PZ_TTP_Kovalev47s
.pdfФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Омский государственный университет путей сообщения» (ОмГУПС (ОмИИТ))
Кафедра «Подвижной состав электрических железных дорог»
ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ НА ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННОМ УЧАСТКЕ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ
Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Теория тяги поездов»
Студент гр. 47С
(номер группы)
____________ В. Е. Ковалев
(подпись студента) |
(И., О., Фамилия студента) |
________
(дата)
Руководитель – к.т.н. доцент кафедры «Подвижной состав
электрических железных дорог»
(должность преподавателя)
______________ С. Г. Истомин
(подпись преподавателя) (И., О., Фамилия преподавателя)
________
(дата)
___________
(оценка)
Омск 2021
1
Реферат
УДК 621.436
Курсовой проект содержит 53 страниц, 24 таблиц, 9 рисунков, 3 источника.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОВОЗА, ПРОФИЛЬ И ПЛАН ПУТИ, УДЕЛЬНЫЕ УСКОРЯЮЩИЕ И ЗАМЕДЛЯЮЩИЕ СИЛЫ, РАСХОД И РЕКУПЕРАЦИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, КРИВЫЕ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА.
Объектом исследования служит электрическая тяга электровоза, рельсовый путь и путевое хозяйство.
Цель работы – тяговый расчет и его построение применительно к заданным условиям курсового проектирования.
В процессе работы проводилось графоаналитическое построение и расчет кривых движения заданного электровоза по данному участку пути «ст. Смазнево – ст. Батунная».
В результате проектирования была построена кривая скорости на заданном участке пути и проведен анализ средневзвешенных энергетических и других значений этого построения.
Достигнутые технико-эксплуатационные показатели: достаточно высокая скорость движения по перегонам и участку в целом, возможно низкое потребление электроэнергии электровозом ВЛ80С.
Данный расчет и алгоритм расчета может найти применение в тяговых расчетах и расчетах другими методами, в том числе численными на основе интегрирования дифференциального уравнения движения поезда.
2
3
Оглавление |
|
Введение ................................................................................................................................. |
5 |
1. Подготовка характеристик электровоза и тягового двигателя ..................................... |
6 |
1.1. Общие положения ...................................................................................................... |
6 |
1.2. Пересчет характеристик для заданного напряжения на токоприемнике
|
электровоза ......................................................................................................................... |
6 |
2. |
Подготовка профиля и плана пути ................................................................................. |
16 |
|
2.1. Спрямление профиля пути и проверка возможности спрямления ...................... |
16 |
|
2.2. Расчет фиктивных подъёмов от кривых................................................................. |
16 |
|
2.3. Расчет приведенных элементов профиля пути...................................................... |
17 |
3. |
Выбор расчётного подъёма, определение массы и длины поезда .............................. |
19 |
3.1. Выбор расчетного подъёма, определение расчётных силы тяги и скорости
движения электровоза ..................................................................................................... |
19 |
3.2. Определение удельного основного сопротивления движению электровоза и
состава вагонов при расчётной скорости ...................................................................... |
19 |
3.3. Расчёт массы состава вагонов и проверка её на трогание.................................... |
19 |
3.4. Определение количества вагонов и длины поезда, проверка по длине
приёмоотправочных путей станции .............................................................................. |
20 |
4.Расчёт удельных ускоряющих и замедляющих сил поезда, решение тормозной задачи
................................................................................................................................................ 22 4.1. Определение удельного основного сопротивления движению электровоза,
состава вагонов и поезда при разных скоростях и режимах движения ..................... |
22 |
4.2. Расчет удельных ускоряющих сил поезда в режиме тяги .................................... |
22 |
4.3. Расчет удельных замедляющих сил поезда в режиме выбега и пневматического
|
торможения ...................................................................................................................... |
26 |
|
|
4.4. Расчет удельных замедляющих сил поезда в режиме электрического торможения |
||
|
........................................................................................................................................... |
|
27 |
|
4.5. Решение тормозной задачи...................................................................................... |
30 |
|
5. |
Построение кривых движения поезда ........................................................................... |
32 |
|
|
5.1. Построение спрямленного и приведенного профиля пути участка. ................... |
32 |
|
|
5.2. Построение кривых скорости и времени движения поезда ................................. |
32 |
|
|
5.3. Построение кривых тока электровоза и тягового двигателя ............................... |
33 |
|
6. |
Проверка нагревания тяговых электродвигателей ....................................................... |
34 |
|
7. |
Расчет расхода электроэнергии на тягу ......................................................................... |
37 |
|
|
7.1. Расчет потребления и возврата электроэнергии тяговыми двигателями |
||
|
электровоза ....................................................................................................................... |
37 |
|
|
7.2. |
Расчет расхода электроэнергии на собственные нужды................................. |
42 |
|
7.3. Расчет общего расхода электроэнергии поездом и анализ полученных |
||
|
результатов. ...................................................................................................................... |
42 |
|
8. |
Определение относительных и средних параметров движения поезда и |
тягово- |
|
энергетических показателей электровоза.......................................................................... |
44 |
||
|
8.1. Определение продолжительностей режимов и средних скоростей движения |
||
|
поезда ................................................................................................................................ |
|
44 |
|
8.2. Определение средних значений сил тяги и торможения, тока, мощности и КПД |
||
|
тяговых двигателей электровоза .................................................................................... |
45 |
|
9. |
Тяговый расчет на ЭВМ .................................................................................................. |
50 |
|
10. Сравнение и анализ различных вариантов тягового расчета .................................... |
51 |
||
|
|
4 |
|
Введение
Дисциплина «Теория электрической тяги» рассматривает вопросы, связанные с теорией механического движения поезда, рационального использования локомотивов и экономичного расходования электрической энергии, в частности.
