МЕТОДА Практичні роботи ТЯГА_Гребенюк (2)

Таблиця 3 – Типи і основні параметри тепловозів

Номер варіанту								5		9			12						14				17				19				22			24					27	29
Тип тепловозу								2ТЭ116						М62				2ТЭ10М						2М62					2ТЭ10Л					3ТЭ10М					3ТЭ116
Тип тягового двигуна								ЭД-118А					ЭД-107					ЭД-118А					ЭД-107А						ЭД-107А					ЭД-118А					ЭД-118А
			n					12					6						12				12								12			18						18
		Р, т						276					120						276				240								260			414						414
Довжина локомотива								36,0					18,0						34,0				36,0								34,0			51,0					54,0
		lл, м
gх, кг/хв								0,50					0,42						0,76				0,84								0,76			1,14					0,75
Таблиця 4 – Відсоток вагонів у составі (по масі) та маса вагонів
Відсоток вагонів у составі																						Номер варіанту
4-вісні		6- вісні			8-вісні
80		10			10					01			02				03			04				05				06				07			08			09		10
55		30			15					11			12				13			14				15				16				17			18			19		20
25		70			5					21			22				23			24				25				26				27			28			29		30
Маса				4-вісних						64			80			100				72				96				76				92			84			68		88
				6-вісних						60			72			108				90				84				78				126			138			144		102
вагона, т
				8-вісних						80			120				96			100				128				104				136			168			120		184
Відсоток гальмівних осей										97			98				99			98				97				96				95			96			97		98
Таблиця 5 – Довжини елементів профілю колії
										Довжина елементів профілю колії Si, м (за варіантом)
№ елементів				Станції			1			2				3					4				5				6				7			8				9		10
профілю колії							11			12				13					14				15				16				17			18			19			20
							21			22				23					24				25				26				27			28			29			30
1				Ст. А*			800			950				750				850				1100					700				900			800			1000			650
2							650			900				1700				1050				800					900				1050			600			1100			700
3							1200			650				950				750				1100					1100				900			1100			700			1150
4							850			1250				800				1100				1000					700				1200			950			1350			1050
5							3550			3650				3400				3600				3200					3300				3500			3450			3700			3150
6							1700			1200				1250				750				1300					1200				850			1650			1150			1400
7							450			500				850				1200				900					950				1250			500			550			900
8							800			950				500				1250				850					650				1200			850			900			750
9				Ст. Б			1000			1200				1050				950				1050					1100				900			1150			1250			1050
10							650			750				1150				600				850					1350				650			700			650			850
11							1200			1150				450				950				1150					800				900			1200			1050			1100
12							3100			3300				3250				3150				2950					3050				3100			3200			3250			2900
13							900			550				1100				1500				500					400				1550			850			750			650
14							1000			1150				700				550				900					950				700			1050			1200			950
15							850			1000				600				450				800					1050				400			900			950			700
16							550			900				1150				1050				1300					700				1100			500			1000			1200
17							900			1150				850				900				1100					1050				850			950			1100			1050
18							800			850				1500				1200				700					900				1400			850			700			650
19							850			1050				450				600				1000					1400				650			750			1100			1050
20				Ст. В			1000			650				500				550				1050					550				750			1050			700			1000

* Вісь станції А розташувати на початку першого елемента. Вісь проміжної станції Б – посередині елементу № 9. Вісь станції В розташувати наприкінці елемента № 20.

11

Таблиця 6 – Ухили елементів профілю та параметри кривих колії

	Величина ухилу елементів профілю, i ‰					Дані, спільні для всіх
№ елементів		(за варіантом)				варіантів
профілю	1;2;3;	4;5;6;	7;8;9;	10;11;12;	13;14;15;	Радіус кривої R, м	Довжина
	16;17;18	19;20;21	22;23;24	25;26;27	28;29;30	або кут αº	кривої Sкр, м
1	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	Станція А
2	+3,8	+2,2	+3,4	+6,6	-2,8	750	600
3	+3,2	6,9	+2,8	+5,8	-4,6
4	+2,8	+8,5	+8,9	+8,0	-6,6	15°
5	–1,0	+11,3	+0,8	+14,3	+4,0	1050	450
6	–4,5	-4,6	+11,2	0,0	+10,6
7	+8,3	-1,0	+5,3	-1,8	-4,3	10о
8	+7,2	+11,6	+14,9	+6,3	-3,5
9	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	Станція Б
10	+3,0	–7,2	+4,2	+4,5	+1,1	900	300
11	–9,2	+6,5	+9,1	+1,6	+5,9
12	–12,2	+6,1	+14,6	+2,2	+8,7	20о
13	+11,6	+1,5	+6,4	+9,2	+6,1
14	+6,1	+2,7	+7,3	+0,5	+1,0	25°
15	+10,9	+3,5	+6,0	–11,9	–3,9	700	600
16	+1,6	+1,9	–3,3	+14,8	+1,4	1050	400
17	+2,0	-0,8	-1,0	+4,0	+3,3
18	+1,3	+4,1	+3,0	+1,6	+7,3	600	750
19	+6,4	0,0	–1,0	+2,8	+10,5
20	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	Станція В

