Теория подвижного состава городского электрического транспорта

П р и м е р 7.2

Рассчитать полную массу и число мест для сидения двухосного троллейбуса и четырехосного трамвая номинальной пассажировместимостью соответственно 110 и 140 человек и имеющих снаряженные массы 10,9 и 15,9 т.

Р е ш е н и е

Расчет для обоих видов подвижного состава ведем в табличном виде с использованием формул (7.5)–(7.11).

140

141

Примечание. Полужирным шрифтом в скобках даны уточненные цифры.

Так как уточненная габаритная площадь ПС в первом приближении больше исходной габаритной площади Агаб, повторяем расчет с п. 14, уменьшая число мест для сидения, до выполнения условия, когда уточненная габаритная площадь примерно равна исходной габаритной площади ПС. Чтобы наверняка подобрать число мест для сидения, запишем зависимость габаритной площади от числа мест для сидения:

Агаб Астен Акв Аконд Аподн 0,34zсид 0,2 zпас zсид . (7.13)

Результаты расчетов для трамвая вместимостью 140 пассажиров по выражению (7.13) представлены на рисунке 7.9.

Из рисунка 7.9 видно, что на габаритной площади Агаб = 37,904 м2 при вместимости трамвая 140 пассажиров можно установить приблизительно 21 сиденье. Принимаем число мест для сидения zсид = 21 и повторяем расчет, начиная с п. 14 по п. 22. Уточнив число мест для сидения и проезда стоя, определяем номинальную массу по-

142

Рисунок 7.9 – Зависимость числа мест для сидения от габаритной площади

По графику число мест для сидения можно определить лишь приближенно. Для точного определения числа мест для сидения решим выражение (7.13) относительно числа мест для сидения, получим

zсид 7,143 Агаб (Астен Акв Аконд Аподн ) 0,2zпас . (7.14)

Подставляя данные соответствующих площадей и число пассажиров в выражение (7.14), определяем число мест для сидения:

zсид 7,14337,904 (1,884 2,5 0,5 2,1) 0,2 140 20,858 21.

Таким образом, предложенные аналитические зависимости позволяют определить число мест для сидения при известной габаритной площади подвижного состава и его вместимости и в дальнейшем рассчитать полную массу, как номинальную, так и в часы пик. Расчеты показали, что полные массы рассматриваемого подвижного состава при номинальной загрузке: троллейбуса 19,85 т; трамвая 26,54 т, а в часы пик – троллейбуса 24,33 т; трамвая 31,87 т.

143

Выражения (7.13) и (7.14) позволяют решить и обратную задачу. Расставив требуемое число сидений в салоне подвижного состава при известной габаритной площади, можно определить число мест для проезда стоя, в том числе и в часы пик. Следовательно, можно будет определить номинальную массу подвижного состава и его массу в часы пик.

Определение нормальных нагрузок на ходовые части (разве-

совки) подвижного состава. Задача определения нагрузки на ходовую часть ПС сводится к уточнению принятых при решении планировочной задачи координат размещения ходовых частей под кузовом подвижного состава.

Развеску троллейбусов можно производить по критерию равенства статических нормальных нагрузок, передаваемых колесами на дорогу и условия одинакового использования их несущей способности.

При определении развесовки рельсового подвижного состава расчетным режимом является режим экстренного торможения нормально нагруженного вагона.

Исходными данными для определения развесовки подвижного состава являются:

принятая планировка салона подвижного состава;

условие равномерности распределения нагрузки от веса кузова Gк;

вес ходовых частей подвижного состава;

вместимость пассажиров подвижного состава;

величина замедления ат, или тормозной путь sт рельсового подвижного состава;

величина допустимой статической нормальной нагрузки на мосты троллейбуса.

Согласно ГОСТ 7495–74 [2] нагрузка, приходящаяся на передний управляемый мост троллейбуса в часы пик, не должна превышать 36 % его общего веса и практически равна допустимой нагрузке на шины переднего моста. Нагрузка на задний мост должна быть не более максимально допустимой нагрузки на дорогу, равной 100 кН. Однако для автобусов и троллейбусов нагрузка на задний мост в обоснованных случаях может приниматься равной 130 кН. В соответствия с [1] на передний мост шарнирно сочлененного троллейбуса должно приходиться не более 20–22 % общего веса, на средний мост и мост полуприцепа – 39–40 %. Тормозной путь нормально нагруженного трам-

144

вайного вагона в соответствии с ГОСТ 8802–69 [l0] не должен при экстренном торможении со скорости 30 км/ч превышать 16 м.

Для троллейбусов решение задачи распределения веса сводится к определению размеров переднего l1 и заднего l2 свесов. При максимальной нагрузке (см. рисунок 10). Величина l2 определяется из уравнения статического равновесия

i 1

n

где Rz1 Rz2 G Gк G1м G2м Gi ;

i 1

G1м – вес переднего управляемого моста троллейбуса; G2м – вес ведущего моста троллейбуса;

Gi – i-я составляющая нагрузки от веса пассажиров; li – координата центра масс нагрузки Gi.

При проектировании можно принимать G1м = 8,5 кН и G2м = 16 кН (за исключением мостов троллейбусов с двумя центральными редукторами).

Если Rz1max/G > 36 %, то необходимо изменить планировку пассажирского салона и добиться снижения Rz1 до допустимой величины:

где Gк гол – вес кузова головной засти троллейбуса;

145

Gi гол – составляющая нагрузки от веса пассажиров головной части троллейбуса;

li гол – координата центра масс нагрузки Gi гол.

l1 K 1 Lгол l2 .

K

Решение задачи развесовки шарнирно-сочлененного троллейбуса сводится к определению положения мостов, т. е. расстояний l1, l2 и l3 (рисунок 7.10).

Эти расстояния определяются из уравнений статического равновесия троллейбуса и полуприцепа. Для сочлененного троллейбуса величину заднего свеса полуприцепа можно определить по формуле

146

где Gм пр – вес моста полуприцепа;

Gi пр – i-я составляющая нагрузки от веса пассажиров полуприцепа;

li пр – координата центра тяжести нагрузки Gi пр;

K3 = Rz3/G = n3/n;

Rz3 – нормальная реакция дороги на мост полуприцепа; n3 – количество ходовых колес полуприцепа.

Задачу развесовки рельсового подвижного состава решают по критерию максимального использования сцепного веса при экстренном торможении. В режиме торможения возникают инерционные силы, способствующие перераспределению нагрузок, передаваемых ходовыми частями вагона на путевую структуру. Пренебрегая влияниями инерционных сил тележки на перераспределение нагрузок между осями, величину l2 четырехосного трамвая (рисунок 7.11) можно найти из условия равенства нагрузок, передаваемых тележками на рельсы в режиме экстренного торможения.

Из уравнения равновесного состояния подвижного состава

hc = 0,8 м – расстояние от центра тяжести кузова вагона до плоскости пятников;

hт = 0,4 м – расстояние от плоскости пятников до оси колесной пары;

Dк – диаметр колеса; Gк – вес кузова;

Gтел – вес тележки.

Рисунок 7.11 – Планировка салона и расчетная схема нагрузок четырехосного трамвайного вагона

Если величина l2, определенная по формуле (7.15), значительно отличается от той, которая была найдена по выражению (7.11), необходимо изменить ранее принятое расположение тележек. В том случае, если в кузове ПС предусмотрены две кабины водителя, расчетной формулой для определения величины заднего свеса l2 является формула (7.11).

После определения нормальных нагрузок на тележки вагона необходимо проверить удельную нагрузку на один метр погонной длины рельсового пути:

148

G Gmax , кН/м,

Lпсц

где Gmax Gсн Gпас.max – вес подвижного состава при максимальном наполнении (α = 10 пас/м²);

Lпсц – длина трамвайного вагона по осям сцепок.

Для вагонов трамвая G 20 кН/м; метро – G 30 кН/м.

7.4.6.2. Расчет требуемой мощности тягового электродвигателя

Основными эксплуатационными показателями подвижного состава, оказывающими влияние на выбор параметров системы тягового электропривода, являются полная (эксплуатационная) масса подвижного состава (m, кг), длительная мощность тягового электродвигателя (Рдв.∞, кВт), число электродвигателей (zдв), номинальная (длительная)

скорость ( н, км/ч или м/с) и максимальная скорость ( max, км/ч или м/с). Перечисленные величины обычно указываются в техническом задании на проектирование подвижного состава, либо устанавливаются по результатам анализа транспортной работы подвижного состава на городских маршрутах, условий его эксплуатации и техникоэкономических расчетов, либо подтверждаются опытом эксплуатации подобных или близких по назначению транспортных средств.

При выборе тягового электродвигателя решаются следующие вопросы:

определение требуемой мощности тягового электродвигателя;

выбор электродвигателя в соответствии с режимом его работы по условиям нагрузки;

выбор электродвигателя по условиям пуска;

выбор конструктивного исполнения электродвигателя в соответствие с условиями окружающей среды;

определение передаточного числа трансмиссии подвижного состава.

В настоящее время используются несколько методов предварительного расчета требуемой мощности тягового электродвигателя при проектировании или модернизации подвижного состава:

149