Розрахунок і побудова електротяговий характеристик

Вихідні дані
Тип електровоза ВЛ80С
Кількість і тип тягових двигунів 12 шт, НБ-418К6
Навантаження на одну колісну пару електровоза 24 т
Максимальний струм тягового двигуна, А 875 A
Процентний вміст вагонів у складі:
4-х-вісні на роликових підшипниках 30%
6-ти-вісні на роликових підшипниках 65%
8-мих-вісні на роликових підшипниках 5%
Середнє навантаження на вісь вагонів:
4-х-вісні на роликових підшипниках 22 тс
6-ти-вісні на роликових підшипниках 1917 тс
8-ми-вісні на роликових підшипниках 23 тс
Напруга в контактній мережі 27 кВ
Максимальна швидкість вантажного поїзда 80 км / ч.
Розрахунковий підйом 11,5 о / оо

1. Розрахунок і побудова електротяговий характеристик. Розрахунок обмежень
1.1. Побудова електротяговий характеристик
При напрузі в контактному проводі (27 кВ), відмінному від номінального (25 кВ) змінюються електротяговий характеристики. Перерахуємо електротяговий характеристики на змінений напруга за виразом:
(1)
де V2 - нове значення швидкості, при зміненому напрузі, км / год;
V1 - значення швидкості при номінальному значенні напруги в контактній мережі, км / год;
U2 - змінене значення напруги в контактному проводі, В;
U1 - номінальна напруга, В.
Визначимо значення швидкості електровоза при зміненому значенні напруги в контактній мережі:
Перелічені швидкісні і електротяговий характеристики наведені на рис.1.
Тому що сила тяги двигуна від напруги не залежить, то цю характеристику перераховувати не будемо.
Результати розрахунків зведені в табл. 1.1.
Тягові характеристики електровоза дані на рис.2.

Таблиця 1.1
Тягові характеристики двигуна НБ-418К6

	33 поз, НВ			33 поз, Ов1			33 поз, ОВ2			33 поз, ОВ3
I, A	Fкд, кгс	Fк, кгс	V, км / год	Fкд, кгс	Fк, кгс	V, км / год	Fкд, кгс	Fк, кгс	V, км / год	Fкд, кгс	Fк, кгс	V, км / год
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. Розрахунок обмежують ліній на тягових і швидкісних характеристиках
На тягових і швидкісних характеристиках вказуємо найбільші сили тяги, які може реалізувати електровоз.
Максимальну силу зчеплення визначаємо за формулою:
Fк.сц = 1000 * P *  до (2)
де P - маса електровоза, т
 до - розрахунковий коефіцієнт зчеплення електровоза.
Масу електровоза визначаємо як
Р = gЕ * n (3)
де gЕ - навантаження на одну вісь електровоза, т;
n - кількість осей.
P = 24 * 12 = 288 т
Розрахунковий коефіцієнт зчеплення електровоза
(4)
Розрахунок проводимо для швидкостей 0 - 70 км / ч.
Для V = 20 км / год: = 0.277
Fк.сц = 1000 * 288 * 0,277 = 79,74 * 103кгс
Розрахунок обмежень сили тяги по зчепленню зводимо в табл.1.2
Таблиця 1.2
Розрахунок обмеження по зчепленню

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

При тривалій роботі на будь-якої позиції можна без втрати зчеплення виходити за межі лінії Fк.сц і реалізувати силу тяги до Fк.сц макс, що перевищує на 10% Fк.сц.
1.3. Нанесення обмежують ліній на швидкісні характеристики
На швидкісних характеристиках по зчепленню коліс з рейками обмежує лінія показує допустимі струми Iд при різних швидкостях руху.
Розділимо силу тяги Fк.сц на кількість зчіпних осей і отримаємо силу тяги на 1 тяговий електричний двигун - Fкд.
Виконаємо ці операції для швидкостей 0 - 40 км / год, а також для вибраних точок переходів. Потім по кривим Fкд (Iд) і V (Iд) визначимо струм Iд, котрий відповідає силі тяги Fк.сц при кожній швидкості і режимі рухи. Наприклад, для швидкості V = 20 км / год:
Fкд = 79,74: 12 = 6,65 тис. кгс.
За електротяговий характеристиці визначаємо струм, відповідний силі тяги Fкд = 8640 кгс, Iд = 1000 А.
Решта результатів розрахунків зводимо в табл. 1.3.
Таблиця 1.3
Визначення струмів двигуна

Точки	V	F К. СЦ	F КД.СЦ	I Д
	км / год	тис. кгс	тис. кгс	А
V P V 1 V 1 V 2 V 2 V 3 V 3	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. Розрахунок маси складу
Визначаємо масу складу за формулою (5):

(5)
де розрахункова сила тяги локомотива, кгс, прийнята згідно з тягової характеристиці:
кгс
Р - маса локомотива, т:
т
питомий опір руху електровоза в режимі тяги, кгс / т, для ланкового шляху визначаємо за формулою (4.5):
(6)
при км / год
3.27 кгс / т
середньозважене питомий основний опір руху вагонів, кгс / т, розраховується за формулою:
, (7)
де: заданий в частках вміст у складі за масою 4-вісних, 6-вісних і 8-вісних вагонів на роликових підшипниках:

опір відповідних типів вагонів, кгс / т, що визначаються за формулами:
- Для чотиривісних вагонів на роликових підшипниках q> 6
, (8)
т / вісь
кг с / т
- Для шестіосних вагонів на роликових підшипниках:
(9)
т / вісь
кг с / т
- Для восьмивісних вагонів на роликових підшипниках
, (10)
т / вісь
кг с / т
кг с / т
крутість розрахункового підйому. Для наших даних приймаємо розрахунковий підйом

2.1. Перевірка маси складу
1.На рушання з місця на зупиночних пунктах, здійснюється за формулою:
, (11)
де: питомий опір складу при рушанні з місця на майданчику, кгс / т, визначається як для рухомого складу на підшипниках кочення
, (12)
для чотиривісних вагонів з роликовими підшипниками
кг с / т
для шестіосних вагонів з роликовими підшипниками
кг с / т
для восьмивісних вагонів з роликовими підшипниками
кг с / т
кг с / т
кг с / т,
т
Таким чином, умова Q <Qтр виконується 5415 <5719. Отже, на зупиночному пункті поїзд гарантовано може рушити з місця.
2.2.Визначення довжини приймально-відправних шляхів
Довжина поїзда дорівнює
, (13)
де: довжина локомотива,
число локомотивів
довжина складу, м.
, (14)
де довжина вагонів по осях автозчеплень, з яких сформовано склад, м;
кількість однотипних вагонів у сформованому складі, визначається за формулою:
, (15)
де середня для однотипної групи маса вагона (брутто).
Для чотиривісних вагонів:

Для шестіосних вагонів:

Для восьмивісних вагонів:

Згідно ПТР довжина чотиривісних вагонів-14м, шестіосних -17 м, восьмивісних - 21 м, одна секція електровоза -16,5 м.
Тоді м
Стандартна корисна довжина приймально-відправних шляхів становить 850, 1050, 1250, 1550 м. Приймаються
lПОП = 1050 м.

Список використаної літератури
1. Правила тягових розрахунків для поїзної роботи. М. Транспорт 1985.
2. Залізниці. Загальний курс. Під ред. М. М. Уздіна. М.,-Транспорт, 1991.
3. Загальний курс залізниць. Н. К. Сологуб. М. Транспорт, 1988.