6 Расчет и построение тяговой и экономических характеристик тепловоза

Перед началом расчета необходимо, используя [5], привести основные характеристики, выбранных ранее, тяговых электрических машин (табл. 4).

Таблица 3

Основные характеристики тяговых электрических машин

Электрическая машина	Тип машины	Р, кВт	UДЛ, В	IДЛ, А	nMAX, oб/ мин	, %
Тяговый генератор
Тяговый электродвигатель

6.1 Расчет касательной мощности тепловоза и передаточного числа тягового редуктора

По исходным данным к курсовому проекту (N_e и V_PAC) определяют касательную мощность тепловоза, кВт,

N_K = N_e _ПЕР , (47)

где _ПЕР – кпд тяговой передачи;

_ПЕР = _ТГ _ТЭД _ЗП, (48)

где _ЗП = 0,975 – 0,98 – кпд зубчатой передачи ;  = 0.85 … 0,9 – коэффициент, учитывающий затраты мощности на вспомогательные нужды (рассчитывается студентом по данным табл. 1);

При тяговой передаче переменно-постоянного тока в формулу по определению _ПЕР включается кпд выпрямительной установки _ВУ = 0,98.

Затем определяется передаточное число тягового редуктора,:

 = F_ДЛ D_K / 2 M_ДЛ, (49)

где F_ДЛ – длительная сила тяги КМБ, кН; M_ДЛ – крутящий момент на валу ТЭД, кН м,

F_ДЛ = 3,6 Р / V_{P ,} (50)

М_ДЛ = 9,5 Р / n_ДЛ,

где Р – мощность одного ТЭД, кВт; V_Р – расчетная скорость тепловоза, км/ ч; n_ДЛ – длительная частота вращения якоря ТЭД, об/мин,

n_ДЛ = n_MAX V _Р / V_КОН, (51)

где n_MAX – максимальная частота вращения якоря ТЭД. об/мин; V_КОН – конструкционная скорость тепловоза км/ч.

Далее, используя автоматизированную программу АРМ Win Trans (прил. 5), рассчитываются геометрические параметры и ресурс зубчатой передачи тягового редуктора тепловоза.

6.2 Расчет электротяговых характеристик колесно-моторного блока

Для построения тяговой характеристики тепловоза необходимо рассчитать и построить электротяговые характеристики колесно-моторного блока (КМБ), которые имеют вид: F_D = (I) и V = f(I), т. е. зависимости силы тяги КМБ и скорости его движения от тока. Последние рассчитываются по электромеханическим характеристикам ТЭД: М_D = F(I) и n_D = f(I) (рис. 5.). В прил. 2 приводятся электромеханические характеристики для ТЭД различной мощности. Задаваясь значениями тока I_i, по зависимости момента от тока определяются значения М_i, а по зависимости частоты вращения от тока – значения n_i. Далее по нижеприведенным формулам они пересчитываются в значения F_{Di ,}kH, и V_i, км/ч:

F_D = (2  M_D _ЗП) / D_K, (52)

V = (60  D_K n_D) / 1000  , (53)

где F_D – сила тяги КМБ; V – скорость движения тепловоза.

Учитывая наличие трех кривых, рассчитывают значения F_Di и V_Di для полного поля (ПП) и ослабленных полей (ОП1 и ОП2). Для грузовых и маневровых тепловозов ослабление полей берется в пределах: ₁ = 1, ₂ = 0,6, ₃ = 0,38; для пассажирских тепловозов: ₁ = 1, ₂ = 0,6, ₃= 0,25. Выполненные расчеты сводятся в табл. 4 и по ним строятся электротяговые характеристики КМБ (рис. 6).

Рис. 5. Электромеханические характеристики ТЭД мощностью 307 кВт

Таблица 4

Расчет параметров электротяговых характеристик КМБ

Режим работы ТЭД

ПП (1 = 1)

ОП1 (2 = 0,6)

ОП2 (3 = 0,38; 0,25)

ID, A

MD, кН м

nD, об/мин

FD,кН

V, км/ч

ID, A

MD, кН м

nD, об/мин

FD, кН

V, км/ч

ID, A

MD, кН м

nD, об/мин

FD,кН

V, км/ч

Рис. 6. Электротяговые характеристики КМБ