工矿机车采用超级电容储能的应用研究
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产业与科技论坛 2019 年 第 18 卷 第 21 期
工矿机车采用超级电容储能的应用研究
□刘云溥 李 臻 王晓燕
【内容摘要】目前工矿机车主要为采用柴油机为源动力的内燃机车，但内燃机车具有效率低、污染严重、振动噪声大、能源不可 再生等缺陷，已经不能满足人们对高效、节能、环保日益增长的需求。本文通过对工矿机车运行条件下的能耗分 析，进行超级电容储能系统配置，满足工矿机车功能需求，这种新型储能方式将成为工矿机车发展的必然趋势。
（ 二） 工矿机车能耗计算。由于工矿机车作业过程复杂， 反应。具有储能大、充放电速度快、使用寿命长、适应温度范
难以根据牵引计算能耗。可以根据能量守恒定律： 能量既不 围宽、安全可靠、免维护等特点，是一种高效、实用、环保的能
ห้องสมุดไป่ตู้
铣削。相同深度所有槽加工完，再进行下一个深度的加工，保 证了材料整体受力均匀。因钛合金韧性较好，钻孔时增加抬 刀次数，从而避免较长的铁屑缠在钻头上，造成工件划伤。攻 丝采用前头引牙较多的丝锥。先用机床引牙，然后手动攻丝。 既保证了螺纹的垂直度，也降低了断丝锥的风险。这个面所 有尺寸全部加工到位后工件翻面，用同样的方法加工另一面 的倒角、开口槽等。至此工件加工全部结束。
四、结语 本文以钛合金细长件为案例，阐述了在加工中遇到的困 难和解决方法，介 绍 了 工 装 的 设 计 原 理 和 作 用，形 成 了 一 套 完整的加工工艺。深刻体会到一种产品的加工工艺可能不 是一种，但要根据产品的要求、订单的数量、可用的机床及其 他设备的情况，综合考虑，权衡利弊最终选择最合适的工艺， 才是好工艺。
【参考文献】 ［1］徐鸿本，姜全新，曹甜东． 铣削工艺手册［M］． 北京： 机械 工业出版社，2012 ［2］韩鸿鸾． 数控铣工［M］． 北京： 机械工业出版社，2009 ［3］莱茵斯皮特尔斯． 钛与钛合金［M］． 北京： 化学工业出版 社，2005
Industrial & Science Tribune 2019 （18） 21
（ 五） 外形到位后把工件放入工装的长槽内。槽深 9mm， 目的是尽量增大顶块与工件的接触面，从而达到预期的侧顶 效果。把顶块放入 26 × 7 的开口槽内，通过工装侧面 11 个 M6 的螺栓，与顶块组合将工件与槽壁完全贴合，使工件 26mm 方 向的微量变形得以校正。用顶块与工件直接接触也避免了工 件划伤。13mm 的厚度方向变形，通过压板使工件底部与工装 槽底贴合得以校正。工件完全校正后，开始加工。保证了腰 形台阶孔、螺纹孔的位置度要求。加工腰形槽采用深度分层
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产业与科技论坛 2019 年 第 18 卷 第 21 期
业内已有 380V 工业供电系统。GK1C 型内燃机车功率和牵
（ 一） 超级电容介绍。超级电容器是介于传统电容器和
引力较小，动力装置为一台 6240ZJ 型中速柴油机（ 装车功率 充电电池之间的一种新型储能装置。与电池的区别主要在
990kW） ，主传动装置为 ZJ4014GY 型液力传动箱，效率较低。 储能原理方面，超级电容器仅依靠物理吸附而不是通过化学
好生产生活环境，还自然以宁静、和谐、美丽。对节能环保提 出了更高的要求，很 显 然，传 统 的 内 燃 机 车 已 经 不 能 满 足 要 求，需要研究开发新型节能环保的工矿机车。
随着超级电容器研发应用水平的不断提高，技术日趋成 熟，中车超级电容已达到国际领先水平，应用范围越来越广， 在有轨电车、跨座式单轨车辆、智轨列车上得到了成功应用， 呈现出独特的优势，超级电容在工矿机车的应用具有可行性 和研究的必要。
【关键词】工矿机车； 超级电容； 动力； 系统配置 【基金项目】本文为四川交通职业技术学院科技教育发展基金资助项目研究成果。 【作者简介】刘云溥（ 1987 ～ ） ，男，云华教育集团讲师，硕士； 研究方向： 轨道交通车辆
