Вступ

Залізничний транспорт України в основному забезпечує потреби економіки і населення в перевезеннях. Однак стан виробничо-технічної бази та технічний рівень по багатьох параметрах не відповідають зростаючим потребам суспільства та європейським стандартом якості. Набирають сили небезпечної тенденції фізичного стану і морального старіння основних виробних фондів. Так, з 1992 р. щорічні потреби в інвестиціях задовольнялись лише на 25-30%, в результаті чого знос основних виробничих засобів зріс з 38% до 78% (активної частини – 84,4%), що створює загрозу втрати технічної стійкості галузі.

Локомотивне господарство займає одне з провідних місць в системі залізничного транспорту. Для забезпечення перевізного процесу локомотивне господарство має у своєму активі матеріальну-технічну базу, до складу якої входять тяговий рухомий склад, споруди депо та майстерень з необхідним обладнанням,службово-побутові приміщення, комплекс пристроїв та споруд для екіпіровки і технічного обслуговування локомотивів, пунктів зміни та будинки відпочинку локомотивних бригад.

Головним завданням локомотивного господарства є повинне та високоякісне виконання плану роботи тягового рухомого складу, забезпечення ефективного його застосування, використання технічних засобів на ремонті та досягнення найбільшої економічної ефективності підприємницької діяльності всіх підрозділів локомотивного господарства.

Для ремонту рухомого складу а також періодичної його модернізації та виготовлення запасних частин на Україні функціонують 42 підприємства промислового транспорту, що дозволяє підвищити продуктивність використання локомотивів.

Укрзалізниця приймає участь в багатьох міжнародних програмах з розвитку залізничного транспорту. Намічено створення транспортних коридорів для швидкісного руху поїздів,здійснення комбінованих перевезень між державами.

Мета виконання курсової роботи − одержання навичок побудови, порівняння та аналізу тягових характеристик локомотивів, а також навичок виконання курсових робіт і проектів.

1 Побудова тягової характеристики локомотива

1.1 Визначення повної дотичної сили тяги електровоза серії ЧС2

Тягова характеристика локомотива являє собою графічну залежність дотичної сили тяги на обідах коліс Fк від швидкості руху V, тобто Fк = f(V). ЇЇ можна побудувати за робочими характеристиками тягових електродвигунів (ТЕД),

що застосовуються на локомотиві даної серії. Основні властивості ТЕД описують робочими характеристиками.

Електромеханічні характеристики – це залежність дотичної сили тяги одного

ТЕД (n, хв^-1); моменту, що обертає, (М, Н.м) і коефіцієнта корисної дії (ККД) на валу ТЕД (від струму у ланцюзі його якоря (Iя ,А) при постійній напрузі на його затискачах (U,В).

Електротягові характеристики – це залежності від дотичної сили тяги одного

ТЕД (Fк, кн), швидкості руху локомотива (V,км/год) і ККД (), віднесено до обідів коліс від Iя. Залежність V =f (Iя) називається також швидкісною характеристикою. Ці характеристики пов’язані залежностями з діаметром колеса,ККД зубчатої передачі від вала ТЕД до шестерні колеса і передатним відношенням тягової передачі. При цьому корисна потужність на ободах коліс від одного ТЕД Pд = Fк×V, а загальна потужність всього локомотива дорівнює добутку Pд одного ТЕД на загальну їхню кількість (дорівнює, кількості осей, на кожній з яких знаходиться

ТЕД ). Через те, що практично всі сучасні тепловози з електропередачею і електровози мають ТЕД постійного струму, за їхніми характеристиками можна визначити Pд, загальну корисну потужність локомотива через побудову характеристики (на заданому режимі роботи) у всьому діапазоні зміни швидкості

руху визначає гіперболічний або близький до нього характер залежності Fк =f(V)

[2].

Основні параметри заданого локомотива – електровоза ЧС2 такі:

• кількість секцій – 1;

• зчіпна вага локомотива – 125;

• розрахункова швидкість – 91.8;

• число колісних пар – 6;

На цьому локомотиві з електричною передачею потужності встановлені ТЕД типа: AL4846eT. Його електротягові характеристики , що необхідні для побудови тягової характеристики локомотива (ТХЛ), наведені на мал. 1.1

Повна дотична сила тяги локомотива визначається за формулою

Fк = Fк × m, (1.1)

де m – кількість ТЕД на всіх секціях (осях) локомотива.

З метою спрощення забудов Fк = f (V) для всіх локомотивів приймається номінальний режим роботи при максимальній потужності силової установки і ТЕД. З цією ж метою з усіх характеристик ТЕД вибираються і наводяться в роботі (у вигляді графіка) тільки залежності Fкд = f(V) , за всіма кривими збудження (ПП,ОП1,ОП2) незалежно від з’єднання ТЕД (С,СП). Після цього при обраних значеннях Iд за електротяговими характеристиками Fкд = f(Iд), V = f(Iд) [3] визначаємо їхні значення.

Fк1 =5×6=30 кН; Fк4 =26×6=156 кН;

Fк2 = 10×6=60 кН; Fк5=34×6=204 кН;

Fк3 = 18×6=108 кН; Fк6 =40×6 =240 кН;

Fк7 =46×6=276 кН.

Отримані дані заносимо в таблицю 1.1

Таблиця 1.1 – Тягова характеристика ЧС2

Струм Iд,А	Швидкість V, км/год	Сила тяги ТЕД Fкд, кн.	Кількість ТЕД m	Дотична сила тяги Fк,кН
180	165	5	6	30
280	123	10	6	60
380	103	18	6	108
480	93	26	6	156
580	88	34	6	204
680	83	40	6	240
750	79	46	6	276

1.2 Визначення обмеження за зчепленням тягової характеристики електровоза серії чс2

На побудовану тягову характеристику наносимо обмеження сили тяги за зчепленням коліс локомотива з рейками і за конструкційною (найбільш допустимою) швидкістю.

Для накладання на тягову характеристику обмеження за умов зчеплення коліс локомотива з рейками необхідно розрахувати і побудувати залежність найбільшої дотичної сили тяги, що може бути реалізована локомотивом за відсутності буксування коліс, від швидкості руху Fзч = f(V):

Fзч =g × Pсц × к, (1.2)

де g – 9,81 м/с²

Fзч – найбільша сила тяги локомотива, припускається за умов зчеплення коліс з рейками, кН;

Pзч – зчіпна вага локомотива, т, чи Pсц = mП [3] де m – число ТЕД;

П – навантаження, т/вісь;

к – розрахунковий коефіцієнт зчеплення.

Правилами тягових розрахунків для поїзної роботи встановлено емпіричну формулу визначення к для електровоза серії ЧС2

к = 0,25+(8 (100+20V); (1.3)

де V – швидкість руху, км/год;

 к1 = 0,25+(8/(100+20×0)=0,3300;

 к2 = 0,25+(8/(100+20×20)=0,2660;

 к3 = 0,25+(8/(100+20×40)=0,2589;

 к4 = 0,25+(8/(100+20×60)=0,2562;

 к (а) = 0,25+(8/(100+20×76)=0,2549;

к5 = 0,25+(8/(100+20×80)=0,2547;

 к (р) = 0,25+(8/(100+20×91,8)=0,2541;

 к6 = 0,25+(8/(100+20×100)=0,2538;

• к7 = 0,25+(8/(100+20×120)=0,2532;

к8 = 0,25+(8/(100+20×140)=0,2528;

к9 = 0,25+(8/(100+20×160)=0,2524;

Розраховуємо Fзч = g × Pсц × к

де Pзч = 6×20,8=125 т;

Fзч1 = 9,81×125×0,33 =404,66 кН;

Fзч2 = 9,81×125×0,266 = 326,18 кН;

Fзч3 = 9,81×125×0,2589 = 317,46 кН;

Fзч4 = 9,81×125×0,2562 = 314,11 кН;

Fзч(а)= 9,81×125×0,2549 = 312,57 кН;

