Тяговый расчет электровоза ВЛ11

Исходные данные:
1.
Тип заданного электровоза, количество и тип тяговых двигателей: ВЛ11, 1 секция, 4
тяговых двигателя ТЛ – 2К;
2.
Масса, приходящаяся на одну колесную пару электровоза: 23 т;
3.
Среднее потребление электроэнергии вспомогательными цепями за 1 – у мин.: 1,04
кВт∙ч/мин;
4.
% вагонов в составе (по весу) :
4-х осные на роликовых подшипниках: 85 %;
6-и осные на роликовых подшипниках: 5 %;
8-и осные на роликовых подшипниках: 10 %.
5.
Средняя масса вагонов брутто:
8 – осные с роликовыми подшипниками mв8 = 158 т;
4 – осных с роликовыми подшипниками mв4 = 82 т;
6 – осных с роликовыми подшипниками mв6 = 120 т.
6. Данные о спрямленном и приведенном профиле пути и длины элементов профиля
пути:
Номера элементов
Величина приведенного
приведенного профиля
уклона элемента профиля
пути.
пути, I, ‰
Ст.А
1
Длинна элемента, м
0,0
1150
2
+3,4
1300
3
-2,8
650
4
+4,8
6250
5
-8,0
1650
6
+8,7
1400
0,0
1500
8
+1,2
950
9
+6,0
1650
10
+8,3
5300
11
+3,6
750
12
0,0
1150
13
-3,2
1300
14
+4,3
850
15
+6,6
1150
16
-6,8
750
0,0
1150
Ст.Б
7
Ст. В
17
7. Длина тормозного пути Sт = 1200 м;
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
1
8. Ограничение скорости 50 км/ч на элементе профиля пути №4.
Раздел Ⅰ.
Расчет и построение тяговых характеристик и расчет ограничений.
Шаг 1. Пересчет тяговых характеристик.
Тяговые характеристики рассчитываем на основании скоростных V(Iд) и электротяговых
характеристик Fкд(Iд), приведенных на рис.1 ( см. вклейку). Задаваясь различными точками,
определяем для них из графика скорость движения V, силу тяги Fкд, и рассчитываем силу
тяги электровоза Fк:
𝐹к = 𝐹кд ∙ 𝑛сц. осей = 8,0 ∙ 4 = 32 кН,
Результаты остальных расчетов сводим в таблицу 5. Расчет проводим для характеристик
параллельного соединения групп тяговых двигателей (Uд=1500 В) при ПВ, ОВ1, ОВ2, ОВ3;
а также при ПВ на последовательно-параллельном СП (Uд=750 В) соединении тяговых
двигателей.
Таблица 5. Расчет тяговых характеристик.
ПВ
ОВ1
П
СП
V,
V,
км/ч
км/ч
32
85
14,5
58
250
20,5
300
I д, А
𝐹кд ,
𝐹к ,
кН
кН
150
8
200
ОВ2
ОВ3
𝐹кд ,
𝐹к ,
V,
𝐹кд ,
𝐹к ,
V,
𝐹кд ,
𝐹к ,
V,
кН
кН
км/ч
кН
кН
км/ч
кН
кН
км/ч
44
-
-
-
-
-
-
-
-
-
70
35
11
44
88,5
-
-
-
-
-
-
82
63
31
17
68
75
13
52
94
-
-
-
27
108
58
28,5
23
92
67
19
76
81,5
14,5
58
96,5
400
40
160
52
25
35,5
142
57,5
30,5
122
67
26
104
77,5
500
53
212
48
23
49
196
52,5
43
172
59
38
152
66,5
600
66,5
266
45
22
62
248
48,5
56
224
54,5
50
200
60
800
94,5
378
42,5
20
90
360
44,5
81,5
326
49
75
300
52,5
По данным таблицы 5 строим тяговые характеристики Fк (V) на миллиметровой бумаге. (см.
рис. 2).
Шаг 2. Расчет ограничивающих линий на тяговых и скоростных характеристиках.
При ограничении наибольшей силы тяги сцеплением колес с рельсами значения Fксц
определяем по формуле 𝐹ксц = 1000 ∙ 𝑚э ∙ 𝑔 ∙ 𝜓к , где mэ – масса электровоза, т; ψк –
расчетный коэффициент сцепления электровоза, определяемый по формуле:
𝜓к = 0,28 +
3
− 0,0007 ∙ 𝑉.
50 + 20 ∙ 𝑉
НАЗВАНИЕ ДОКУМЕНТА
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
2
Таблица 6. Расчет ограничений силы тяги по сцеплению.
V, км/ч
0
5
10
20
30
40
50
60
70
Ψк
0,34
0,297
0,285
0,273
0,264
0,256
0,248
0,241
0,233
Fксц, кН
306,9
268
257,2
246,4
238,3
231
223,8
217,5
210,3
-
-
-
-
-
-
246,2
239,3
231,3
Fксц=1,1∙Fксц,
max
кН
При V = 0:
𝜓к = 0,28 +
3
3
− 0,0007 ∙ 𝑉 = 0,28 +
− 0,0007 ∙ 0 = 0,34;
50+20∙𝑉
50+20∙0
𝐹ксц = 1000 ∙ 𝑚э ∙ 𝑔 ∙ 𝜓к = 1000 ∙ 92 ∙ 9,81 ∙ 0,34 = 306,9 кН,
mэ = 23 ∙ 4 = 92 т,
результаты остальных расчетов сводим в табл.6.
На рис.2 наносим ограничивающие линии.
Шаг 3. Нанесение ограничивающих линий на скоростные характеристики.
Силу тяги Fксц для V = 0, 5, 10, 20 и т.д., а также для точек B, C, D, E, G, M, N делим на
количество сцепных осей электровоза и получаем силы тяги Fкдсц. Затем по кривым
Fкд
(Iд) определяем ток Iд при каждой скорости и режиме. Результаты сводим в таблицу 7, и
наносим на график V (Iд). (см.рис.1).
Точка
V, км/ч
Fксц, кН
Fкдсц , кН
Iд , А
0
306,9
76,7
675
5
268
67,0
600
10
257,2
64,3
585
20
246,4
61,6
565
30
238,3
59,56
545
40
231
57,76
535
B
47
225,2
56,3
525
C
49 (ПВ)
198,0
49,5
475
D
49 (ОВ1)
246,0
61,5
595
E
53 (ОВ1)
188,0
47,0
490
G
53 (ОВ2)
242,0
60,5
640
M
56,5 (ОВ2)
200,0
50,0
555
N
56,5 (ОВ3)
240,0
60,0
680
A
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
3
Раздел Ⅱ.
Расчет массы состава, удельных ускоряющих и замедляющих сил.
Шаг 4. Выбор расчетного подъема и расчет массы состава.
Наиболее крутой подъем +8,7 ‰, но он имеет длину участка 1400 м. кроме того. Перед ним
расположен участок длиной 1650 м и уклоном -8,0 ‰. Поэтому нельзя принять за
расчетный подъем величину +8,7 ‰. За расчетный следует выбрать подъем +8,3 ‰ с
длиной участка 5300 м, кроме того, перед ним расположен участок длиной 1650 м с
уклоном +6,0 ‰. Значит ip = +8,3 ‰. Расчетную точку берем на тяговой характеристике
П-ПВ (точка В).
Vp = 47 км/ч; Fкр = 225200 Н.
