6.3 Расчет и построение тяговой характеристики тепловоза

Расчет тяговой характеристики производится на основе построенных электротяговых характеристик КМБ. Для этого, задаваясь значениями тока ТЭД I_i , по данным характеристикам определяют величины F_Di и V_i для полного поля возбуждения ТЭД и ослабленных полей. Далее рассчитывают силу тяги тепловоза F_Ki, кН, и строят тяговую характеристику

F_Кi = F_Di m, (54)

где m – число ТЭД на одной секции тепловоза.

Расчет тяговой характеристики сводится в табл. 5.

Таблица 5

Расчет параметров тяговой характеристики тепловоза

Режим работы ТЭД
ПП (1 = 1)				ОП1 (2 = 0,6)				ОП2 (3 = 0,38; 0,25)
I, A	FD, кН	V, км/ч	FК, кН	I, A	FD, кН	V, км/ч	FК, кН	I, A	FD, кН	V, км/ч	FК, кН

На бумаге формата А4 по данным табл. 5 строится тяговая характеристика тепловоза (рис. 7).

Рис. 7. Тяговая характеристика тепловоза

На построенную тяговую характеристику наносятся точки перехода работы ТЭД. Для этого необходимо определить скорости переключения работы ТЭД с ПП на ОП1 и на ОП2, используя соотношение

V_ПР^ПП-ОП1 = V_ОБР^ПП-ОП2 _ОБР / , (55)

где V_ОБР^ПП-ОП1 – скорость перехода тепловоза-образца с ПП на ОП1;  _ОБР – передаточное отношение тягового редуктора тепловоза-образца  (см. табл. 6). Обратный переход (ОП2 – ОП1 и ОП1 – ПП) производится при скорости движения на 10 км/ч меньшей, чем прямой переход. Для грузовых тепловозов величина ослабления поля на первой ступени составляет 60 %, на второй ступени – 38 %, для пассажирских – 60 % и 25 %, для маневровых – 48 % и 25 %.

Таблица 6

Скорости перехода работы ТЭД тепловозов

Серия тепловоза	Передаточное отношение, 	V ОБР^ПП-ОП1, км/ч	VОБР^ОП1-ОП2, км/ч
ТЭМ2	4,41	19	32
ТЭМ7	4.41	25	45
2ТЭ3	4,41	29,5	41,5
М62	4.41	45	65
2ТЭ10	4.53	38	55
2ТЭ116	4,41	45	65
2ТЭ121	4,41	47	68
ТЭП60	2,32	70	100
ТЭП70	2, 38	75	105

Тяговая характеристика должна иметь вид близкий к равнобокой гиперболе, что свидетельствует о постоянстве касательной мощности и полном использовании эффективной мощности ДВС на всем диапазоне скорости движении от V = V_РАС до V = V_КОН.

На тяговую характеристику наносятся ограничения по длительному току и по сцеплению колес с рельсами. Ограничение по длительному току I_ДЛ позволяет уточнить значение расчетной скорости. Чтобы нанести ограничение по I_ДЛ поступают следующим образом: для значения I_ДЛ (см. табл.3) по электротяговым характеристикам КМБ определяют величину F_D для одного ТЭД при полном поле их возбуждения. Тогда длительная сила тяги тепловоза определяется как

F_K^{T =} F_D m. (56)

Полученное значение F_K^T откладывают на тяговой характеристике по оси F и проводят линию, параллельную оси V.

Для наложения на тяговую характеристику ограничения по сцеплению колес с рельсами необходимо воспользоваться основным законом локомотивной тяги:

F_K  F_СЦ, (57)

где F_СЦ – сила сцепления колес с рельсами, кН.

F_СЦ = _К Р_СЦ, (58)

где _К – расчетный коэффициент сцепления:

– для тепловозов типа ТЭ10: _К = 0,118 + 4 / (22 + V), (59)

– для остальных тепловозов: _К = 0,118 + 5 / (27,5 + V), (60)

где Р_СЦ – сцепной вес тепловоза, кН.

Р_СЦ = 2П m, (61)

где 2П – нагрузка от колеса на рельс (см. табл.1).

Величина F_СЦ для маневровых и грузовых тепловозов вычисляется для скоростей движения 0,5,10,15,20,25 км/ч, а для пассажирских – до скоростей 45 – 50 км/ч. При нанесении на тяговую характеристику ограничения по сцеплению, кривая F_СЦ = f (V) должна пересекаться с зависимостью F_K = f (V). Точка пересечения этих кривых указывает скорость движения, при которой осуществляется выход на автоматическую кривую полного использования мощности силовой установки.