Расчетная сила тяги. Основным параметром ЭПС, характеризующим его эксплуатационные качества, является устойчиво реализуемая им сила тяги по сцеплению, максимальное значение которой, Н,

^кшах n0q0tyK,

где п0 - число сцепных осей ЭПС;

qo - нагрузка от колесной пары на рельсы, Н; фк - коэффициент сцепления колес с рельсами.

При заданных нагрузках от колесной пары на рельсы и числе сцепных осей ЭПС величины FK max и фк зависят от конструкции экипажной части ЭПС, характеристик тяговых двигателей, схемы их соединения и способа регулирования, а также от целого ряда факторов, характеризующих состояние путевого хозяйства, погодные условия и т. д.

Качество экипажной части ЭПС оценивается коэффициентом использования сцепной массы Цсц, который определяется по наиболее разгруженной оси qa- -Aq0 в результате перераспределения нагрузок q0 в процессе реализации силы тяги через отношение

Т]сц ~ (.Я о А?о)/Я Of

где q0 определяется массой локомотива тл, кг, приходящейся на одну ось, qo=mRg/n0 = mog (здесь g - ускорение свободного падения, м/с2), а величина разгрузки Aq0 в значительной степени зависит от конструкции экипажной части локомотива. На современных типах ЭПС промышленного транспорта экипажную часть выполняют четырехосной и применяют двухосные несочлененные тележки с продольно сбалансированной рессорной системой и расположением тяговых двигателей в тележке опорными подвесками в сторону центра кузова. В этом случае разгрузка колесных пар передней по ходу тележки (рис. 2.1) при реализации силы тяги FK = FKOn0 зависит только от базы экипажа L (расстояние между серединами тележек) и высоты оси автосцепки Н над головкой рельса, которая нормируется стандартом, т. е.

где /•'„о - сила тяги, развиваемая одной колесной парой (^Ко=^о^к). Тогда

где К=2НЦ- коэффициент разгрузки.

При работе на больших уклонах (іР^=40°/оо) необходимо учитывать также действие дополнительной разгрузки (Aq,) передней по ходу тележки, вызванной смещением оси центра тяжести ЦТ от середины базы экипажа:

АЯі - З^о/рАцт/Т, т]сц =1 2 (/1 + ?*рЛцТ) фк/Т,

где Ацт - высота центра тяжести тяговой единицы ЭПС.

Ограничения по сцеплению, наносимые на тяговые характеристики ЭПС, определяются не только разгрузками колесных пар при тяге и коэффициентом использования сцепного веса. Они в значительной степени зависят от схемы соединения тяговых двигателей, жесткости их характеристик и способа регулирования скорости, а также, от идентичности колесо-моторных блоков. Для обеспечения идентичности характеристик всех колесо-моторных блоков ЭПС необходимо, чтобы они имели равные произведения диаметра ходового колеса на частоту вращения тягового двигателя при нагрузке, соответствующей расчетным силе ТЯГИ Рр И скорости движения Вр, которые будут рассмотрены ниже. Выполнение этого требования полностью зависит от уровня технологии производства, качества изготовления и ремонта колесо-моторных блоков.

Схема разгрузки колесных пар при движении ЭПС
Рис. 2.1. Схема разгрузки колесных пар при движении ЭПС

Тяговые двигатели с более жесткой характеристикой позволяют реализовать большие силы тяги по сцеплению, так как при срыве сцепления сила тяги у этих двигателей снижается значительно интенсивнее, благодаря чему она быстрее приходит в равновесие с силой сцепления, а ее среднее значение почти не уменьшается. У двигателей с мягкой характеристикой срыв сцепления может привести к разносному боксованию.

Существенное влияние на реализуемые коэффициенты сцепления г);„ и соответственно силы тяги по сцеплению /7к оказывает схема соединения тяговых двигателей. При параллельном соединении двигателей достигается значительное увеличение жесткости их групповой характеристики, благодаря чему боксование одной колесной пары практически не приводит к уменьшению нагрузок остальных двигателей, общая сила тяги ЭПС снижается несущественно, а восстановление сцепления у боксующей колесной пары происходит значительно быстрее, чем при последовательном соединении тяговых двигателей.

На основании проведенных испытаний в различных климатических условиях и на различных карьерах установлены следующие зависимости коэффициентов сцепления от скорости движения V (км/ч) на постоянных путях выездных траншей:

для ЭПС с последовательным соединением двигателей

для ЭПС с параллельным соединением двигателей

(2.1)

(2.2)

Полученные значения фк Для условий карьерного транспорта ниже рекомендуемых ПТР для магистральных железных дорог, так как карьерные пути имеют значительно большие неровности и просадки пути, зазоры в рельсовых стыках, отклонения от номинальных размеров в прямых и кривых участках пути, повышенную загрязненность рельсов и т. п.

