Как найти силу тяги электровоза

3.1 Расчёт и построение тяговой характеристики F_k(V).

Сила
тяги электровоза F_k  определяется по формуле:

          Задаваясь
величиной скорости движения и пользуясь соответствующим графиком V(I_д)
на рис.1 находим ток двигателя I_д,, а по нему из графика F_д(I_д) для полного или ослабленного возбуждений определяем силу тяги F_д ТЭД. Далее, по приведённой формуле рассчитываем силу тяги
электровоза F_k при выбранной скорости движения.

          Пример:
для “П-ПВ” при V=100 ^км/_ч 
F_д=600кгс

          Результаты
расчётов предоставлены в форме таблицы № 7

Таблица №7. “Тяговая характеристика
электровоза для “П-ПВ”.

V, км/ч	100	80	70	60	50	44
Fд,кгс	600	850	1200	2200	4500	7250
Fк ,кгс	7200	10200	14400	26400	54000	87000

          Аналогично
рассчитываются тяговые характеристики электровоза для “П-ОВ”. “СП-ПВ”.
“С-ПВ”. Результаты занесены в таблицы №8,  №9, №10.

Таблица №8. “Тяговая характеристика
электровоза для “П-ОВ”.

V, км/ч	100	90	80	70	60	57,5
Fд,кгс	1200	1375	1750	2400	4100	5750
Fк ,кгс	14400	16500	21000	28800	49200	69000

Таблица №9. “Тяговая характеристика
электровоза для “СП-ПВ”.

V, км/ч	67	60	50	40	30	29
Fд,кгс	600	650	850	1900	6650	7250
Fк ,кгс	7200	7800	10200	22800	79800	87000

Таблица №10. “Тяговая характеристика
электровоза для “С-ПВ”.

V, км/ч	33	30	25	20	15	14,5
Fд,кгс	600	650	1050	2000	5950	7250
Fк ,кгс	7200	7800	12600	24000	71400	87000

          По
результатам расчётов на рис.3 построены тяговые характеристики электровоза F_к(V).

3.2. Расчет ограничений.

3.2.1. Расчёт ограничения по сцеплению.

Максимальная
сила тяги электровоза ограниченная сцеплением колёс с рельсами определяется по
формуле:

Р
– расчётная (сцепная) масса электровоза. ,
т.

          – расчётный коэффициент сцепления
электровоза.

          Величина
 определяется по эмпирической
формуле: .

          Пример:
для V=10^км/_ч   .

                                      

          Результаты
расчётов занесены в таблицу №11.

Таблица №11. Расчет ограничений по сцеплению.

V,км/ч	0	10	20	30	40	50	60	70
	0,34	0,285	0,273	0,264	0,256	0,248	0,24	0,233
Fксц, кгс	95800	80370	76986	74448	72192	69936	67680	65706

          На
рис.3 построен график зависимости F_ксц(V), по данным табл.№11.

3.2.2. Расчёт ограничения по максимальному току ТЭД.

          По
известной величине тока I_дмакс ТЭД по рис.1 определяем величины силы тяги
ТЭД при полном и ослабленном возбуждениях (F_дпв
и F_дов). Умножением полученных величин на число
двигателей N_д  определяются величины силы тяги электровоза F_кпв и F_ков
, им соответствуют скорости движения V_пв и
V_ов  , так же полученные из рис.1. На пересечении
максимального тока I_дмакс с кривыми V(I_д) для “ПВ” и “ОВ”.

         

         

По
результатам расчёта на рис.3 наносим линию ограничения силы тяги электровоза по
току I_дмакс.

3.2.3. Построение ограничений по максимальной скорости движения
электровоза.

          По
заданной величине максимальной скорости V_макс
электровоза наносим на рис.3 соответствующие ограничения.

4. Определение расчётной массы состава.

4.1. Определение расчётной скорости и расчётной силы тяги
электровоза.

Величина
расчётной скорости V_р и расчётной силы тяги F_кр определяется
из графика на рис.3, и составит 47 ^км/_ч и 70500 кгс.,
соответственно.

4.2. Расчёт массы состава.

          Расчётная
масса состава определяется по условию равномерного движения с расчётной
скоростью V_р на расчётном подъёме по формуле:

, т.

F_кр [кгс] – расчётная сила тяги электровоза

          Р
[т] – расчётная масса электровоза

I_p [⁰/₀₀] –
расчётный подъём

           [^кгс/_т] –
удельное основное сопротивление электровоза в режиме тяги

 [^кгс/_т]
– удельное основное сопротивление движению состава

           ^кгс/_т

Для
состава, состоящего из шестиосных  вагонов, величина удельного основного
сопротивления движению составит:

                     ^кгс/_т

,
т.     

5. Расчёт и построение диаграммы удельных равнодействующих сил.

5.1. Расчёт удельного основного сопротивления состава.

          Расчётные
формулы приведены в пункте №4.

          Скорости
берутся через 10 ^км/_ч от V=0,
до выхода на характеристику “П-ПВ”, а за тем, через 5 ^км/_ч,,
до V_макс. Так же, должны быть взяты, расчётная
скорость V_р и скорость V_в, при которой осуществляется переход на
позицию “ОВ”.

          Сопротивление
движению состава в диапазоне скоростей от 0 до 10 ^км/_ч
принимается неизменным и равным сопротивлению при V=10^км/_ч.

Уважаемый посетитель!

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Ссылка на скачивание – внизу страницы.

Спрятать решение

Спрятать критерии

Тяговые расчеты являются основной частью науки о тяге поездов. Они включают в себя методики для определения массы, скорости и времени хода поезда по перегону, расхода топлива и электроэнергии, длины тормозного пути.

По отношению к неподвижным предметам, в том числе к рельсам, движение поезда рассматривается как поступательное. Считается, что все точки поезда имеют одинаковые скорости по величине и направлению, то есть поезд рассматривается как материальная точка. В то же время эта точка имеет конечный объем и конечную массу.

В реальной жизни поезд представляет собой систему материальных тел, имеющих между собой упругие и жесткие связи. К этим телам относятся вагоны и локомотивы. Упругими связями являются ударно-тяговые приборы, осуществляющие сцепление вагонов между собой. Жесткими связями являются рельсы, если пренебречь их упругостью.

На поезд действует большое количество сил, которые делятся на внешние и внутренние. Внешние силы исходят от тел, не входящих в рассматриваемую систему. Это притяжение земли, реакции рельсов, сопротивление воздуха.

Внутренние силы — это силы взаимодействия между отдельными элементами материальной системы. Эти силы всегда парные, то есть равны по величине, действуют по одной линии и противоположно направлены. В материальной системе равнодействующая внутренних сил и их результирующий момент относительно любой оси равны нулю. Следовательно, центр тяжести тела не может изменить своего положения под действием внутренних сил. Для этого необходимо иметь внешние силы. Значит и движение поезда возможно только под действием внешних сил.

В тяговых расчетах рассматриваются только те внешние силы, которые действуют на поезд по направлению движения. Их можно объединить в три группы. К первой группе относится сила, передающаяся от локомотива. Это сила тяги F. Ко второй группе относятся естественные силы, препятствующие движению W. К третьей группе относятся искусственные силы, препятствующие движению. Это тормозные силы В.

Рассмотренные силы никогда не действуют в поезде одновременно, а только в различных комбинациях, например, сила тяги и сила естественного сопротивления, тормозная сила и сила естественного сопротивления. Сила естественного сопротивления может также действовать только одна.

Сила тяги создается тяговым двигателем локомотива, который в свою очередь создает вращающий момент М (рис. 6.21). Точка А является опорой колеса на рельс. Если к колесу приложен момент М, направленный по часовой стрелке, то его можно заменить парой сил F и F1 Сила F приложена в точке О через буксы к раме тележки и направлена по движению. Сила Fl приложена в точке А к рельсу и направлена против движения. Она стремится создать проскальзывание опорной точки колеса в сторону, противоположную движению.

Под действием давления колеса в опорной точке возникает ре¬акция на силу F1 Эта реакция F2 равна по величине F1 и направлена в противоположную сторону, но по той же линии действия. Сила F2 является внешней по отношению к колесу. Она как бы непрерывно отталкивает колесо от рельса, то есть, создает упор колеса о рельс, без которого невозможно поступательное движение локомотива.

В результате равенства сил F1 и F2 освобождается сила F для осуществления движения локомотива. В тяговых расчетах силой тяги локомотива считают горизонтальную реакцию F2 Так как сила F2 направлена по касательной к ободу колеса, ее называют касательной силой тяги. Для локомотива в целом касательная сила тяги определяется как сумма касательных сил каждого колеса и обозначается FK.

При эксплуатации локомотива желательно реализовать как можно большие значения силы тяги, но это возможно только до определенной ее величины. Так как сила F2 является как бы упором, препятствующим силе F1 сдвинуть колесо по рельсу, то ее можно назвать силой сцепления между колесом и рельсом.

Сила сцепления имеет природу сил трения и в первом приближении она равна произведению нормального давления колеса Q на коэффициент сцепления Ψк колеса с рельсом:

Fсц = Q*Ψк

Сила тяги может возрастать лишь до тех пор, пока она не достигнет предельной силы сцепления колес с рельсами. Если вращающий момент тягового двигателя будет продолжать увеличиваться, то сцепление между колесами и рельсом нарушается, и колеса начинают проскальзывать (буксовать). В теории тяги принято измерять давление Q в тоннах, а силу тяги в килограммах.

Тогда максимальное значение силы тяги будет для одного колеса

F2 = 1000Q*ΨK

Величина коэффициента сцепления зависит от множества факторов, из которых основными являются: наличие на рельсах загрязнений и влаги (рис. 6.22), род двигателя локомотива, температура колес и рельсов, нагрузка от колеса на рельс (чем больше нагрузка, тем выше коэффициент сцепления), скорость движения, тип тормоза (колодочный или дисковый).

Определить величину коэффициента сцепления расчетным путем невозможно, поэтому применяются экспериментальные методы.

Опытные поездки дают большой разброс значений коэффициентов сцепления в результате действия множества различных факторов, случайно изменяющихся в процессе движения. Соответственно и сам коэффициент сцепления можно рассматривать как случайную величину, изменяющуюся однако в определенных пределах от 0,4 при благоприятных условиях до 0,1 при неблагоприятных. Расчетные значения коэффициентов сцепления устанавливаются правилами тяговых расчетов (ПТР) в зависимости от типа локомотива и скорости движения.

Одним из основных требований, предъявляемых к локомотиву, является реализация большой силы сцепления, так как именно величиной Ψк определяется вес состава, который может везти данный локомотив. Для повышения коэффициента сцепления применяются различные меры конструктивного характера, однако, наиболее эффективным и распространенным методом является подача песка под колеса локомотива. Можно применять также различные способы очистки рельсов и поверхности бандажей (например подтормаживанием).