Данные и характеристики

ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ ДЛЯ ПОЕЗДНОЙ РАБОТЫ

ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГЕ

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Электрические железные дороги»

Челябинск

Введение

Тяговые расчеты являются прикладной частью теории тяги поездов, с помощью которых решаются многочисленные практические задачи, возникающие при эксплуатации и проектировании железных дорог.

Порядок и технология выполнения этих расчетов на железнодорожном транспорте установлены «Правилами тяговых расчетов для поездной работы».

Курсовая работа завершает изучение дисциплины «Электрические железные дороги» студентами специальности «Электроснабжение железных дорог», позволяет применить полученные теоретические сведения и закрепить первоначальные навыки выполнения тяговых расчетов для поездной работы.

Цель курсовой работы – проверка возможности работы заданного локомотива с расчетной массой с учетом всех ограничений при условии получения минимального времени хода.

Курсовая работа состоит из двух частей.

Первая часть заключается в изучении принципа действия и общего устройства конкретного, заданного для обслуживания движения поездов на участке, типа локомотива.

Вторая, основная часть работы состоит в выполнении тяговых расчетов, связанных с определением режимов и параметров механики движения поезда (действующих на него сил, скорости движения и времени хода по участку) и затрат на его движение.

Исходные данные и задание на курсовую работу

1.1 Общие данные

1.1.1 Участок В-А имеет звеньевой путь.

1.1.2 Оси станций расположены посередине станционных путей на следующих элементах профиля пути:

– ось станции В расположена в начале первого элемента;

– ось станции Б расположена в середине элемента №11;

– ось станции А расположена в конце последнего элемента.

1.1.3 Полезная длина станционных путей – 1250 м.

1.1.4 Допустимая скорость движения по состоянию путей:

– по перегонам………………80 км/ч;

– по станциям………………..60 км/ч.

1.1.5 Путь приема поезда:

а) для 1-го варианта движения поезда:

– промежуточная станция Б – на главный путь станции;

– конечная станция – на главный путь станции;

б) для 2-го варианта движения поезда:

– промежуточная станция Б – на боковой путь станции;

– конечная станция – на главный путь станции.

1.1.6 Допустимый тормозной путь при экстренном торможении – 1200 м.

1.1.7 Расчетный тормозной коэффициент грузового поезда – 0,33.

1.1.8 Тормозные колодки – композиционные.

1.2 Индивидуальные данные

1.2.1 Состав – грузовой, сформированный из четырехосных и восьмиосных вагонов с роликовыми подшипниками.

Доля (по массе) восьмиосных α₈ = 0,48 вагонов в составе поезда;

Доля (по массе) четырехосных α₄ = 0,52 вагонов в составе поезда.

1.2.2 Масса в тоннах, приходящаяся на ось восьмиосных вагонов m₀₈ = 13,8т;

Масса в тоннах, приходящаяся на ось четырехосных вагонов m₀₄ = 15,8т.

1.2.3 Начальные условия:

– начальная километровая отметка участка S₀ = 2200 км;

– скорость движения поезда в начале участка V₀ = 0 км/ч;

– начальное значение времени движения поезда t₀ = 0 мин.

1.2.4 Время стоянки на промежуточной станции T_ст = 8 мин.

1.2.5 Серия электровоза ВЛ80^С

1.2.6 Данные о продольном профиле и плане пути приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Продольный профиль и план пути

Продолжение таблицы 1.1

1.3 Задание

1.3.1 Тяговые расчеты должны быть выполнены в двух вариантах:

– 1-й вариант – без остановки на промежуточной станции;

– 2-й вариант – с остановкой на промежуточной станции.

1.3.2 Тяговые расчеты должны быть произведены с наибольшим использованием тяговых свойств электровоза и допустимых скоростей движения поезда по участку с целью получения наименьших значений перегонных времен хода.

1.3.3 Методика выполнения тяговых расчетов и используемые при этом нормативные данные должны соответствовать «Правилам тяговых расчетов для поездной работы».

Краткое описание заданного локомотива, его основные технические

данные и характеристики

Описание локомотива ВЛ80^с начнем с общего вида электровоза ВЛ80^с, который представлен на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Общий вид электровоза ВЛ80^с

Общая характеристика электровоза ВЛ80^с:

Магистральный грузовой электровоз ВЛ80 предназначен для эксплуатации на электрифицированных участках железных дорог с напряжением в контактной сети 27500В переменного тока (ширина колеи 1520 мм).

Все электрическое оборудование электровоза рассчитано на надежную работу при напряжении в контактной сети до 29000В и при понижении напряжения до 19000В. Электровоз рассчитан для работы при температуре окружающей среды (вне кузова) от -50 до +40^○С.

