Выполнение проекта

1. Построение номинальных электромеханических характеристик ТЭД.

По заданным в табличной форме (таблица 1) характеристикам на рис.1 строю графики электромеханических характеристик ТЭД V(Iд) и Fl(Iд).

2. Пересчёт электромеханических характеристики на пониженные напряжения и ослабленное возбуждение.

2.1 Пересчёт скоростной характеристики на пониженные напряжения.

Скорость движения на пониженном напряжении определяю по формуле:

-скорость движения при пониженном напряжении на ТЭД.

-скорость движения при номинальном напряжении на ТЭД.

-пониженное напряжение на ТЭД.

Величина для электровозов постоянного тока определяется схемой соединения ТЭД.

Задаюсь произвольно значением тока двигателя , по графику (рис.1) определяю скорость движения при номинальном напряжении ТЭД. Умножаю эту скорость на отношение напряжений , получаю значения скорости при пониженном напряжении на ТЭД.

Пример: при Iд=68А, Vном=100 км/ч Vпон=км/ч

Результаты пересчёта представляю в форме таблицы №3.

Таблица №3. "Скоростная характеристика ТЭД для сериесного соединения и полного возбуждения"

По результатам пересчётов на рис.1 строю график зависимости Vпон(Iд) для пониженного напряжения на ТЭД.

Аналогичную таблицу составляю для «СП-ПВ».

Пример: при Iд=68А, Vном=100 км/ч Vпон=км/ч

Результаты пересчета представляю в форме таблицы №4.

Таблица №4. “Скоростная характеристика для сериесно-параллельного соединения и полного возбуждения”.

По результатам пересчётов на рис.1 строю график зависимости Vпон(Iд) для пониженного напряжения на ТЭД.

2.2 Пересчёт характеристик ТЭД на ОВ.

2.2.1 Пересчёт скоростной характеристики V(Iд).

Алгоритм пересчёта имеет следующий вид: .

Задаюсь произвольными значениями тока двигателя Iд ,по графику V(Iд) (рис.1.) нахожу скорость движения при полном возбуждении ТЭД путём деления выбранного значения тока Iд на коэффициент ослабления возбуждения . Нахожу ток Iд ов при ослабленном возбуждении ТЭД. Скорость движения Vов при этом токе принимаю равной VПВ .

Пример: в=0,55; Iд=68А; Vов=Vпв=100 км/ч ; Iдов=;

Iдов=

Результаты пересчёта представляю в таблице №5.

Таблица №5. "Скоростная характеристика ТЭД для параллельного соединения и ослабленного возбуждения".

По результатам расчётов на рис.1 строю график зависимости V(Iд) для параллельного соединения и ослабленного возбуждения

2.2.2 Пересчёт электротяговой характеристики Fд(Iд)

Алгоритм пересчёта имеет следующий вид:

Задаюсь произвольными значениями тока ТЭД, по графику Fд(Iд) находим силу тяги ТЭД Fдпв при полном возбуждении. Делением этих величин на коэффициент ослабления возбуждения , определяю величины тока и силы тяги ТЭД при ослабленном возбуждении.

Пример: при Iдпв=68А Fдпв=250кгс.

Результаты представляю в таблице №6

Таблица №6. "Электротяговая характеристика ТЭД для ослабленного возбуждения"

По результатам расчётов на рис.1 строю график зависимости Fд(Iд) для ослабленного возбуждения ТЭД.

3. Построение тяговых характеристик электровоза. Определение ограничений

3.1 Расчёт и построение тяговой характеристики Fk(V)

Сила тяги электровоза Fk определяется по формуле:

Задаюсь величиной скорости движения и пользуюсь соответствующим графиком V(Iд). На рис.1 нахожу ток двигателя Iд,, а по нему из графика Fд(Iд) для полного или ослабленного возбуждений определяю силу тяги Fд ТЭД. Далее, по приведённой формуле рассчитываю силу тяги электровоза Fk при выбранной скорости движения.

Пример: для "П-ПВ" при V=100 км/ч Fд=250кгс

Результаты расчётов предоставляю в форме таблицы № 7

Таблица №7. "Тяговая характеристика электровоза для "П-ПВ"

Аналогично рассчитываю тяговые характеристики электровоза для "П-ОВ". "СП-ПВ". "С-ПВ". Результаты заношу в таблицы №8, №9, №10.

Таблица №8. "Тяговая характеристика электровоза для "П-ОВ"

Таблица №9. "Тяговая характеристика электровоза для "СП-ПВ"

Таблица №10. "Тяговая характеристика электровоза для "С-ПВ"

По результатам расчётов на рис.3 строю тяговые характеристики электровоза Fк(V).

3.2 Расчет ограничений

3.2.1 Расчёт ограничения по сцеплению

Максимальная сила тяги электровоза, ограниченная сцеплением колёс с рельсами, определяется по формуле:

3.2.2. Расчёт ограничения по максимальному току ТЭД

По известной величине тока Iдмакс ТЭД по рис.1 определяю величины силы тяги ТЭД при полном и ослабленном возбуждениях (Fдпв и Fдов). Умножаю полученные величины на число двигателей Nд. Определяю величины силы тяги электровоза Fкпв и Fков , им соответствуют скорости движения Vпв и Vов , так же полученные из рис.1. На пересечении максимального тока Iдмакс с кривыми V(Iд) для "ПВ" и "ОВ".

По результатам расчёта на рис.3 наношу линию ограничения силы тяги электровоза по току Iдмакс.

3.2.3 Построение ограничений по максимальной скорости движения электровоза

По заданной величине максимальной скорости Vмакс электровоза наношу на рис.3 соответствующие ограничения.

4. Определение расчётной массы состава

4.1 Определение расчётной скорости и расчётной силы тяги электровоза

Расчетную силу тяги электровоза Fкр и соответствующую ей скорость движения V определяется из графика рис.3 и составит Vр =38 , Fкр =24200 кгс соответственно.

4.2 Расчёт массы состава

Расчётную массу состава определяю по условию равномерного движения с расчётной скоростью Vр на расчётном подъёме по формуле:

, где

Fкр [кгс] - расчётная сила тяги электровоза

Р [т] - расчётная масса электровоза

Ip [0/00] - расчётный подъём

[кгс/т] - удельное основное сопротивление электровоза в режиме тяги

[кгс/т] - удельное основное сопротивление движению состава

Пример для VP = 38 км/ч

кгс/т

Для состава, состоящего из четырёхосных вагонов, величина удельного основного сопротивления движению составит:

кгс/т

т

5. Расчёт и построение диаграммы удельных равнодействующих сил

5.1 Расчёт удельного основного сопротивления состава

Расчётные формулы приведены в пункте №4.

Скорости беру через 10 км/ч от V=0, до выхода на характеристику "П-ПВ", а за тем, через 5 км/ч,, до Vмакс. Так же, беру расчётную скорость Vр и скорость Vв, при которой осуществляется переход на позицию "ОВ".

Сопротивление движению состава в диапазоне скоростей от 0 до 10 км/ч принимаю неизменным и равным сопротивлению при V=10 км/ч.

Результаты расчётов заношу в таблицу №10.

Таблица №10. "Расчёт диаграммы удельных ускоряющих сил"

5.2 Расчёт удельного основного сопротивления движению поезда для движения под током

Расчёт провожу для тех же скоростей, что и в пункте 5.1.

Расчёт произвожу по формуле:

, кгс/т

Пример: для V=10км/ч

кгс/т

где w0 - удельное основное сопротивление движению поезда в режиме тяги ;

- удельное основное сопротивление движению электровоза, кгс/т;

- удельное основное сопротивление движению вагонов, кгс/т.

Формулы для расчёта и приведены в пункте 4.2.

Результаты расчётов заношу в таблицу 10.

5.3 Расчёт удельного основного сопротивления движению поезда без тока

Расчёт провожу для тех же скоростей, что и в пункте 5.2.

Расчёт произвожу по формуле:

, кгс/т

где w0х - удельное основное сопротивление движению поезда в режиме выбега;

- удельное основное сопротивление движению электровоза в режиме выбега, кгс/т;

Удельное основное сопротивление движению электровоза в режиме выбега определяю по эмпирической формуле:

, кгс/т

Пример: для V=10км/ч

кгс/т

Результаты расчётов заношу в таблицу 10.

5.4 Расчёт удельных ускоряющих сил

Удельную ускоряющую силу поезда fу рассчитываю по формуле:

, кгс/т,

где fk - удельная сила тяги электровоза, кгс/т.

Пример: для V=10 км/ч

кгс/т

Удельную силу тяги электровоза fk определяю по формуле:

, кгс/т

Пример: для V=10 км/ч

кгс/т

Сила Fк беру из тяговых характеристик электровоза (рисунок 3) с использованием ограничивающих линий и характеристик ослабленного возбуждения. При скорости перехода на позицию ослабленного возбуждения, расчёт fу выполняю дважды для минимального и максимального значения силы тяги Fк.

