4. Определение тяговой характеристики тепловоза
Тяговая характеристика локомотива, есть зависимость силы тяги FK от скорости движения v. Сила тяги определяется многими параметрами локомотива, но, прежде всего, она зависит от мощности силовой установки, типа и характеристик передачи, а также от сцепного веса. Очевидно необходимость полного использования мощности силовой установки Ne при всех диапазонах нагрузки и скорости движения локомотива. Это требование обеспечивается гиперболической формой кривой, изображающей тяговую характеристику – «ограничение по мощности» (см. рисунок 6). Границы гиперболической части тяговой характеристики определены условиями сцепления колес с рельсами: (FK1, v1) – «ограничение по сцеплению» и максимально допустимой – конструкционной скорости движения vK, обусловленной соображениями прочности экипажа и безопасности движения – «ограничение по скорости».
Таким образом, тяговая характеристика локомотива может быть представлена схемой из трех уравнений
FKi = PСЦ ∙ ψ(vi) при 0 ≤ vi ≤ v1
FKi = 3,6 ∙ Ne ∙ φмощ ÷ vi при v1 ≤ vi ≤ vK
FKi = 3,6 ∙ Ne ∙ φмощ ÷ vi при vi = vK
где FKi, vi – текущие значения соответственно силы тяги и скорости, кН и км/ч;
ψ(vi) – коэффициент сцепления колес с рельсами
φмощ – коэффициент полезного использования мощности силовой установки (для тепловоза с электрической передачей φмощ = 0,7 ÷ 0,75, а с гидравлической – 0,6 ÷ 0,7).
Первое ограничение касательной силы тяги тепловоза - по «сцеплению»
FКmax ≤ ψK*PСЦ
где
Рсц - сцепной вес локомотива с учётом
числа секций, кН;
ψK - расчетный коэффициент сцепления.
ψK = 0,118 + [5 ÷ (27,5 + v)]
Воспользовавшись выражением FКmax ≤ ψK*PСЦ рассчитаем ограничение тяговой характеристики FК = f (v) по сцеплению.
Таблица 2
Результаты расчетов ограничения кривой FК = f (v) по сцеплению.
-
V км/ч
0
5
10
15
20
25
30
ψK
0,299
0,274
0,256
0,235
0,222
0,210
0,204
FК кН
864
570,2
285,12
190,08
142,56
114,048
95,04
Второе ограничение касательной силы тяги - по мощности силовой установки.
FК = 3600 *Ne* φ ÷ v
где Ne - эффективная мощность дизеля кВт;
φ - коэффициент использования мощности дизеля, φ = 0,72
По формуле FК = 3600 *Ne* φ ÷ v рассчитаем ограничение тяговой
характеристики FК = f (v) no мощности силовой установки.
Таблица
3
Результаты расчетов ограничения кривой FК = (vк) по мощности дизеля
V км/ч |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
FК кН |
285,12 |
142,56 |
95,040 |
71,280 |
57,024 |
47,520 |
40,731 |
34,6 |
31,68 |
28,512 |
После всех расчетов построим расчетную тяговую характеристику проектируемого тепловоза (см. приложение рис. 1).
Рисунок 6 – Тяговая характеристика локомотива