При установившейся скорости движения Vp на расчетном подъеме ip массу состава mс, т
определяем по формуле:
𝐹 −𝑚э∙𝑔∙(𝑤 ` +𝑖𝑝 )
𝑚с = кр 𝑔∙(𝑤``+𝑖 0
0
𝑝)
,
Где w0` - удельное основное сопротивление движению электровоза под током:
𝑤0` = 1,9 + 0,01∙V +0,0003∙V 2 = 1,9 + 0,01∙47 + 0,0003∙47 2 = 3,033 Н/кН
𝑤0`` - удельное основное сопротивление движению состава:
𝑤0`` =
``
Где 𝑤08
= 0,7 +
𝑝8∙𝑤08``+𝑝6∙𝑤06``+𝑝4∙𝑤04``
,
100
6+0,038∙𝑉+0,0021∙𝑉 2
6+0,038∙47+0,0021∙472
=
0,7
+
= 1,329 Н/кН;
𝑚в04
19,75
mв08 = mв8/8 =158/8 = 19,75 т,
``
𝑤04
= 0,7 +
3+0,1∙𝑉+0,0025∙𝑉 2
3+0,1∙47+0,0025∙472
=
0,7
+
= 1,345 Н/кН;
𝑚в04
20,5
mв04 = mв4/4 =82/4 = 20,5 т,
``
𝑤06
= 0,7 +
8+0,1∙𝑉+0,0025∙𝑉 2
8+0,1∙47+0,0025∙472
= 0,7 +
= 1,611 Н/кН;
𝑚в06
20,0
mв06 = mв6/6 =120/6 = 20,0 т,
тогда: 𝑤0`` =
10∙1,329+85∙1,345+5∙1,611
= 1,357 Н/кН;
100
Определяем массу состава:
𝑚с =
225200−92∙9,81∙(3,033+8,3)
= 2269,19 т ≈ 2269 т.
9,81∙(1,357+8,3)
Рассчитанную массу состава необходимо проверить на возможность проследования
наиболее крутого, но короткого подъема с учетом кинетической энергии, запасенной в
поезде.
Диапазон: Vн = 58 км/ч; Vк = Vр = 47 км/ч;
𝑉 +𝑉
𝑉ср = н 2 к =
58+47
= 52,5 км/ч;
2
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
4
𝑤0` = 1,9 + 0,01 ‧ 52,5 + 0,0003 ‧ (52,5) 2 = 3,252 Н/кН;
``
𝑤08
= 0,7 +
6+0,038∙52,5+0,0021∙(52,5)2
= 1,398 Н/кН;
19,75
``
𝑤04
= 0,7 +
3+0,1∙52,5+0,0025∙(52,5)2
= 1,439 Н/кН;
20,5
``
𝑤06
= 0,7 +
8+0,1∙52,5+0,0025∙(52,5)2
= 1,707 Н/кН;
20,0
𝑤0`` =
10∙1,398+85∙1,439+5∙1,707
= 1,448 Н/кН;
100
𝐹 −(𝑤0` +𝑖пр )∙𝑚э∙𝑔−(𝑤0`` +𝑖пр )∙𝑚𝑐∙𝑔
𝑓к − 𝑤к = к
𝑚𝑔
𝑠пр =
=
220000−(3,252+8,7)∙92∙9,81−(1,448+8,7)∙2269∙9,81
= −0,72 Н/кН;
9,81∙2361
4,17∙(𝑉к2 −𝑉н2 )
4,17∙(472 −582 )
=
= 6689 м.
(𝑓к −𝑤к )𝑐р
−0,72
Наиболее крутой подъем проходим, так как sпр > sэл. (6689м > 1400 м) второй диапозон
58÷60 км/ч можно не рассчитывать.
Шаг 5. Расчет и построение удельных ускоряющих сил поезда (при i=0) в режиме тяги.
Удельные ускоряющие силы fу в режиме тяги при движении поезда по прямолинейному
горизонтальному пути определяется как разность между удельной силой тяги (Fк/mg) и
удельной силой основного сопротивления движению wо по формуле:
𝐹
к
𝑓у = 𝑓к − 𝑤0 = 𝑚𝑔
− 𝑤0 ,
где w0 – основное удельное сопротивление движению поезда, которое рассчитывается по
формуле:
𝑤0 =
𝑤0`` ∙𝑚э+𝑤0`` ∙𝑚𝑐
;
𝑚
𝑤0` = 1,9 + 0,01 ∙ 𝑉 + 0,0003 ∙ 𝑉 2 .
Силу тяги Fк берем из тяговых характеристик. Результаты расчетов сводим в таблицу 8.
Таблица 8. Удельные ускоряющие силы поезда mc = 2269 т.
