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
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
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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。
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L 1=1.04km ，班运总量的50%
（550t ）；北翼运距L 2=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3=i ‰，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min 25=t t ；
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： ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++±+=
110000a R r b W W W W g q q p n ψ 式中 p
电机车的粘着质量，6=p t ； 0q
矿车的自重，查表得72.00=q t ； ψ
电机车主动轮与钢轨间的粘着系数，查表得24.0=ψ
（按撤启动）；
b W
列车的单位运行基本阻力，查表得t N W W bL b /120==； r W 列车的单位坡道阻力，按gi W r =‰，下坡为-29.4N/t;平坡 为0；上坡为+29.4N/t 。
R W
列车的单位弯道阻力，由于曲线半径较大，所以R W 不计，N/t ； n
矿车数量，台。 可得：
下坡起运时可牵引矿车数： 39)160
4.2912024.081.91000(
5.172.06=-+-⨯⨯+=n （台） 平坡启动时，可牵引矿车数： 32)160
12024.081.91000(5.172.06=-+⨯⨯+=n （台） 上坡启动时，可牵引矿车数： 27)160
4.2912024.081.91000(
5.172.06=-++⨯⨯+=n （台） 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25=n 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： T t I I a I L L em rms
22+= 式中 a
调车系数，查表可得25.1=a ； em I 空列车运行时，单台牵引电动机的工作电流，A ； L I 重列车运行时，单台牵引电动机的工作电流，A ； em t
每一运输循环中，空列车的运行，min ；
