2.2. Выбор элементов передачи мощности

(производится по методике изложенной в подразделе 2.4. пособия)

2.2.1. Выбор дизеля

Мощность дизеля пассажирского локомотива определяется из требования обеспечения движения поезда по горизонтальному участку пути со скоростью равной конструкционной скорости локомотива.

Удельное сопротивление движению локомотива

Н/т.

где V_к − конструкционная скорость тепловоза, км/ч.

Удельное сопротивление движению пассажирского вагона

где q₀ – осевая нагрузка пассажирского вагона, т.

Основное удельное сопротивление движению поезда

где m_л – масса локомотива, т; m_coc – масса состава, т; f_к – удельная сила тяги локомотива

Касательная сила тяги локомотива

Касательная мощность локомотива

Эффективная мощность дизеля

где m_с – количество секций локомотива; _п=_г_в_инв_ТЭД_з= =0,9450,990,970,930,98=0,827 − к.п.д. передачи мощности локомотива; _г=0,93…0,96 – к.п.д. тягового генератора; _в=0,99 – к.п.д. выпрямительной установки; _инв=0,97…0,98 – к.п.д. автономного инвертора; _ТЭД=0,92…0,94 – к.п.д. тягового двигателя; _з=0,98…0,985 – к.п.д. зубчатой передачи; =0,88…0,92 − коэффициент, учитывающий расход мощности локомотива ан собственные нужды.

Определяем мощность тяговых двигателей

где n_ТД – количество тяговых двигателей на тепловозе.

Выбираем ближайший больший по мощности тяговый двигатель … мощностью 500 кВт.

Корректируем касательную мощность дизеля исходя из мощности тяговых двигателей

2.2.2. Выбор тягового генератора и выпрямительной установки

Необходимая электрическая мощность тягового генератора

По табл. 2.2 пособия выбираем тяговый генератор ГС-501АУ со следующими параметрами: номинальная мощность N_г=2800 кВт; напряжение U_г=360/580 В; ток I_г=2400/1500 А.

Тип выпрямительной установки выбирается из табл. 2.3 пособия. Исходя из потребной мощности, а также допустимых значений величин напряжения и тока выбираем выпрямительную установку УКВТ-5 со следующими параметрами: мощность N_в=4200 кВт; напряжение U_в=750 В; ток I_в=5700 А.

2.2.3. Выбор тягового двигателя и инвертора напряжения

Мощность тяговых двигателей определяется по формуле

где n_ТД – количество тяговых двигателей секции.

По табл. 2.4 выбираем тяговый двигатель АД500 со следующими параметрами: N_ТД=500 кВт; U_ТД=1868 В; I_ТД=218 А; f_Сн=50 Гц.

По табл. 2.5 выбираем инвертор напряжения …..

2.3. Результаты решения тяговой задачи и их анализ

Результаты решения тяговой задачи представлены в виде графиков на рис. 2.2.

Максимальный длительный подъем составил 6,5‰ при длине 900 м. на участке имеются криволинейные элементы пути радиусом от 600 до 1200 м и длиной от 600 до 1000 м. общая длина участка составила 26500 м, время движения 1661 сек. или 27 мин. 41 сек.

На начальном участке движения устанавливается сила тяги F_k(s) 55 кН, необходимая для разгона поезда с заданным ускорением 0,6 м/с2 до скорости движения 35 км/ч до выезда поезда за границы станции. Затем тяга локомотива резко возрастает до значения 155 кН, что обеспечивает увеличение скорости с допустимым ускорением до заданной участковой скорости 70 км/ч. Затем сила тяги изменяется в соответствии с текущими значениями элементов профиля пути и заданной скоростью движения. При спусках сила тяги падает (при крутых спусках сила тяги равна нулю, так как в это время производится торможение), на подъемах сила тяги возрастает. При остановочном торможении сила тяги локомотива также равна нулю.

Мощность тягового электродвигателя изменяется от нуля (при отключенной тяге) до 500 кВт при движении на подъемах крутизной выше 3,5‰.

Скорость движения поезда V(s) растет от 0 до заданной 75 км/ч и затем колеблется в зависимости от профиля пути и заданной скорости движения от 75 до 100 км/ч. На крутых подъемах (выше 5‰) скорость снижается в связи с ограниченной мощностью дизеля и ТАД локомотива. Частота тока статора f(s) изменяется в соответствии с изменениями скорости движения поезда, увеличиваясь от 0 до 50 Гц при разгоне, а затем колеблется в диапазоне 50÷70 Гц.

Напряжение питания АД U(s) увеличиваясь от 0 до 800 В при разгоне, затем колеблется от 1000 В до 1800 В. Наибольшее значение соответствует движению по подъему большей крутизны.

Ток асинхронного тягового двигателя I(s) изменяется в соответствии с изменениями силы тяги локомотива. При разгоне ток АД равен 75 А, при движении по подъемах равен 240÷75 А.

За время движения 1661 сек., пройдя путь в 26500 м, дизелем локомотива потреблено 107,48 кг дизельного топлива (g(s)).

400

800

1200

t, с

0

60

80

V, км/ч

Время

Скорость

20

40

0

40

F_k, кН

20

0

g, кг

15

Сила

тяги

Расход

топлива

5

10

0

100

H, м

150

Профиль

50

Рис. 2.2. Результаты решения

0

500

1000

1500

N, кВт

600

I, А

Мощность

дизеля

Ток тягового

генератора

Профиль

300

0

800

U, В

Напряжение тягового генератора

400

0

40

f, Гц

Частота тока статора АТД

20

0

100

H, м

150

50

тяговой задачи