12

Практична робота № 1

ТЕМА: Побудова тягової характеристики локомотива

МЕТА роботи :

закріпити теоретичний матеріал, навчитися робити розрахунки і побудову тягової характеристики локомотива на основі електромеханічних характеристик тягового двигуна;

розвиток творчих здібностей та активізації розумової діяльності студентів;

творчо сприймати навчальний матеріал і його осмислювати.

Короткі теоретичні відомості

При вивченні електромеханічних характеристик тягових електродвигунів варто усвідомити різницю між електромеханічними характеристиками на валу двигуна і електромеханічними характеристиками, приведеними до обода рушійного колеса.

Електромеханічні характеристики на валу двигуна являють собою залежність частоти обертання, обертаючого моменту та коефіцієнта корисної дії (ККД) двигуна від струму двигуна, при незмінній напрузі. Зазвичай ці характеристики вказуються в паспортних даних двигунів.

Електромеханічні характеристики на валу двигуна не дають можливості безпосередньо розраховувати тягову характеристику локомотива, необхідну для тягових розрахунків, тому їх відносять до обода рушійного колеса локомотива і отримують так звані, приведені до обода колеса, електромеханічні характеристики. Вони представляють собою залежність швидкості обертів вала двигуна (колісної пари) V (швидкісна характеристика), сили тяги двигуна Fкд (електротягова характеристика) та ККД η від струму двигуна (рисунок 1.1). Для розрахунку цих характеристик повинні бути відомі діаметр рушійного колеса та передаточне відношення тягового редуктора.

Fкд V

V(І)

Fкд(І)

Ід

Рисунок 1.1 – Швидкісна та електротягова характеристика ТЕД

13

В експлуатації відбувається зміна діаметру бандажа колісної пари та передаточного числа редуктора внаслідок їх постійного зношення. Оскільки електромеханічні характеристики приведені до ободу колеса залежать від цих величин, то вони змінюються також. Тому необхідно враховувати цю зміну при розрахунках і проводити перерахунок характеристик за наступними формулами:

V	μ	Д		V ;	F	μ	Д	F ,
		1	К2			2	К1		(1.1)
	μ		Д			μ	Д
2				1	КД2			КД1
		2	К1			1	К2

де V і F – швидкість руху локомотива і сила тяги одного двигуна

1 КД1

при діаметрі коліс Д К1 і передаточному відношенні µ1;

V і F – швидкість руху і сила тяги двигуна при діаметрі коліс

2КД2

ДК2 і передатному відношенні µ2.

Значення	µ1 і	Д К1	відповідають	вихідним (реальним)
електромеханічним характеристикам V Iд і F				Iд , наведеним в ПТР.
			1	КД1
Швидкість V2	і сила тяги FКД2		відповідають значенням µ2 і Д К2 , зношеним

під час експлуатації.

При вивченні тягових характеристик локомотива необхідно запам'ятати, що тягова характеристика будується по електромеханічним характеристикам, віднесеним до обода рушійного колеса.

Тяговою характеристикою називається залежність сили тяги локомотива Fк від швидкості руху V, тобто Fк =f(V).

При виконанні тягових розрахунків зручніше користуватися питомою тяговою характеристикою fk=f(V), де повна сила тяги відноситься до маси поїзда, кгс/т:

fk = Fк/(Р+Q),

(1.2)

де P – маса локомотива, т; Q – маса состава, т.

Тягові характеристики локомотивів обмежуються по зчепленню коліс з рейками (більш характерно для радянських вантажних локомотивів), струму тягових електродвигунів (для радянських пасажирських локомотивів і більшості сучасних локомотивів), конструкційній швидкості (для всіх локомотивів) (рисунок 1.2).

14

Рисунок 1.2 – Обмеження тягової характеристики

Щоб уникнути боксування локомотивів, при визначенні маси поїзда в розрахунок приймаються тільки ті значення сили тяги, які не перевищують розрахункову силу зчеплення коліс з рейками. Ця сила називається силою тяги по зчепленню Fкзч і обумовлюється коефіцієнтом зчеплення колеса з

рейкою Ψк.

В ПТР наведено емпіричні (експериментальні) формули, за якими визначають розрахункові коефіцієнти зчеплення, отримані в результаті обробки випробувань для різних видів локомотивів в залежності від швидкості руху:

- для електровозів постійного струму ВЛ10, ВЛ11, ВЛ82М , ВЛ82, 2ЕЛ4, ДЕ1

	0,28		3	0,0007v ;	(1.3)
к
	50		20v

- для електровоза постійного струму ВЛ8

	0,25		8		;	(1.4)
к
	100			20v

-для електровозів змінного струму ВЛ60в/і , ВЛ80в/і , 2ЕЛ5, 2ЭС5К

	0,28		4		0,0006v ;	(1.5)
к
	50			6v

15

-для тепловозів 2ТЭ10Л

	0,118	4		;	(1.6)
к
		22	v

-для всіх інших тепловозів

	0,118	5		.	(1.7)
к
		27,5	v

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 допустимого струму приймають у межах 1,6...1,8 струму номінального (тривалого) режиму роботи ТЕД.

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

За обмеженнями тягової характеристики визначають: силу тяги при зрушуванні з місця Fктр;

параметри розрахункового режиму (розрахункову силу тяги Fкр та розрахункову швидкість руху Vр) (рисунок 1.2).

Розрахунковим називається режим роботи локомотива, 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 локомотива.

При виконанні практичної роботи розрахунковий режим (дивись точка А на рисунку 1.2) вибирають на характеристиці ПЗ паралельного з'єднання для електровозів постійного струму, на характеристиці НЗ вищого ступеня регулювання напруги (33 позиція) на тягових двигунах для електровозів змінного струму і на характеристиці ПЗ найвищої позиції (як правило 15 позиція) ручки контролера машиніста на тепловозі.

Порядок виконання роботи

1. Розрахунок і побудова тягової характеристики Тягова характеристика будується на основі електромеханічних

характеристик ТЕД встановлених на локомотиві (ПТР або додаток 1).

Для побудови тягових характеристик, по електромеханічним характеристикам задаємось 6-10 значеннями струму двигуна Ід і знаходимо відповідні їм значення дотичної сили тяги двигуна Fкд і швидкості V.

16

Силу тяги локомотива Fк розраховуємо з припущенням, що всі тягові двигуни реалізують однакову силу тяги, тоді її значення знаходимо за формулою, кгс

Fк = Fкд · n,

(1.8)

де n – кількість рушійних колісних пар локомотива.

Для електровозів постійного струму тягову характеристику розраховуємо для паралельного (ПЗ) з'єднання ТЕД. Результати розрахунків наводять у вигляді таблиці 1.1.

Для електровозів змінного струму тягову характеристику розраховуємо для 33-ї позиції при нормальному збудженні (НЗ). Результати розрахунків наводять у вигляді таблиці 1.2.

Для тепловозів тягову характеристику розраховуємо для повного (ПЗ) та всіх ступенів ослаблення збудження ТЕД (ОЗ). Обов'язково для розрахунку слід взяти точки (струми) переходу на ступені ОЗ і назад на ПЗ. Результати розрахунків наводять у вигляді таблиці 1.3.

Таблиця 1.1 – Тягова характеристика електровозу постійного струму

	Ід, А		«П» ПЗ
		Fкд, кгс	Fк, кгс	V, км/год

Таблиця 1.2 – Тягова характеристика електровозу змінного струму

		Позиція 33
Iд, А
		НЗ (β = 0,95)
	Fкд, кгс	Fк, кгс	V, км/год

Таблиця 1.3 – Тягова характеристика тепловозу

Iд, А					Позиція 15
		НЗ		ОЗ1 (β = 0,6)				ОЗ2 (β = 0,36)
	Fкд, кгс	Fкд, кгс	V,	Fкд, кгс	Fк, кгс		V,	Fкд, кгс	Fк, кгс	V,
			км/год				км/год			км/год

Вибираючи з таблиць 1.1-1.3 відповідні пари значень Fк і V будуємо тягову характеристику локомотива Fк(V) у вигляді графіку (рисунки 1.3-1.4).

17

Рекомендуються масштаби: сили тяги – 200 (250) кммг с ; швидкості

руху – 0,5 км/год .

мм

				FК , кгс
6000
5000						FК зч
						FК =f(V)
4000
3000
2000
1000

V, км/год

20

40

60

80

Рисунок 1.3 – Тягова характеристика електровозу Для тепловозів тягова характеристика має вигляд як на рисунку 1.4.

