2. Тяговые свойства локомотивов с учетом эксплуатационных условий
2.1. Расчетные характеристики локомотивов
Расчетную силу тяги и расчетную скорость локомотива устанавливают по тяговой характеристике, исходя из возможно более полного использования мощности локомотива, с учетом ограничений силы тяги.
Для грузовых электровозов постоянного тока расчетную скорость принимают равной скорости в точке пересечения линии ограничения силы тяги сцепления колес с рельсами (или по допустимому току коммутации) с линией силы тяги при полном возбуждения тяговых электродвигателей (при параллельном соединении).
На электровозах переменного тока расчетную скорость принимают равной скорости в точке пересечения линии ограничения силы тяги сцепления колес с рельсами с линией силы тяги при наибольшем напряжении на тяговых электродвигателях (при нормальном возбуждении) на 33-й позиции. Однако, в ряде случаев бывает экономически целесообразно брать точку с большей расчетной силой тяги, которую можно реализовать на 29-й или даже на 25-й позиции.
Расчетные силу тяги и скорость тепловоза устанавливают по тяговой характеристике на последней позиции контроллера машиниста, соответствующей полному использованию мощности дизеля и работе тяговых электродвигателей при токах продолжительного режима.
Расчетная сила тяги и расчетная скорость определяют массу состава на данном участке, следовательно, они влияют на технико-экономические показатели работы дорог, поэтому их значения утверждены МПС и приводятся в “Правилах тяговых расчетах для поездной работы” (ПТР) [ 9 ]. В табл. 2.1 эти данные приведены для основных серий грузовых локомотивов России.
2.2. Снижение коэффициента сцепления локомотивов в кривых малого радиуса
Степень использования сцепления при движении локомотива с поездом зависит от многих факторов. Одним из таких факторов является снижение коэффициента сцепления в кривых участках пути. Кривые участки оказывают двоякое действие на движение поезда: они увеличивают сопротивление движению и уменьшают коэффициент сцепления.
Величина уменьшения силы тяги в кривой зависит от скорости движения локомотива, возвышения наружного рельса, радиуса кривой, форм поверхности катания бандажей и рельсов, а также установки колесных пар в колее.
Т а б л и ц а 2.1.
Расчетные характеристики грузовых локомотивов России
Серия локомо тива |
Расчет ная скорость Vр , км/ч |
Расчет ная сила тяги Fкр ,Н |
Расчетная масса mл , т |
Сцепная масса, mлсц , т |
Длина локомо тива lл ,м
|
Конструк ционная скорость |
Сила тяги при трогании Fктр , Н |
2М62 |
20.0 |
392000 |
240 |
238 |
36 |
100 |
700000 |
2ТЭ10Л |
23,4 |
496000 |
260 |
255 |
34 |
100 |
750000 |
2ТЭ10В |
23,4 |
496000 |
276 |
271 |
34 |
100 |
797500 |
3ТЭ10М |
23,4 |
744500 |
414 |
406 |
51 |
100 |
941500 |
2ТЭ116 |
24,2 |
496000 |
276 |
271 |
34 |
100 |
797500 |
2ТЭ121 |
26,9 |
588500 |
300 |
294 |
41 |
100 |
830000 |
ТГ16 |
18,0 |
314000 |
138 |
138 |
31.0 |
85 |
446000 |
ТГ21 |
20,0 |
392000 |
176 |
176 |
35.5 |
100 |
552000 |
ТЭМ7 |
10,3 |
343000 |
180 |
177 |
21.5 |
100 |
582000 |
ВЛ10(11) |
46,7 |
451000 |
184 |
– |
33 |
100 |
614000 |
ВЛ10У |
45,8 |
492000 |
200 |
– |
33 |
100 |
667000 |
ВЛ11(3 сек) |
46,7 |
676500 |
276 |
– |
28 |
100 |
921000 |
ВЛ15 |
45,0 |
739500 |
285 |
– |
33 |
100 |
941500 |
ВЛ80С |
43,5 |
502000 |
192 |
– |
33 |
110 |
649000 |
ВЛ80С(3 сек) |
43,4 |
753000 |
285 |
– |
49,5 |
110 |
941500 |
ВЛ82М |
50,5 |
487500 |
200 |
– |
33 |
110 |
667000 |
ВЛ85 |
50,0 |
706320 |
288 |
– |
45 |
110 |
941500 |
ВЛ60ПК |
73,5 |
222500 |
138 |
– |
21 |
100 |
375000 |
ВЛ65 |
68,0 |
245000 |
138 |
– |
22,5 |
120 |
487000 |
За счет возвышения наружного рельса в кривой изменяется развеска локомотива, что оказывает заметное влияние на реализацию сил сцепления. Это влияние может быть различным по своему воздействию. Если при изменении развески происходит догрузка ранее разгруженного колеса, то снижение силы тяги не произойдет. В противном случае наблюдается резкое снижение силы тяги локомотива. При трогании в кривой снижение силы тяги может составлять 40 – 50 %.
