張志忠

（山西陽泉煤業(yè)集團三礦，山西 陽泉 045000）

引言

變頻調(diào)速技術(shù)作為一種先進的工業(yè)技術(shù)，越來越受到人們的廣泛關(guān)注，變頻調(diào)速技術(shù)在礦井電機車中的應(yīng)用，為工業(yè)提供了極大的便利。隨著交流變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟，在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，交流電機與直流電機相比具有功率大、效率高、無電刷和換向器，維護成本小的優(yōu)點，因此以交流電動機取代直流電動機應(yīng)用在礦用電機車上，已成為礦用電機車發(fā)展的趨勢。礦用電機車推廣應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，有利于提高電機車的調(diào)速性能，降低設(shè)備磨損，減少備品備件的投資，提高控制精度，延長設(shè)備使用壽命，從而更好地適應(yīng)井下軌道運輸發(fā)展的需求。下面將具體就變頻調(diào)速技術(shù)在礦井電機車中應(yīng)用的概況和原理展開探討。

1 變頻調(diào)速技術(shù)在礦井電機車中的應(yīng)用概況

變頻調(diào)速技術(shù)是根據(jù)電機轉(zhuǎn)動速度與工作電源輸入頻率成正比例的關(guān)系，采取交—直—交的電源變換技術(shù)，通過改變電機動工作電源頻率，從而改變電機運轉(zhuǎn)速度，是集電子、電力、電腦控制等技術(shù)于一體的實用、先進產(chǎn)品。廣泛應(yīng)用于我們生活的各個方面，如變頻空調(diào)、冰箱等常見家用電器都不同程度地應(yīng)用了變頻調(diào)速技術(shù)。除此之外，變頻調(diào)速技術(shù)在礦井電機車中的應(yīng)用更是為工業(yè)帶來了先進的勞動力，節(jié)約了大量的人力、物力資源，尤其近年來，半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，使得變頻調(diào)速技術(shù)更加強大，能夠有效處理各項繁雜的事物，其在礦井電機車的廣泛應(yīng)用堪稱工業(yè)上歷史性的突破。

2 變頻調(diào)速技術(shù)在礦井電機車中的應(yīng)用原理

變頻調(diào)速技術(shù)在礦井電機車中應(yīng)用原理比較復(fù)雜，變頻調(diào)速技術(shù)主要由走行裝置、制動裝置、撒砂裝置、緩沖器裝置和空氣裝置等構(gòu)成。下面將對這些構(gòu)成裝置進行介紹。

2.1 走行裝置

走行裝置是變頻調(diào)速器技術(shù)最重要的構(gòu)成，不同礦井電機車的走行裝置有所不同，一般走行裝置主要由軸箱、齒輪罩和輪對等組合而成，通常采用一級減速的圓柱直齒輪，大齒輪一般為兩半式，主動齒輪用鍵要配合電機的軸端。齒輪外部都安裝有齒輪套，可以有效防止阻礙物陷入齒輪中，影響其正常工作。輪對由車輪、輪軸和固定安裝在輪軸上的附件構(gòu)成，其中車輪由輪芯與輪箍鋼制作的輪箍，通過溫差法使其融為一體，輪軸在軸箱內(nèi)，兩端各裝有軸承，這種軸承不同于一般的軸承，是向心圓錐滾子軸承。軸箱則依靠彈簧承受著全部設(shè)備的重量。后走行裝置上的彈簧通常是固定在礦井電機車的側(cè)面不動的，前走行裝置上的彈簧則負責(zé)調(diào)節(jié)兩端軸承重量，使得礦井電機車承重平衡，有利于其安全運行。還有一種常見礦井電機車的走行裝置是減速箱、軸箱和輪對等構(gòu)成的。每臺礦井電機車上各有兩組，傳動安裝在軸箱中，軸箱內(nèi)部有備用的齒輪油。這種礦井電機車與上述那種礦井電機車最大的不同在于減速箱。減速箱蓋上裝有透氣塞，用來檢測箱內(nèi)油位，以便及時注油，油位應(yīng)在25～50mm。減速箱分上下兩半，其中上箱與牽引電機外殼配合，用螺栓銜接懸掛于車架上。除了減速箱以外，軸箱也與前者有所區(qū)別。這種礦井電機車選用人字型橡膠彈簧結(jié)構(gòu)，不僅使礦井電機車運行起來更加穩(wěn)定，而且人字形橡膠彈簧簡易、輕巧、靈活，能夠有效延長使用壽命，節(jié)約維修成本，比前者先進，更受礦井工業(yè)的青睞。

2.2 制動裝置

制動裝置的主要組成部分是閘瓦、杠桿系統(tǒng)、制動氣缸、橫臂等，通過人力手動或壓縮空氣，使制動閘瓦和輪緣密貼或分離，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的制動或解降。

