公铁两用车牵引计算

由于各被牵引车辆在公铁牵引时，均处于无动力的自由状态，故系统的受力可表示为：

F t=F a+F b

其中，F t——牵引车提供动力；

F a——牵引车所受阻力：

F b——被牵引车所受阻力：

被牵引车阻力F b

F b按产生原因可以分为基本阻力和附加阻力两种；按运动状态可分为起动阻力W q和运行阻力。

起动基本阻力

N

W q=∑(m k∙g∙w qk)

K=1

m k——第k节被牵引车的质量（t）；

w qk——第k节被牵引车的起动单位基本阻力（N/kN），电力、内燃车取5N/kN; N——被牵引列车的节数；

g——9.81m/s2.

故：

W q=m∙g∙w q=200×9.81×5=9.81KN

运行基本阻力——基本阻力+附加阻力

基本阻力（轴承摩擦、车轮在钢轨上滚动、车轮与钢轨的滑动摩擦等）

w0=A+Bv+Cv2

其中：w0——被牵引车运行单位基本阻力（N/kN）;

v——列车运行速度（km/h）。

被牵引车辆的运行基本阻力为：

N

W0=∑(m k∙g∙w0k)

K=1

附加阻力（坡道附加阻力、曲线附加阻力、隧道附加阻力等）

运行阻力：

动车组最大基本阻力：CRH2动车组w0=0.88+0.0074v+0.000114v2

电力机车基本阻力：8G型：w0=2.55+0.0083v+0.000212v2

内燃机车基本阻力：ND5型：w0=2.98+0.0202v+0.000033v2

牵引时速度为5km/h，不足10km/h按照10km/h计算。得出w0最大为3.2N/kN.

按照牵引吨位200t计算：W0=200×9.8×(w0)=6.3KN

最大启动力：

F=μmg=0.25×200×9.8=490KN 最小启动力：

F 阻=w0mg=5×200×

9.8

1000

=9.8KN

小车可以提供的牵引力：

T=9549P

n

=

9549×6

2000

=28.7KN

F=4×T∙i

R

=4×

25×28.7

0.31/2

=18.5KN

按照MRT98提供的最大扭力T MAX=940计算，

F MAX=4×T MAX

R

=4×

940

0.31/2

=24.3KN

小车提供的牵引力大于最小启动阻力，小于最大粘着力，可以牵引小车。

根据受力分析，假设小车在负载启动时，前轮处于正好要打滑的临界状态，此时，前轮所受的地面反作用力,即G1=0；

前轮水平方向不受力，即Fa=0；

在启动的瞬间，假设受力点为M，此时，Fa的力臂la=0，Fb的力臂lb=0，G2的力臂h2=0；

根据力矩平衡：

F*h+Fa*la+Fb*lb+G1*a+G2*h2=G*1/2*a

其中，F=F牵

【此处按照牵规计算，F牵=9.81KN；按照招标文件启动牵引力为23KN】因此，23*880+Fa*0+Fb*0+0*2000+G2*0=G*1/2*1700；

故，G=23.812KN=mg；

故，m=2381.2kg；

＞2381.2kg时，方可确保前轮不打滑，目前小因此，小车必须在自重m

小车

车自重m

=（3500~4000）kg＞2381.2kg；

小车

由此可得，目前设计状态下，牵引200T机车，前轮不打滑。

在启动状态下：

计算后轮在负载启动时的瞬时受力F2=G2；

此时后轮主要受力来自于牵引产生的扭力，以及重力产生的扭力，假设相对于后轮牵引施加的扭力为Fb1=sinβ*cosβ*F；

重力施加的扭力为Gb2=sinα*cosα*G；

F2=G2=Fb1+Gb2=sinβ*cosβ*F+sinα*cosα*G=40.22KN;

此时，后轮承重m2=4.022T;

后轮单轮承重m21=2.011T；

后轮启动需要的扭矩T2=umg*r=1837Nm；

齿箱传动比i=1:19.9；

T2电=92.3Nm；

此时，电机输出功率P=T*n/9550=92.3Nm*1600rpm/9550=15.46KW；

此时，所需输入电流I=P/V=332A；

计算前轮在负载时的瞬时受力F1=G1；

前轮牵引施加的扭力为Fa1=sinγ*cosγ*F；

重力施加的扭力为Ga2=sinα*cosα*G；

F1=G1=Ga1-Fa1=10.79KN；

此时，前轮承重m1=1.079T;

前轮单轮承重m11=0.5385T；

此时前轮需要扭矩T1=492Nm；

齿箱传动比i=1:19.9;

T1电=24.72Nm；

此时，电机输出功率P=T*n/9550=24.72Nm*1600rpm/9550=4.14KW；

此时，所需输入电流I=P/V=86.3A；

因此，加速启动时所需总扭矩T=4658Nm；

所需总电流I总=332A*2+86.3A*2=836.6A。

在连续运行状态下：

由于如果能够正常启动的话，连续运行时就无需考虑前轮打滑问题，计算时，可直接考虑作为一个整体进行计算。

此时，小车施加的扭力，可仅考虑牵引力施加的力；

故，F总=Fa+Fb；

前轮Fa=sinγ*cosγ*F；

后轮Fb=sinβ*cosβ*F；

此时，牵引所需的相对作用力F=F牵=9.7KN；

故，Fa=2.39KN;

Fb=4.78KN；

F总=7.17KN；

此时驱动轮所需的总扭矩T=1456Nm；

齿箱传动比i=1:19.9；

T电=73.2Nm；

此时，电机输出功率P=T*n/9550=73.2Nm*1600rpm/9550=12.3KW；

此时，所需输入电流I=P/V=255.5A。

在空载运行状态下：

由于小车在空载状态下一般为在公路上行驶，故摩擦系数将随路面状态不同而变化，这里取中间值u=0.025；

并且由于启动加速时间较短，这里仅计算以10km/h运行过程中所需的电量；

F=umg=0.025*4000*10=1KN；

故，此时总扭矩T=155Nm；

齿箱传动比i=1:25；

T电=6.2Nm；

此时，电机输出功率P=T*n/9550=6.2Nm*2000rpm/9550=1.30KW；

此时，所需输入电流I=P/V=1.30KW/48V=27A。