Серийный выпуск электровозов начат с 1978г. Завод выпускает электровозы ВЛ80 в двухсекционном исполнении.

Расшифровка обозначения серии локомотива − Владимир Ленин, модель 80, первоначальное обозначение – Н80 – Новочеркасский, 8-осный, однофазный – грузовой магистральный электровоз переменного тока с осевой формулой 2(2₀-2₀).

Электровозы ВЛ80 всех индексов строились Новочеркасским электровозостроительным заводом (НЭВЗ) по проектам, разработанным ВЭлНИИ в период с 1961 по 1994 год. Механическую часть, тяговые двигатели, вспомогательные электромашины завод изготавливал сам. Некоторые важные комплектующие завод получал от других заводов. Первые электровозы ВЛ80 оснащались ртутными дуговыми выпрямителями, позже все они были переоборудованы под кремниевые выпрямители и стали называться ВЛ80^к.

Электровоз ВЛ80^с строился с 1979 по 1994 год, выпущено 2746 ед.

Фактически ВЛ80^с – это ВЛ80^т, дооборудованный для работы в составе более чем двух секций при управлении из одной кабины по системе многих единиц (СМЕ). Изначально электровоз строился с возможностью работы только двух или четырех сцепленных секций. В 1982 году были построены электровозы 550,551,552, которые могли работать в составе двух, трех или четырех секций. С электровоза 697 (1983 год) все электровозы строятся с такой возможностью. Единственным ограничением является невозможность работы третьей прицепной секции в режиме реостатного торможения.

Механическая часть и электрическое оборудование электровозов ВЛ80^с в основном такие же, как и на электровозах ВЛ80^т. По сравнению с электровозами ВЛ80^т имеются следующие изменения: применены межэлектровозные соединения, установлена сигнализация, позволяющая машинисту судить о работе второго электровоза.

В конструкцию электровозов ВЛ80^с в процессе их выпуска вводились отдельные небольшие изменения, направленные на повышение надежности или уменьшение затрат на изготовление. Ряд изменений конструкции привели к утяжелению электровоза, был установлен новый паспортный вес электровоза – 192 т.

Кузов секции опирается на тележки с помощью люлечного подвешивания, которое в значительной степени улучшает горизонтальную динамику электровоза. Тележки оборудованы бесчелюстными буксами с роликовыми подшипниками. Перемещение букс относительно рамы происходит за счет деформации сдвига резинометаллических блоков. Рессорное подвешивание обеспечивает эффективное смягчение вертикальных толчков при прохождении электровозом неровностей пути. Сварная конструкция кузова с несущей рамой обладает достаточной прочностью и жесткостью. По концам кузова расположены кабины управления с увеличенным объемом. С целью теплозвукоизоляции обшивка кабины управления выполнена с применением современных полимерных материалов. Внутри кабины установлены пульты управления, устройства для отопления, вентиляторы, радиостанция, локомотивная сигнализация и другое оборудование, создающее удобства для обслуживания электровоза. Стекла кабины широкие, снабжены пневматическими стеклоочистителями, обдуваются в зимнее время теплым воздухом, что обеспечивает хорошую видимость пути и контактной сети при любых погодных условиях. В средней части каждой секции расположена высоковольтная камера, огражденная раздвижными сетчатыми щитами и дверями. Расположение электрических аппаратов обеспечивает удобный к ним доступ для осмотра и ремонта. Двери и щиты ограждения камер имеют блокировки, обеспечивающие открытие дверей и щитов только при отпущенном токоприемнике. Электрооборудование подверженное в процессе работы в процессе интенсивному нагреву, имеет принудительное охлаждение.

Электрической схемой электровоза предусмотрено три соединения тяговых электродвигателей: последовательное, последовательно-параллельное, параллельное. Для обеспечения высокой плавности тяги при переключении тяговых электродвигателей с последовательно-параллельного на параллельное соединение и обратно в силовые цепи электровоза включены диоды. Электрической схемой предусмотрена возможность контроля режима работы секций электровоза и дистанционного переключения цепей на аварийный режим работы при повреждении тяговых электродвигателей.

Электровоз ВЛ80 снабжен рекуперативным торможением, кроме рекуперативного торможения, электровоз оборудован тормозами с пневматическим и ручным управлением.

Питание цепей управления постоянным током 48-52В осуществляется от генератора и аккумуляторной батареи с элементами КН-125, устанавливаемыми на каждой секции. Стабилизация напряжения на зажимах генератора управления производится бесконтактным электронным регулятором напряжения.

