а)	б)

Рис. 2.1 – Електротягові характеристики двигуна:

а– постійного струму; б – змінного струму

2.2Розрахунок та побудова тягової характеристики

Сила тяги електровоза розраховується у припущенні, що всі тягові двигуни реалізують однакову силу тяги

Fк = mFкд,

(2.2)

де m – число тягових двигунів електровоза.

Результати розрахунку записують у відповідні колонки таблиці 2.1 і, вибираючи пари значень Fк і v для конкретної позиції регулювання напруги і збудження двигуна, будують тягову характеристику Fк(v) у вигляді графіків

рис. 2.2 і 2.3. Рекомендуються масштаби: сили тяги – 200 або 250 кммгс ;

швидкості руху – 0,5 км/год .

мм

2.3 Побудова обмежень тягової характеристики

Область припустимих значень сили тяги обмежується конструкційною швидкістю, а також розрахунковою силою зчеплення коліс з рейками або найбільшим припустимим за умовами комутації тягових двигунів струмом.

Обмеження за конструкційною швидкістю vк являє собою вертикальну лінію v = vк, яка на тягові характеристики, як правило, не наноситься.

Щоб уникнути боксування електровозів, при визначенні маси поїзда в розрахунок приймаються тільки ті значення сили тяги, які не перевищують

15

розрахункову силу зчеплення коліс з рейками. Ця сила називається силою тяги по зчепленню і розраховується за формулою [1]

Fксц =1000Рψк ,

(2.3)

де Р – маса електровоза, т; ψк – розрахунковий коефіцієнт зчеплення.

Значення ψк визначають за допомогою формул, рекомендованих Правилами тягових розрахунків для поїзної роботи [1]:

для електровозів постійного струму ВЛ10, ВЛ11 і ДЕ1

	ψк =0,28 +		3	−0,0007v ;	(2.4)
		50	+ 20v

для електровоза постійного струму ВЛ8

	ψк =0,25 +			8		;	(2.5)
		100		+	20v

для електровозів змінного струму ВЛ60к і ВЛ80с

	ψк =0,28 +		4		−0,0006v.	(2.6)
		50	+	6v

При ступеневому регулюванні потужності тягових двигунів сила тяги по зчепленню являє собою найбільше середнє значення сили тяги, яке може бути реалізоване за умовами зчеплення. Однак короткочасно при переході на більш високі позиції регулювання потужності тягового двигуна допускається реалізація сили тяги max Fк, яка перевищує Fксц і визначається за формулою

max Fк = (1 + k HF )Fксц,

(2.7)

де k HF – коефіцієнт нерівномірності пуску по силі тяги. Для вантажних магістральних електровозів k HF = 0,09…0,10.

Залежність max Fк(v) варто розраховувати тільки для швидкостей v ≥30 кмгод.

Результати розрахунків Fксц(v) і max Fксц наводять у вигляді табл. 2.2. За отриманими даними на тяговій характеристиці будують лініїFксц(v) і max Fк(v), як показано на рис. 2.2 і 2.3.

16

Таблиця 2.2 – Розрахунок обмеження сили тяги по зчепленню

v, км/год		0	5	10	20	30	40	50	60		70
ψк
Fк сц, кгс
max Fк сц, кгс		–	–	–	–

Рис. 2.2 – Тягова характеристика електровоза постійного струму

17

а)

б)

Рис. 2.3 – Тягові характеристики електровоза змінного струму

18

Обмеження сили тяги по струму визначає ділянку тягової характеристики, на якій забезпечується надійна комутація тягових двигунів. В експлуатації, з огляду на конкретні умови роботи двигунів, величину найбільшого припустимого струму Ідmax приймають у межах 1,6...1,8

струму номінального (тривалого) режиму. У курсовому проекті Ідmax

задається (див. табл. 1.1). Середнє значення струму під час пуску визначається так

	Ідп =		І	д max	,
		1		+ k
				HI

де k HI – коефіцієнт нерівномірності пуску по струму. Для вантажних електровозів k HI = 0,07...0,08. При виконанні курсового проекту коефіцієнт

нерівномірності пуску приймають рівним 0,10.

Щоб побудувати лінію обмеження по струму, необхідно за допомогою характеристик Fкд(Ід) визначити силу тяги двигуна і силу тяги електровоза,

які відповідають Ід max і Ідп. Дані розрахунків заносять у табл. 2.3.

Таблиця 2.3 – Обмеження сили тяги по струму

Режим збудження		ПЗ (НЗ)	ОЗ1	ОЗ2	ОЗ3
Fкд , кгс	по Ідп
	по Ід max
Fк, кгс	по Ідп
	по Ід max

Знайдені значення сили тяги електровоза відмічають на відповідних характеристиках Fк(v) і через ці точки проводять лінії обмеження по струму, як показано пунктирними лініями на рис. 2.3. При цьому необхідно враховувати, що в період розгону електровоза використовується режим повного або нормального збудження тягових двигунів. Тому обмеження сили тяги від моменту зрушування до виходу на безреостатну характеристику повного збудження паралельного з'єднання тягових двигунів електровоза постійного струму або на характеристику нормального збудження на найвищому ступені регулювання напруги електровоза змінного струму визначається величиною сили тяги, яка відповідає середньому значенню пускового струму Ідп при повному або нормальному збудженні. На

19

характеристиках ослабленого збудження сила тяги, яка відповідає струмам Ідп і Ід max, знижується внаслідок зменшення магнітного потоку.

За обмеженнями тягової характеристики визначають:

−силу тяги при зрушуванні Fк тр;

−параметри розрахункового режиму (розрахункову силу тяги Fкр та розрахункову швидкість руху vр);

−швидкості переходів на характеристики ослабленого збудження (v1,

v2, v3).

Необхідно враховувати, що на кожнім режимі збудження сила тяги обмежена двома факторами – припустимим струмом двигунів і зчепленням. У залежності від взаємного розташування обмежень сили тяги по зчепленню

іпо струму тягових двигунів зустрічаються три випадки.

1.Лінія обмеження по струму у всьому діапазоні швидкостей розташована вище обмеження по зчепленню (див. рис. 2.2).

Уцьому випадку силу тяги при зрушуванні та середнє значення сили тяги в період розгону визначає залежність Fксц(v) (лінія СА). Швидкості переходів (v1, v2 і v3) вибирають за умов реалізації сили max Fк (точки К, Н і М).

2.Якщо ділянка припустимих значень сили тяги обмежена по струму (див. рис. 2.3, а), то силу тяги при зрушуванні (точка С) і швидкості переходів (точки К, Н і М) визначаються обмеженням по максимально припустимому струму Iдmax. Середнє значення сили тяги під час пуску визначається

обмеженням по струму Iдп (лінія ВА). Зниження струму від Iд max до Iдп (і відповідних значень сили тяги) відбувається при досягненні швидкості 1-2 км/год (точка В).

3. У найбільш загальному випадку лінії обмежень по зчепленню і струму перетинаються. Тут, визначаючи швидкості переходів, силу тяги в момент зрушування та у період розгону, у розрахунок приймають тільки обмеження, яким відповідають менші значення сили тяги (див. рис. 2.3, б).

Завершується побудова тягових характеристик визначенням параметрів розрахункового режиму електровоза.

Розрахунковим називається режим роботи електровоза, який доцільно використовувати при веденні поїзда по розрахунковому підйому. Він визначається розрахунковою силою тяги Fкр і розрахунковою швидкістю vр. Значення цих величин вибирають за умов реалізації на розрахунковому підйомі найбільш високої або близької до неї продуктивності електровоза.

20

При виконанні курсового проекту розрахунковий режим вибирають на характеристиці ПЗ паралельного з'єднання для електровозів постійного струму і на характеристиці НЗ вищого ступеня регулювання напруги на тягових двигунах для електровозів змінного струму (див. точка А на рис. 2.2

і рис. 2.3).

РОЗДІЛ 3 ПІДГОТОВКА ПРОФІЛЮ І ПЛАНУ КОЛІЇ ДЛЯ ВИКОНАННЯ ТЯГОВИХ РОЗРАХУНКІВ

Для зниження трудомісткості тягових розрахунків подовжній профіль колії спрямляється. Ухил спрямленої ділянки, яка включає n елементів профілю, визначається як [1]

	і′		і1S1 + і2S2 + ... + іnSn	n
		=		= ∑ і	j	S	j	, j =	1,n	,
			S1 + S2 + ... + Sn
	с			j =1

де i j , S j – ухил і довжина j-го елемента профілю.

Спрямляти припустимо тільки близькі по крутості елементи одного знака. Можливість включення конкретного елемента профілю до складу ділянки, яка спрямляється, перевіряється за формулою

S j ≤	2000			,
		ic′ −i j

де ic′ та i j – значення ухилів у тисячних (‰).

Елементи профілю зупинних пунктів з елементами ділянок, що прилягають, не спрямляються.

Для урахування впливу кривих на опір руху криві в плані колії заміняються фіктивними підйомами (випрямлення плану колії)

ic′′ =

700

m

Sкрi

, ‰ або ic′′ =

12,2

m

о

∑

∑α

, ‰ , i =1,m ,

Ri

Sc i=1

Sc i=1

де m – число кривих, розташованих на спрямленій ділянці;

n

Sc =∑Si – довжина ділянки (або елемента, якщо крива розташована на

i=1

елементі, який не включався в ділянку, що спрямлялась), м; Ri , Sкрi – радіус та довжина і-ї кривої, м;

α – центральний кут кривої, град.

21

Приведений ухил спрямленої ділянки

ic =ic′ + ic′′,

Значення ухилів визначається з точністю до одного знака після коми. Результати розрахунків наводяться у вигляді табл. 3.1.

Таблиця 3.1 – Спрямлення і приведення профілю колії

Номер елемента	Довжина елемента s, м	Ухил елемента i, ‰
1	2	3

Крива

кривоїРадіусR, кутабо,мα˚	кривоїДовжина S
	, м
	кр
4	5

Довжинаспрямділянкиленої S	Спрямленийухил i	Фіктивнийпідйом	, ‰	Приведенийухил i	спрямленої№ ділянки	Розрахункита примітки
			кривоївідi
м			c	‰ ,
S,	‰			c
				i
∑				"
	c			c
=	,			+
	'			'
c				i
				=
				c
6	7	8		9	10	11

Заданий та приведений профіль колії зображують, як показано на рис. 3.1, у нижній частині аркуша міліметрового паперу з таким розрахунком, щоб надалі над ним можна було розмістити криві часу та швидкості.

Для виконання графічної частини курсового проекту використовують рекомендовані Правилами тягових розрахунків масштаби [1] (див. табл. 3.2).

У залежності від обраного масштабу для тягових розрахунків потрібен аркуш міліметрового паперу розміром 300×800 (масштаб 2) чи 500×1500 мм (масштаб 1 і 3).

Таблиця 3.2 – Масштаби для графічних розрахунків

	Для вантажних та пасажирських			Для гальмових
Величина		поїздів		розрахунків
	1	2	3	1	2
Сила, 1 кгс/т – k мм	12	6	10	2	1
Швидкість, 1 км/год – m мм	2	1	2	2	1
Відстань, 1 км – у мм	40	20	48	240	120
Час, 1 хв – х мм	10	10	10	-	-
Постійна - ∆ мм	30	30	35	-	-

22