На реализацию сил сцепления оказывает влияние не только абсолютная величина радиуса кривых, расположенных на подъеме, но также их протяженность и расположение. Короткие, рассредоточенные кривые, даже малого радиуса, окажут незначительное воздействие, а концентрация их на достаточном расстоянии может привести к длительному буксованию и уменьшению силы тяги и скорости движения вплоть до остановки поезда на подъеме.
В табл.2.2 приведены расчетные значения коэффициентов сцепления локомотивов по формулам, рекомендуемым ПТР.
Для электровозов, при наличии на расчетных подъемах кривых малого радиуса менее 500 м, расчетный коэффициент сцепления в кривой ккр определяется по формулам
ккр = к Kкр; (2.1)
.
(2.2)
Т а б л и ц а 2.2.
Расчетные коэффициенты сцепления локомотивов
Серии локомотивов |
Расчетная формула |
Коэффициент сцепления при скорости движения, км / ч |
||||
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
||
Тепловозы |
||||||
Все, кроме 2ТЭ10Л, ТГ16, ТГ21 |
к = 0,118 + 5 / (27,5 + v) |
0,300 |
0,251 |
0,223 |
0,205 |
0,192 |
2ТЭ10Л |
к = 0,118 + 4 / (27,5 + v) |
0,300 |
0,243 |
0,213 |
0,195 |
0,182 |
ТГ16, ТГ21 |
к = 0,22 + 10 / (100 + 50v) |
0,320 |
0,237 |
0,229 |
0.226 |
0.224 |
Электровозы |
||||||
Все ВЛ80, ВЛ60 ВЛ65, ВЛ85 |
к = 0,28 + 4 / (50 + 6v) – – 0,0006v |
0,360 |
0,310 |
0,291 |
0,279 |
0,270 |
Все ВЛ10, ВЛ11 ВЛ82 |
к = 0,28 + 3 / (50 + 20v) – – 0,0007v |
0,340 |
0,285 |
0,273 |
0,264 |
0,255 |
ВЛ23, ВЛ8 |
к = 0,25 + 8 / (100 + 20v) |
0,330 |
0,277 |
0,266 |
0,261 |
0,259 |
Для тепловозов, если на расчетном подъеме имеются кривые малого радиуса менее 800 м, расчетный коэффициент сцепления определяется по формуле
.
(2.3)
Значение силы тяги по сцеплению при расчете массы состава определяется по формуле
Fксц = 1000 mл g Y ккр , (2.4)
где Fксц – сила тяги локомотива по сцеплению, Н; mл – масса локомотива, т;
g
= 9.81
–
ускорение свободного падения.
Для тепловозов поправка от снижения расчетного коэффициента сцепления учитывается тогда, когда выполняется условие Fкр > Fксц. Для тепловозов расчетная сила тяги в кривых малого радиуса приведена в табл.2.3.
Т а б л и ц а 2.3.
Расчетные силы тяги тепловозов в кривых малого радиуса, Н
Радиус кривой, м |
2ТЭ10Л |
3ТЭ10М |
2ТЭ116 2ТЭ10М (В) |
2М62 |
600 |
494000 |
Fксц > Fкр |
Fксц > Fкр |
Fксц > Fкр |
550 |
486000 |
|||
500 |
477500 |
|||
450 |
475000 |
|||
400 |
453000 |
|||
350 |
437500 |
729500 |
477500 |
|
300 |
418000 |
698000 |
466000 |
|
250 |
393500 |
657500 |
439000 |
|
200 |
363000 |
604500 |
403500 |
364000 |