Расчет и построение электротяговых характеристик

Исходные данные

Тип электровоза ВЛ80С

Количество и тип тяговых двигателей 12 шт,НБ-418К6

Нагрузка на одну колесную пару электровоза 24 т

Максимальный ток тягового двигателя, А 875 A

Процентное содержание вагонов в составе:

4-х-осные на роликовых подшипниках 30%

6-ти-осные на роликовых подшипниках 65%

8-мих-осные на роликовых подшипниках 5%

Средняя нагрузка на ось вагонов:

4-х-осные на роликовых подшипниках 22 тс

6-ти-осные на роликовых подшипниках 17 тс

8-ми-осные на роликовых подшипниках 23 тс

Напряжение в контактной сети 27 кВ

Максимальная скорость грузового поезда 80 км/ч.

Расчетный подъем 11,5 о/оо

1. Расчет и построение электротяговых характеристик. Расчет ограничений

1.1. Построение электротяговых характеристик

При напряжении в контактном проводе (27 кВ), отличном от номинального (25 кВ) изменяются электротяговые характеристики. Пересчитаем электротяговые характеристики на изменённое напряжение по выражению:

(1)

где V2 – новое значение скорости, при измененном напряжении, км/ч;

V1 – значение скорости при номинальном значении напряжения в контактной сети, км/ч;

U2 – измененное значение напряжения в контактном проводе, В;

U1 – номинальное напряжение, В.

Определим значение скорости электровоза при измененном значении напряжения в контактной сети:

Пересчитанные скоростные и электротяговые характеристики приведены на рис.1.

Так как сила тяги двигателя от напряжения не зависит, то эту характеристику пересчитывать не будем.

Результаты расчетов сведены в табл. 1.1.

Тяговые характеристики электровоза даны на рис.2.

Таблица 1.1

Тяговые характеристики двигателя НБ-418К6

	33 поз, НВ			33 поз, ОВ1			33 поз, ОВ2			33 поз, ОВ3
I, A	Fкд, кгс	Fк, кгс	V, км/ч	Fкд, кгс	Fк, кгс	V, км/ч	Fкд, кгс	Fк, кгс	V, км/ч	Fкд, кгс	Fк, кгс	V, км/ч
300	1020	12240	104.2	850	10200	-	-	-	-	-	-	-
400	1770	21240	84.5	1480	17760	104.9	1125	13500	-	-	-	-
500	2520	30240	74.0	2200	26400	88.6	1777	21324	106.1	1432	17184	-
600	3300	39600	67.4	2940	35280	77.8	2482	29784	90.8	2139	25668	109.6
700	4120	49440	62.4	3670	44040	70.2	3200	38400	81.2	2844	34128	93.7
800	4935	59220	58.5	4460	53520	64.8	3970	47640	74.0	3595	43140	83.6
900	5770	69240	55.5	5250	63000	60.9	4725	56700	68.7	4300	51600	75.6
1000	6620	79440	52.9	6070	72840	57.8	5520	66240	64.2	5040	60480	70.2
1100	7500	90000	50.5	6900	82800	54.9	6375	76500	60.2	5800	69600	65.7
1200	8370	100440	48.2	7770	93240	52.1	7130	85560	56.9	6550	78600	62.2
1300	9240	110880	46.1	8620	103440	49.7	7940	95280	54.3	7300	87600	59.2
1400	10230	122760	44.1	9550	114600	47.3	8800	105600	51.9	8160	97920	56.6
1500	-	-	42.2	10550	126600	45.6	9650	115800	49.9	9050	108600	53.8

1.2. Расчет ограничивающих линий на тяговых и скоростных характеристиках

На тяговых и скоростных характеристиках указываем наибольшие силы тяги, которые может реализовать электровоз.

Максимальную силу сцепления определяем по формуле:

Fк.сц = 1000 * P * к (2)

где P - масса электровоза, т

к - расчетный коэффициент сцепления электровоза.

Массу электровоза определяем как

Р=gЭ*n (3)

где gЭ – нагрузка на одну ось электровоза, т;

n – количество осей.

P = 24*12 = 288 т

Расчетный коэффициент сцепления электровоза

(4)

Расчет проводим для скоростей 0 - 70 км/ч.

Для V = 20 км/ч: = 0.277

Fк.сц = 1000 * 288* 0,277=79,74*103кгс

Расчет ограничений силы тяги по сцеплению сводим в табл.1.2

Таблица 1.2

Расчет ограничения по сцеплению

V, км/ч	0	10	20	30	40	50	60	70
yК	0,36	0,29	0,277	0,268	0,261	0,254	0,247	0,241
Fк.сц., тыс. кгс	103,68	83,52	79,74	77,23	75,08	73,10	71,19	69,34
Fк.сц.max, тыс. кгс					82,59	80,41	78,31	76,27
Iмакс, А	1450	1250	1220	1190	1170	1130	1115	1100

При длительной работе на какой-либо позиции можно без потери сцепления выходить за пределы линии Fк.сц и реализовать силу тяги до Fк.сц макс, которая превышает на 10% Fк.сц .

