5.3. Розрахунок і побудова електромеханічних і електричних тягових характеристик ТЕД з урахуванням параметрів КМБ
Електротягові характеристики Fкд = f (I д) і V = f (I д) відображають зміну механічних властивостей на ободі колеса. Тому вони також називаються електромеханічними характеристиками ТЕД, віднесеними до обода колеса локомотива.
Залежність сили тяги Fкд на ободі колеса, що розвивається двигуном, від струму якоря I д можна розрахувати за відомою моментной характеристиці Mд = f (I д) і параметрами колісно-моторного блоку. При цьому взаємозв'язок величин Fкд і МД визначається співвідношенням
де D до - діаметр колеса локомотива по колу катання, м;
μ - передавальне число зубчастої передачі колісно-моторного блоку;
ηз - к.к.д. зубчастої передачі, рівний 0,975.
Значення параметрів μ і Dк приймаються відповідно до завдання до курсової роботи.
Швидкісна характеристика V = f (I д), віднесена до обода колеса, розраховується по електромеханічної характеристиці nд = f (I д) ТЕД з урахуванням того, що швидкість руху локомотива прийнято виражати в км / год:
Результати розрахунків слід занести в таблицю 5.5.
Отримані електромеханічні характеристики ТЕД, віднесені до обода колеса, необхідні для побудови тягових характеристик локомотивів.
Табл. 5.5 електротяги характеристики тягового приводу локомотива
5.4. Розрахунок і побудова тягової і струмового характеристик з урахуванням обмежень
для забезпечення стійкості локомотивів проти боксування встановлюють так званий розрахунковий коефіцієнт зчеплення ψк. величина якого менший за потенційний ψо. При цьому сила тяги по зчепленню становить
Розрахунковий (нормативний) коефіцієнт зчеплення локомотива ψк визначають експериментальним шляхом і задають так, щоб забезпечити практично прийнятну надійність руху повновагих поїздів (поїздів розрахункової маси) по важким підйомів при поганих умовах зчеплення.
У цій роботі характеристики зчеплення ψк = f (V) можна вважати такими:
для електровозів постійного струму
- для магістральних тепловозів
Для побудови тягових характеристик локомотивів попередньо необхідно розрахувати силу тяги по зчепленню Fксц при різній швидкості руху локомотива. Отримані значення внести в таблицю 5.6.
Сила тяги локомотива по зчепленню
5.6 Побудова тягових і струмових характеристик локомотивів
Тягової характеристикою локомотива називають графічну залежність дотичної сили тяги Fк від швидкості руху V при сталих режимах на різних позиціях регулювання (позиціях контролера машиніста).
Струмова характеристика являє графічну залежність струму електровоза Iе або струму тягового генератора (ТГ) тепловоза Іг від швидкості V при сталих режимах на різних позиціях контролера машиніста.
На стадії проектування локомотивів зазначені залежності Fк = f (V) і I = f (V) можна побудувати за електротяги характеристикам. Для цього необхідно перерахувати дані таблиці 5.5, а саме:
а) визначити значення струму локомотива по величинам струму ТЕД:
- ток тягового генератора тепловоза Іг - за формулою (5.9);
б) визначити значення дотичній сили тяги локомотива Fк по величинам сили тяги ТЕД Fкд
Отримані результати занести в таблицю 5.7.
Табл 5.7 Робочі характеристики локомотива
Порядок побудови робочих характеристик тепловоза полягає в наступному:
1) У координатах V, Іг побудувати лінії обмежень максимального Iгmax і мінімального Iгmin струму ТГ.
2) Розрахувати значення сили струму ТГ, відповідні автоматичним переходах ТЕД з одного режиму збудження на інший:
Використовуючи значення Ігп-1 і IГ1-2. побудувати горизонтальні лінії переходів ПП ОП1 і ОП1 ОП2.
3) За даними таблиці 5.7 побудувати графік Іг = f (V) (рис.6) і визначити швидкості тепловоза Vп-1 і V1-2. відповідні переходам ПП ОП1 і ОП1 ОП2.
