恩德平

（同煤集團(tuán)四臺(tái)礦運(yùn)輸隊(duì)，山西 大同 037037）

1 礦用電機(jī)車結(jié)構(gòu)分析

礦用電機(jī)車按供電方式可分為架線式電機(jī)車與蓄電池式電機(jī)車兩種，主體結(jié)構(gòu)由機(jī)械裝置和電氣系統(tǒng)組成。煤礦采用的電機(jī)車使用直流串激牽引電動(dòng)機(jī)以提高機(jī)車牽引力，保證其一次貨運(yùn)量，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、后期維修成本偏低，在軌道上可以維持約26 km/h 的運(yùn)行速度；操作簡(jiǎn)單，只需要一名操作者，不需要額外配置輔助司機(jī)；對(duì)自然環(huán)境適應(yīng)性好，且使用電作為能量來(lái)源，不會(huì)污染工作環(huán)境，有助于改進(jìn)操作者的工作環(huán)境，杜絕設(shè)備的空氣排放，可增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)安全性[1-3]。

2 礦用電機(jī)車常見(jiàn)故障

目前，礦用電機(jī)車運(yùn)行環(huán)境相對(duì)較差，電力網(wǎng)絡(luò)電壓不穩(wěn)定、變化大，供電線路不平順，造成受電弓和電網(wǎng)接觸間隙變化頻繁；軌道所處地面不平整，鋼軌接頭縫隙不均勻，造成回饋電阻變大和輪軌間沖擊增加，電力輸送距離遠(yuǎn)，供電系統(tǒng)電阻大，造成遠(yuǎn)端電壓偏低，且無(wú)電區(qū)多；電機(jī)車和車斗之間無(wú)緩沖裝置，由于井下煤巷的截面限制采用窄軌，井下作業(yè)的管理松懈，超載運(yùn)輸比較普遍，電機(jī)車啟動(dòng)、制動(dòng)頻繁，加大了車輛內(nèi)部及輪軌間的機(jī)械碰撞沖擊[3]。礦用電機(jī)車故障主要分為電氣系統(tǒng)故障和機(jī)械系統(tǒng)故障，其故障如圖1 所示。

礦用電機(jī)車常見(jiàn)的機(jī)械故障表現(xiàn)為：制動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作不靈活，制動(dòng)距離過(guò)長(zhǎng)，也存在制動(dòng)失靈的現(xiàn)象；傳動(dòng)系統(tǒng)異響，電機(jī)扭矩突然增大，機(jī)車無(wú)法正常運(yùn)行；軸承溫度過(guò)高、異?？?，甚至出現(xiàn)與軸頸脫離的問(wèn)題；車輛在運(yùn)行中脫線。

礦用電機(jī)車常見(jiàn)的電氣故障表現(xiàn)為：合閘后自動(dòng)跳閘；合閘后機(jī)車不能正常啟動(dòng)；機(jī)車啟動(dòng)后加速度異常，出現(xiàn)過(guò)快或過(guò)慢的問(wèn)題；機(jī)車換向不良，或者無(wú)法換向；電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降。

圖1 礦用電機(jī)車故障

3 機(jī)械故障分析及處理方法

1）制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題主要由于閘瓦磨損后與車輪踏面間隙過(guò)大，和制動(dòng)轉(zhuǎn)軸銷存在缺失及過(guò)渡磨損，必須調(diào)整閘瓦和車輪踏面間隙，減少制動(dòng)空行程，及時(shí)更換制動(dòng)銷和閘瓦，并調(diào)整閘瓦和踏面的間隙和角度；車輛運(yùn)行速度高，且存在超載問(wèn)題也會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)距離變長(zhǎng)，必須進(jìn)行科學(xué)管理，預(yù)防超載才能預(yù)防該問(wèn)題發(fā)生；傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)操作性差，進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)以提高其安全性，設(shè)置液壓儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)，將制動(dòng)產(chǎn)生能量存儲(chǔ)液壓系統(tǒng)的儲(chǔ)能器。如圖2 所示，車輛制動(dòng)或下坡時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力存儲(chǔ)起來(lái)備用。