На электровозе установлены тяговые электродвигатели НБ-418К мощностью часового режима 670кВт, имеющие опорно-осевое подвешивание. Вращающий момент от тягового электродвигателя на колесную пару передается двусторонней одноступенчатой цилиндрической косозубой зубчатой передачей.

Наружные размеры электровоза соответствуют требованиям габарита 1Т ГОСТ 9238-73.

Конструкция электровоза обеспечивает удобный монтаж и демонтаж оборудования, аппаратов, приборов, свободный доступ к ним при техническом обслуживании в эксплуатации.

Металлические части электровоза, кроме поверхностей трения, защищены от коррозии краской или металлическими антикоррозионными покрытиями. Деревянные детали покрыты или пропитаны противогнилостными составами. Чехлы на силовых проводах и вентиляционных патрубках имеют защитное покрытие от гнилостного разрушения и возгорания.

Показатели надежности, а также комплектность и гарантии поставщика регламентированы техническими условиями на электровоз ТУ 16.530.185-78.

Основные технические данные электровоза:

− сила тяги при трогании с места F_ктр= 678кН;

− расчетная сила тяги F_кр= 501 кН;

− расчетная скорость движения V_р= 43,5 км/ч;

− конструкционная скорость движения V_к= 110 км/ч;

− масса электровоза m_э= 190т;

− длина электровоза l_э= 33 м.

Расположение оборудования

Электрическое и пневматическое оборудование располагают в кабинах, кузовах, под кузовами и на крышах обеих секций электровоза

В кабинах обоих кузовов расположение оборудования одинаково. Со стороны машиниста в кабине электровоза расположен пульт управления, в который вмонтированы: кнопочный выключатель КУ-36, резистор к электрическим лампам, пульт управления и тумблер включения поездной диспетчерской радиосвязи, регулятор давления АК-11Б питательной магистрали, кнопочный пост включения и проверки электрических цепей локомотивной сигнализации, блок тумблеров и конечный выключатель для отпуска тормозов локомотива. На панели установлены приборы для контроля напряжения в контактном проводе и на тяговом двигателе и тока тягового двигателя, манометры для контроля давления в главных резервуарах, тормозной магистрали, тормозных цилиндрах и уравнительном резервуаре, указатель позиций главного контроллера и сигнальные лампы. В верхней части пульта на панели измерительных приборов установлены сигнальные лампы, лампы подсветки приборов в ночное время, приборы контроля напряжения в контактном проводе и тока якоря и возбуждения тяговых электродвигателей, манометры контроля давления в главных и уравнительном резервуарах, в тормозной магистрали и тормозных цилиндрах. Со стороны помощника машиниста расположены скоростеметр, кран машиниста, кран вспомогательного тормоза, кнопки: свисток, тифон, песок, электропневматический клапан локомотивной сигнализации. Со стороны помощника машиниста в кабине установлены: манометр контроля давления воздуха в цепи управления, вольтметр контроля напряжения в цепи аккумуляторной батареи, сигнальная лампа, кнопочный пост подачи песка, свистка и включения фиолетового освещения, тумблеры включения красного и белого цвета буферных фонарей, обогрева окон и освещение ходовых частей, кнопочный выключатель КУ, а также розетка РЗ-8Б (50В) постоянного тока.

Между лобовыми окнами на стойке расположен пятизначный светофор локомотивной сигнализации. На лобовой стенке кабины установлены теневые щитки, вентиляторы обдува лобовых окон и кабины, стеклоочистители. На стойке между лобовыми и боковыми окнами находится скоростеметр 3СЛ2М-150. Для обогрева кабины установлены восемь электрических печей ПЭТ-1У3. На задней стенке кабины размещены электрическая и пневматическая фотосхемы, громкоговоритель, радиостанция, предохранитель, рукоятка колонки ручного тормоза.

В высоковольтной камере (ВВК) размещена вся аппаратура силовых цепей и часть аппаратов цепей управления. ВВК аппаратура расположена в два этажа. На первом этаже по обе стороны прохода находятся блоки аппаратов №1,2. на втором по всей длине и ширине ВВК размещены блоки пусковых резисторов, индуктивных шунтов и резисторов ослабления возбуждения.

На блоке аппаратов №1 установлены пневматические и быстродействующие контакторы; тормозной, режимный, групповой переключатели и переключатели тяговых электродвигателей; реверсор; резисторы к БК, цепи возбуждения генератора, ЩС, добавочный к вольтметру; панель шунта амперметра; реле перегрузки тяговых электродвигателей, контроля защиты РП-280, рекуперации, пониженного и повышенного напряжения; блок диодов перехода; предохранители.

