄電池和堿性蓄電池兩種。細(xì)砂經(jīng)出砂導(dǎo)管落在軌面上，砂箱靠彈簧復(fù)位。 2)作用 電機(jī)車(chē)在起動(dòng)或制動(dòng)時(shí) ， 撤砂裝置在電機(jī)車(chē)車(chē)輪前的軌面上撤布砂子，以此提高電機(jī)車(chē)動(dòng)輪與鋼軌間的粘著系數(shù)，以及電機(jī)車(chē)的牽引力和制動(dòng)力。 備用四個(gè)砂箱分別裝在機(jī)車(chē)車(chē)架的四個(gè)角。撒砂的作用為提高粘著系數(shù) ，提高牽引力，防止起動(dòng)或加速時(shí)車(chē)輪空轉(zhuǎn)。為避免此現(xiàn)象，需采取一定的機(jī)構(gòu)加以限制。為使電機(jī)車(chē)制動(dòng)，閘瓦上的制動(dòng)力不能超過(guò) — 定限度，這個(gè)限度稱(chēng)為“制動(dòng)力的極限值”，超過(guò)此值時(shí)會(huì)將車(chē)輪抱死，不僅降低了制動(dòng)效果．甚至?xí)斐奢喒克蓜?dòng)和車(chē)輪踏 面 損傷。夾角； (2)當(dāng)司機(jī)加在手輪上的力為 12kg— 16kg 時(shí)，閘瓦的最大壓力等于電機(jī)車(chē)粘重的 70%75%； (3)機(jī)械制動(dòng)裝置的制動(dòng)率計(jì)算公式如下： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁(yè) 一般手制動(dòng)裝置的制動(dòng)率為 一 ，電機(jī)車(chē)的手制動(dòng)裝置的制動(dòng)率最大為 — 。 電機(jī)車(chē)制動(dòng)緩解時(shí)，司機(jī)逆時(shí)針?lè)较蛩山馐州?，絲桿和螺母的螺旋副推力將平 衡 板推回，帶動(dòng)拉桿 位移，使制動(dòng)桿上端后栘，在杠桿力的作用下，閘瓦離開(kāi)車(chē)輪踏面，閘瓦在自重和彈簧片的作用下復(fù)位，恢復(fù)與車(chē)輪踏面的間隙，使電機(jī)車(chē)制動(dòng)緩解。 反正扣調(diào)節(jié)螺柱兩端各有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相反的螺母，用來(lái)固定制動(dòng)桿和調(diào)節(jié)螺母的位置。 固定在 平 衡板上的螺母中心有一小孔，用于注油和潤(rùn)滑。 閘瓦裝在車(chē)輪水平中心線(xiàn)以下并使閘瓦壓力中心線(xiàn)同車(chē)輪水平中心線(xiàn)成 15176。絲杠裝在車(chē)架的孔內(nèi)，螺母固定在 平 齒板的中間。拉桿的左右移動(dòng)可使閘瓦進(jìn)行制動(dòng)或緩解。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁(yè) 3)機(jī)械制動(dòng)裝置動(dòng)作過(guò)程 4 個(gè)車(chē)輪的外側(cè)各裝有 — 塊閘瓦，閘瓦鉸接在制動(dòng)桿上。 1)組成 機(jī)械制動(dòng)裝置由手輪，絲杠，螺母，平衡板，傳動(dòng)拉桿，制動(dòng)桿，連桿支承座，閘瓦，調(diào)節(jié)螺柱，彈簧片等組成。 手動(dòng)控制是最基本的方法，可以單獨(dú)設(shè)置。如圖 2－ 7所示。 電機(jī)車(chē)都 沒(méi) 有電氣制動(dòng)裝置，其優(yōu)點(diǎn)是：不磨損機(jī)車(chē)的車(chē)輪和閘瓦，但制動(dòng)力隨電機(jī)車(chē)運(yùn)行速度的降低而減小，不能使電機(jī)車(chē)完全停住。調(diào)壓調(diào)速的回饋制動(dòng)成本較高，因制動(dòng)頻繁和電流過(guò)大，會(huì)造成電子元件毀壞和老化 ， 故不宜采用。另外，制動(dòng)時(shí)間不好控制，不及時(shí)斷電，會(huì)使得電機(jī)車(chē)反方向運(yùn)行，增加了危險(xiǎn)性。 綜上所述的３種制動(dòng)方式，應(yīng)用在電機(jī)車(chē)上以能耗制動(dòng)最為簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。隨著轉(zhuǎn)速的下降Ｅ a下降，到 Ea 等于降低后的電壓值時(shí)，回饋制動(dòng)結(jié)束。此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，把機(jī)車(chē)失去的位能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽娏饔呻姌辛飨螂娫凑?，能量反饋給電源，所以稱(chēng)為回饋制動(dòng)。因 為 n ＞ n 。若制動(dòng)的目的是為了停車(chē)，而不是反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近于零時(shí)必須立即斷開(kāi)電源，否則轉(zhuǎn)速過(guò)零后又反方向起動(dòng)。因此，在反接制動(dòng)時(shí)電樞電路中串入附加電阻，電阻的大小選擇應(yīng)使反接制動(dòng)時(shí)電樞電流不超過(guò)電流的 倍。