第一章 机车牵引力 第二章 运行阻力.

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二、电力机车主要计算标准 (一)计算速度及计算牵引力 电力机车的计算速度vj 及计算牵引力Fj 按最低 持续速度及相应的牵引力取值。即最高级位满磁场 牵引特性曲线上,由持续电流(450A)所决定的速 度和牵引力。此情况下,牵引电动机的发热量与散 热量平衡,机车可以长时间连续运转。 (二)计算起动牵引力 韶山1型电力机车的起动牵引力受粘着条件的限 制。其计算起动牵引力Fq 为速度等于零时的粘着牵 引力。 根据试验结果,此计算起动牵引力可以保持到 运行速度 2.5 km/h不变。
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(四)牵引力的修正 内燃机车牵引特性曲线上的牵引力数值,是在 大气压力760mmHg、环境温度20℃、相对湿度60% 等标准大气条件下试验得出的。当内燃机车运用在 大气压力较低的高原地区或高温地区,因为空气密 度的减小,进入柴油机气缸的空气量减少,将导致 燃烧过程恶化,功率降低,机车牵引力下降。因此, 必须根据柴油机功率的降低而对机车牵引力作适当 修正。 修正后的机车牵引力Fx按下式计算:
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(四)多机牵引和补机推送时牵引力修正
电力机车多机牵引使用重联线操纵时,每台机 车牵引力均取全值。分别操纵时,第二台及其以后 的每台机车牵引力,均取全值的0.98。补机在列车 尾部推送时,一则由于推送补机与头部机车难以实 现同步操纵;二则由于列车前部车辆的车钩处于拉 伸状态,后部车辆的车钩处于压缩状态,中间一部 分车辆的车钩则时而受拉、时而受压,必然会造成 能量损耗。故推送补机的牵引力取全值的0.95。
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显然,若轮轨接触处无相对滑动(即在静摩擦范围 内),随着力矩M的增大,牵引力△F也随之增 大,直至达到其极限值——最大静摩擦力。这个 最大静摩擦力在牵引计算中称为机车粘着牵引力, 其计算公式为: (kN) 式中 ——一个动轮轮对粘着牵引力; Q ——动轮轴质量,t; μj ——计算粘着系数; g——重力加速度,9.81m/ 。 对于轮轨间的静摩擦系数,在牵引计算中考 虑到种种使其降低的因素,其实用值称为计算粘 着系数。
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试验表明,作用在机车车辆上的阻力都与 其重量成正式,所以在牵引计算中常用单位重 量的阻力来计算,称为单位阻力,以小写字母 w表示,单位为N/kN,即 机车单位阻力 ( N/kN) 车辆单位阻力 ( N/kN)
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根据线路情况和列车的运行要求,机车可以有三种
工况:牵引运行、惰力运行和制动运行。 各种工况下作用于列车上的合力的组合况如下: 1、牵引运行时,作用于列车上的力有机车牵引力F 和列车运行阻力W,其合力 C=F-W 2、制动运行时,作用于车上的力有列车制动力B 和列车运行阻力W,其合力 C=-W 3、制动运行时,作用于车上的力有列车制动力B 和列车运行阻力W,其合力 C=-(W+B) 当合力C>0时,是加速力,列车将加速运行; 当合力C<0时,是减速力,列车将减速运行;当合 力C=0时,列车将匀速运行。
二、内燃机车主要计算标准 (一)计算速度及计算牵引力 内燃机的计算速度vj 及计算牵引力Fj 一般按最低 持续速度及相应的牵引力取值。 内燃机车满负荷(最高档位)时可长时间连续运 行的最低速度即为最低持续速度,相应的牵引力即为 持续牵引力。对电力传动内燃机车而言,此时牵引发 电机和牵引电动机按持续电流工作,因电能损失而产 生的热量等于其散热量,即发热温度始终保持在允许 的范围内。对液力传动内燃机车而言,机车低速运行 时对应于液力变扭器较低的涡轮转速,此时变扭器的 工作效率较低,其损失的能量使工作油温度升高,此 时机车冷却装置的工作能力同样起了限制作用。
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复习思考题
1、什么是机车轮周牵引力?产生轮周牵引力的必备 条件是什么? 2、什么是机车粘着牵引力?为什么说粘着牵引力是 轮周牵引力的极限值? 3、什么叫内燃机车的持续速度和持续牵引力?受什 么条件限制? 4、电力机车有哪些主要计算标准?其计算速度和计 算牵引力如何取值? 5、内燃机车有哪些主要计算标准? 6、SS1型电力机车不同速度下的牵引力如何取值? 7、内燃机车和电力机车多机牵引和补机推送时牵引 力如何修正?
