книги / Рудничный транспорт

Для разгрузки компрессора от давления воздуха, находящегося в воздухосборнике при остановке компрессора, и для предотвра­ щения утечек воздуха через клапаны компрессора применяется обрат­ ный клапан. Он пропускает воздух только в направлении от компрес­ сора к воздухосборникам.

а** 2 1

Рис. 114. Рабочее пневматическое оборудование электровоза

Регулятор давления АК-11А (рис. ИЗ) подключен к напорной магистрали и служит для автоматического включения двигателя компрессора при снижении давления в пневмосистеме до 4,4 кГ/см2

ивыключения при возрастании давления до 6—6,5 кГ/см2. Действие регулятора давления основано на принципе взаимного урегулиро­ вания пружины 9 с одной стороны и соответствующего давления воздуха на резиновую диафрагму 7 с другой стороны. В зависимости от степени нажатия пружины устанавливается давление, при котором включается или выключается регулятор, замыкая или размыкая по­ средством специального устройства электрическую цепь двигателя компрессора. Нормальная работа пневмосистемы зависит от хорошей регулировки аппарата. Регулировка производится винтами 5 и 12

игайкой 6.

Для передачи необходимого усилия на тормозные рычаги при торможении на электровозе устанавливаются тормозные цилиндры (рис. 114, а), по одному с каждой стороны электровоза. Цилиндр представляет собой корпус 1, в котором находится поршень. Пор­ шень состоит из диска 2 с направляющей трубой 3 и резиновой манжетой 4. Возвратная пружина 5 отжимает поршень в крайнее отторможенное положение, когда в камере А давление равно нулю. В диск поршня упирается шток 6. Другой конец штока с помощью вилки 7 и пальца соединен с рычагом тормозной системы. При вклю­ чении тормозного крапа сжатый воздух поступает из воздухосбор­ ника в тормозные цилиндры. Усилие, развиваемое на штоке поршня, при давлении в пневмосистеме 4,5 кГ/см2 составляет 710 кГ на электровозах 14КР-2, а на электровозах 25КР-1—820 кГ. Максималь­ ный ход поршня тормозного цилиндра у электровозов 14КР-2 равен 100 мм. При растормаживании возвратная пружина возвращает пор­ шень в исходное положение. Прижатие тормозных колодок к бан­ дажам колес электровоза осуществляется через 0,4—0,9 сек после включения крана. При ручном торможении колодки прижимаются только через 5—6 сек после начала вращения штурвала машинистом. Таким образом, при ручном торможении тормозной путь электровоза удлиняется на 15—20 м.

Для управления тормозными цилиндрами пневматического тор­ моза служит тормозной кран (рис. 115, а), установленный на электро­ возах 10КР-2 и 14КР-2. Тормозной кран находится в кабине ма­ шиниста, им управляют с помощью ножной педали. Он имеет впуск­ ной 1 и выпускной 2 клапаны, стальную диафрагму 5, нажимную пружину 4, ножную педаль 5, толкатель 6. При подъеме педали толкатель воздействует на шток 7, который опускается и прогибает упругую стальную диафрагму. Диафрагма, прогибаясь, опускает и прогибает промежуточную планку крана. При этом планка одним концом отжимает конусный впускной клапан, а другим концом зак­ рывает выходное отверстие выпускного клапана. В этом положении сжатый воздух из пневмосистемы поступает в полость А тормозного крана, а оттуда в тормозные цилиндры. При возвращении рычага тормозного крана в исходное положение планка поднимается и пере­ крывает впускной клапан. В этом положении прекращается поступ­ ление сжатого воздуха в полость А и открывается выпускной клапан, через который отработанный сжатый воздух из тормозных цилиндров через полость А выходит в атмосферу.

На электровозах устанавливаются четыре песочницы с инжекто­ рами и с пескоотводящими трубками. Просыпка песка на рельсы осуществляется инжекторами (рис. 114, б). Песок из бункера песоч­ ницы через отверстие попадает в корпус 1 инжектора, где подхваты­ вается струей сжатого воздуха, выходящего из сопла 2, проходит по трубе 3 и шлангу 4 и попадает на рельсы.

Блок управления (рис. 115, б) состоит из отдельных пусковых пневмокнопок. При нажатии на кнопку 2 шток 3 воздействует на клапан 4, опускает его и открывает отверстие, по которому сжатый

воздух из канала блока по пневмоприводу подается соответствующему пневмоаппарату. Когда кнопка отпущена, клапан под действием пружины 5 возвращается на место и перекрывает доступ сжатого

Рис. 115. Оборудование управления пневмоси­ стемой

воздуха из пневмосистемы к пневмоаппарату. Между корпусом 1, штоком 3 и клапаном 4 имеются уплотнения 6.

Для управления токоприемником служит пневматический привод, состоящий из цилиндра с рьТчажной системой. При пода'че в цилиндр сжатого воздуха шток цилиндра через систему рычагов регули­ рует положение токоприемника. Кроме пневматического привода

предусматривается ручное поднятие токоприемника, к которому прибегают при отсутствии давления в пневмосистеме.

На электровозах, снабженных пневмосистемой, устанавливается пневматическая сирена, или тифон, который включается кнопкой. Для контроля за давлением сжатого воздуха в пневмосистеме служит манометр, установленный в кабине машиниста.

Все пневмоприемники и аппараты соединены между собой пневмо­ сетью. Основная магистраль проложена цельнотянутыми трубами, а ответвления от труб к пневмоприемникам выполнены резинотка­ невыми рукавами диаметром 13 мм.

§4. Электрическое оборудование электровозов

Кэлектрическому оборудованию электровозов относятся тяговые двигатели, аппаратура управления работой тяговых двигателей, аппаратура защиты силовой цепи, пусковые сопротивления, токо­ приемники и осветительная аппаратура.

Вкачестве тяговых двигателей на рудничных электровозах уста­ навливают двигатели постоянного тока с последовательным воз­

буждением (сериесные). Корпуса тяговых двигателей вследствие тяжелых условий работы (наличие рудничной пыли, грязи и из-за значительных вибраций) делаются особо прочными, закрытыми, с естественным охлаждением, т. е. с отводом тепла в окружающую среду через корпус. Двигатели для аккумуляторных электровозов, кроме того, изготовляются во взрывобезопасном исполнении.

В зависимости от числа ведущих осей и от конструктивных осо­ бенностей рудничные электровозы имеют один, два или четыре тя­ говых двигателя. Двухосные рудничные электровозы отечествен­ ного производства имеют по два тяговых двигателя —по одному на каждую ось, за исключением электровозов 2АРП и ЗКР, которые имеют по одному двигателю. Электровоз 25КР-1 имеет четыре дви­ гателя.

Так, электродвигатель типа ЭДР-25 предназначен для установки на электровозах 7КР-1 и 10КР-2 и состоит из корпуса, подшипни­ кового щита, якоря, четырех главных и трех дополнительных по­ люсов и двух щеткодержателей. Корпус двигателя отливается из стали и имеет фланец с четырьмя отверстиями для крепления к ре­ дуктору и два ушка для подвески к раме электровоза. Со стороны коллектора корпус имеет глухую стену с камерой для якорного подшипника, а со стороны шестерни — съемный подшипниковый щит, отлитый из стали. В верхней части корпуса устроен люк с крыш­ кой для осмотра коллектора, щеток и щеткодержателей. Сверху на корпусе имеется прилив, служащий вводной коробкой. Сбоку в ко­ робке выполнено отверстие с уплотнениями для ввода кабеля. Крышка коробки крепится на четырех болтах.

Внутри корпуса расположены четыре главных и три дополнитель­ ных полюса индуктора. Дополнительные полюсы служат для улуч­ шения условий коммутации.

Якорь двигателя ЭДР-25 набран из листовой полюсной стали. Листы насажены на якорную втулку, которая крепится на валу шпонкой. Обмотка якоря волнообразная последовательная, что поз­ воляет иметь только параллельные ветви, а следовательно, и две щетки. Коллектор набран из 105 пластин, изготовленных из твердо­ тянутой меди. Ток подводится к коллектору через две угольные щетки, которые вставлены в корпус щеткодержателей.

Конструкция тяговых двигателей типа ЭДР для других электро­ возов аналогична приведенной. Они различаются только основными размерами, номинальной мощностью и скоростью вращения.

ГкГ

то

1600

1ЧОО

1200

1000

800

600

чоо

ZOO

о 40 80 120 160 La

Рис. 116. Электромеханические характеристики тяговых двигателей

Свойства тяговых двигателей характеризуют так называемые электромеханические или рабочие характеристики двигателя, ко­ торые выражают зависимость тока якоря от величин, определяющих рабочий режим двигателя: скорости вращения; вращающего мо­ мента и к. п. д. Для удобства расчетов все величины относят к ободу ведущих колес. Поэтому характеристику скорости вращения двигателя заменяют характеристикой скорости движения электро­ воза, а характеристику вращающего момента на валу двигателя — характеристикой силы тяги на ободе колеса.