Режим
Разгон
ПВ
↓
V , км/ч
w0 , Н/кН
Fк , Н
fу , Н/кН
0,0
0,976
306900
12,275
10,0
0,975
257200
10,13
20,0
1,062
246400
9,576
30,0
1,173
238300
9,116
40,0
1,311
231000
8,662
47,0
1,422
225200
8,3
49,0
1,456
198000
7,093
55,0
1,564
130000
4,049
60,0
1,662
98000
2,569
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
5
ОВ1
ОВ2
ОВ3
65,0
1,766
74000
1,429
70,0
1,876
58000
0,628
75,0
1,992
48000
0,08
80,0
2,115
40000
------
85,0
2,244
32000
------
90,0
2,38
------
------
49,0
1,456
246000
9,165
53,0
1,527
188000
6,59
60,0
1,662
124000
3,692
65,0
1,766
100000
2,552
70,0
1,876
82000
1,664
75,0
1,992
68000
0,944
80,0
2,115
58000
0,389
85,0
2,244
50000
-----
90,0
2,38
-----
-----
53,0
1,527
242000
8,921
56,5
1,593
200000
7,042
60,0
1,662
164000
5,419
65,0
1,766
130000
3,847
70,0
1.876
110000
2,873
75,0
1,992
92000
1,98
80,0
2,115
80000
1,339
85,0
2,244
69000
0,735
90,0
2,38
59000
0,167
56,5
1,593
240000
8,769
60,0
1,662
200000
6,973
65,0
1,766
160000
5,142
70,0
1,876
133000
3,866
75,0
1,992
114000
2,93
80,0
2,115
98000
2,116
85,0
2,244
83000
1,34
90,0
2,38
71000
0,685
95,0
2,522
62000
0,155
100,0
2,67
-----
-----
При V = 0 км/ч:
306900
𝑓у = 9,81∙2361 − 0,975 = 12,275 Н/кН;
Результаты остальных расчетов сводим в таблицу 8.
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
6
По таблице 8 строим диаграмму удельных ускоряющих сил fу (V) на одном графике вместе
с удельными замедляющими силами при выбеге и служебном торможении. (см. рис. 3)
Шаг 6. Расчет и построение удельных замедляющих сил поезда в режиме выбега и
торможения.
Удельные замедляющие силы при выбеге определяем по формуле:
𝑓з = −𝑓у = 𝑤0𝑥 =
𝑤𝑥 ∙𝑚э+𝑤0`` ∙𝑚с
,
𝑚
где wx – удельное основное сопротивление движению электровоза без тока, определяемое
по формуле: 𝑤𝑥 = 2,4 + 0,011 ∙ 𝑉 + 0,00035 ∙ 𝑉 2 .
При V = 0 км/ч: 𝑤𝑥 = 2,4 + 0,011 ∙ 10 + 0,00035 ∙ 100 = 2,545 Н/кН;
𝑤0𝑥 =
2,545∙92+2269∙0,933
= 0,966 Н/кН;
2361
Результаты расчетов сводим в таблицу 10.
Удельные тормозные силы при экстренном торможении (воздушными тормозами)
определяем по формуле: 𝑏т = 1000 ∙ 𝜑кр ∙ 𝒱р , где φкр – расчетный коэффициент трения
колодки о бандаж, определяемый по формуле:
100+𝑉
𝜑кр = 0,27 ∙ 100+5∙𝑉 ;
𝛴кр
𝒱р – расчетный тормозной коэффициент: 𝒱р = 𝑚𝑐∙𝑔
Сумму расчетных нажатий 𝛴кр определяем исходя из расчетного нажатия колодок на
каждую колесную пару, равную 69 кН. Количество осей в составе nосей определяем исходя
из массы состава и заданных масс вагонов разных типов:
𝑚𝑐
8∙𝑝8
6∙𝑝6
4∙𝑝4
2269
8∙10
6∙5
4∙85
𝑛осей = 100 ∙ (𝑚в8 + 𝑚в6 + 𝑚в4) = 100 ∙ ( 158 + 120 + 85 ) = 112 осей;
𝛴кр = 69 ∙ 112 = 7728 кН; 𝒱р =
7728
= 0,347;
2269∙9,81
Удельная замедляющая сила при экстренном торможении равна 𝑓зэ = 𝑏т + 𝑤0𝑥 .
Замедляющая сила при служебном торможении равна 𝑓зс = 0,5 ∙ 𝑏т + 𝑤0𝑥 .
100+0
При V = 0 км/ч : 𝜑кр = 0,27 ∙ 100+5∙0 = 0,27 ;
𝑏т = 1000 ∙ 0,27 ∙ 0,347 = 93,69 Н/кН;
0,5 ∙ 𝑏т = 0,5 ∙ 93,69 = 46,845 Н/кН;
𝑓зэ = 93,69 + 0,996 = 94,686 Н/кН;
𝑓зс = 46,845 + 0,996 = 47,841 Н/кН.
Результаты расчетов сводим в таблицу 10.
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
7
Таблица 10. Удельные замедляющие силы при выбеге и торможении.
V, км/ч
w0x , Н/кН
bт , Н/кН
0,5‧bт , Н/кН
fзэ ,Н/кН
fзс , Н/кН
0
0,996
93,69
46,845
94,686
47,841
10
0,996
68,706
34,353
69,702
35,349
20
1,083
56,214
28,107
57,297
29,19
30
1,196
48,719
24,359
49,915
25,555
40
1,335
43,722
21,861
45,057
23,196
50
1,5
40,153
20,076
41,653
21,576
60
1,691
37,476
18,738
39,167
20,429
70
1,907
35,394
17,697
37,301
19,604
80
2,15
33,728
16,864
35,878
19,014
90
2,418
32,366
16,183
34,784
18,601
100
2,713
31,23
15,615
33,943
18,328
Строим кривые удельных замедляющих сил при выбеге и служебном торможении.
(см.рис.3).
Раздел Ⅲ.
Решение тормозной задачи и построение кривых движения.
Шаг 7. Решение тормозной задачи.
Тормозной путь поезда состоит из подготовительного sп и действительно sд тормозных
путей. Действительный тормозной путь sд определяем графическим методом при
экстренном торможении поезда для i = 0 , - 6 ‰ , - 12 ‰ . Так как начальная скорость
торможения неизвестна, построение ведем на графиках, начиная с V = Vн = const по
формуле:
𝑉 ∙𝑡
𝑠п = н п⁄3,6 ;
где Vн – любая выбранная скорость начала торможения. (Vн = 100 км/ч).
tп – время подготовки в с, определяемое по эмпирическим формулам:
для состава 112 осей:
10∙𝑖
𝑡п = 7 − 1000∙𝜑 ∙𝒱 ;
кр
Для i = 0 ‰:
tп = 7 с;
Для i = - 6 ‰:
𝑡п = 7 − 347∙0,09 = 8,92 с;
Для i = - 12 ‰:
𝑡п = 7 − 347∙0,09 = 10,84 с;
р
𝑠п = 100 ∙ 7⁄3,6 = 194,5 м;
60
𝑠п = 100 ∙ 8,92⁄3,6 = 248 м;
120
𝑠п = 100 ∙ 10,84⁄3,6 = 301 м.
Наносим эти точки на график V(s) и через них точку V = 0, sп = 0 проводим прямые V(sп).
Пересечение прямых V(sп) и кривых V(sд) для каждого значения i дает искомую допустимую
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
8
скорость Vдоп на этом уклоне. По полученным трем точкам строим кривую Vдоп(i ‰).
(см.рис.5).
Шаг 8. Построение кривых движения.
Длину поезда определяем исходя из массы состава mс, процентного соотношения вагонов
в составе, массы и длины каждого типа вагонов. Длина одной 4 – осной секции электровоза
𝑙э = 16,5 м; длина 8 – осного вагона 𝑙 8 = 20 м; длина 4 – осного вагона 𝑙 4 = 15 м.