4) Використовуючи дані таблиці 5.7 і струмовий характеристику Іг = f (V),
побудувати тягову характеристику тепловоза Fk = f (V); показати обмеження сили тяги по максимальному струму ТГ Fkдоп і по зчепленню (таблиця 5.6), а також обмеження конструкційної швидкості тепловоза Vк.
5) За графіком Іг = f (V) визначити швидкість тривалого режиму тепловоза Vдл. відповідну номінальної силі струму ТГ Iгн. а за значенням Vдл - тривалу силу тяги тепловоза.
Отримані значення основних технічних параметрів локомотива слід внести в таблицю 5.8.
Основні технічні параметри локомотива (тепловоз)
Розрахунковим режимом роботи локомотива називають режим, що характеризується величинами розрахункової сили тяги Fкр і розрахункової швидкості Vр. За цими параметрами визначають так звані розрахункові норми маси складів на ділянках залізниць.
Розрахунковий режим тепловозів прийнято встановлювати за параметрами тривалого режиму роботи тягових електромашин. Якщо в результаті проектування тепловоза виявилося, що величина Fкдл перевищує силу тяги по зчепленню Fксц при швидкості Vдл. то значення розрахункової сили тяги Fкр і розрахункової швидкості Vр приймають по точці "порога" тягової характеристики.
Крім розрахункової сили тяги, іншим важливим параметром локомотива є сила тяги при рушанні з місця Fктр. Її величина може бути обмежена по зчепленню або по максимальному струму локомотива. Перший випадок характерний для вантажних і маневрових локомотивах, а другий - для пасажирських.
Значення параметрів розрахункового режиму і зворушення, як одні з найважливіших характеристик локомотивів, нормуються ПТР.
6. Електрорухомий склад.
6.1 Електровоз постійного струму ВЛ10
Електровоз ВЛ10 призначений для роботи з вантажними поїздами на магістральних залізницях РФ, електрифікованих на постійному струмі з напругою в контактній мережі 3000 В.
Все обладнання електровозів розраховане на надійну роботу при напрузі в контактній мережі від 2200 до 4000 В. Зміна температури навколишнього повітря поза кузовом допускається від -50 до +40 ° С при вологості повітря 90%, заміряний при температурі +27 ° С. Висота над рівнем моря не більше 1200 м. Електровоз ВЛ 10 і складається з двох зчленованих між собою автосцепкой СА-3 секцій. На електровозах ВЛ10 випуску до 1975 р кожна секція спиралася на дві двовісні несочлененние візки через пружні опори. На електровозах ВЛ10 випуску з 1975 р секції кузова на візках спираються за допомогою колискового підвішування, яке в значній, ступеня покращує горизонтальну динаміку електровоза.
Зварні рами візків володіють підвищеною надійністю, в процесі виготовлення їх піддають ретельному контролю з застосуванням сучасної апаратури. Візки обладнані безщелепними буксами з роликовими підшипниками підвищеної довговічності, Переміщення букс щодо рами відбувається за рахунок деформації зсуву гумово блоків. Ресорне підвішування забезпечує ефективне пом'якшення вертикальних поштовхів при проходженні електровозом нерівностей шляху.
На електровозах ВЛ10 встановлено по вісім тягових двигунів. Тягові електродвигуни мають послідовне збудження, опорно-осьовий підвішування, примусову вентиляцію і потужність при годинному режимі по 670 кВт. Електродвигуни мають надійністю і високим к. П. Д. Момент, що обертає від тягового двигуна на колісні пари передається двосторонньої одноступінчастої циліндричної косозубой передачею.
Для регулювання частоти обертання тягових двигунів передбачені три види їх сполуки: послідовне (С), послідовно-паралельне (СП) і паралельне (П). Крім того, на всіх цих з'єднаннях передбачена робота тягових електродвигунів при ослабленому збудженні з коефіцієнтом збудження 0,75; 0,55; 0,43; 0,36. Електричні кола електровоза отримують живлення від контактного проводу через струмоприймачі, що забезпечують надійний струмознімання при будь-яких швидкостях руху електровоза.
Схеми силових ланцюгів електровозів
а) електровоз постійного струму б) електровоз змінного струму
6.2 Електровоз змінного струму ВЛ80
Електровоз ВЛ80 призначений для експлуатації на магістральних залізницях РФ, електрифікованих на однофазному струмі промислової (50 Гц) частоти з номінальною напругою 25 до В.
Устаткування електровоза розраховане на роботу при напрузі в контактній мережі від 19 до 29 кВ, зміні температури навколишнього повітря від - 50 до + 40 ° С, вологості повітря до 90% при температурі 293 К (+ 20 ° С) і висоті над рівнем моря не більше 1200 м. Електровоз складається з двох однотипних секцій, обладнаний електричним реостатним гальмом і системою, що дозволяє управляти двома електровозами по системі багатьох одиниць.
До складу поставки електровоза входять: комплекти інструментів, приладдя та запасних частин, призначених для використання при технічному обслуговуванні н поточних ремонтах;
комплект технічної документації, призначеної для використання при експлуатації, технічному обслуговуванні і поточних ремонтах.
6.3 Електропоїзд ЕР2
Електропоїзд ЕР2 призначений для перевезення пасажирів на приміських ділянках залізниць, електрифікованих на постійному струмі з номінальною напругою в контактній мережі 3 300 в.
За основну поїзний одиницю прийнятий 10-вагонний електропоїзд, що складається з двох головних, п'яти моторних і трьох проміжних причіпних вагонів. За умовами експлуатації допускається формування поїзда з восьми, шести або чотирьох вагонів. а також з дванадцяти.
Управління поїздом здійснюється з кабіни машиніста, який ведеться у кожному головному вагоні. На електропоїзді ЕР2 передбачений реостатний пуск тягових двигунів з перемиканням їх в процесі пуску з послідовного на паралельне з'єднання, двоступенева ослаблення поля на кожному з двох з'єднань шунтуванням обмоток збудження активним і індуктивним опорами і реверсування ходу поїзда, а також захист тягових двигунів від перевантажень, коротких замикань , боксування і перенапруг.
Система управління двигунами-групова, непряма. Основним апаратом управління є силовий контролер з пневматичним приводом, який має односторонній обертання. Цей контролер має 18 позицій.
Схема силових ланцюгів моторного вагона
В ході виконання курсової роботи я вивчив фізичні процеси, що відбуваються в колісно-моторному блоці (КМБ) тепловоза при перетворенні електричної енергії в механічну, і створенні сили тяги. На підставі розрахованих параметрів тягового електродвигуна (ТЕД) побудував тягову характеристику тепловоза з нанесенням на ній обмежень по конструктивним параметрам і умов зчеплення колеса з рейкою.
8. Список використаної літератури
1. Зорохович А.Є. Крилов С.С. Основи електротехніки для локомотивних бригад: Підручник для техн.школ. - М.: Транспорт, 1987.-414 с.
2. Дробінський В.А. Егунов П.М. Як влаштований і працює тепловоз. - М.: Транспорт, 1980. - 367 с.
3. Сидоров Н.І. Як влаштований і працює електровоз. - М. Транспорт, 1980. - 223 с.
4. Луків Н.М. Стрекопитов В.В. Руда К.І. Передачі потужності тепловозів: Підручник для вузів ж.-д. трансп. / Под ред. Н.М.Лукова - М.: Транспорт, 1987. - 279 с.
7. Бірюков І.В. Бєляєв О.І. Рибников Є.К. Тягові передачі електрорухомого складу залізниць дорог.-М.: Транспорт, 1986. - 256 с.
8. Бородін О.П. Електричне обладнання тепловозів: Підручник для середніх ПТУ. - М.: Транспорт, 1988. - 287 с.
9. Вількевіч Б.І. Автоматичне управління електричною передачею і електричні схеми тепловозів. - М.: Транспорт, 1987. - 272 с.
11. Рухомий склад та тяга поїздів: Підручник / Третьяков А.П. Дєєв В.В. Перова А.А. та ін.; Під ред. В.В.Деева, Н.А.Фуфрянского. - М.: Транспорт, 1979. - 368 с.
12. Режими роботи магістральних електровозів / О.А.Некрасов, А.Л.Лісіцин, Л.А.Мугінштейн, В.І.Рахманінов; Під ред. О.А.Некрасова. - М.: Транспорт, 1983. - 231 с.
13. Правила тягових розрахунків для поїзної роботи. - M.:Транспорт, 1985. - 287 с.