Важную часть дисциплины составляют тяговые расчеты, основной задачей которых является определение для заданных участка «ст.Смазнево – ст.Батунная» и типа ЭПС: массы поезда, допустимых скоростей его движения, и других тягово-энергетических показателей ЭПС с учетом возможно полного использования мощности ЭПС, потенциальной и кинетический энергии поезда.
Результаты тяговых расчетов могут быть использованы для составления графика движения и расписания движения поездов и решения других практических задач.
Данный курсовой проект является неотъемлемой частью данной дисциплины, содержит основные части тягового расчета для реальных перегонов, что будет рассмотрено ниже.
5
1. Подготовка характеристик электровоза и тягового двигателя
1.1. Общие положения
Для тягового расчета необходимо иметь тяговые Fк(V) и тормозные Вк(V) характеристики электровоза, токовые характеристики электровоза Iэ(V) и тягового двигателя Iд(V) в режимах тяги и электрического торможения, тепловые характеристики двигателя τ∞(Iд).
1.2. Пересчет характеристик для заданного напряжения на токоприемнике электровоза
При изменении напряжения на токоприемнике меняется скорость движения электровоза. Характеристики электровоза и ТД для номинального напряжения в контактной сети приведены в [2]. При напряжении, отличающемся от номинального, и неизменной силе тяги (торможения) и токе электровоза и ТД скорость движения найдем по приближенной формуле:
= |
Э |
, |
(1.1) |
Н ЭН
где V, Vн – скорости движения при заданном и номинальном напряжении в сети, км/ч;
UЭ, UЭН – заданный и номинальный уровень напряжения на токоприемнике электровоза, В.
Так как единицей измерения силы является кгс, то для перевода в кН необходимо умножать значения на следующий коэффициент (9,81/1000).
Произведем перерасчет тяговых характеристик электровоза.
При U = 25000 В, V = 2,5 км/ч, Fк = 57000 кгс.
Fк = 57000 (9,81/1000) = 559,17 кН,
= 1 · 1,1 = 1,1 км/ч.
При U = 27500 В, V =1,1 км/ч, Fк = 559,17 кН.
Для остальных значений расчет произведем аналогично, результаты занесем в таблицу 1.
