5.3. Расчет и построение ограничений скорости движения

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

Таблица 5.2

Скоростные характеристики ТЭД

Позиция регулирования	Скорость движения на позициях регулирования, км/ч, при токе двигателя, А
	0,25Iн	0,5Iн	0,75Iн	Iн	1,25Iн	1,5Iн	1,75Iн
1
2
…
37
ОП1
…
ОП5

Таблица 5.3

Электротяговые характеристики ТЭД

Позиция регулирования	Сила тяги на позиции регулирования, кН, при токе двигателя, А
	0,25Iн	0,5Iн	0,75Iн	Iн	1,25Iн	1,5Iн	1,75Iн
ПП
ОП1
…
ОП5

2) Ограничение по максимальной скорости зависит либо от конструкции электровоза, либо от ограничений по частоте вращения двигателя. В курсовой работе ограничение максимальной скорости движения следует принять по конст­рукционной скорости электровоза-образца [4 – 8].

3) В качестве ограничения по коммутационной устойчивости в тяговом режиме при последовательном возбуждении двигателя принимается скоростная характеристика на высшей позиции регулирования 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.

Для электровозов постоянного тока значение коэффициента сцепления в зависимости от скорости движения можно определить по уравнению [10]:

(5.5)

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

Таблица 5.4

Расчет ограничения по сцеплению

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

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

Построение ограничения по сцеплению на позициях полного поля выполняют в следующем порядке: задаются значением скорости движения; по 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 скоростных характеристиках.

По полученным таким образом точкам строится зависимость V(I_сц), представляющая зависимость скорости от максимального тока по условиям сцепления.

Построение ограничения по сцеплению на позициях ослабления возбуждения 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 из табл. 5.4 найти ток двигателя, используя зависимость F_к.д(I) при максимальном ослаблении возбуждения. Через полученные точки необходимо провести прямую линию до пересечения кривой V(I) при максимальной ступени ОВ. Эта прямая и даст ограничение по сцеплению на позициях ослабления возбуждения.