李臻，王晓燕； 四川交通职业技术学院
一、引言 工矿机车是钢铁、煤炭、电厂、港口、码头、油田等企业所 属的铁路线上调车作业或工矿企业内部运输的机车。我国 工矿广泛采用内燃机车，内燃机车机动灵活，不受天气、时间 影响，可以快 速 将 列 车 进 行 编 组、解 体，不 受 有 无 供 电 的 限 制。由于铁路线路深入企业内部和运输作业过程复杂，接触 网（ 轨） 供电牵引安全隐患较大，较少采用电力机车。 然内燃机车排 放 污 染 严 重、震 动 噪 声 大，严 重 影 响 企 业 工作环境。柴油是不可再生资源，并且根据工矿内燃机车作 业的特点，较少在满负荷工况运转，空载（ 柴油机怠速运转） 待命时间较多，机 车 效 率 低，能 源 浪 费 严 重。 党 的 十 九 大 把 生态文明建设和生态环境保护提升到前所未有的战略高度， 全国上下致力坚决打好生态环境保护攻坚战，为人民创造良
二、工矿机车牵引性能分析 （ 一） 工矿机车运行条件。本文选取典型的工矿企业四 川某大型钢铁集团工矿机车运行区域，该企业管内铁路运营 线路最大坡道为 15‰，目前配属 29 台 GK1C 型机车，承担厂 管线路运输作业任务，在 15‰最大牵引吨位为 1 100 吨，企
凹。通过问题 分 析 及 经 验 总 结，把 工 件 再 次 固 定 在 工 装 上 时，先加工工件的凹面，并且凹面多加工 0. 3mm 左右再进行 对称加工。工艺调整后，变形量基本降低至公差范围内。粗 加工结束后，两个方向各留 2 ～ 3mm 余量。在自然状态下放 置 2 天，进行自然时效处理。让工件充分释放内应力。
（ 四） 外形精 加 工。精 加 工 余 量 留 0. 1 ～ 0. 2mm。先 把 26mm 尺寸加工到位。再精加工 13mm 方向，因工件在此方 向有一个 3 × 3mm 的凸台。利用产品特性，把所有余量留在 凸台的另一侧。用对称加工，一边加工凸台，一边加工余量。 仍然进行反复加工。工件外形及凸台精加工到位后，加工没 有凸台侧的倒角。另一侧倒角因为有压板干涉没法加工，由 下道工步加工。松开压板后工件整体变形量控制在 0. 1mm 以内，效果很好。
工矿机车采用超级电容储能的应用研究
□刘云溥 李 臻 王晓燕
【内容摘要】目前工矿机车主要为采用柴油机为源动力的内燃机车，但内燃机车具有效率低、污染严重、振动噪声大、能源不可 再生等缺陷，已经不能满足人们对高效、节能、环保日益增长的需求。本文通过对工矿机车运行条件下的能耗分 析，进行超级电容储能系统配置，满足工矿机车功能需求，这种新型储能方式将成为工矿机车发展的必然趋势。
（ 二） 工矿机车能耗计算。由于工矿机车作业过程复杂， 反应。具有储能大、充放电速度快、使用寿命长、适应温度范
难以根据牵引计算能耗。可以根据能量守恒定律： 能量既不 围宽、安全可靠、免维护等特点，是一种高效、实用、环保的能
ห้องสมุดไป่ตู้
铣削。相同深度所有槽加工完，再进行下一个深度的加工，保 证了材料整体受力均匀。因钛合金韧性较好，钻孔时增加抬 刀次数，从而避免较长的铁屑缠在钻头上，造成工件划伤。攻 丝采用前头引牙较多的丝锥。先用机床引牙，然后手动攻丝。 既保证了螺纹的垂直度，也降低了断丝锥的风险。这个面所 有尺寸全部加工到位后工件翻面，用同样的方法加工另一面 的倒角、开口槽等。至此工件加工全部结束。
四、结语 本文以钛合金细长件为案例，阐述了在加工中遇到的困 难和解决方法，介 绍 了 工 装 的 设 计 原 理 和 作 用，形 成 了 一 套 完整的加工工艺。深刻体会到一种产品的加工工艺可能不 是一种，但要根据产品的要求、订单的数量、可用的机床及其 他设备的情况，综合考虑，权衡利弊最终选择最合适的工艺， 才是好工艺。
【参考文献】 ［1］徐鸿本，姜全新，曹甜东． 铣削工艺手册［M］． 北京： 机械 工业出版社，2012 ［2］韩鸿鸾． 数控铣工［M］． 北京： 机械工业出版社，2009 ［3］莱茵斯皮特尔斯． 钛与钛合金［M］． 北京： 化学工业出版 社，2005
Industrial & Science Tribune 2019 （18） 21