Реализация значений фк, приведенных в выражениях (2.1) и (2.2), гарантируется заводом-изготовителем ЭПС. На карьерах, где содержание путевого хозяйства соответствует нормам ПТЭ, фактически реализуемые коэффициенты сцепления могут быть выше.

Для определения расчетной силы тяги ЭПС необходимо учитывать способ регулирования скорости и силы тяги. При ступенчатом пуске набор каждой последующей позиции приводит к скачкообразному росту тока и соответственно силы тяги Fп двигателей. Эти колебания стремятся ограничить возможно узкими пределами от некоторого наименьшего значения Fn min до наибольшего Fn max, причем значение Fn шах Не ДОЛЖНО превышать значения FK max (т. е. FJmai< ^Яо^офк) во всем диапазоне скоростей до выхода на последнюю позицию регулирования. Расчетное значение силы тяги Fp ЭПС равно среднему значению пусковой СИЛЫ ТЯГИ FП ср, т. е.

Fp - F„ Ср = (F„ тах + ш1п)/2.

Пусковая диаграмма каждого типа ЭПС характеризуется коэффициентом неравномерности пусковой силы тяги: KnF = &Fn/Fn ср, где AFu = Fn гаах-

-Fп ср= (Fп max Fп min)/2.

Отсюда соответственно расчетная сила тяги и коэффициент ее неравномерно

сти при пуске

Для тяговых агрегатов постоянного тока ПЭ2М и переменного тока ELI О, ОПЭ1, имеющих ступенчатое регулирование, значения достаточно велики и составляют 0,08-0,1. Поэтому внедрение планового бесступенчатого регулирования (Kkf = 0) на современных тяговых агрегатах переменного тока ОПЭ2, ОПЭ1А, ОПЭ1Б и постоянного тока ПЭЗТ позволило существенно увеличить Fv и соответственно весовую норму поезда.

Для удобства тяговых расчетов значение г|)к/(1+Кнг), соответствующее скорости выхода на автоматическую характеристику пр (пр - расчетная скорость движения по руководящему подъему), обозначим через грр и назовем расчетным коэффициентом сцепления, который на основании выражений (2.1) и (2.2) определяется так:

для ЭПС с последовательным соединением двигателей

тде wr - удельное сопротивление движению локомотива, Н/кН;

mBi - масса локомотива, т;

Wi"-удельное сопротивление движению t-го типа вагона (думпкара), Н/кН;

/ял -масса i-го типа вагона (думпкара), т;

1 "

М -масса поезда, т \ М = тл +- 2тв/

Удельное сопротивление движению поезда условно подразделяют на основное Wo и дополнительные Шд сопротивления движению. Основным называют сопротивление движению на прямом и горизонтальном пути, которое зависит от скорости движения и категории путей, где обращается подвижной состав. Ввиду того что иа промышленном транспорте скорости движения ограничены, при выполнении тяговых расчетов принимают значения w0 по усредненным данным, полученным в результате испытаний на различных категориях пути в груженом и порожнем направлениях с допустимыми скоростями движения (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Усредненные значения удельного основного сопротивления движению поезда w0, Н/кН

Категория путей нормальной колен (1520 мм)

Груженый

поезд

Порожний

поезд

Постоянные пути

2,5

3,5

Временные (передвижные) пути (в забоях или на

отвалах):

балластированные

4,0

5,5

небалластированные

6,0

8

Дополнительные сопротивления движению возникают при прохождении поезда по уклону и в кривых:

= Wi + wR. (2.9)

Дополнительное удельное сопротивление от уклона численно равно уклону і, °/оо, т. е.

Wi=±i, (2.10)

где знак плюс соответствует движению на подъем, а знак минус - движению по спуску.

Дополнительное удельное сопротивление от кривых иа постоянных путях при радиусах кривых ^?=80-т-300 м рассчитывают по формулам: при длине поезда 10 менее или равной длине кривой вв

wR = 900/(/? + 80); (2.11)

при длине поезда больше длины кривой

(2.12)

То же для радиусов кривых /?>3(Ю м

да* = 70011?. (2.13)

Для передвижных путей величины пол увеличиваются в 1,5 раза из-за худшего качества укладки и рихтовки путей.

Удельное сопротивление движению поезда на уклоне I с кривой радиусом Я

по = по0+1 + (2-14)

а полное сопротивление движению поезда массой М

= (р0 + і + о>д) М?.

(2.15)

Габариты | Электроподвижной состав промышленного транспорта | Исходные данные для тормозных расчетов

Рекомендуемый контент: