Антиплагиат (1224963), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Первый путь включает методы определенияиспользования мощности электровоза, в которых исходными являютсяразличные данные выполненной локомотивом механической работы. К числуможно отнести работы Д. А. Штанге, А. В. Талкачева и М. А. Мезенцева.Применение этих методов ограничивается большой трудоемкостью расчетов иневозможностью учесть многообразие факторов, влияющих на загрузкулокомотива, причем численные значения некоторых из этих факторов длявыполненной работы могут быть определены весьма приблизительно.Второй путь в отношении тепловозов предложен М. Д. Рахматулиным.
Дляхарактеристики загрузки тепловоза принят расход топлива на 1км пути.Благодаря своей простоте и доступности указанный метод получилпрактическое применение для анализа использования мощности тепловозов идифференцирования их межремонтных пробегов. Вместе с тем в работе нераскрыт характер связи между расходом топлива и механической работойтепловоза, а применение только одного показателя не позволяет отразитьсложные и разнообразные условия эксплуатации локомотива.Использование расхода электроэнергии в методе определения загрузкиэлектровозов весьма перспективно.
В его величине находят отражение всефакторы, определяющие выполненную механическую работу. В отличии отсуществующих автономных видов тяги электрический локомотив обладает27весьма высоким и при работе на различных участках относительно стабильнымКПД.Кроме того, имеется возможность с достаточной точностью не толькорассчитывать, но также с помощью приборов выделить расход энергии навспомогательные нужды.Общий расход электроэнергии можно определить по формуле (2.16), (2.16)где – расход электроэнергии тяговыми двигателями в режиме тяги;– расход электроэнергии на вспомогательные нужды за времяследования в режиме тяги и на выбеге;– возврат электроэнергии в контактную сеть в режиме рекуперативноготорможения.Величины и связаны с механической работой электровоза и КПДтяговых двигателей зависимостями представленными формулами (2.17) и (2.18), (2.17)где – механическая работа в режиме тяги;– средний КПД тяговых двигателей в режиме тяги;, (2.18)где – механическая работа в режиме рекуперативного торможения;– средний КПД тяговых двигателей в режиме рекуперативноготорможения;– расход электроэнергии на вспомогательные нужды за времяследования в режиме рекуперативного торможения, кВт ч.Суммарную механическую работу электровоза можно представить какработу некоторой постоянной силы тяги на всем участке.
Именно величинатакой силы, которую можно назвать средней реализованной силой тяги, в28определенной мере характеризует загрузку электровоза. Ее величинаопределяется по формуле (2.19), (2.19)где – суммарный пробег электровоза, км;– суммарная механическая работа, рассчитывается по формуле, (2.20)где – механическая работа в режиме тяги;– механическая работа в режиме рекуперативного торможения.Сила тяги с учетом выражений (2.16 - 2.18) равна(2.21)где – суммарный пробег электровоза, км;– средний КПД тяговых двигателей в режиме тяги;– средний КПД тяговых двигателей в режиме рекуперативноготорможения;– общий расход электроэнергии, кВт ч;– возврат электроэнергии в контактную сеть в режиме рекуперативноготорможения, кВт ч;– расход электроэнергии на вспомогательные нужды за времяследования в режиме тяги и на выбеге, кВт ч;– расход электроэнергии на вспомогательные нужды за времяследования в режиме рекуперативного торможения, кВт ч.Назовем отношение – коэффициентом рекуперации.
(2.22)где – возврат электроэнергии в контактную сеть в режиме рекуперативноготорможения, кВт ч;29– общий расход электроэнергии, кВт ч.Не допуская существенной погрешности в величине можно принять. (2.23)где – расход электроэнергии на вспомогательные нужды за времяследования в режиме тяги и на выбеге, кВт ч;– расход электроэнергии на вспомогательные нужды за времяследования в режиме рекуперативного торможения, кВт ч;– расход электроэнергии тяговыми двигателями в режиме тяги;– возврат электроэнергии в контактную сеть в режиме рекуперативноготорможения.Введем также обозначение, (2.24)где – расход электроэнергии по 111 счетчику электровоза на 1 км 111 пути;– общий расход электроэнергии, кВт ч;– суммарный пробег электровоза, км.Учитывая зависимости (2.22), (2.23) и (2.24), получим.(2.25)Зависимость (2.25) позволяет с большой точностью определить среднююсилу тяги.
Однако для широкого практического применения она неудобна, таккак включает значительное количество величин. Для практических расчетовпреобразуем выражение (2.25) с учетом следующих положений.Принимаем для дальнейших расчетов . В этом случае. Подставив соответствующие значения в выражение (2.25) и30преобразовав его, получим выражение (2.26). (2.26)Анализ величин показал, что их значения не превышают 5% отпрактически имеющих место величин и пропорциональны номинальной ив известной мере средней реализованной мощности электровоза. Учитывая это,а также стабильность эксплуатационного значения, можем прийти квыводу, что левая часть выражения пропорциональна средней реализованнойсиле тяги.
Назовем эту часть выражения показателем средней реализованнойсилы тяги и обозначим ее . Исходя, из выше сказанного получим выражение(2.27), (2.27)где – средняя сила тяги;– коэффициент, определяемый по выражению, (2.28)где – средний КПД тяговых двигателей в режиме тяги.Погрешность в пропорциональности не превышает 2-4%, особенно, еслирассматривать средний КПД тяговых двигателей в режиме тяги за какой-либопериод и даже за поездку.
Следовательно, величина в соответствующихединицах с достаточной для практических расчетов точностью представляет. Величина есть некоторая сила, рассчитанная по потребленнойэлектровозом энергии и отличается от действительной средней реализованнойсилы тяги в раз то есть примерно на 10-15%.Другим показателем, характеризующим загрузку электровоза, являетсясредняя реализуемая мощность31, (2.29)где – средняя сила тяги;– суммарный пробег электровоза, км;– время хода, ч.Учитывая зависимости (2.25), (2.27) и техническую скорость электровоза,получим, (2.30)где – средняя сила тяги;– суммарный пробег электровоза, км;– техническая скорость электровоза, км/ч;– средний КПД тяговых двигателей в режиме тяги;– средний КПД тяговых двигателей в режиме рекуперативноготорможения;– показатель средней реализованной силы тяги;– принятое сокращение (2.23);– расход электроэнергии на вспомогательные нужды за времяследования в режиме тяги и на выбеге, кВт ч.Для практических расчетов с той же степенью пропорциональности ипогрешности как для силы тяги можно принять, что средняя мощность равна, (2.31)где – средняя реализуемая мощность;– коэффициент, определяемый по выражению (2.28).Исходное значение мощности соответственно исходному значениюравно средней потребляемой мощности при отсутствии рекуперативноготорможения32, (2.32)где – исходное значение мощности;коэффициент рекуперации.Относительными показателями загрузки электровоза являются коэффициентиспользования номинальной силы тяги и коэффициент использованияноминальной мощности .Коэффициент использования номинальной силы тяги определяется поформуле, (2.33)где – средняя сила тяги;– сила тяги в длительном режиме работы электровоза;– показатель средней реализованной силы тяги;– скорость в длительном режиме работы электровоза;– мощность, потребляемая электровозом в длительном режиме работы.Коэффициент использования номинальной мощности определяется, (2.34)где – средняя реализуемая мощность;– средняя мощность;– мощность на ободе колес в длительном режиме работы электровоза;– мощность, потребляемая электровозом в длительном режиме работы.Несомненный интерес представляет загрузка электровоза при следовании нарабочей части участка, так как именно она дает представление о среднейзагрузке электровоза в процессе выполнения механической работы.
Длинарабочей части участка практически не зависит от веса поезда, так как приразных весах поездов изменяется режим и мало изменяется длина участка33следования с включенными двигателями.Коэффициент включения по пути определяется, (2.35)где – суммарный пробег электровоза, км;– общая длина рабочей части участка, км.Коэффициент включения по времени определяется, (2.36)где – время хода, ч;– общее время хода по рабочей части участка, ч.Показатель характеризующий загрузку по силе тяги на рабочей частиучастка, (2.37)где – показатель характеризующий загрузку электровоза на всем участке;– коэффициент включения по пути.Показатель характеризующий загрузку по мощности на рабочей частиучастка, (2.38)где – показатель характеризующий загрузку электровоза на всем участке;– коэффициент включения по времени.Коэффициенты включения интересны не только тем, что позволяют перейтиот показателей средней загрузки электровоза по всему участку к загрузке нарабочей его части.
При существующих удлиненных участках обращениялокомотивов величина коэффициентов включения в определенной мереколичественно характеризует продольный профиль пути, а следовательно,неравномерность нагрузки локомотива.34Коэффициенты использования номинальной силы тяги и мощности,характеризуя загрузку электровоза ка машины, не отражают степенииспользования его возможностей на конкретном участке.