Рисунок 1.4 – Тягова характеристика тепловозу

18

2. Побудова обмеження тягової характеристики по зчепленню Для побудови кривої обмеження необхідно визначити силу тяги

локомотива по зчепленню за формулою, кгс

Fкзч = 1000·Р · Ψк,

(1.9)

Для розрахунку Fкзч попередньо необхідно визначити значення коефіцієнта зчеплення Ψк, який визначається за формулами (1.3-1.7) відповідно до заданого типу локомотива в діапазоні швидкостей від 0 до 60 км/год.

Результати проведених розрахунків заносимо в таблицю 1.4.

Таблиця 1.4 – Розрахунок обмеження по зчепленню

V, км/год	0	10	20	30	40	50	60
ψк
Fк зч ,кгс

Криву обмеження сили тяги по зчепленню Fкзч(V) наносять на тягову характеристику локомотива (рисунок 1.3-1.4).

3. Висновок Зробити короткий висновок, щодо принципів побудови тягової

характеристики локомотива та необхідності нанесення на її обмежень та їх призначення.

Практична робота № 2

ТЕМА: Спрямлення профілю колії

МЕТА роботи:

-закріпити теоретичний матеріал щодо додаткового опору руху поїзду;

-навчитися вірно проводити аналіз та розрахунок профілю колії;

-провести аналіз профілю колії;

-творчо сприймати навчальний матеріал і його осмислювати.

Короткі теоретичні відомості

При виконанні тягових розрахунків, з метою полегшення та зменшення часу роботи, виконують спрямлення профілю колії, тобто об'єднують окремі суміжні елементи, зменшуючи загальну їх кількість.

Спрямлення полягає в тому, що групу суміжних і подібних по крутизні і знаку ухилу елементів профілю замінюють одним сумарним по довжині

19

елементом з відповідним ухилом. Підставою для об'єднання елементів є рівність витрат енергії поїзда на спрямленій ділянці і на спрямлених елементах. Спрямлена ділянка повинна мати довжину, рівну сумі довжин спрямлених елементів і середньозважений (спрямлений) ухил. Після спрямлення обов’язково виконують перевірку.

При наявності на спрямленому відрізку шляху кривих, їх замінюють на фіктивний підйом, тобто енергію яку поїзд витрачає на проходження кривої замінюють енергією, яку б поїзд витратив на подолання підйому.

Якщо крива розміщена на ухилі, то на додатковий опір руху від ухилу накладається і додатковий опір руху від кривої. Алгебраїчну суму

спрямленого ухилу іс , який на підйомі має знак «+», а на спуску «-», і

фіктивного підйому іс називають приведеним (загальний, зведений) або

кінцевим підйомом іс і приймають для подальших розрахунків.

При виконанні тягових розрахунків для заданої ділянки колії необхідно план і профіль колії розбити на елементи.

Аналізуючи елементи ділянки колії визначають: розрахунковий підйом, швидкісний підйом, елемент для перевірки можливості зрушення поїзда з місця, елемент для рішення гальмівної задачі й елемент, на якому буде проводитися проба гальм на ефективність.

Найбільш важкий елемент для проходження поїздом, виходячи з умов повного використання потужності і тягових можливостей локомотива називають розрахунковим підйомом і приймають його до розрахунку. Очевидно, що це буде елемент із найкрутішим підйомом і найбільшою довжиною, на якому буде досягнуто рівномірної швидкості руху.

Елемент, який може бути подолано з максимальною тягою та з використанням кінетичної енергії поїзда, запасеної при розгоні на попередньому спуску називають швидкісним (інерційним) підйомом. Цей елемент може мати підйом крутіше розрахункового, але довжина його невелика і перед ним розташовуються елементи з «легким» профілем, на яких поїзд і накопичує кінетичну енергію.

Елемент, на якому необхідно вирішити гальмівну задачу, що забезпечує безпеку руху обирають із найкрутішим спуском.

Елемент на якому буде проводитись проба гальм на ефективність при відправленні зі станції обирається, як правило, з нульовим ухилом. Але за наказом начальника залізниці місце проби гальм може встановлюватись на ділянці з незначним ухилом.

Порядок виконання роботи

1.Відповідно до свого варіанта обираємо профіль колії при русі поїзда

внапрямку від станції «А» до станції «В» по таблиці вихідних даних довжини елементів профілю колії (таблиця 5) та ухилів елементів профілю та параметрів кривих колії (таблиця 6). Дані зводимо у таблиці 2.1.

20