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 |
К |
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
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.