Действительно,расчетный, то есть предельно допустимый для обычных условий эксплуатации,вес состава определяется расчетной силой тяги и температурой нагрева обмотоктяговых двигателей. Эти факторы, как правило, не имеют прямой связи сосредней реализуемой мощностью.Коэффициент использования возможности электровоза по силе тягиопределяется, (2.39)где – показатель средней реализованной силы тяги;– показатель средней реализованной силы тяги для расчетного весапоезда.Коэффициент использования возможности электровоза по мощностиопределяется, (2.40)где – средняя мощность;– средняя мощность тяги для расчетного веса поезда.Для ориентировочных расчетов можно принять, что показатель среднейреализуемой силы тяги и средняя мощность пропорциональны весу состава,тогда, (2.41)где – средний вес поезда приходящийся на один локомотив;– расчетный вес поезда.35Нетрудно установить связь между исходным расходом электроэнергии на 1км пути и удельным расходом электроэнергии для тяги поездов по счетчикамэлектровозов, выраженным в .Расход электроэнергии на 1 км пути определяется, (2.42)где – средний вес поезда, приходящийся на один локомотив;– удельный расход электроэнергии для тяги поездов.363 ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОВОЗА ЕРМАКЭлектровоз магистральный грузовой переменного тока предназначен длявождения грузовых поездов на железных дорогах колеи 1250 мм.Электровоз выпускается в двух- (2ЭС5К) и трех- (ЗЭС5К) секционномисполнениях.
Двухсекционный электровоз может работать по системе многихединиц (СМЕ) в составе трех или четырех (2ЭС5Кх2) головных (с кабинамиуправления) секций. 33Электровозы 2ЭС5К и ЗЭС5К , предназначены для эксплуатации нажелезных дорогах, электрифицированных на однофазном переменном токепромышленной частоты с номинальным напряжением 25000 В.Электровозы рассчитаны на работу при напряжении в контактной сети от25000 В до 29000 В, температуре окружающей среды от минус 50 °С до плюс45 °С и высоте над уровнем моря до 1200 м 53 .Электрооборудование, 33 установленное в кузове электровоза, рассчитано наработу при температуре окружающей среды от минус 50 °С до плюс 60 °С.Технически 53 е параметры электровоза взяты из [2] и представлены втаблице 3.1Таблица 3.1 – Технические параметры электровоза двухсекционного итрехсекционного исполненийНаименование параметровНормаВ составе 2 секций В составе 3 секций1 2 3 53Номинальное напряжение, В 25000Частота, Гц 50Формула ходовой части 2(2о-2о) 3(2о-2о)Колея, мм 1520Нагрузка от оси на рельсы, кН (тс) 235±5(24,0±0,5)Разность поколесной (для одной оси) нагрузки, 5(0,5) 3337кН (тс), не более 33Окончание таблицы 3.11 2 3 53Мощность часового режима на валах тяговыхдвигателей, кВт, не менее 6560 9840Сила тяги часового режима, кН (тс), не менее 33 464(47,3) 696(71,0) 53Скорость часового режима, км/ч, не менее 49,9Мощность продолжительного режима на валахтяговых двигателей, кВт, не менее 6120 9180Сила тяги продолжительного режима, кН (тс), неменее 33 423(43,1) 634(64,7) 53Скорость продолжительного режима, км/ч, неменее 51,0Максимальная скорость в эксплуатации, км/ч 110Коэффициент мощности в продолжительномрежиме, не менее0,9КПД в продолжительном режиме, не менее 0,85 33Масса электровоза с 0,67 запаса песка, т 192+4 288±6Электрическое торможение рекуперативное 55Максимальные тормозные усилия, развиваемыеэлектровозом при скорости:50 км/ч, кН (тс), не менее80 км/ч, кН (тс), не менее90 км/ч, кН (тс), не менее 33450(45,9)300(30,6)250(25,5)500(51,0)450(45,9)375(38,2)Номинальная длина электровоза по осям 70автосцепок, мм35004 52506Номинальная высота от уровня 33 верха 33 головокрельсов до рабочей поверхности полозатокоприемника в опущенном положении, мм5050Высота от уровня верха головок рельсов до осиавтосцепки, мм1060±20Передаточное отношение зубчатой передачи 88/21 3338 33Параметры электровоза указаны при номинальном напряжении натокоприемнике 25 кВ и 33 средне изношенных бандажах колесных пар (диаметрпо кругу катания 1205 мм)Пусковые характеристики 33 двухсекционного и трехсекционного электровозаприведены на рисунке 3.1 33Рисунок 3.1 – Пусковые характеристики 33 двухсекционного и трехсекционногоэлектровозовТяговой характеристикой электровоза является графическая зависимостькасательной силы тяги от скорости 81 движения.Тяговая характеристика двух и трех секционного электровоза представленына рисунке 3.2 и рисунке 3.3Рисунок 3.2 – Тяговые характеристики 33 двухсекционного электровозаРисунок 3.3 – Тяговые характеристики 33 трехсекционного электровозаНа электровозе Ермак устанавливаются тяговые электродвигателипульсирующего тока НБ-514Б [2].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