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第一章 机车牵引力
第一节 轮周牵引力
我们知道,内力不能改变物体的运输状态。 列车要克服阻力向前运行,必须依靠外力的作用, 这个外力就是钢轨作用在机车动轮轮周(踏面)上 的机车轮周牵引力。我国以它作为机车牵引力计 算标准。以后我们谈到机车牵引力,如未加说明, 均指轮周牵引力。
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一、轮周牵引力的产生 机车是一种能量转换装置。不论是电力机车的电 机车产生轮周牵引力必须满足以下三个条件:一 是动轮需要在旋转力矩的作用下产生旋转运动,并与 能,还是内燃机车燃料的化学能,都是通过动力传动 钢轨产生相对滑动趋势;二是动轮要有压于钢轨上的 装置的作用,最终转变为机械能,产生作用在机车动 重量(轴重),以产生动轮对钢轨的正压力;三是动 轮与钢轨之间存在摩擦作用(即具有摩擦系数)。 轮上的力矩M。力矩M是内力矩,如果动轮不压在钢 机车向前运行时,如不考虑轴承摩擦阻力等因素 轨上,那么动轮只能自身旋转,而不能使机车运动。 的存在,动轮的瞬时受力状态为: 显然,使机车牵引车辆沿轨道运行的外力来自钢轨和 M=△F R 轮周。 即作用于动轮上的静摩擦力△ F对轮心产生的力矩△F R 与动力装置产生的作用于动轮上的力矩M处于动平 衡状态,为一对平衡力矩,使动轮处于瞬时静止状态, 并由此可得: △F=M/R 由上式可知,轮周牵引力△F的大小决定于力矩M和动 轮半径R。M决定于机车的功率。当动轮直径一定时, 4 力矩M大则牵引力△F大。
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一、电力机车粘着牵引力 电力机车动轮在旋转力矩作用下,受轮轨间粘 着能力限制所能得到的最大牵引力叫粘着牵引力。 电力机车动轮的受力状态与电力传动内燃机车相同。 电力机车的计算粘着牵引力也按式 计算,国产各型电力机车的计算粘着系数μj按下式计 算:
式中 v ——机车运行速度,Km/h。 电力机车(三轴转向架)在曲线半径小于600m 的线路上运行时,曲线上的计算粘着系数μr,按下式 计算:
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第二节 内燃机车牵引力
内燃机车的工作过程为:首先柴油机把燃料 的化学能转变为柴油机的输出功,然后通过传动 装置将柴油机输出的功率传递给机车动轮,最后 依靠轮轨间的粘着作用产生轮周牵引力。上述三 个不同的能量转换过程都会受到一定的限制,受 柴油机功率限制的牵引力,称为柴油机牵引力; 受传动装置限制的牵引力,称为传动装置牵引力; 受机车动轮与钢轨粘着能力限制的牵引力,称为 粘着牵引力。
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(二)计算起动牵引力
列车起动是静态向动态的转变过程。货物列 车起动时,司机通常采用压缩车钩的方法使车辆 逐一起动,最后一辆车起动时的机车运行速度约 为25km/h。所以,机车起动牵引力Fq按速度为 25km/h的限制条件确定。
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(三)不同速度下的牵引力取值
电力传动内燃机自起动至满手柄位的牵引特性有 两种形式:一种是自起动开始取电流限制的牵引力, 自电流限制与满手柄位牵引特性曲线交点开始,取满 手柄位牵引特性曲线上相应速度的牵引力,如DF4 (客)型机车,另一种是自起动开始取粘着牵引力, 自粘着牵引力特性曲线与满手柄位牵引特性曲线交点 开始,取满手柄位牵引特性曲线上相应速度的牵引力。 液力传动内燃机车牵引力按粘着牵引力和满手柄位牵 引特性中较小者取值。因粘着牵引力较大,所以一般 都是取满手柄位牵引特性曲线上相应速度的牵引力。
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整台机车的粘着牵引力的计算公式: (kN) 式中 Pμ——机车粘着质量,即各动轮轴质量之 和 m Q,t。 机车的牵引力可以通过增大动轮力矩M来提 高,但当牵引力△F大于粘着牵引力△Fμ 时,粘 着条件被破坏,动轮与钢轨产生相对滑动,即动 轮空转。我们知道,滑动摩擦系数要小得多。所 以,空转一旦出现,则牵引力急剧下降,甚至还 会导致轮轨擦伤。所以,粘着牵引力即为轮周牵 引力的极限值,即 F≤ Pμ g μj (kN)
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第三节 电力机车牵引力