На рис. 116 приведены электромеханические характеристики тяговых двигателей ЭДР-10 и ЭДР-25. По горизонтали (оси абсцисс) отложен ток якоря /, а по вертикали ( оси ординат) — значение силы тяги F, скорости движения электровоза v и к. п. д. ц.

Каждый двигатель электровоза характеризуется мощностью, на­ пряжением, током якоря и скоростью вращения. Мощность тягового

двигателя относят к часовому или длительному режиму его работы. В паспорте двигателя указывается часовая мощность, которая яв­ ляется номинальной.

Управление тяговыми двигателями сводится к выполнению сле­ дующих операций: пуску, регулированию скорости, выключению двигателей при движении электровоза, торможению и остановке электровоза, реверсированию двигателей. Все операции осуществляют переключением электрических цепей с помощью контроллеров, командоконтроллеров и пусковых сопротивлений. Электрическую цепь, соединяющую тяговые двигатели, сопротивления, контроллер и кон­ тактную сеть или аккумуляторную батарею, называют главной или силовой. Если переключения в главной цепи производят непосред­ ственно контроллером, то такой способ управления двигателями на­ зывается непосредственным. Если переключения в главной цепи производят с помощью вспомогательных цепей (цепей управления), то такой способ называют косвенным или дистанционным. На р у д ­ ничных электровозах отечественного производства применяются оба способа управления. Дистанционное управление применяется на электровозах 25КР. На остальных типах электровозов применяется непосредственное управление.

Для пуска электровоза необходимо пустить в ход тяговые дви­ гатели. Если включить их в цепь сразу на полное напряжение, то

вмомент включения ток в обмотке якоря достигнет большой величины и может разрушить изоляцию обмотки. Поэтому в период пуска в цепь якоря вводят пусковые сопротивления такой величины, чтобы пусковой ток не превышал допустимых пределов. С возрастанием скорости вращения якоря в его обмотке увеличивается противо э. д. с.,

врезультате чего ток в якоре уменьшается, что позволяет посте­ пенно уменьшать сопротивление до нуля.

При увеличении скорости вращения двигателя необходимо, чтобы пуск электровоза происходил плавно, без рывков и ударов. Поэтому ускорение поезда должно быть величиной постоянной, а движение равномерно ускоренным. Скорость вращения двигателей в период пуска поезда с включенным реостатом возрастает от нуля до макси­ мального значения, и, следовательно, сопротивление пускового реос­ тата должно непрерывно уменьшаться пропорционально увеличению скорости вращения. В пусковых сопротивлениях происходит потеря напряжения и энергии. Потери энергии пропорциональны квадрату величины тока и в период пуска до момента выключения пусковых сопротивлений достигают значительной величины. Для уменьшения потерь при наличии двух тяговых двигателей применяется двух­ ступенчатый последовательно-параллельный способ их пуска ( рис. 117, а). При этом получаются две экономические ходовые скорости электровоза.

Впервый момент пуска оба двигателя и пусковые сопротивления соединены последовательно. К каждому двигателю подается напря­ жение, меньшее половинного напряжения сети, а ток, потребляемый из сети, равен пусковому току одного двигателя. По мере разгона

поезда пусковые сопротивления постепенно ступенями выводятся, и двигатели остаются включенными последовательно без сопротив­ ления. Это соответствует первому ходовому положению. Напряжение на зажимах каждого двигателя равно половинному напряжению сети, а скорость движения электровоза будет примерно вдвое меньше скорости при полном напряжении на зажимах тяговых двигателей.

Для дальнейшего увеличения скорости движения электровоза двигатели включаются параллельно и в цепь их включается сопро­ тивление. При этом на зажимах каждого двигателя напряжение будет больше половинного, но меньше полного напряжения сети. При этом потребляемый ток равен двойному пусковому току одного двигателя. Затем сопротивления постепенно выводятся и двигатели остаются включенными в цепь параллельно без сопротивления. Это соответствует второму ходовому положению. Напряжение на зажимах каждого двигателя при этом равно полному напряжению сети,

аПослеПода/ттельно

тТ'~

Параллельно

Pirc. 117. Схемы включений тяговых двигателей:

а — при двигательном режиме; б — при тормозном режиме

а скорость движения электровоза равна номинальной. На этом пуск двигателей заканчивается. Все остальные положения при последо­ вательном и параллельном соединении тяговых двигателей с вклю­ чением различных ступеней пусковых сопротивлений являются пус­ ковыми положениями.