6
Таблица 1 – Тяговые характеристики электровоза при повышенном напряжении в контактной сети
|
|
|
|
|
|
|
Fк |
|
|
|
|
|
|
|
V |
5п |
9п |
13п |
17п |
21п |
|
25п |
29п |
33п |
|
33п |
|
|
|
|
ОП1 |
ОП2 |
ОП3 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,1 |
559,17 |
– |
– |
– |
– |
|
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
2,75 |
434,583 |
– |
– |
– |
– |
|
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
5,5 |
286,452 |
– |
– |
– |
– |
|
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
8,25 |
179,523 |
– |
– |
– |
– |
|
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
11 |
112,815 |
468,918 |
– |
– |
– |
|
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
13,75 |
76,518 |
333,54 |
– |
– |
– |
|
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
16,5 |
54,936 |
238,383 |
641,574 |
– |
– |
|
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
19,25 |
– |
172,656 |
464,013 |
– |
– |
|
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
22 |
– |
128,511 |
346,293 |
- |
– |
|
– |
– |
– |
– |
– |
– |
7 |
24,75 |
– |
99,081 |
258,003 |
598,41 |
– |
|
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
27,5 |
– |
79,461 |
206,991 |
464,994 |
– |
|
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
33 |
– |
52,974 |
133,416 |
290,376 |
549,36 |
|
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
38,5 |
– |
– |
91,233 |
194,238 |
362,97 |
|
608,22 |
– |
– |
– |
– |
– |
|
44 |
– |
– |
67,689 |
136,359 |
248,193 |
|
418,887 |
640,593 |
– |
– |
– |
– |
|
49,5 |
– |
– |
51,993 |
100,062 |
179,523 |
|
298,224 |
459,108 |
657,27 |
– |
– |
– |
|
55 |
– |
– |
– |
77,9895 |
135,378 |
|
222,1965 |
341,388 |
483,633 |
562,113 |
631,764 |
– |
|
60,5 |
– |
– |
– |
61,803 |
105,948 |
|
168,732 |
254,079 |
372,78 |
441,45 |
515,025 |
570,942 |
|
66 |
– |
– |
– |
51,993 |
85,347 |
|
133,416 |
199,143 |
292,338 |
350,217 |
423,792 |
469,899 |
|
77 |
– |
– |
– |
– |
57,879 |
|
87,309 |
129,492 |
188,352 |
243,288 |
296,262 |
337,464 |
|
88 |
– |
– |
– |
– |
– |
|
63,2745 |
92,214 |
130,473 |
182,466 |
217,782 |
261,927 |
|
99 |
– |
– |
– |
– |
– |
|
– |
70,632 |
94,6665 |
141,264 |
169,713 |
208,953 |
|
110 |
– |
– |
– |
– |
– |
|
– |
53,955 |
74,0655 |
108,891 |
134,397 |
172,656 |
|
121 |
– |
– |
– |
– |
– |
|
– |
– |
59,3505 |
84,366 |
105,948 |
142,245 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7
Так как на характеристику ограничения по сцеплению напряжение на токоприемнике не влияет, то пересчет производить не надо. Ограничение по сцеплению приведено в таблице 2.
Таблица 2 – Ограничение по сцеплению
Ограничение по сцеплению
V |
0 |
|
9,35 |
|
17,6 |
|
|
25,3 |
33,55 |
41,25 |
47,85 |
|
54,45 |
58,52 |
62,15 |
61,93 |
|
62,15 |
67,1 |
|||||||
Fк |
678 |
592 |
|
560 |
|
|
541 |
524 |
513 |
508 |
|
491 |
488 |
481 |
485 |
|
483 |
476 |
||||||||
|
|
|
Произведем пересчет для ограничения по ослаблению поля, результаты |
|||||||||||||||||||||||
занесем в таблицу 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Таблица 3 – Ограничение по ослаблению поля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ограничение по ОП |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
V |
|
62,15 |
|
|
66 |
|
|
77 |
|
88 |
|
|
99 |
|
110 |
|
121 |
|
|
|||||
|
|
Fк |
|
|
|
483 |
|
|
424 |
|
|
296 |
|
218 |
|
|
170 |
|
134 |
|
106 |
|
|
|||
По данным таблиц 1, 2 и 3 построим тяговые характеристики электровоза на рисунке 1.
Рисунок 1 – Тяговые характеристики электровоза
Произведем перерасчет токовых характеристик электровоза в режиме тяги по формуле 1.1.
Результаты занесем в таблицу 4. По данным этой таблицы построим токовые характеристики электровоза в режиме тяги приведенный на рисунке 2.
Таблица 4 – Ограничение по сцеплению
Ограничение по сцеплению
V |
0 |
54,45 |
65,34 |
Ida |
46,3 |
299 |
360 |
8
Рисунок 2 – Токовые характеристики электровоза в режиме тяги
Токовые характеристики ТД в режиме тяги рассчитаем на основе токовых характеристик электровоза, учитывая соответствующее количество параллельных ветвей ТД.
Токовые характеристики ТД в режиме тяги приведены в таблице 5.
Таблица 5 – Токовые характеристики тягового двигателя в режиме тяги
Ограничение по сцеплению
V |
0 |
9,35 |
17,6 |
25,3 |
33,55 |
41,25 |
47,85 |
54,45 |
58,52 |
62,15 |
65,34 |
Iд |
1230 |
1115 |
1056 |
1030 |
1015 |
980 |
975 |
962 |
1015 |
1075 |
1130 |
По данным этой таблицы построим токовые характеристики ТД в режиме тяги на рисунке 3.
Рисунок 3 – Токовые характеристики тягового двигателя
9
Пересчет тормозных характеристик электровоза производить не будем, так как соответствующие характеристики приведены для U=27500 В.
Тормозные характеристики электровоза приведены в таблицах 6 - 9 . По данным этих таблиц построим тормозные характеристики электровоза на рисунке 4.
10