Результаты расчётов заношу в таблицу 10.

По результатам расчётов на рисунке 4 строю графики fу(V) и w0x(V). На рисунке 4 наношу ограничения по максимальной скорости движения поезда Vконстр = 90 км/ч.

5.5 Расчёт удельных замедляющих сил при служебном торможении

Для определения удельных замедляющих сил при служебном торможении необходимо знать количество вагонов в составе поезда n, которое рассчитывается по формуле:

вагона

где m - количество осей грузового вагона;

q0 - масса, приходящаяся на одну ось колёсной пары вагона (т);

Результат расчётов округляю с точностью до целого в сторону увеличения.

Расчётный тормозной коэффициент можно определить по формуле:

, тс/т,

где кр - расчётная сила на сжатие тормозных колодок на одну тормозную ось поезда.

При магистральном грузовом движении тормозную силу электровоза в расчёт не принимаю.

Тогда расчётный тормозной коэффициент определяю по формуле:

тс/т

В данной задаче принимаю кр = 7 тс.

Удельные тормозные силы при экстренном торможении воздушными тормозами определяю по формуле:

, кгс/т,

Пример: для V=10км/ч

где кр - расчётный коэффициент трения тормозной колодки о бандаж.

Для стандартных чугунных тормозных колодок кр определяется по формуле:

Пример: для V=10км/ч

Экстренное торможение применяется в исключительных случаях. При торможении перед станциями и при торможении на спусках применяется не экстренное, а служебное торможение, которому соответствует тормозная сила, равная 0,5 вт.

Удельную замедляющую силу при служебном торможении определяю по формуле:

, кгс/т

Пример: для V=10км/ч

кгс/т

Эти силы рассчитываю для каждого значения скорости с интервалом 10 км/ч. Расчёт произвожу до скорости, равной 90 км/ч.

Результаты расчётов заношу в таблицу 11.

Значения w0х беру соответственно скоростям из таблицы 10.

Таблица 11. "Расчёт диаграммы удельных замедляющих сил при служебном торможении"

По данным таблицы на рисунке 4 строю кривую fзс(V).

Построенные кривые характеризуют удельные силы, действующие на поезд при любой скорости и различных режимах движения: в тяговом, на выбеге и в режиме торможения на прямом горизонтальном участке пути.

5.6 Определение ограничения по тормозам

Для обеспечения безопасности движения допустимая скорость поезда ограничивается возможностью его остановки в пределах заданного тормозного пути при использовании экстренного торможения.

Ограничения строятся с использованием номограмм Sт(100) (Л. 1, стр. 77-82), где

(100) - расчётное тормозное нажатие (в тс) на 100 т массы состава;

Sт - расчётный тормозной путь поезда при экстренном торможении.

Пример; Sт = 1000 м.

Произвольно задаю два уклона:

i1 = - 2 ‰

i2 = - 10 ‰

Соответственно уклону, с помощью номограммы нахожу точку на пересечении Sт = 1000 и 100= 42,2. Для полученной точки определяю соответствующую ей скорость;

На рисунке 4 с помощью двух полученных точек изображаю ограничение по тормозам.

6. Расчёт и построение токовых характеристик электровоза

Зависимость тока Iэ потребляемого электровозом из контактной сети, от скорости движения V называется токовой характеристикой.

aд - число ветвей параллельного соединения ТЭД.

Привожу пример расчёта для V=45 км/ч "С-ПВ":

Iэ =1*50=50 A

Результаты расчётов представляю в виде таблицы №12.

Таблица №12. "Токовая характеристика электровоза для "С-ПВ"

Аналогично составлю таблицы №13, №14, для, "П-ПВ" и "П-ОВ" соответственно.

Таблица №13. "Токовая характеристика электровоза для "П-ПВ"".

Таблица №14. "Токовая характеристика электровоза для "П-ОВ"".

По результатам расчётов на рис.5 строю графики зависимости Iэ(V).

Пусковой ток Iд принимаю в соответствии с Fкр.;

500 А

7. Расчёт и построение кривых движения поезда и определение времени хода поезда по участку пути расчётно-графическим способом

электровоз тяга сила расчетный

Графики зависимости V(S) и t(S) называют кривыми движения поезда. Их расчёт и построение выполняю путем решения уравнения движения поезда расчётно-графическим методом.

Уравнение движения поезда, с учётом инерции вращающихся частей имеют следующий вид:

f0 - удельная равнодействующая сила поезда.

