- •Часть 1.
- •Основное сопротивление движению
- •Сопротивление движению от уклона
- •Сопротивление движению от кривой
- •2) Описать движения под током и в режиме выбега. Указать основные формулы для расчета удельного основного движения в этих режимах. Расчетные значения основного сопротивления движению
- •Зависимость основного сопротивления движению под током и без тока от скорости
- •Часть 2.
- •1) Электромеханические характеристики на валу двигателя.
- •2) Электромеханические характеристики на ободе колеса.
- •Расчетная часть.
2) Электромеханические характеристики на ободе колеса.
Зависимости скорости v, силы тяги F и к. п. д. двигателя с учетом потерь энергии в передаче от тока двигателя называются электромеханическими характеристиками на ободе движущего колеса. Эти характеристики определяются не только свойствами тяговых двигателей, но и отдельными параметрами подвижного состава — диаметром движущего колеса DK, м, передаточным числом μ передачи от вала двигателя к движущей оси и коэффициентом полезного действия этой передачи η3.
Расчетные выражения для определения электромеханических характеристик на ободе движущего колеса. Для перехода от электромеханических характеристик на валу тягового двигателя к характеристикам на ободе колеса используются следующие соотношения:
скорость, км/ч,
, (1)
где коэффициент 3600/1000 введен для перевода м/с в км/ч;
сила тяги, Н,
; (2)
к.п.д.
. (3)
В тяговых расчетах удобнее использовать относительные потери мощности в передаче вместо значения к, п. д. η3.. Относительные потери мощности в передаче выражают в процентах от подведенной мощности:
, (4)
где - потери мощности в передаточных механизмах, Вт.
К.п.д. передачи
. (5)
Выражая потери мощности в передаточных механизмах через относительные потери, получим
. (6)
Подставив к. п. д. передачи из выражения (6) в выражение (3), получим
(7)
Величина зависит от типа передачи.
Численные значения относительных потерь в механической передаче в зависимости от отношения тока двигателя к его часовому току, выраженного в %, для разных типов редукторов приводятся в спец. литературе.
Рассмотрим соотношения, по которым проводится расчет характеристик на ободе колеса.
Выражая на основании формулы (1) частоту вращения вала якоря п, об/мин, через поступательную скорость v, км/ч, и подставляя в выражение
получим
, (8)
где С = С´·0,1885DK /μ.
Подставляя значение Е в формулу , определим скорость поступательного движения подвижного состава
. (9)
При напряжении на двигателе UД и токе I, подведенная к нему мощность равна UДI. При этом считаем, что цепи параллельного и независимого возбуждения отсутствуют. С одной стороны, полезная электрическая мощность Р будет меньше подведенной на потери ΔР в двигателе и передаче
P =UДI - ΔР. (10)
Потери ΔР складываются из электрических ΔРЭ, магнитных ΔРС,, механических ΔРМ и потерь в передаче ΔРЗ :
ΔР = ΔРЭ, + ΔРС,,+ ΔРМ + ΔРЗ (11)
Электрические потери состоят из потерь в силовой цепи и электрических потерь в щеткахIΔUШ. Электрическими потерями в щетках IΔUШ для упрощения расчетов пренебрегаем, тогда
(12)
Подведенная к двигателю мощность за вычетом электрических потерь называется электромагнитной мощностью РЭМ.
С другой стороны, полезная мощность Р, Вт, отнесенная к ободу движущего колеса, равна произведению силы тяги F двигателя на скорость v поступательного движения:
(13)
здесь коэффициент 1/3,6 введен для перевода ньютон-километров в ватты.
С учетом выражений (10) и (13) можно записать:
UДI - ΔР. (14)
РЭМ = UДI - (15)
Используя выражения , (8) и (15), можно написать
РЭМ = СФvI. (16)
Если бы в двигателе отсутствовали магнитные и механические потери, вся электромагнитная мощность преобразовалась бы в полезную механическую мощность и двигатель развивал бы так называемую электромагнитную силу тяги, Н,
, (17)
или . (18)
Из уравнения (14) получим выражение для силы тяги двигателя
. (19)
Используя выражения (11), (17) и (19), получим:
. (20)
Второе слагаемое в правой части уравнения (20) представляет собой потерю силы тяги, вызванную магнитными и механическими потерями, которую обозначим ΔF:
. (21)
Следовательно, сила тяги на ободе движущего колеса F меньше электромагнитной силы FЭM на значение потерь ΔF:
F = FЭM - ΔF, (22)
или с учетом выражения (18) F = - ΔF. (23)
Коэффициент полезного действия двигателя η равен отношению полезной мощности на ободе колеса Р к полной подведенной мощности UДI. Тогда
.