1.3. Нанесение ограничивающих линий на скоростные характеристики

На скоростных характеристиках по сцеплению колес с рельсами ограничивающая линия показывает допустимые токи Iд при различных скоростях движения.

Разделим силу тяги Fк.сц на количество сцепных осей и получим силу тяги на 1 тяговый электрический двигатель - Fкд.

Выполним эти операции для скоростей 0 - 40 км/ч, а также для выбранных точек переходов. Затем по кривым Fкд(Iд) и V(Iд) определим ток Iд, который соответствует силе тяги Fк.сц при каждой скорости и режиме движения. Например, для скорости V=20 км/ч:

Fкд = 79,74: 12 = 6,65 тыс. кгс.

По электротяговой характеристике определяем ток, соответствующий силе тяги Fкд = 8640 кгс, Iд = 1000 А.

Остальные результаты расчетов сводим в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Определение токов двигателя

Точки	V	FК.СЦ	FКД.СЦ	IД
	км/ч	тыс. кгс	тыс. кгс	А
VP V1 V1 V2 V2 V3 V3	0 5 10 20 30 40 50 53 55.5 55.5 62 62 65.5 65.5	103.68 90.12 83.52 79.74 77.23 75.08 73.1 72 66 79.0 63,5 77.5 67,5 77.0	8,64 7,51 6,96 6,65 6,44 6,26 6,09 6 5,5 6,58 5,3 6,46 5,63 6,42	1230 1100 1040 1000 975 950 930 925 860 1060 925 1120 1000 1170

2. Расчет массы состава

Определяем массу состава по формуле (5):

(5)

где расчетная сила тяги локомотива, кгс, принимаемая по тяговой характеристике:

кгс

Р - масса локомотива, т:

т

удельное сопротивление движению электровозу в режиме тяги, кгс/т, для звеньевого пути определяем по формуле (4.5):

(6)

при км/ч

3.27 кгс/т

средневзвешенное удельное основное сопротивление движению вагонов, кгс/т, рассчитывается по формуле:

, (7)

где: заданное в долях содержание в составе по массе 4-осных, 6-осных и 8-осных вагонов на роликовых подшипниках:

сопротивление соответствующих типов вагонов, кгс/т, определяемые по формулам:

- для четырёхосных вагонов на роликовых подшипниках q>6

, (8)

т/ось

кг с/т

- для шестиосных вагонов на роликовых подшипниках:

(9)

т/ось

кг с/т

- для восьмиосных вагонов на роликовых подшипниках

, (10)

т/ось

кг с/т

кг с/т

крутизна расчетного подъёма. Для наших данных принимаем расчетный подъём

2.1. Проверка массы состава

1.На трогание с места на остановочных пунктах, производится по формуле:

, (11)

где: удельное сопротивление состава при трогании с места на площадке, кгс/т, определяется как для подвижного состава на подшипниках качения

, (12)

для четырёхосных вагонов с роликовыми подшипниками

кг с/т

для шестиосных вагонов с роликовыми подшипниками

кг с/т

для восьмиосных вагонов с роликовыми подшипниками

кг с/т

кг с/т

кг с/т,

т

Таким образом, условие Q<Qтр выполняется 5415<5719. Следовательно, на остановочном пункте поезд гарантированно может тронуться с места.

2.2.Определение длины приёмо-отправочных путей

Длина поезда равна

, (13)

где: длина локомотива,

число локомотивов

длина состава, м.

, (14)

где длина вагонов по осям автосцепок, из которых сформирован состав, м;

количество однотипных вагонов в сформированном составе, определяется по формуле:

, (15)

где средняя для однотипной группы масса вагона (брутто).

Для четырехосных вагонов:

Для шестиосных вагонов:

Для восьмиосных вагонов:

Согласно ПТР длина четырехосных вагонов–14м, шестиосных –17 м, восьмиосных – 21 м, одна секция электровоза –16,5 м.

Тогда м

Стандартная полезная длина приемо-отправочных путей составляет 850, 1050, 1250, 1550 м. Принимаем

lПОП =1050 м.

Список использованной литературы

1. Правила тяговых расчетов для поездной работы. М. Транспорт 1985.

2. Железные дороги. Общий курс. Под ред. М. М. Уздина. М., -Транспорт, 1991.

3. Общий курс железных дорог. Н. К. Сологуб. М. Транспорт, 1988.