（ 五） 外形到位后把工件放入工装的长槽内。槽深 9mm， 目的是尽量增大顶块与工件的接触面，从而达到预期的侧顶 效果。把顶块放入 26 × 7 的开口槽内，通过工装侧面 11 个 M6 的螺栓，与顶块组合将工件与槽壁完全贴合，使工件 26mm 方 向的微量变形得以校正。用顶块与工件直接接触也避免了工 件划伤。13mm 的厚度方向变形，通过压板使工件底部与工装 槽底贴合得以校正。工件完全校正后，开始加工。保证了腰 形台阶孔、螺纹孔的位置度要求。加工腰形槽采用深度分层
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产业与科技论坛 2019 年 第 18 卷 第 21 期
业内已有 380V 工业供电系统。GK1C 型内燃机车功率和牵
（ 一） 超级电容介绍。超级电容器是介于传统电容器和
引力较小，动力装置为一台 6240ZJ 型中速柴油机（ 装车功率 充电电池之间的一种新型储能装置。与电池的区别主要在
990kW） ，主传动装置为 ZJ4014GY 型液力传动箱，效率较低。 储能原理方面，超级电容器仅依靠物理吸附而不是通过化学
好生产生活环境，还自然以宁静、和谐、美丽。对节能环保提 出了更高的要求，很 显 然，传 统 的 内 燃 机 车 已 经 不 能 满 足 要 求，需要研究开发新型节能环保的工矿机车。
随着超级电容器研发应用水平的不断提高，技术日趋成 熟，中车超级电容已达到国际领先水平，应用范围越来越广， 在有轨电车、跨座式单轨车辆、智轨列车上得到了成功应用， 呈现出独特的优势，超级电容在工矿机车的应用具有可行性 和研究的必要。
【关键词】工矿机车； 超级电容； 动力； 系统配置 【基金项目】本文为四川交通职业技术学院科技教育发展基金资助项目研究成果。 【作者简介】刘云溥（ 1987 ～ ） ，男，云华教育集团讲师，硕士； 研究方向： 轨道交通车辆
李臻，王晓燕； 四川交通职业技术学院
一、引言 工矿机车是钢铁、煤炭、电厂、港口、码头、油田等企业所 属的铁路线上调车作业或工矿企业内部运输的机车。我国 工矿广泛采用内燃机车，内燃机车机动灵活，不受天气、时间 影响，可以快 速 将 列 车 进 行 编 组、解 体，不 受 有 无 供 电 的 限 制。由于铁路线路深入企业内部和运输作业过程复杂，接触 网（ 轨） 供电牵引安全隐患较大，较少采用电力机车。 然内燃机车排 放 污 染 严 重、震 动 噪 声 大，严 重 影 响 企 业 工作环境。柴油是不可再生资源，并且根据工矿内燃机车作 业的特点，较少在满负荷工况运转，空载（ 柴油机怠速运转） 待命时间较多，机 车 效 率 低，能 源 浪 费 严 重。 党 的 十 九 大 把 生态文明建设和生态环境保护提升到前所未有的战略高度， 全国上下致力坚决打好生态环境保护攻坚战，为人民创造良
二、工矿机车牵引性能分析 （ 一） 工矿机车运行条件。本文选取典型的工矿企业四 川某大型钢铁集团工矿机车运行区域，该企业管内铁路运营 线路最大坡道为 15‰，目前配属 29 台 GK1C 型机车，承担厂 管线路运输作业任务，在 15‰最大牵引吨位为 1 100 吨，企
凹。通过问题 分 析 及 经 验 总 结，把 工 件 再 次 固 定 在 工 装 上 时，先加工工件的凹面，并且凹面多加工 0. 3mm 左右再进行 对称加工。工艺调整后，变形量基本降低至公差范围内。粗 加工结束后，两个方向各留 2 ～ 3mm 余量。在自然状态下放 置 2 天，进行自然时效处理。让工件充分释放内应力。
（ 四） 外形精 加 工。精 加 工 余 量 留 0. 1 ～ 0. 2mm。先 把 26mm 尺寸加工到位。再精加工 13mm 方向，因工件在此方 向有一个 3 × 3mm 的凸台。利用产品特性，把所有余量留在 凸台的另一侧。用对称加工，一边加工凸台，一边加工余量。 仍然进行反复加工。工件外形及凸台精加工到位后，加工没 有凸台侧的倒角。另一侧倒角因为有压板干涉没法加工，由 下道工步加工。松开压板后工件整体变形量控制在 0. 1mm 以内，效果很好。