Визначення тягової характеристики тепловоза

Тягова характеристика тепловоза - це залежність дотичної сили тяги локомотива від швидкості руху F_дот = f (V) і режимів роботи його енергетичної (силової) установки, представлена графічно.

При проектуванні тепловоза слід прагнути до найбільш повного використання ефективної потужності дизеля N_e тепловоза при будь-якій швидкості руху локомотива. Зазвичай цю умову вдається виконати шляхом застосування на тепловозі тягової передачі.

Для тепловоза при виборі форми тягової характеристики F_дот = f (V) слід виходити з умови сталості дотичної потужності в робочому діапазоні швидкостей руху, N_дот = const.

Умова F_дот · V = const є рівняння гіперболи в координатах F_дот і V. Таким чином, якщо дотична сила тяги F_дот змінюється обернено пропорційно швидкості V, то дотична потужність N_дот в цьому випадку буде постійною в робочому діапазоні швидкостей руху тепловоза.

Графік гіперболи характерний тим, що крива обома гілками (по осях координат) йде в нескінченність, асимптотично наближаючись до осей координат (F_дот і V). Але нескінченних значень фізичних величин (наприклад, F_к і V) в техніці, природно, бути не може. Тому максимальні значення дотичної сили F_дот і швидкості руху V і, відповідно, тягові можливості тепловоза обмежені.

Перше обмеження дотичної сили тяги тепловоза - по «зчепленню».

 

(20)

 

де		-	зчіпна вага локомотива (тепловоза) з урахуванням числа секцій, кН.
		-	коефіцієнт зчеплення при швидкості V. для тепловозів серії ТЭ10 (усіх індексів): ,   для тепловозів всіх інших серій: .

 

Скориставшись виразом формули 20 виконати розрахунки обмеження тягової характеристики F_{к дот} = f (V)  по зчепленню.

Рекомендується взяти діапазон зміни швидкості руху тепловоза 0 - 30 км/год з кроком Δ V = 5 км/год.

Результати розрахунків звести до таблиці 1.

 

Таблиця 1 - Результати розрахунків обмеження кривої F_{к дот} = f (V) по зчепленню.

V, км/год	0	5	10	15	20	25	30
Fк дот, кН

 

Друге обмеження дотичної сили тяги - по «потужності силової установки».

 

(21)

 

де		-	ефективна потужність дизельної установки, кВт;
		-	коефіцієнт використання потужності дизеля, φ = 0,75.

 

Скориставшись виразом формули 21 виконати розрахунки обмеження тягової характеристики F_дот = f (V) по потужності силової установки.

Результати розрахунків звести до таблиці 2.

 

Таблиця 2 - Результати розрахунків обмеження кривої F_дот = f (V) по потужності  

                силової установки.

V, км/год	0	5	10	15	…	…	…
Fдот, кН

 

На міліметрівці або за допомогою комп'ютера за даними таблиць 1 і 2 необхідно побудувати в масштабі розрахункову тягову характеристику проектованого тепловоза (приклад графіка дивитись на рисунку 2).

 

Рисунок 2 - Приклад тягової характеристики локомотива.

 

Перетин кривих F_{к дот}= f (V) (обмеження по зчепленню) і F_дот= f (V) (обмеження по потужності) дозволяє визначити значення швидкості порогового (автоматичного) режиму V _р, починаючи з якої на тепловозі здійснюється автоматичне регулювання основних параметрів руху (F_дот і V).

Одним з найважливіших показників тягової характеристики локомотива є розрахункова швидкість руху V _р.

Розрахункова швидкість - мінімально допустима за умовами забезпечення за даної надійності роботи силового обладнання тепловоза рівномірна (рівноважна) швидкість руху, яка досягається при веденні поїзда розрахункового (критичного) ваги по найбільш важкому елементу профілю ділянки. Такі елементи профілю для конкретних ділянок оберту локомотивів називають розрахункові або керівні підйоми.

Величини F_дот і V _р для конкретної серії тепловозів встановлюють дослідним шляхом за результатами експлуатаційних випробувань. Для вантажних тепловозів V _р = 20÷27 км/год, для пасажирських V _р = 45÷50 км/год, для маневрових V _р = 5÷10 км/год.

На побудованій тяговій характеристиці необхідно відзначити її обмеження: по зчепленню і максимально допустимої (конструкційної) швидкості руху тепловоза. Конструкційна швидкість залежить від роду служби локомотива і може бути прийнята з наступних співвідношень:

-для вантажних тепловозів - V_k = 100÷120 км/год;

 

-для пасажирських тепловозів - V_k = 160÷200 км/год;

-для маневрових тепловозів - V_k = 80÷100 км/год;

-для промислових тепловозів з гідропередачею (поїздний режим) - V_k = 60÷80 км/год.

 

По даній, отриманій, дотичній потужності обрати тип тепловоза.

Необхідно підібрати відповідну літературу, вивчити будову тепловоза, схему тягової передачі та її роботу, схему тягового приводу, виконати графічну частину роботи (надати рисунок розташування обладнання на тепловозі), описати загальну будову та навести технічну характеристику тепловоза, обладнання тепловоза: використовуваний дизель, тяговий генератор, машини допоміжного обладнання з зазначенням призначення кожної з них, систему охолодження дизеля.