5.3. Расчет и построение ограничений скорости движения

1) Скорость движения и сила тяги электровоза ограничены в определенном диапазоне значений, в пределах которого можно вести их регулирование. Для определения этого диапазона в курсовой работе необходимо рассчитать и нанести на построенные скоростные характеристики тягового двигателя ограничения по максимальной скорости, коммутационной устойчивости и сцеплению колеса с рельсом [2].

2) Ограничение по максимальной скорости зависит либо от конструкции электровоза, либо от ограничений по частоте вращения двигателя. В проекте ограничение максимальной скорости движения следует принять по конструкционной скорости электровоза-образца [4 – 9].

3) В качестве ограничения по коммутационной устойчивости в тяговом режиме при последовательном возбуждении двигателя принимается скоростная характеристика на высшем напряжении и максимальной ступени ослабления возбуждения, т. е. при заданном β_m.

4) Для построения ограничения по сцеплению необходимо рассчитать значения максимальной силы тяги по условиям сцепления колеса с рельсом, учитывая, что в данном случае она численно равна силе сцепления:

, (5.4)

где m_л.о – масса электровоза, приходящаяся на одну ось, т;

g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения;

ψ – коэффициент сцепления колеса с рельсом.

Коэффициент сцепления в зависимости от скорости движения V можно определить, используя формулу [11]:

для электровозов со ступенчатым регулированием напряжения –

; (5.5)

для электровозов с плавным регулированием напряжения –

. (5.6)

Результаты расчета ограничения силы тяги по сцеплению следует за­писать в табл. 5.4. Расчет необходимо вести до значения скорости, при котором достигается ограничение по сцеплению на позиции максимального ослабления возбуждения. Обычно эта скорость составляет 60 – 70 км/ч.

Значения тока двигателя определяют и записывают в табл. 5.4, используя построенные зависимости F_к.д(I) и рассчитанные значения F_сц.

Таблица 5.4

Расчет ограничения по сцеплению

Параметр	Значение параметра при скорости движения V, км/ч
	0	5	10	20	…
Коэффициент сцепления ψ
Сила сцепления Fсц, кН
Ток двигателя I, А

Построение ограничения по сцеплению на позициях полного поля выполняют в следующем порядке:

принимают значение скорости движения;

по данным табл. 5.4 определяют максимальную силу тяги при заданной скорости;

используя значение F_сц по кривой F_к.д(I) при полном поле, находят значение тока двигателя;

отмечают полученную точку на скоростной характеристике.

По найденным таким образом точкам строят зависимость скорости от максимального тока по условиям сцепления колеса с рельсом V(I_сц).

Построение ограничения по сцеплению на позициях ослабления возбуждения (ОВ) выполняют по двум точкам. Первой точкой является точка пересечения кривой V(I_сц) со скоростной характеристикой на последней позиции регулирования при полном поле. Для получения второй точки необходимо для наибольшей скорости по данным табл. 5.4 найти ток двигателя, используя зависимость F_к.д(I) при максимальном ослаблении возбуждения. Через полученные точки проводят прямую линию до пересечения кривой V(I) при максимальной ступени ОВ. Эта прямая и даст ограничение по сцеплению на позициях ослабления возбуждения.