Шахтные локомотивы. Классификация и область применения контактных, аккумуляторных и бесконтактных электровозов, гировозов и дизелевозов

На горных предприятиях для перевозки грузов по горизонтальным выработкам в составах вагонеток применяют локомотивы разнообразных типов и характеристик. Электровозы делятся: по способу питания – контактные, аккумуляторные, контактно-кабельные, контактно-аккумуляторные, высокочастотные; по роду тока – постоянного тока, переменного тока; по сцепному весу, т.е. весу, приходящемуся на вращаемые двигателями (движущие) оси, - легкие (до 5 т), средние (от 5 до 10 т), тяжелые (более 10 т); по назначению – магистральные для откатки по главным магистральным выработкам, сборочно-маневровые, предназначенные для маневровых работ и для доставки одиночных вагонеток или составов с породой и вспомогательными материалами по промежуточным выработкам.

Кроме того, электровозы различаются по конструкции ходовой части; по типу привода колесных пар; по способу управления; по способу торможения; по типу привода механических тормозов; по расположению кабины, ширине колеи, конструкции рамы, буферов, сцепок и т.д. Наибольшее распространение получили рудничные контактные электровозы постоянного тока (рис.42.1), имеющие обозначение КР – контактный рудничный, и аккумуляторные электровозы (рис.42.2), имеющие обозначения АРВ и АРП – аккумуляторный рудничный в нормальном исполнении или повышенной надежности. Контактные электровозы разрешается применять в шахтах, не опасных по газу и пыли, а также в шахтах I и II категорий на главных откаточных выработках, проветриваемых свежей струей воздуха. Аккумуляторные электровозы (АРП) применяются в выработках шахт I и II категорий, в шахтах III категории и сверхкатегорных. На вентиляционных горизонтах применение аккумуляторных электровозов допускается (с разрешения главного инженера), при содержании метана в исходящей струе не более 0,75%, а в шахтах с суфлярными выделениями и опасных по внезапным выбросам – только во взрывобезопасном исполнении.

Контактно-кабельные электровозы (ККР) кроме токоприемника имеют барабан с электроприводом для гибкого кабеля. Кабель на одном конце имеет зажим для прикрепления к контактному проводу, а другой его конец присоединен к контактному кольцу, укрепленному на барабане. Такие электровозы целесообразно применять на шахтах, имеющих короткие выработки, ответвленные от основной откаточной и не оборудованные контактным проводом, а также при проведении выработок.

Двигатели контактно-аккумуляторных электровозов, применение которых возможно в шахтах I и II категорий по газу, при движении по омываемым свежей струей выработкам питаются по контактному проводу, а при движении по выработкам, не омываемым свежей струей, - от аккумуляторной батареи. Для работы в газовых шахтах создан бесконтактный высокочастотный электровоз. Передача электроэнергии от тяговой сети к электровозу производится методом электромагнитной индукции. Тяговая сеть (рис.42.3), состоящая из двух изолированных кабелей 1, образует замкнутый контур, присоединенный к генератору 2 высокой частоты (3000 Гц). Кабели подвешены на высоте 1,7 м от головок рельсов, расстояние между кабелями 400 мм. Энергоприемник 3 электровоза состоит из ферромагнитного сердечника и нескольких витков кабеля. К электродвигателям 4 ток поступает через кремниевый выпрямитель 5. Для компенсации индуктивности кабелей линии и обмоток энергоприемника в тяговую сеть и приемный контур включены конденсаторы 6.

Постоянство тока в линии поддерживается машинным регулятором, установленным на тяговой подстанции. Преимуществами высокочастотных электровозов по сравнению с аккумуляторными являются большая производительность и отсутствие аккумуляторного хозяйства, по сравнению с контактными – отсутствие блуждающих токов (утечек тока из рельсовой цепи в почву выработки), искрения при съеме энергии и истирания приемника энергии и энергоподводящей сети, а также повышение безопасности движения людей по откаточным выработкам. К недостаткам можно отнести: более сложное устройство электровоза, необходимость установки генератора высокой частоты, опасность искрообразования в различных случайных контурах, оболочках обычных силовых кабелей, между деталями металлической крепи выработок [52].

Рис.42.2 Аккумуляторные электровозы АМ8Д (а) и АРП7 (б): 1 – рама; 2 – колесная пара; 3 – тормозная система; 4 – рессорное подвешивание; 5 – песочная система; 6 – батарейный ящик с тяговой батареей; 7 – маховик привода ручного тормоза; 8 – контроллер; 9 - фара

Рис.42.1 Контактные электровозы К10 (а) и К14 (б): 1 – токосъемник; 2 – кабина; 3 – фара; 4 – рама; 5 – песочная система; 6 – колесная пара; 7 – подвеска рамы; 8 – тормозная система; 9 – букса; 10 – рессорное подвешивание; 11 – буферно-сцепное устройство (К14 имеет центральную кабину с двумя сиденьями, наружное расположение тормозов и листовые рессоры)

Рис.42.3 Схема высокочастотной электровозной откатки [52]