2.7. Тяговые характеристики локомотива и электромеханические характеристики двигателя

Эксплутационные качества локомотива в значительной мере определяются зависимостью силы тяги от скорости движения, которую называют тяговой характеристикой (рис.2.7, а). Такую характеристику получают опытным путем при испытаниях локомотива (тяговых двигателей). В связи с необходимостью эксплуатации поездов при переменном профиле пути, обусловливающем изменение сил сопротивления движению поезда в широком диапазоне, наиболее приемлема гиперболическая тяговая характеристика , которую называют индивидуальной тяговой характеристикой.

а

б

Рис.2.7. Тяговая характеристика локомотива (а)

и электромеханические характеристики двигателя (б)

Если на тяговую характеристику (рис.2.7, а) наложить характеристику сопротивления движению поезда (одну для случая движения по тяжелому подъему W_к1 = f (v), а другую W_к2 = f (v) – по легкому элементу профиля пути), то точки 1, 2 их пересечения с тяговой характеристикой будут соответствовать установившимся режимам движения поезда. При характеристике типа на тяжелом подъеме локомотив реализует большую силу тяги F_к1 при малой скорости v₁, а на легком элементе профиля – малую силу тяги F_к2 при большой скорости v₂. Поскольку произведение F_кv пропорционально мощности локомотива, для рассматриваемого типа характеристики в обоих случаях она будет одинакова.

Для рудничных электровозов вместо тяговой характеристики локомотива обычно приводят электромеханические характеристики тягового двигателя, приведенные к оси ведущей колесной пары электровоза (рис.2.7, б). Они представляют собой графические зависимости силы тяги F_дв, развиваемой двигателем и приведенной к ведущей оси, скорости v на ободе колеса и КПД от тока I якоря электродвигателя. Электромеханической характеристикой удобно пользоваться при выполнении тяговых расчетов. Располагая значением силы тяги, необходимой для передвижения поезда, приходящейся на один двигатель F_дв, можно найти (рис.2.7, б) скорость движения v₁ и ток якоря I₁.

3. Расчет электровозной откатки

3.1. Исходные данные

Исходными данными при расчете электровозной откатки являются:

 план и профиль путей откаточного горизонта угольной шахты или рудника;

 схема откаточного горизонта с расположением погрузочных пунктов, их сменная производительность в наиболее загруженную смену и расстояние от каждого погрузочного пункта до разгрузочного пункта в околоствольном дворе;

 сменная производительность горизонта в наиболее загруженную смену;

 организация движения поездов;

 пылегазовый режим шахты.

3.2. Обработка исходных данных

Реальную схему откаточного горизонта (рис.3.1, а) заменяют расчетной (рис.3.1, б-г). Если электровозы закреплены за погрузочными пунктами (рудные шахты), то обработку исходных данных и расчет откатки производят для каждого маршрута. При обезличенных электровозах, не закрепленных за погрузочными пунктами (угольные шахты), обработку исходных данных ведут для всего откаточного горизонта. При наличии протяженных выработок с тяжелым профилем путей они выделяются отдельно.

При проектировании новых шахт или горизонтов рельсовым путям стремятся придать уклон равного сопротивления, при котором сопротивление движению груженых составов, движущихся вниз по уклону в сторону околоствольного двора, будет равно сопротивлению движению порожних, движущихся во встречном направлении на уклон. В этом случае двигатели электровоза будут нагружены одинаково при груженом или порожнем движении поезда, что обеспечит близкий к оптимальному режим их эксплуатации. Значение

уклона равного сопротивления составляет примерно 2 ‰, но из условия обеспечения стока воды по откаточным выработкам средний уклон откаточных путей принимают обычно 3-5 ‰.

Рис.3.1. Упрощенные схемы шахтного локомотивного транспорта: а –

действительная; б – расчетная магистрального транспорта; в – расчетные участкового транспорта (1-го звена транспорта); г – средневзвешенная расчетная

Для действующих горизонтов при расчетах используется фактический профиль пути по данным маркшейдерской съемки. При сложном профиле откаточных путей производят его спрямление, которое сводится к условной замене последовательно расположенных участков профиля с различными уклонами путей одним участком, длина которого равна сумме длин заменяемых элементов.

Уклон спрямленного участка пути принимают равным средневзвешенному значению реальных уклонов пути, которое определяют по формуле

,

где i₁, i_n – уклоны соответствующих участков пути, ‰ (промилле); l₁, l_n – длины участков, м; спрямлению подлежат близкие по крутизне участки, отличающиеся менее чем на 2 ‰.

Наибольший по крутизне уклон протяженностью l > 200 м, но не менее суммы длины состава и длины тормозного пути, установленной правилами безопасности, называется руководящим уклоном. При наличии на маршруте такого уклона он принимается за расчетный.

При обезличенных электровозах, не закрепленных за погрузочными пунктами, за расчетную длину откатки берут ее средневзвешенную величину

,

где А₁, А₂ – производительности погрузочных пунктов на горизонте откатки, т/смену; l₁, l_n – расстояние от околоствольного двора до погрузочного пункта, км.