电力机车上没有原动机,须由外界提供电源。 接触网的单相高压交流电,经机车受电弓进入车内 的主变压器降为低压交流电,再经整流装置整流和 平波电抗器滤波后向牵引电动机提供直流电。牵引 电动机将电能变为机械能,通过齿轮传递给机车动 轮,使动轮得到产生牵引力所必需的旋转力矩,最 后通过轮轨间的粘着作用产生机车牵引力。电力机 车所需电能由国家电网供给,所以对某一台机车来 说,其牵引力不会受到供电能力的限制。电力机车 牵引力主要是受牵引电动机工作能力和轮轨间粘着 能力的限制,即受电动机牵引力和粘着牵引力的限 制。
二、粘着牵引力 对于某一台机车来说,其轮周牵引力 F=m · △F 式中 m——机车动轮轴数; △F——一个动轮轮对的轮周牵引力。 虽然轮周牵引力△F的大小可以由司机改 变力矩M来调节,但调节的范围受到一定的限 制。首先,力矩M受动力装置功率及机车各部 工作能力的限制;第二,受到钢轨与动轮之间 静摩擦系数的限制。
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(三)不同速度下的牵引力取值
牵引计算时一般取机车在不同速度时能够 发挥的最大牵引力计算。SS1型电力机车自起动 开始牵引力受粘着限制,应按粘着牵引力取值, 至粘着限制与满磁场33级曲线交点处。
再沿33级曲线取值至最低持续速度(v= 43km/h Fj= 301.2 kN),然后沿450A等电 流牵引力变化线过渡到33-Ⅲ曲线,最后按33 -Ⅲ取值。
式中:s ——DF4B(货、客)型内燃机车,受长度 1000m以上隧道影响的牵引力修正系数,单机或双 机重联牵引的第一台机车取0.88,双机重联牵引的 第二台机车取0.85。
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(五)多机牵引和补机推送时牵引力修正
内燃机车多机牵引,在使用重联线操纵(所 有机车均由第一台机车的司机操纵)时,可使每 台机车的牵引工况处于同步,所以每台机车的牵 引力均取全值;如果由每台机车的司机分别操纵, 则不易实现各机车牵引工况的完全一致,故除第 一台机车的牵引力取全值外,其后每台机车的牵 引力均取全值的0.98;至于列车尾部推送补机的 牵引力均取全值的0.95。
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来自百度文库
第二章 列车运行阻力
列车运行时,作用在列车上阻止列车 运行并且不能被司机控制的外力叫做列车 运行阻力,简称列车阻力,以字母W表示, 单位为N。列车运行阻力W由作用在机车 上的机车运行阻力W′和作用在车辆上的 车辆运行阻力W″组成,即 W=W ′+ W″(N)
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列车运行阻力按其产生的原因,可分为基本阻力 和附加阻力。 基本阻力是列车在任何线路(平直道、坡道或曲 线)上运行都存在的阻力,以字母右下角加注“0”表 示,如 、 分别表示机车基本阻力和车辆基本阻 力,而以W0 表示列车基本阻力。 附加阻力是列车在某些特殊线路上运行时,除基本 阻力外所增加的阻力。例如列车在坡道运行时有坡道 附加阻力,以字母右下角加注“i ”表示,即Wi ;在 曲线上运行时有曲线附加阻力,以字母右下角加注 “r ”表示,即Wr ;在隧道内运行时有隧道空气附加 阻力,以字母右下角加注“s ”表示,即Ws。列车在 平直线路上运行时只有基本阻力而没有附加阻力。
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一、内燃机车粘着牵引力
我国目前生产的内燃机车以电传动内燃机车为
主。 国产各型电力传动内燃机车的计算粘着系数μj , 按下式计算:
式中:v ——机车运行速度,km/h 液动传动内燃机车的计算粘着系数因缺乏充分 的试验资料,所以目前没能制定出通用的计算公式, 可暂用电力传动内燃机车的公式进行计算。
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第四篇 牵引计算
列车运行中发生的对列车运行有直接影响的外力 包括以下三种: 1、机车牵引力F——由动力传动装置引起的与列 车 运行方面相同的外力。这是可由司机控制的使列 车发生运行或加速的力。 2、列车运行阻力W——列车运行中由于各种原因 自然发生的与列车运行方面相反的外力。其大小是司 机无法控制的,它的作用是阻止列车发生运行或使运 行中的列车自然减速。 3、列车制动力B——由制动装置引起的与列车运 行方面相反的外力。它的大小可由司机控制,它的作 用是使列车产生较大的减速度或者在长大下坡道阻止 列车超速运行,或者防止列车在车站停车时由于坡度 或大风而自然溜逸。
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