1+- коэффициент инерции вращающихся частей

Для грузовых поездов 1+=1,06, в соответствии с правилами тяговых расчётов (ПТР).

Разделяя переменные дифференциального уравнения, получаю:

Интегрируя эти уравнения, получаю:

t- время, в течении которого скорость поезда меняется от V0 до Vn.

S- путь, пройденный поездом при изменении его скорости от V0 до Vn..

Для вычисления интегралов, входящих в эти выражения, необходимо знать зависимость удельных равнодействующих сил от скорости, т.е. f0(V). Для каждого из трёх режимов движения эта зависимость определяется из диаграммы удельных равнодействующих сил (рис.4):

Тяга - графиком fy(V)

Выбег - графиком

Торможение - графиком fзс(V)

Интегралы от функций, заданных в виде графиков вычисляю как сумма конечного числа значений подынтегральных функций, соответствующих конечным приращениям аргумента , при этом последние формулы принимают вид:

При расчётно-графическом способе приращение времени и пути определяю расчетом на основании значений удельных равнодействующих сил, полученных из графика. По оси V диаграммы удельных равнодействующих сил (рис.4) откладываю, предварительно выбранные, приращения скорости . Для каждого приращения скорости по диаграмме f0(V) нахожу удельные равнодействующие силы f0(Vcp.j), соответствующие средним скоростям Vcp.j на каждом интервале . Величины удельных равнодействующих сил определяю с учётом величины уклона участка пути, по которому движется поезд.

Приращение времени и пути , соответствующие приращению скорости , рассчитываю по формулам:

Для удобства вычислений все результаты заношу в таблицу №15.

Таблица №15. "Расчёт кривых движения поезда"

По данным таблицы на рис.6 строю графики зависимости V(S) и t(S). Поезд необходимо вести с возможно большими скоростями, чтобы уменьшить время хода по перегону и увеличить пропускную способность железной дороги. Однако, при этом, скорость, ни в коем случаи, не должна превышать рассчитанных и построенных ограничений. Чтобы остановиться на станции нужно знать место включения тормозов. Эту задачу решают обратным построением, начиная с точки пути, на котором скорость поезда должна быть равной нулю. Точка пересечения этой кривой с кривой V(S) даёт место на пути, где должны включаться тормоза.

8. Определение расхода электрической энергии на движение поезда.

8.1 Построение кривой Iэ(S)

Кривая Iэ(S) построена на рис.6 Исходными данными для построения является кривая движения поезда V(S) и токовая характеристика электровоза Iэ(V).

8.2 Расход электроэнергии на тягу поезда

Расчёт произвожу на основании кривых Iэ(S) и t(S). Результаты расчёта представляю в таблице №16

Таблица №16 "Расчёт расхода тока электровоза на тягу поезда"

Подсчёт значений Iэср*Дt произвожу поочерёдно для отдельных отрезков пути в пределах, которых зависимость Iэ(S) близка к линейной.

Величину Iэср определяю, как среднее арифметическое на этом отрезке пути, а время Дt беру из кривой t(S) на этом же отрезке пути.

Расход электроэнергии на тягу поезда определяю по формуле:

,кВт*ч

АT= =1570,955 , кВт*ч

8.3 Полный расход электроэнергии на движение поезда

Полный расход электроэнергии на движение поезда определяю по формуле:

A=AT +Aсн

Асн - энергия, потребляемая на собственные нужды электровоза.

Aсн =0,02*Ng*Pg*tx, кВт*ч,

Рg - полная мощность ТЭД (для ДПЭ-400 Рg =400 кВт).

tx - время движения поезда на участке.

Aсн = 0,02*4*400*1,04 = 33,28 кВт*ч

A = 1570,955 + 33,28 = 1604,235 , кВт*ч

8.4 Удельный расход энергии на движения поезда

,

-Длина участка пути

a = = 15,24 , Вт•ч/т•км

Список используемой литературы

1. «Электрические железные дороги» под редакцией А.В. Плакса, М., «Транспорт», 1993 г.

2. «Правила тяговых расчетов для поездной работы», М., «Транспорт», 1985 г.

3. А.В. Плакс «Электрифицированные дороги. Основы электрической тяги». «Транспорт», М., 1983 г.

4. А.В. Плакс, В.В. Привелов «Введение в теорию движения поезда и принципы управления электроподвижным составом», учебное пособие. М., «ВЗИИТ», 1981 г.

Размещено на Allbest.ru