𝑚𝑐
𝑝8∙𝑙
𝑝4∙𝑙
𝑝6∙𝑙
2269
10∙20
𝑙п = 100 ∙ ( 𝑚в88 + 𝑚в44 + 𝑚в66 ) + 𝑙э = 100 ∙ ( 158 +
85∙15
5∙17
+ 120 ) + 16,5 = 414,5 м.
82
На рис.6 строим кривые V(s) и t(s).
По построенным кривым t(s) определяем времена хода t (мин.) по каждому перегону и
участку в целом для безостановочного движения и движения с остановками, а затем
определяем технические скорости:
𝑉тех = 60 ∙ 𝑠⁄𝑡 .
Результаты расчетов сводим в таблицу 11.
Дли
на
пере
Время хода, мин.
Техническая скорость, км/ч
гона
км.
Скор.
-----
-----
-----
57,6
53,7
3,9
-----
-----
-----
33,2
0,1
52,2
49,3
2,9
52,1
52,2
0,1
2,2
ти
огр.
33.2
16,9
ти
скорос
при
1,2
0,8
овкой
чении
2,0
17,6
17,6
35,2
16,4
33,2
16,8
15,75
28,9
13,15
БВ
АВ
АБ
ти
и
остан
жение
разница
скорос скорос
новк
ограни
0,3
огр.
С
Тормо
47
чении
оста
46,7
при
при
разница
ограни
Без
44,8
овкой
жение
47
и
остан
при
Выбег
разница
новк
С
Тормо
0,1
оста
Выбег
16,8
Без
разница
Отрезок пути
Таблица 11. Времена хода и технические скорости.
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
9
Раздел Ⅳ.
Расчет и построение кривых тока.
Шаг 9. Расчет и построение токовых характеристик.
Для электровоза постоянного тока токовые характеристики пересчитываются, используя
скоростные характеристики и зависимость тока Iэ от тока Iд: Iэ = Iд ‧ a, где а – число
параллельно включенных групп тяговых двигателей. Для 4х-осного электровоза ап = 2,
асп = 1. Пересчет ведем при параллельном соединении (П) – характеристик ПВ, ОВ1, ОВ2,
ОВ3, на последовательно – параллельном соединении (СП) только для характеристик при
полном возбуждении (ПВ) при токах, кратных 100 А.
Результаты расчетов сводим в таблицу 12.
Таблица 12.
П
Iд , А
Iэ ,А
СП
V, км/ч
V, км/ч
V, км/ч
V, км/ч
ПВ
ОВ1
ОВ2
ОВ3
V, км/ч
Iэ ,А
ПВ
150
300
85
---
---
---
150
44
200
400
70
88,5
---
---
200
35
250
500
63
75
94
---
250
31
300
600
58
67
81,5
96,5
300
28,5
400
800
52
57,5
67
77,5
400
25
500
1000
48
52,5
59
66,5
500
23
600
1200
45
48,5
54,5
60
600
22
800
1600
42,5
44,5
49
52,5
800
20
Токи Iэ при ограничении по сцеплению определяем, исходя из токов Iд с учетом числа
параллельных цепей тяговых двигателей для точек А, А1, В, С, D, E, G, M, N. Результаты
расчета сводим в таблицу 12а.
Таблица 12а.
Точка
V, км/ч
Iд , А
Iэ , А
А
0
675
675
А1
22,5
560
560
B
47
525
1050
C
49
475
950
D
49
595
1190
E
53
490
980
G
53
640
1280
M
56,5
555
1110
N
56,5
680
1360
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
10
Строим токовые характеристики и наносим ограничивающие линии по сцеплению.
(см.рис.7).
Шаг 10. Построение кривых тока в функции пути.
Кривые тока Iэ(s) наносим на график V(s) и t(s). (см.рис.6).
Раздел Ⅴ.
Расчет расхода электрической энергии на тягу поезда и температуры перегрева обмоток
тяговых двигателей.
Шаг 11. Определение расхода электрической энергии на тягу поезда.
На основании построенной кривой тока Iэ(s) и кривой времени t(s) определяем расход
электрической энергии на тягу поезда Ат, кВт‧ч, по формуле:
𝑈 ∙∑ 𝐼 ∙∆𝑡
𝑐
ср
Ат = 60∙1000
.
