Курсовая работа предмет: "Проектирование локомотивов и их эксплуатация" Обиджонов Д. Проверил: Джаникулов А. Т

1.6. Расчёт и построение тяговой характеристики тепловоза.

Тяговой характеристикой тепловоза называется графическая зависимость касательной силы тяги тепловоза от скорости его движения.

Тяговую характеристику F_К =f(V) строят в следующей последовательности:
а.) задают несколько значений скорости тепловоза и по кривой V = f(I_Д) определяют значения силы тока для каждого значения скорости (в соответствии с режимом работы (ПП; ОП1; ОП2));
б.) по кривой F_Д = f(V) определяют значения силы F_Д тяги одного колёсно- моторного блока для каждого значения I_Д;
в.) рассчитывают касательную силу тяги тепловоза для каждого значения скорости по формуле:
F_К = mF_Д ,

где m - количество колёсно-моторных блоков.

Таблица 1.2 Результаты расчёта работы тягового электродвигателя

Ток IД^обр, А	Частота вращения nД^обр, мин^-1	Момент MД^обр, кН·м	Ток IД^пр, А	Частота вращения nД^пр, мин^-1	Момент MД^пр, кН·м	Скорость VД^пр, км/ч	Сила тяги FД^пр, кН
Полное поле ПП
600	748,20	3,90	630	751,90	4,1	33,56	33,58
700	599,80	4,86	735	602,80	5,1	26,91	41,77
800	477,80	6,10	840	480,20	6,4	21,43	52,42
900	382,20	7,63	945	384,10	8,01	17,14	66,34
1000	313,00	9,32	1050	314,60	9,8	14,04	80,26
1100	270,20	10,80	1155	271,60	11,34	12,11	92,87
1200	253,80	11,49	1260	255,10	12,06	11,38	98,77
1300	263,80	11,06	1365	265,10	11,63	11,80	95,25
Первая ступень ослабления поля ОП-1
600	1025	2,85	630	1030	2,993	45,98	24,51
700	815,00	3,58	735	819	3,76	36,56	30,79
800	649,00	4,49	840	652	4,71	29,11	38,57
900	527,00	5,53	945	530	5,81	25,66	47,59
1000	449,00	6,50	1050	451	6,82	20,14	58,86
1100	415,00	7,03	1155	417	7,38	18,62	60,44
1200	425,00	6,86	1260	427	7,2	19,06	58,97
1300	479,00	6,09	1365	481,4	6,39	21,49	52,33
Вторая ступень ослабления поля ОП-2
600	1456	2,00	630	1463,20	2,1	65,31	17,2
700	1132,50	2,58	735	1138,20	2,71	50,80	22,19
800	882,00	3,31	840	886,40	3,47	39,56	28,42
900	704,50	4,14	945	708,00	4,66	31,60	38,16
1000	600,00	4,86	1050	603,00	5,1	26,91	41,77
1100	568,50	5,13	1155	571,30	5,39	25,50	44,14
1200	610,00	4,78	1260	613,00	5,02	27,36	42,56
1300	724,50	4,03	1365	728,10	4,23	32,48	34,64

Fд кН 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

Vд км/ч 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 Iд , А

Рис. 1.3 Электротяговые характеристики тягового двигателя проектного тепловоза

б.) для найденных значений M_Д и n_Д рассчитываем силу тяги и скорость по формулам:


F_Д = 2 μ_р^прM_Д^прη_зп / D_К ; (12)


V = 60π D_К n_Д^пр / 1000μ_р^пр . (13)

Расчёт произведём для величины тока I_Д^обр = 600 А:

Полное поле ПП:
M_Д = 4,1 кН·м; F_Д1 = 2·4,41·4,1·0,975 / 1,05 = 33,58 кН;
M_Д = 5,1 кН·м; F_Д1 = 2·4,41·5,1·0,975 / 1,05 = 41,77 кН;
M_Д = 6,4 кН·м; F_Д1 = 2·4,41·6,4 ·0,975 / 1,05 = 52,42 кН;
M_Д = 8,01 кН·м; F_Д1 = 2·4,41·8,01·0,975 / 1,05 = 66,34 кН;
M_Д = 9,8 кН·м; F_Д1 = 2·4,41·9,8 ·0,975 / 1,05 = 80,26 кН;
M_Д = 11,34 кН·м; F_Д1 = 2·4,41·11,34 ·0,975 / 1,05 = 92,87 кН;
M_Д = 12,06 кН·м; F_Д1 = 2·4,41·12,06 ·0,975 / 1,05 = 98,77 кН;
M_Д = 11,63 кН·м; F_Д1 = 2·4,41·11,63 ·0,975 / 1,05 = 95,25 кН.

Ослабленное поле ОП1:

M_Д =2,993 кН·м; F_Д2 = 2·4,41·2,993·0,975 / 1,05 = 24,51 кН;
M_Д =3,76 кН·м; F_Д2 = 2·4,41·3,76 ·0,975 / 1,05 = 30,79 кН;
M_Д =4,71 кН·м; F_Д2 = 2·4,41·4,71·0,975 / 1,05 = 38,57 кН;
M_Д =5,81 кН·м; F_Д2 = 2·4,41·5,81 ·0,975 / 1,05 = 47,59 кН;
M_Д =6,82 кН·м; F_Д2 = 2·4,41·6,82·0,975 / 1,05 = 58,86 кН;
M_Д =7,38 кН·м; F_Д2 = 2·4,41·7,38 ·0,975 / 1,05 = 60,44 кН;
M_Д =7,2 кН·м; F_Д2 = 2·4,41·7,2·0,975 / 1,05 = 58,97 кН;
M_Д =6,39 кН·м; F_Д2 = 2·4,41·6,39·0,975 / 1,05 = 52,33 кН.