圖2 制動(dòng)再生儲(chǔ)能示意圖

2）傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生齒輪磨損或斷齒，造成輪齒嚙合效果不好，主要原因歸納為制造裝配不良、運(yùn)營(yíng)載荷過(guò)大和復(fù)雜工況下的金屬疲勞[4]。因此必須提高制造精度、改進(jìn)裝配工藝和控制運(yùn)輸過(guò)程的過(guò)載問(wèn)題，降低對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊，并且設(shè)計(jì)新的傳動(dòng)系統(tǒng)，增加其疲勞強(qiáng)度，采用錐齒輪-行星齒輪二級(jí)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，如圖3 所示，可減小機(jī)構(gòu)箱體體積、增大傳動(dòng)比、提高傳動(dòng)效果和增強(qiáng)傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖3 錐齒輪-行星輪系傳動(dòng)簡(jiǎn)圖

3）軸承發(fā)生故障會(huì)產(chǎn)生安全隱患，不及時(shí)處理會(huì)造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失。造成軸承故障的主要原因是潤(rùn)滑油不足、軸承組裝間隙過(guò)大或過(guò)小及長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)狀況下，出現(xiàn)滾道和滾動(dòng)體表面剝離和異常磨損，載荷過(guò)大或意外沖擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生局部塑性變形，形成凹痕或劃痕，繼續(xù)發(fā)展會(huì)引起斷裂。軸端密封失效或意外發(fā)生水分進(jìn)入軸箱體，會(huì)造成軸承表面銹蝕，并產(chǎn)生金屬表面電蝕。在高速重載的運(yùn)行時(shí)，軸承會(huì)發(fā)熱膨脹，產(chǎn)生金屬膠合現(xiàn)象，并引發(fā)保持架損壞。為避免軸承發(fā)生故障，設(shè)計(jì)選型時(shí)充分考慮各種運(yùn)營(yíng)工況，給定合理的徑向間隙和軸向間隙，裝配過(guò)程中進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量。由于軸承損壞前振動(dòng)會(huì)出現(xiàn)異常，在軸向底部設(shè)置振動(dòng)傳感器，提前預(yù)報(bào)故障類型，防止問(wèn)題發(fā)展，其結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

4）在運(yùn)營(yíng)中也會(huì)發(fā)生車輛脫線問(wèn)題。造成脫線的原因?yàn)椋狠唽?duì)輪對(duì)定位裝置故障，失去對(duì)車輛的約束；車輛過(guò)載造成軌道間距逐漸增大；道床不平順，外側(cè)軌道超高也會(huì)造成車輛脫線。因此必須定期對(duì)車輛定位裝置進(jìn)行檢查，防止出現(xiàn)螺栓松動(dòng)，定期測(cè)量軌道內(nèi)距和外軌加高值，并進(jìn)行調(diào)整。

4 電氣故障分析及處理方法

圖4 軸承振動(dòng)監(jiān)測(cè)示意圖

造成開(kāi)關(guān)跳閘原因是靜觸頭等部位接地，電路絕緣層老化擊穿接地引起過(guò)電流，IGBT 模塊損傷。電機(jī)車無(wú)法啟動(dòng)原因?yàn)殡娋W(wǎng)和電弓斷路，控制器導(dǎo)通存在部分?jǐn)嗦?，調(diào)速器不能收到接收到系統(tǒng)指令，電動(dòng)機(jī)通電線路局部斷路。換向器故障原因是換向極氣隙不均勻，表面粗糙度差，存有污垢，換向片間云母絕緣突出等問(wèn)題。電機(jī)啟動(dòng)不正常的原因歸納為運(yùn)行過(guò)載造成的短路，觸點(diǎn)接頭或接線端子由于振動(dòng)松脫，電機(jī)因長(zhǎng)期未清理灰塵積累造成線圈繞組過(guò)熱，引起絕緣老化。

為了降低電氣系統(tǒng)故障，必須做好日常的檢查和保養(yǎng)，并檢查踏面的異常損耗，防止異常振動(dòng)加劇電氣系統(tǒng)的損傷。電機(jī)車采用新的電氣系統(tǒng)，采用無(wú)整流子的鼠籠式異步牽引電動(dòng)機(jī)，消除原有結(jié)構(gòu)帶來(lái)的環(huán)火、易磨損問(wèn)題，減少故障率，延長(zhǎng)維修間隔，提高使用壽命。采用自動(dòng)控制模式，采用軟啟動(dòng)進(jìn)行無(wú)極牽引，并實(shí)現(xiàn)制動(dòng)電能反饋，與手制動(dòng)互相作用，提高停車安全性。