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.