В период пуска электровоза, т. е. при работе двигателей после­ довательно с реостатами, имеет место потеря электроэнергии. При последовательно-параллельном пуске двух двигателей потеря энергии в реостатах составляет 33% от энергии, полуденной из сети. Этого недостатка не имеет безреостатная схема управления тяговыми дви­ гателями, в которой отсутствуют пусковые сопротивления. Такая схема предложена для аккумуляторных электровозов.

Для управления электровозом аккумуляторную батарею делят на две части с равным количеством элементов в каждой. Обе части подсоединяются в силовую цепь электровоза. Различные скорости Движения электровоза достигаются последовательным и параллель­ ным соединением двигателей на половинное, а затем на полное на­ пряжение батареи.

В процессе работы необходимо, чтобы электровоз двигался с различными скоростями. Регулирование скорости вращения двигате­ лей постоянного тока возможно изменением величины подводимого

напряжения магнитного потока. Регулировка скорости изменением магнитного потока возможно только в сторону увеличения. На руд­ ничных электровозах этот способ почти не применяется. Регулиро­ вание скорости изменением напряжения на зажимах тяговых дви­ гателей производят последовательным и параллельным включением двигателей.

Торможение поезда можно осуществить механически нажатием тормозных колодок на бандажи колес или электрически. Механи­ ческое торможение приводит к быстрому износу бандажей полускатов. Электрическое торможение этого недостатка не имеет.

На рудничных электровозах применяется реостатное торможение. При реостатном торможении применяют схему перекрестного соеди­ нения двигателей (рис. 117, б). Обмотка возбуждения двигателя 1 питается от якоря двигателя 2, и, наоборот, обмотка возбуждения двигателя 2 питается от якоря двигателя 1. При таком соединении двигателей в случае возникновения неодинаковых электродвижущих сил появившийся уравнительный ток усиливает магнитный поток двигателя с меньшей э. д. с. и ослабляет магнитное поле двигателя с большей э. д. с., в результате чего э. д. с. обоих двигателей выравни­ вается. При переходе на реостатное торможение нужно отключить двигатели от сети, включить на реостат и переключить концы обмоток возбуждения по отношению к якорям.

В последнее время на электровозах при реостатном торможении применяют так называемую перекрестно-петлевую схему. При такой схеме отпадает необходимость переключения обмоток возбуждения, что позволяет упростить конструкцию контроллера.

К достоинствам реостатного торможения относятся отсутствие из­ носа колодок и бандажей и удобство управления. Недостатком его является невозможность затормозить поезд до полной остановки. Для окончательной остановки поезда необходимо применять меха­ нический тормоз.

Реверсирование двигателей можно осуществить изменением на­ правления тока в обмотке якоря или в обмотке возбуждения.

I Аппаратура управления работой тяговых двигателей. В за­ висимости от системы управления электровозами применяется раз­ личная аппаратура. При непосредственной системе управления все переключения в главной цепи тока производятся контроллерами. В этих случаях применяются силовые контроллеры. При косвенной системе управления все переключения в главной цепи производятся с помощью силовых контакторов, управляемых по вспомогательным цепям. Аппараты, управляющие контакторами, называются командоконтроллерами.

К о н т р о л л е р о м осуществляется пуск, регулирование ско­ рости, остановка и реверсирование, а также электрическое торможение электровоза. На рудничных электровозах отечественного производ­ ства при непосредственной системе управления применяют силовые контроллеры кулачкового типа. Контроллер имеет главный и ревер­ сивный барабан. С помощью главного барабана осуществляются

повороте на определенный угол кулачковая шайба нажимает своим выступом (кулачком) на ролик 1 (см. рис. 119) рычага 2 и размы­ кает контакты контактора, а при подходе к ролику впадины контакты под действием пружины 3 замыкаются.

При размыкании контакторных кулачковых элементов под нагруз­ кой между подвижным 4 и неподвижным 5 контактами возникает электрическая дуга, которая вызывает подгорание контактов. Для уменьшения подгорания каждый контакторный элемент имеет

Рис. 119. Кулачковый контактор контроллера КВС-201:

1 — ролик; 2 — рычаг; 3 — включающая пружина; 4 и 5 — подвижный и неподвижный контакты; в — искрогаснтсльная катушка; 7 — рог; 8 — колодка; 9 — искрогаситель; Ю — кронштейн; 11 — пружина контактная; 12 — пластмассовый изолятор; 13 — гибкое соеди­

боту одного из двигателей. П озиции «Вперед» и «Н азад» соответствую т включению дв ух двигателей . Реверсивны й барабан 6 представляет собой стальной вал с укрепленны м на нем бакелитовым цилиндром ,