Ослабленное поле ОП2:

M_Д =2,1 кН·м; F_Д3 = 2·4,41·2,1·0,975 / 1,05 = 17,2 кН;
M_Д =2,71 кН·м; F_Д3 = 2·4,41·2,71 ·0,975 / 1,05 = 22,19 кН;
M_Д =3,47 кН·м; F_Д3 = 2·4,41·3,47 ·0,975 / 1,05 = 28,42 кН;
M_Д =4,66 кН·м; F_Д3 = 2·4,41·4,66·0,975 / 1,05 = 38,16 кН;
M_Д =5,1 кН·м; F_Д3 = 2·4,41·5,1·0,975 / 1,05 = 41,77кН;
M_Д =5,39 кН·м; F_Д3 = 2·4,41·5,39·0,975 / 1,05 = 44,14 кН;
M_Д =5,02 кН·м; F_Д3 = 2·4,41·5,02·0,975 / 1,05 = 42,56 кН;
M_Д =4,23 кН·м; F_Д3 = 2·4,41·4,23·0,975 / 1,05 = 34,64 кН.

Полное поле ПП:

n_Д = 748,2 мин^-1; V_Д1 = 60·3,14·1,05·748,2 / 1000·4,41= 33,56 км/ч;
n_Д = 599,8 мин^-1; V_Д1 = 60·3,14·1,05·599,2 / 1000·4,41= 26,87 км/ч;
n_Д = 477,8 мин^-1; V_Д1 = 60·3,14·1,05·477,8 / 1000·4,41= 21,43 км/ч;
n_Д = 382,2 мин^-1; V_Д1 = 60·3,14·1,05·382,2 / 1000·4,41= 17,14 км/ч;
n_Д = 313,0 мин^-1; V_Д1 = 60·3,14·1,05·313,0 / 1000·4,41= 14,10 км/ч;
n_Д = 270,0 мин^-1; V_Д1 = 60·3,14·1,05·270,0 / 1000·4,41= 12,11 км/ч;
n_Д = 253,8 мин^-1; V_Д1 = 60·3,14·1,05·253,8 / 1000·4,41= 11,38 км/ч;
n_Д = 263,0 мин^-1; V_Д1 = 60·3,14·1,05·263,0 / 1000·4,41= 11,79 км/ч.

Ослабленное поле ОП1:

n_Д = 1025,0 мин^-1; V_Д2 = 60·3,14·1,05·1025/1000·4,41= 45,97 км/ч;
n_Д = 815,0 мин^-1; V_Д2 = 60·3,14·1,05·815,0/1000·4,41= 36,55 км/ч;
n_Д = 649,0 мин^-1; V_Д2 = 60·3,14·1,05·649,0/1000·4,41= 29,11 км/ч;
n_Д = 572,0 мин^-1; V_Д2 = 60·3,14·1,05·527,0/1000·4,41= 23,64 км/ч;
n_Д = 449,0 мин^-1; V_Д2 = 60·3,14·1,05·449,0/1000·4,41= 20,14 км/ч;
n_Д = 415,0 мин^-1; V_Д2 = 60·3,14·1,05·415,0/1000·4,41= 18,61 км/ч;
n_Д = 425,0 мин^-1; V_Д2 = 60·3,14·1,05·425,0/1000·4,41= 19,06 км/ч;
n_Д = 479,0 мин^-1; V_Д2 = 60·3,14·1,05·479,0/1000·4,41= 21,48 км/ч.

Ослабленное поле ОП2:

n_Д = 1456,0 мин^-1; V_Д3 = 60·3,14·1,05·1456,0 / 1000·4,41= 62,61 км/ч;
n_Д = 1132,5 мин^-1; V_Д3 = 60·3,14·1,05·1132,5 / 1000·4,41= 48,70 км/ч;
n_Д = 882,0 мин^-1; V_Д3 = 60·3,14·1,05·882,0 / 1000·4,41= 37,93 км/ч;
n_Д = 704,5 мин^-1; V_Д3 = 60·3,14·1,05·704,5 / 1000·4,41= 30,29 км/ч;
n_Д = 600,0 мин^-1; V_Д3 = 60·3,14·1,05·600,0 / 1000·4,41= 25,80 км/ч;
n_Д = 568,5 мин^-1; V_Д3 = 60·3,14·1,05·568,5 / 1000·4,41= 24,44 км/ч;
n_Д = 610,0 мин^-1; V_Д3 = 60·3,14·1,05·610,0 / 1000·4,41= 27,23 км/ч;
n_Д = 724,0 мин^-1; V_Д3 = 60·3,14·1,05·724,0 / 1000·4,41= 31,13 км/ч.

Аналогичные расчёты произведем для тока в диапазоне от 500-1300 А через 100 А.

Результаты расчёта по всем режимам работы тягового электродвигателя сводят в таблицу 1.2. По результатам расчёта строят зависимость F_Д^пр = f(I_Д) и V_Д = f(I_Д), которые представлены на рис.1.3.