其中閘瓦是直接摩擦車輪使礦井電機車停車的制動零件，閘瓦的使用效果取決于摩擦熱能的消散能力；制動氣缸主要用于推動主活塞；橫臂用于帶動軸箱一同水平移動。圖1為制動裝置。

圖1 制動裝置

2.3 撒砂裝置

撒砂裝置是利用手動落砂原理，在機車的4個車輪處分別裝有4個砂箱，當?shù)V井電機車制動時，可向軌道上撒砂，并且能夠根據(jù)礦井電機車的運行方位不同智能地進行撒砂。機車前行時，使用前撒砂；機車后退時，使用后撒砂，以此來增強車輪與地面的粘黏力。圖2為撒砂裝置。

圖2 撒砂裝置

2.4 緩沖器裝置

礦井電機車兩端各裝有1個具有雙向緩沖作用的插銷式車鉤裝置，對于緩沖撞擊和接掛車廂具有重要作用。緩沖器裝置能夠通過利用液壓彈簧的減震功能起到有效的緩沖作用，減少不必要的損失，能夠有效提高人和車的安全性，對礦井電機車的安全使用起著不可替代的作用。

2.5 空氣裝置

空氣裝置主要由空壓機、電動機、氣包、氣壓控制開關(guān)、安全閥、單向閥、油水分離器、腳踏閥、壓力表設(shè)備組合而成。能夠產(chǎn)生壓縮空氣，在礦井電機車運行中用于施行空氣制動。其中空氣壓縮機是現(xiàn)代化的基礎(chǔ)產(chǎn)品，用來提供氣源動力，是氣動系統(tǒng)的核心設(shè)備，由曲軸的旋轉(zhuǎn)運動使活塞往復(fù)運動引起氣缸容積發(fā)生變化，從而導(dǎo)致缸內(nèi)氣壓變化，使自由狀態(tài)的空氣經(jīng)過空氣濾清器進入氣缸壓縮到可供使用的狀態(tài)。而空氣壓縮機之所以能夠運作起來，主要依靠為其提供動力的電動機，電動機通過皮帶的傳送帶動空氣壓縮機工作，同時也為電動機的安全使用提供了可靠保障。出氣筒是礦井電機車制動系統(tǒng)中的氣體儲存設(shè)備，安裝在機車后部空壓機和電動機的下方，底部裝有排污閥，出氣筒可以利用儲存空氣壓縮機壓縮出來的氣體，用于礦井電機車的制動和鳴笛。氣壓控制開關(guān)也稱氣動開關(guān)或氣動閥，是利用開關(guān)閥門兩側(cè)氣體壓強的不同產(chǎn)生的壓力來控制開和關(guān)的系統(tǒng)，當壓力能夠承受時，可以自動閉合空壓電機，使空壓機能夠正常工作；當壓力過大時，可自動斷開空壓電機，使空壓機停止工作。氣壓表是一種氣壓輪胎氣壓表，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、精確度高，主要為了便于司機及時對系統(tǒng)進行檢測。安全閥在外力作用下常處于封閉狀態(tài)，當外界壓力過高超出標準時，通過向系統(tǒng)外發(fā)出特殊警報來防止外界壓力過高的特殊閥門，對人身安全和設(shè)備運行起著重要的保護作用，安全閥必須經(jīng)過壓力試驗才能運用。當安全閥不能正確開放時，可拉動頂桿檢查閥的工作情況，必要時可調(diào)節(jié)螺絲，重新調(diào)整開放壓力。油水分離器，用于分離壓縮空氣中聚集的水分和油分等雜質(zhì)，使壓縮空氣得到初步的凈化，能夠有效利用兩氣壓的升降自動將聚集在儲氣筒中的油、水等雜質(zhì)排掉。腳踏閥用于控制壓縮空氣進入制動缸的風(fēng)量。根據(jù)司機對腳踏板的施力進行控制。圖3為空氣裝置。

圖3 空氣裝置

3 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，推動變頻調(diào)速技術(shù)在礦井電機車中的應(yīng)用不斷取得了突破性的進展，相信隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷革新和完善，定會在礦井電機車中的應(yīng)用創(chuàng)造更大的成就。變頻調(diào)速電機車與直流牽引架線電阻調(diào)速電機車相比，在運行、維護、節(jié)約能源、節(jié)省開支方面都有著很大的優(yōu)勢。因此說變頻技術(shù)應(yīng)用于電機車中，不僅能降低電機車的維護和運行費用，減少了煤礦企業(yè)的支出，而且還能達到高性能、高可靠、高節(jié)電的目的，變頻技術(shù)應(yīng)用于電機車取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，值得今后在礦井窄軌電機車的調(diào)速方式中推廣應(yīng)用。

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