На участке АБ при безостановочном движении:
Ат =
3000∙9785,5
= 489,3 кВт‧ч;
60∙1000
Результаты остальных расчетов сводим в таблицу 13. (см.табл.13). Кроме энергии,
затрачиваемой на работу тяговых двигателей, электровоз потребляет электроэнергию на
вспомогательные цепи Авц = Рвц ‧ t. Полный расход энергии А равен сумме расходов:
А = Ат + Авц.
Удельный расход электроэнергии по каждому перегону и участку в целом при движении с
остановками и при безостановочном движении рассчитываем по формуле:
1000∙А Вт∙ч
а = 𝑚𝑐∙𝑠 , т∙км
на участке АБ при безостановочном движении:
1000∙506,8
Авц = 1,04 ∙ 16,8 ≈ 17,5 кВт‧ч;
Вт∙ч
а = 2269∙13,15 = 16,99 т∙км;
А = 489,3 + 17,5 = 506,8 кВт‧ч;
Результаты остальных расчетов сводим в таблицу 14.
Таблица 14. Расход энергии.
Перегон или
участок
Длина, s ,км
Движение без остановок
Движение с остановками
А, кВт‧ч
А, Вт‧ч/т‧км
А, кВт‧ч
А, Вт‧ч/т‧км
АБ
13,15
506,8
16,99
507,6
17,01
БВ
15,75
654,5
18,31
770
21,55
АВ
28,8
1161,71
17,71
1277,6
19,48
Разница в расходе электроэнергии при движении с остановками и при безостановочном
движении: ∆А = 1277,6 – 1161,3 = 116,3 кВт‧ч;
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
21
Разница в расходе энергии при подходе к месту ограничения скорости с торможением и на
выбеге: ∆Авц = 0,1‧1,04 ≈0,1 кВт‧ч;
∆Ат =
3000∙429
= 21,45 кВт‧ч;
60∙1000
∆А = 0,1 + 21,45 = 21,55 кВт‧ч.
Таблица 13. Данные для расчета расхода электроэнергии.
Движение без остановок
Точки на
кривой
Ток Iэ
Время
Iср‧∆t,
тока
Iнач, А
Iкон, А
Iср, А
∆t, мин
А‧мин
1
675
560
617,5
0,9
555,8
2
1120
1050
1085
1,15
1247,7
3
1050
910
980
0,15
147
4
910
760
835
0,9
751,5
5
760
670
715
0,6
429
6
1070
1050
1060
0,9
954
7
1050
890
970
0,6
582
8
1070
1050
1060
0,9
954
9
1050
890
970
0,6
582
10
1070
1050
1060
0,9
954
11
1050
890
970
0,6
582
12
1060
1050
1055
0,5
527,5
13
970
1200
1085
1,4
1519
Всего на АБ:
9785,5
18
1050
980
1015
0,05
50,8
19
1280
1110
1195
0,25
298,7
20
1360
1320
1340
0,05
67
21
1320
1140
1230
2,1
2583
22
1140
1320
1230
1,8
2214
23
1320
1320
1320
3,5
4620
24
1320
1120
1220
0.7
854
25
1120
1050
1085
0,8
868
26
1050
1120
1085
1,1
1193,5
ΣАт, кВт‧ч
489,3
Всего на БВ:
12749
637,4
Всего на АВ:
22534,5
1126,7
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
22
Движение с остановками
Точки на
кривой
Ток Iэ
тока
Iнач, А
1-13
Iкон, А
Iср, А
Время
Iср‧∆t,
∆t, мин
А‧мин
ΣАт, кВт‧ч
Такие же как для движения без остановок
Всего на АБ:
9785,5
14
675
560
617,5
0,9
555,8
15
1120
1050
1085
1,3
1410,5
16
1050
950
1000
0,15
150
17
1190
1050
1120
0,15
168
18-26
489,3
Такие же как для движения без остановок
Всего на БВ:
15033,3
751,7
Всего на АВ:
24818,8
1241
Шаг 12. Определение превышения температуры обмоток тяговых двигателей над
температурой окружающего воздуха при безостановочном движении.