此時(shí)電樞電流與原來(lái)相反，數(shù)值很大， 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 產(chǎn)生一個(gè)很大的電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)很快停轉(zhuǎn)，稱(chēng)之為反接制動(dòng)。為了避免制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)電樞電流過(guò)大給系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)帶來(lái)不利影響，通常選擇 Rz 使最大制動(dòng)電樞電流不超過(guò)電動(dòng)機(jī)額定電流的 2～ 倍。這個(gè)過(guò)程的物理性質(zhì)是電動(dòng)機(jī)由電機(jī)車(chē)自身的慣性作用拖動(dòng)發(fā)電，把存儲(chǔ)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，在消耗在 Ra 和 Rz 上，所以 成為能耗制動(dòng)。磁通方向沒(méi)變，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向也沒(méi)變。 能耗制 動(dòng) ： 電動(dòng)機(jī)原先處于電動(dòng)狀態(tài)工作（電磁轉(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)方向相同） ， 制動(dòng)時(shí)，保持勵(lì)磁電流不變，即磁通方向不變，把電樞兩端從電源立即轉(zhuǎn)接到電阻 Rz上，此電阻稱(chēng)為制動(dòng)電阻。電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)方向相反進(jìn)行制動(dòng)，這時(shí)稱(chēng)為電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。因此手動(dòng)制動(dòng)一般應(yīng)用于小噸位的機(jī)車(chē)，本機(jī)車(chē)自重為 5T，可以選用手控機(jī)械制動(dòng)器。這種操作方式顯然會(huì)造成電動(dòng)機(jī)連續(xù)過(guò)載，此外，這種方式還會(huì)導(dǎo)致輪轂和制動(dòng)閘瓦的過(guò)度磨損。這兩種制動(dòng)方式適用于各類(lèi)機(jī)車(chē)。但是礦山 的 正常情況下，很難達(dá)到如此的要求 ， 因此也不常用。還 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) 有些機(jī)車(chē)安裝的是空氣軌道制動(dòng)器，其制動(dòng)靴是借壓縮機(jī)空氣制動(dòng)缸將其低壓 在 軌道上，而制動(dòng)缸的氣源則由電氣控制，其懸掛必須調(diào)整得使磁鐵總是處于軌面上大體相同的距離，且應(yīng)盡可能地靠近軌面。當(dāng)電流通過(guò)電磁線(xiàn)圈時(shí)，磁鐵便吸住并壓住鋼軌，磁鐵的鋼軌與鋼軌摩擦產(chǎn)生了機(jī)車(chē)所需的制動(dòng)力。電力機(jī)車(chē)使用各種不同的制動(dòng)器有以下幾種類(lèi)型： （ 1）手控機(jī)械制動(dòng)器； （ 2）液壓機(jī)械 制動(dòng)器； （ 3）空氣機(jī)械制動(dòng)器； （ 4）電力變阻制動(dòng)器； （ 5）磁化鋼軌制動(dòng)器； （ 6）軌道機(jī)械制動(dòng)器； 對(duì)于架線(xiàn)電機(jī)車(chē)常采用液壓制動(dòng)和空氣制動(dòng)，此兩種制動(dòng)效果優(yōu)于其他方式的制動(dòng)，但需加單獨(dú)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，且耗電量大，制造成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只適合用于架線(xiàn)大噸位機(jī)車(chē)上。 3)技術(shù)要求 (1)電機(jī)車(chē)的連接銷(xiāo)為 50mm 直徑的鍛鋼件； (2)連接裝置都要經(jīng)過(guò)拉力和破斷力試驗(yàn)，其安全系數(shù)要符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定?，F(xiàn)在使用的是八字環(huán) (雙環(huán)，三環(huán) )和 電磁自動(dòng)鉤。 (2)一個(gè)連接刁距軌面的高度分別為 270mm， 320mm， 430mm，稱(chēng)之為牽引高度，可連接下同高度的礦車(chē)。沖擊一般來(lái)自電機(jī)車(chē)和礦 車(chē) 連接瞬間，如電機(jī)車(chē)制動(dòng) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 時(shí)與礦車(chē)的撞擊，以及機(jī)車(chē)掉道，追尾，碰頭等事故發(fā)生的強(qiáng)烈沖擊。 (3)在緩沖器上有 2— 3 個(gè)連接口和一個(gè)連接銷(xiāo)孔，用來(lái)插入連接銷(xiāo)，懸 掛 連接裝置并傳遞牽引力或制動(dòng)力