Тяговые расчеты для грузового поезда с электровозом переменного тока

Министерство  транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования

Иркутский Государственный  Университет Путей Сообщения

 

 

 

Кафедра: Электроподвижной состав

 

 

 

 

 

 

Курсовой  проект

По дисциплине: Теория электрической тяги

на тему: «Тяговые расчеты для грузового поезда с электровозом

переменного тока ».

 

 

 

 

                                                                     Выполнил: студент группы ЭПС-07-2 

                                                                    Вуколов С. А.

                                                                 Проверил: ст. преподаватель кафедры ЭПС

                                                                     Чуринова О. В.

 

 

 

 

Иркутск, 2011г.

 

Содержание

Исходные данные: 

1.Подготовка тяговых характеристик электровоза 

2.Спрямление и приведение профиля пути 

3.Выбор расчетного подъема и определение массы поезда

     3.1.Выбор расчетного подъема 

     3.2.Определение массы состава 

       3.2.1.Проверка массы состава на возможность трогания с места 

       3.2.2.Проверка массы состава на возможность проследования скоростного подъема

       3.2.3.Проверка массы состава на возможность установки       поезда на приемоотправочных путях станции 

4. Расчет и построение кривых удельных ускоряющих и замедляющих сил 

5.Решение тормозной задачи 

6.Построение кривых V(S) и t(S) 

7.Определение перегонных времен хода 

8.Расчет и построение токовых характеристик I_д(V) и I_да(V)

     8.1.Пересчет характеристики I_д(V) 

     8.2.Пересчет характеристики I_dа(V) 

9.Построение токовых кривых I_dа(S) и I_д(S) 

10.Определение расхода электроэнергии на тягу поезда 

11.Проверка массы состава по нагреванию тяговых двигателей 

Список используемой литературы 

Приложение 1

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные:

 

1. Учебный шифр………………………………………………………..0731110 
2. Колесная формула электровоза………………………………………….3_о-3_о
3. Тип тягового двигателя…………………………………………………НБ-412
4. Диаметр бандажа………………………………………………….……...1,35 м
5. Передаточное отношение…………………………………………..……3,83
6. Нагрузка на ось электровоза……………………………………………23 т
7. Данные о составе: 

• четырехосные вагоны на роликовых подшипниках………55%
• шестиосные вагоны на подшипниках качения…………….30%
• восьмиосные вагоны на роликовых подшипниках………..15%

8. Данные о профиле пути № 2:

Номер элемента	Крутизна уклона,%	Длина элемента,м	Радиус кривой , м	Длина кривой,м.	Станция участка
1	0,0	1800			Станция А
2	-3,0	1500	1500	900
3	-7,0	7400
4	-9,0	1250
5	0,0	800
6	5,5	1200	1000	500
7	4,5	600	700	400
8	0,0	400
9	-4,0	800	900	350
10	11,0	1000
11	2,5	1800
12	0,0	500
13	-2,0	450	1200	300
14	-4,0	500	1500	500
15	0,0	600
16	0,0	1750
17	9,0	6800
18	3,0	1000	1300	600
19	0,0	2500			Станция Е
20	-2,0	1400

 

 

21	-1,5	2000
22	-3,0	1000	1500	500
23	-9,0	5800
24	-11,0	1750
25	0,0	600
26	4,0	500
27	2,0	450	1200	300
28	0,0	500	900	350
29	-2,5	1800
30	0,0	1000
31	4,0	800
32	-4,5	600	700	400
33	0,0	1400			Станция В

 

При движении от станции В к станции А знаки уклонов изменяем на противоположные.

9. Напряжение контактной сети………………………………………......22 кВ
10. Максимальная скорость движения…………………………………100 км/ч
11. Длина приемоотправочных путей…………………………………….1300 м
12. Тормозной путь………………………………………………………….850 м
13. Тип колодок………………………………………..………………..чугунные
14. Тип пути………………………………………….…………………..стыковой
15. Средняя масса вагонов:

• четырехосные вагоны на роликовых подшипниках.…...74 т
• шестиосные вагоны на подшипниках качения…………..76 т
• восьмиосные вагоны на роликовых подшипниках…….168 т

 

 

1. Подготовка тяговых характеристик электровоза

 

Характеристики  и рассчитываем на основании таковой двигателя-образца с учетом заданных диаметра бандажа, передаточного отношения, напряжения контактной сети по формулам:

; (1)

; (2)

где V₁, F_кд1 – значения скорости и силы тяги соответственно, взятые с характеристик и двигателя-образца;

m₁ = 3,83– передаточное отношение зубчатой передачи для двигателя-образца;

D₁ = 1350 мм – диаметр колесной пары для двигателя-образца;

U_кс = 22 кВ – напряжение контактной сети, для которого построены характеристики двигателя-образца;

m₂, D₂, – заданные значения передаточного отношения, диаметра бандажа и напряжения контактной сети соответственно.

Задаваясь рядом значений тока I_д по характеристикам и определяем значения V₁, F_кд1. Результаты заносим в табл. 1.

По формулам (1) и (2) рассчитываем искомые значения V и F_кд.

Например  для тока I_д = 200 А и НП:

км/ч;

кгс;

Для других значений токов при НП, а также для  характеристик ОП1, ОП2, ОП3 расчет проводим аналогично. Результаты заносим в  таблицу 1.

 

Таблица 1.- Пересчет скоростной и электротяговой характеристик тягового двигателя.

 

Позиция 33 НП
V,км/ч	41,1	44,6	48,0	53,0	59,8	69,3	86,8	100
Fкд,кгс	9330	7870	6470	5070	3680	2410	1310	900,0
V',км/ч	40,8	44,3	47,6	52,6	59,4	68,8	86,2	99,3
F'кд,кгс	8648	7295	5997	4699	3411	2234	1214	834,2
Fк,кгс	51888	43768	35982	28196	20466	13403	7285	5005,2
Iд	800	700	600	500	400	300	200	155,0
Позиция 33 ОП1
V,км/ч	45,2	48,8	52,9	58,4	66,8	70,0	80,0	90,0	100
Fкд,кгс	8590	7190	5860	4480	3210	2900	2083	1600	1250,0
V',км/ч	44,8	48,4	52,5	58,0	66,3	69,5	79,4	89,3	99,3
F'кд,кгс	7962	6664	5432	4152	2975	2688,0	1931	1483,0	1158,6
Fк,кгс	47772	39986	32590	24915	17852	16128,0	11586	8898,2	6951,7
Iд	800	700	600	500	400	372	300	245	200
Позиция 33 ОП2
V,км/ч	48,0	52,6	57,6	64,6	75,1	80,0	90,0	100
Fкд,кгс	8110	6740	5400	4120	2910	2550	1950	1533,3
V',км/ч	47,6	52,2	57,2	64,1	74,5	79,4	89,3	99,3
F'кд,кгс	7517	6247	5005	3819	2697	2363,6	1807,4	1421,2
Fк,кгс	45103	37484	30031	22913	16184	14181,5	10844,7	8527,4
Iд	800	700	600	500	400	365	300	250
Позиция 33 ОП3
V,км/ч	52,6	56,6	61,3	69,4	82,0	90,0	100
Fкд,кгс	7700	6420	5140	3920	2730	2267	1833,33
V',км/ч	52,2	56,2	60,8	68,9	81,4	89,3	99,3
F'кд,кгс	7137	5951	4764	3633	2530	2101,0	1699,3
Fк,кгс	42823	35704	28585	21801	15183	12605,8	10195,8
Iд	800	700	600	500	400	350	300

 

 

 

По данным таблицы 1строим зависимости  и рисунок 1 и 2.

 

 

Рисунок 1.- Скоростные характеристики тягового двигателя.

 

Рисунок 2.- Электротяговые характеристики тягового двигателя.

Тяговую характеристику F_к(V) рассчитываем на основании данных      табл. 1 по формуле:

F_к =F_кд ; (3)

где  n – число тяговых двигателей электровоза;

n = 6.

Например,  для F_кд = 1214 кгс, НП:

F_к =1214*6 = 7285 кгс.

Для остальных  значений F_кд при НП и для режимов ОП1, ОП2, ОП3 расчет проводим аналогично. Результаты вычислений заносим в табл. 1.

 По данным  табл. 1. строим тяговую характеристику электровоза (рисунок 3).

Силу тяги по сцеплению  рассчитаем по формуле:

F_сц = 1000 _{к сц}; (4)

где     P_сц = 138 т – масса локомотива;

y_к – коэффициент сцепления колес с рельсами.

 Коэффициент  сцепления рассчитаем по формуле:

y_к  = 0,28 + ; (5)

где  V –  скорость движения локомотива.

Зададимся рядом  значений скорости от 0 до 60 км/ч.

При V = 0 км/ч :

y_к  = 0,28 +

= 0,36;

F_сц = 1000

= 49680 кгс.

Для остальных значений скорости расчет проводим аналогично. Результаты расчета  представим в виде таблицы 2.

Таблица 2.- Расчет ограничения по сцеплению.

V	0,0	5,5	14,5	22,5	30,0	37,0	43,5	49,0	52,5	56,0	59,0
Ψ	0,36	0,32	0,30	0,29	0,28	0,27	0,27	0,26	0,26	0,26	0,25
Fсц	49680	44835	41469	39761	38556	37606	36813	36187	35805	35433	35121
1,1Fсц	54648	49319	45615	43737	42412	41366	40494	39806	39386	38977	38633