2.2. Выбор элементов передачи мощности

(производится по методике изложенной в подразделе 2.4. пособия)

2.2.1. Выбор дизеля

Скорость движения грузового тепловоза на расчетном подъеме

км/ч;

где V_к − конструкционная скорость тепловоза, км/ч.

Удельное сопротивление движению локомотива

Н/т.

Удельное сопротивление движению 4-осных вагонов

где q₀ – осевая нагрузка, т.

Удельное сопротивление движению 8-осных вагонов

Удельное сопротивление движению состава

где n₄ – количество 4-осных вагонов; n₈ – количество 8-осных вагонов; n_∑ – общее количество вагонов.

Основное удельное сопротивление движению поезда

где m_l – масса локомотива, т; m_coc – масса состава, т.

Определяем по табл. 1.1 участок с наибольшим по величине и протяженности подъемом. Таким участком является участок 28 с подъемом 9,5‰ и протяженностью 3700 м.

Удельная сила тяги локомотива при движении на подъем с установившейся скоростью

где f_w – удельная сила сопротивления, Н/т; i – крутизна подъема, ‰; g – ускорение свободного падения, м/с².

Касательная сила тяги локомотива

Касательная мощность локомотива

Эффективная мощность дизеля

где m_d – количество секций локомотива; _п=_г_в_инв_ТЭД_з= =0,9450,990,970,930,98=0,827 − к.п.д. передачи мощности локомотива; _г=0,93…0,96 – к.п.д. тягового генератора; _в=0,99 – к.п.д. выпрямительной установки; _инв=0,97…0,98 – к.п.д. автономного инвертора; _ТЭД=0,92…0,94 – к.п.д. тягового двигателя; _з=0,98…0,985 – к.п.д. зубчатой передачи; =0,88…0,92 − коэффициент, учитывающий расход мощности локомотива ан собственные нужды.

Эффективная мощность дизеля с учетом мощности затраченной на собственные нужды

Соответственно полученной мощности из табл. 2.1 пособия выбираем 16-цилиндровый дизель мощностного ряда Д49.

2.2.2. Выбор тягового генератора и выпрямительной установки

Необходимая электрическая мощность тягового генератора

По табл. 2.2 пособия выбираем тяговый генератор ГС-501АУ со следующими параметрами: номинальная мощность N_г=2800 кВт; напряжение U_г=360/580 В; ток I_г=2400/1500 А.

Тип выпрямительной установки выбирается из табл. 2.3 пособия. Исходя из потребной мощности, а также допустимых значений величин напряжения и тока выбираем выпрямительную установку УКВТ-5 со следующими параметрами: мощность N_в=4200 кВт; напряжение U_в=750 В; ток I_в=5700 А.

2.2.3. Выбор тягового двигателя и инвертора напряжения

Мощность тяговых двигателей определяется по формуле

где n_ТД – количество тяговых двигателей секции.

По табл. 2.4 выбираем тяговый двигатель АД500.

По табл. 2.5 выбираем инвертор напряжения ASC800 фирмы ABB.

2.3. Результаты решения тяговой задачи и их анализ

Результаты решения тяговой задачи представлены в виде графиков на рис. 2.2.

Осуществляется движение грузового поезда с 60 вагонами массой 3200 т. с двухсекционным локомотивом мощностью 2×3500 кВт по участку пути с профилем H(s). Максимальный подъем профиля составляет 9,5 ‰ при длине 3500 м. Также на рассматриваемом участке имеются кривые с радиусами от 630…1490 м, длиной 150…540 м. Общая протяженность участка составляет 25775 м.

Суммарное время движения поезда составило 1783 с. (29мин. 43с).

Скорость движения поезда V(s) растет от 0 км/ч до заданной скорости 65 км/ч и затем колеблется в зависимости от профиля пути и заданной скорости движения в пределах от 65 до 80 км/ч. При этом снижение скорости наблюдается при движении поезда на подъем, а уменьшение при движении по спускам. При движении на подъем скорость движения существенно не снижается, так как мощность локомотива оказывается достаточной для движения поезда по данному профилю с заданной скоростью.

Сила тяги F_k(s) в начале движения составляет 160 кН, что необходимо для разгона поезда с заданным ускорением 0,4 м/с² до скорости движения в 35 км/ч при движении по станционным путям. После выезда за границы станции сила тяги локомотива возрастает до 360 кН и обеспечивает увеличение скорости с заданным ускорением до 60 км/ч. Затем сила тяги изменяется в соответствии с текущими значениями элементов профиля пути H(s) и заданной скорости движения. При движении на спусках сила тяги уменьшается до 50…0 кН, при движении на подъем, сила тяги увеличивается до 220…330 кН.

Мощность тягового электродвигателя изменяется соответственно режимам движения от 0 (при движении на выбеге и торможении) до 470 кВт при движении на подъемах крутизной 7,5‰ и более.

Ток тягового генератора I(s) изменяется в соответствии с изменением силы тяги локомотива. При разгоне ток генератора равен 660 А, при движении на подъемах возрастает до 1200…1500 А.

Напряжение питания тяговых двигателей U(s) увеличивается с 0 до 900 В при разгоне, а затем увеличивается до 1200 В при выходе на заданную скорость движения и в дальнейшем изменяется от 1200 до 1400 В. Большие значения напряжения имеют место при движении на подъем.

Частота тока статора f(s) изменяется в соответствии с изменением скорости движения, увеличиваясь от 0 до 30 Гц при разгоне поезда, затем увеличивается до 50 Гц при выходе на заданную скорость движения и в дальнейшем изменяется в пределах 50…60 Гц.

Расход дизельного топлива g(s) одним локомотивом при движении по рассматриваемому участку составил 120,1 кг.

Время

Скорость

Сила

тяги

Расход

топлива

Профиль

Рис. 2.2. Результаты решения

Мощность

дизеля

Ток тягового

генератора

Напряжение тягового генератора

Частота тока статора АТД

Профиль

тяговой задачи.