Fзч5= 9,81×125×0,2547 = 312,33 кН;

Fзч(Vp) = 9,81×125×0,2541 =311,63 кН;

Fзч6= 9,81×125×0,2538 =311,23 кН;

Fзч7 = 9,81×125×0,2532 =310,49 кН;

Fзч8 = 9,81×125×0,2528 =309,95 кН;

Fзч9 = 9,81×125×0,2524 =309,54 кН;

Результати розрахунку залежності Fзч=f(V) заносимо в таблицю 1.2

Таблиця 1.2 – Обмеження Fзч тягової характеристики електровоза ЧС2

Швидкість V,км/год	Коефіцієнт зчеплення к	Сила тяги за зчепленням Fзч
0	0.33	404.66
20	0.266	326.18
40	0.2589	317.46
60	0.2562	314.11
Va = 76	0.2549	312.57
80	0.2547	312.33
Vр = 91.8	0.2541	311.63
100	0.2538	311.23
120	0.2532	310.49
140	0.2528	309.95
160	0.2524	309.54

За даними колонок 1 і 3 наносимо точки на планшет з тяговою характеристикою і з’єднуємо їх плавною кривою, де графічна залежність

Fзч = f(V) – обмеження за умов зчеплення рушійних коліс локомотива з рейками.

1.3 Побудова потужнісної характеристики електровоза серії ЧС2

Обмеження за конструкційною швидкістю наноситься на тягову характеристику у вигляді вертикальної лінії, що проходить через значення

Vконстр. – (Vк). Також наносимо швидкості – розрахункову Vк і швидкість виходу на автоматичну криву Vа (в точці перетину тягової характеристики і обмеження за зчепленням), а також криву дотичної потужності локомотива

Nк=f(V):

Nк= (Fк×V)/3,6 [кВт], (1.4)

Де V – швидкість руху локомотива;

Fк – відповідна сила тяги локомотива, кН, за тяговою характеристикою

Nк= (405×0)/3,6 = 0 кВт

Nк= (326×20)/3,6 = 1812,11 кВт

Nк= (317×40)/3,6 =3527,33 кВт

Nкр= (314×60)/3,6 = 5235,17 кВт

Nк= (313×76)/3,6 = 6598,7 кВт

Nк= (312×80)/3,6 = 6940,67 кВт

Nк= (311×91,8)/3,6 = 7946,57 кВт

Nк= (311×100)/3,6 = 8645,28 кВт

Nк= (310×120)/3,6 = 10349,67 кВт

Nк= (310×140)/3,6 = 12053,61 кВт

Nк= (310×160)/3,6 = 13757,33 кВт

Nк= (276×79)/3,6 = 6056,67 кВт

Nк= (240×83)/3,6 = 5533,33 кВт

Nк= (204×88)/3,6 = 4986,67 кВт

Nк= (156×93)/3,6 = 4030 кВт

Nк= (108×103)/3,6 = 3090 кВт

Nк= (60×123)/3,6 = 2050 кВт

Nк= (30×165)/3,6 = 1375 кВт

Результати розрахунку заносимо в таблицю 1.3.

Таблиця 1.3 – Потужністна характеристика електровоза серії ЧС2

V,км/год	Fк,кН	Nк, кВт	V,км/год	Fк,кН	Nк, кВт
	Обмеження за зчепленням		Автоматична крива тягової характеристики
0	405	0,00	_		_
20	326	1812,11	_		_
40	317	3527,33	_		_
60	314	5235,17	_		_
76	313	6598,70	_		_
80	312	6940,67	_		_
91,8	312	7946,57	79	276	6056,67
100	311	8645,28	83	240	5533,33
120	310	10349,67	88	204	4986,67
140	310	12053,61	93	156	4030,00
160	310	13757,33	103	108	3090,00
_	_	_	123	60	2050,00
_	_	_	165	30	1375,00

Nкрe = (Fкр×Vр)/3,6 кВт/т

Nкрe = 361.14×43.5 кВт/т