Расчет проводится по формуле: 𝜏 = 𝜏∞ ∙ ∆𝑡⁄𝑇 + 𝜏0 ∙ (1 − ∆𝑡⁄𝑇) ,
где 𝜏0 - начальное превышение температуры тягового двигателя, для первого расчет 𝜏0 =
50℃.
Iср = (657 + 560) / 2 = 617,5 А по рис.8 (вклейка) определяем 𝜏∞ = 241℃ ,
тогда 𝜏 = 241 ∙ 0,9⁄20 + 50 ∙ (1 − 0,9⁄20) = 58,6 °С .
результаты остальных расчетов сводим в таблицу 15.
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
13
Таблица 15. Расчет превышения температур тяговых двигателей Т = 20 мин.
Ток Iд , А
∆t, мин
𝜏∞ ,°С
𝜏∞ ∙ ∆𝑡⁄𝑇,
°С
𝜏0 ∙ (1 −
∆𝑡⁄ ),
𝑇
𝜏, °С
Iнач, А
Iкон, А
Iср, А
675
560
617,5
0,9
241
10,8
47,8
58,6
560
525
542,5
1,15
174
10,0
55,2
65,2
525
455
490
0,15
135
1,0
64,7
65,8
455
380
417,5
0,9
99
4,4
62,8
67,2
380
335
357,5
0,6
77
2,3
65,2
67,5
0
0
0
1,6
0
0,0
62,1
62,1
535
525
530
0,9
164
7,4
59,3
66,7
525
445
485
0,6
133
4,0
64,7
68,7
0
0
0
0,8
0
0,0
65,9
65,9
535
525
530
0,9
164
7,4
63,0
70,4
525
445
485
0,6
133
4,0
68,2
72,2
0
0
0
0,8
0
0,0
69,3
69,3
535
525
530
0,9
164
7,4
66,2
73,6
525
445
485
0,6
133
4,0
71,4
75,4
0
0
0
0,6
0
0,0
73,1
73,1
530
525
527,5
0,5
162
4,1
73,1
75,3
0
0
0
1,9
0
0,0
68,2
68,2
485
600
542,5
1,4
174
12,2
63,4
75,6
0
0
0
1,1
0
0,0
71,4
71,4
0
0
0
1,1
0
0,0
67,5
67,5
525
490
507,5
0,05
146
0,4
67,3
67,7
640
555
597,5
0,25
218
2,7
66,8
69,6
680
660
670
0,05
304
0,8
69,4
70,2
660
570
615
2
238
23,8
63,1
86,9
660
570
615
0,1
238
1,2
86,5
87,7
570
660
615
1,8
238
21,4
79,8
101,2
660
660
660
2
292
29,2
91,1
120,3
660
660
660
1,5
292
21,9
111,3
133,2
660
560
610
0,7
232
8,1
128,5
136,6
0
0
0
2
0
0,0
123,0
123,0
0
0
0
0,5
0
0,0
119,9
119,9
560
525
542,5
0,8
174
7,0
515,1
122,1
525
560
542,5
1,1
174
9,6
115,3
124,9
°С
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
14
Наибольшее значение 𝜏 наиб = 136,6 °С, что превышает допустимую
температуру 130 °С для тягового двигателя ТЛ-2К. Значит рассчитанная масса состава mc
= 2269 т не может быть установлена для участка АВ.
Выводы: 1. Рассчитанная масса состава не соответствует требованиям по нагреву
двигателей, но позволяет проходить наиболее крутой подъем. Необходимо уменьшить
массу состава до 2200 т либо изменить режим движения, используя выбег на 11
элементе профиля пути.
2. Наибольшая скорость движения достигается на участке БВ при
безостановочном движении.
3. Время движения можно сократить, если на элементах профиля пути № 7, 8, 12
использовать режим тяги вместо режима выбега, однако это приведет к увеличению
расхода электроэнергии и перегреву двигателей.
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
15