На блоке №2 установлены быстродействующий выключатель, переключатель вентиляторов, счетчики электроэнергии, контакторы ослабления возбуждения и вся низковольтная аппаратура цепей управления. Под средним проходом ВВК предусмотрен кабельный желоб, покрытый сверху съемным настилом.

На крыше электровоза каждой секции расположены токоприемники, дроссель помехоподавления, разъединитель высоковольтный, главный ввод, вилитовый разрядник, антенна радиостанций и прожектор. Токоведущие шины выполнены из трубы и установлены на опорных изоляторах. Монтаж цепей высоковольтной аппаратуры осуществляется медными шинами, гибкими шунтами и установленными на опорных изоляторах стальными шунтами - угольниками. На крыше предусмотрена возможность установки на каждый электровоз соединительного токоведущего угольника для создания цепи высокого напряжения при подсоединении к двухсекционному электровозу третий секции.

Под кузовом электровоза установлены аккумуляторная батарея, расположенная в двух ящиках. Ящик с наружи снабжен трубками для отвода газов, выделяющихся во время заряда аккумуляторов. На лобовой и торцевой частях кузова расположены коробки для розеток межсекционного соединения. Под кузовом семмитрично в центре расположены главные резервуары, в конце кузова установлен воздухораспределитель. Кроме того, под кузовом установлены плафоны для освещения ходовой части электровоза, розетки для подачи напряжения на тяговые электродвигатели электровоза от специальной сети депо при передвижении электровоза с низкой скоростью, трубы пневматического монтажа и освещения.

Далее (см. рисунок 2.2) представлена схема общего устройства электровоза (в продольном разрезе).

Пояснения к рисунку 2.2.

1 — блок радиостанции УКВ; 2 — вспомогательный компрессор МКП; 3 — па­нель аппаратов № 3; 4 — дроссели ДС1, ДСЗ; 5 — расщепитель фаз ФР; б — распределительный щит РЩ-34 (панель 210); 7 — мотор-вентиля­тор МВЗ; 8 — мотор-вентилятор МВ1; 9 — блок тормозного резистора R11; 10 — устройство переключения воздуха; 11 — выпрямительная ус­тановка 61; 12 — блок конденсаторов; 13 — главный контроллер ЭКГ; 14 — разъединитель 82 выпрямительной установки 62; 15 — панель ап­паратов № 2; 16 — переключатель режимов ПР; 17 — блокировочный переключатель цепей сигнализации 436; 18— панель аппаратов № 1; 19 — счетчик электрической энергии 103; 20 — блок управления реостатным торможением; 21 — трансформатор питания нагревательных устройств 192; 22 — блокировочный переключатель БП; 23 — трансформатор ТН; 24 — трансформатор ТРПШ; 25 — панель аппаратов № 4; 26 — рамка сосхемой; 27— балластный резистор; 28 — щиток автоматических вык­лючателей 216; 29 — блок силовых аппаратов № 1; 30 — индуктивные шунты ИШ1, ИШ2; 31 — сглаживающий реактор 55; 32 — контакторы реостатного торможения 31, 32 и 47; 33 — контакторы реостатного тор­можения 33, 34; 34 — добавочный резистор; 35 — блок мотор-компрес­сора; 36 — блок силовых аппаратов № 2; 37 — реле перегрузки РТВ1 и контактор 46; 38 — выпрямительная установка возбуждения 60; 39 — блоки диодов; 40 — блок измерений; 41 — панель защиты от юза № 15; 42 — духовой шкаф с электроплиткой; 43 — блок радиостанции; 44 -санитарный узел

Рисунок 2.2 – Схема общего устройства электровоза (в продольном разрезе).

Ограничение тяговой характеристики электровоза по сцеплению F_сц, кН вычисляется по выражению

F_сц = 9,81·m_э·Ψ_к , (2.1)

где Ψ_к – расчетный коэффициент сцепления;

m_э –масса электровоза, m_э= 190 т. [2]

Расчетный коэффициент сцепления рассчитывается по формуле:

Ψ_к = 0,28 + – 0,0006 · V. (2.2)

Рассчитываем, подставляя числовые значения:

Ψ_к = 0,28 + – 0,0006 · 0 = 0,360 кН;

F_сц = 9,81·190·0,360 = 671 кН.

Дальнейшие полученные результаты сведены в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Значения силы сцепления колес электровоза с рельсами

Строим расчетную тяговую характеристику электровоза ВЛ80^с F_к(V) и ее ограничения (см. рисунок 2.3).

Поиск по сайту: