Техническая характеристика вагонов

Введение

Электровоз — это неавтономный локомотив, движение которого происходит за счет установленных в нем электродвигателей. Электродвигатели, в свою очередь, получают электроэнергию из электросети через тяговые подстанции, контактную сеть или от аккумуляторов, которые расположены на электровозе.

Разделяют электровозы по: роду службы, току питания, типу тягового

привода, типу и наличию электрического торможения.

По роду службы электровозы бывают: пассажирские, грузовые, маневровые и промышленные. К последней группе относят также шахтные электровозы, которые используют для перевозки грузов по подземным путям. В России электровозы по роду тока питания используют двух типов: переменного тока - 25 кВ, 50 Гц, постоянного тока - 3 кВ. Также выпускаются двухсистемные электровозы, для применения их в карьерах, рудниках, с напряжением питания в 250 В, 550 В и 1500 В, переменного тока 10 кВ.

По типу тягового привода применяют следующие электровозы:

- 1 класс: опорно-осевое подвешивание тягового электродвигателя. На ось двигателя и колесную пару насаживаются зубчатые колеса, а централь между ними поддерживается моторно-осевыми подшипниками.

- 2 класс: опорно-рамный двигатель и опорно-осевой редуктор. Двигатель обрессорен и соединяется с редуктором муфтой, что обеспечивает надежность работы двигателя и плавный ход электровоза.

- 3 класс: опорно-рамные двигатель и редуктор. Редуктор данного класса связан муфтой с колёсной парой.

Типы тяговых электродвигателей:

- Коллекторные. Сложны в изготовлении, обслуживании, но просты в управлении. Имеют коллектор - постоянно находящийся в работе переключатель со скользящими контактами.

- Асинхронные. Двигатель весьма прост и хорошо переносит перегрузки. Для питания используют трёхфазный переменный ток.

По типу и наличию электрического торможения электровозы бывают: рекуперативного и реостатного торможения, а также их объединение, либо полное отсутствие электрического тормоза.

По числу секций электровозы делят на: одно, двух, трёх и четырёх секционные.

Сам электровоз имеет механическую часть, электрическое и пневматическое оборудование. Механическая часть электровоза состоит из кузова, тележки, рессорного подвешивания и тормозной рычажной передачи. Тележка имеет раму, колёсные пары, тяговые двигатели, буксы и редукторы.

Электродвигатели электровозов называют тяговыми электродвигателями (ТЭД), которые могут работать в режиме генератора, это часто используют для электрического торможения.

В кузове электровоза имеется кабина машиниста, коммутационное оборудование, вспомогательные электрические машины, компрессор и пневматическое оборудование. Все оборудование размещается в высоковольтной камере или в закрытых шкафах, т.к находится под напряжением, которое опасно для жизни человека. Коммутационное оборудование электровоза включает в себя индивидуальные и групповые контакторы, которые служат для переключения силовой цепи электровоза.

Регулировка скорости электровоза происходит за счет изменения напряжения на якоре и коэффициента возбуждения коллекторного ТЭД, а также изменение частоты и напряжения тока питания при асинхронных ТЭД.

Электровоз — экологически чистый локомотив. Он не создает выбросов в атмосферу как это делают тепловоз, а особенно паровоз. По причине «чистоты» массовое применение электровозов началось именно на тоннельно-перевальных участках, где паровозный дым существенно затруднял работу.

Достоинства:

Высокий КПД. Даже с учетом КПД электростанций и энергосетей полнота использования теплоты сгораемого топлива в системе «ТЭЦ - энергосистема - электровоз» выше чем для тепловоза, а тем более, для паровоза. При питании электровозов от ГЭС и АЭС КПД. еще выше.

Конструкция электровоза, особенно современного, с электронным управлением тяговыми двигателями, проще конструкции тепловоза.

Электровоз в тех же габаритах может иметь большую мощность, чем тепловоз, а особенно, паровоз.

Среди всех локомотивов электровозы характеризуются наиболее простым управлением и лучше всего поддаются автоматизации.

Недостатки:
Для эксплуатации электровозов требуется сложная инфраструктура: контактная сеть, тяговые подстанции.
Повышенная электрическая опасность, как самого электровоза, так и электрифицированной железной дороги.
Повышенная металлоемкость электрооборудования. Особенно это относится к электровозам старых типов с РКСУ.
Сложность постановки в депо - требуется маневровый локомотив. В зданиях депо, по соображениям безопасности, часто отсутствует контактный провод.

Тяговые расчеты подвижного состава.

Техническая характеристика локомотива.
Электровозов Днепропетровского электровозного завода переменного тока серия состояла из Д к которой добавлялось число, указывающее на вес электровоза.

Серия локомотива Д100м - промышленный электровоз

Год выпуска 1961-63г.г.

Конструкционная скорость 70км/ч.

Род тока переменный1

Напряжение в сети 10кВ

Весовая мощность ТЭД 4х340 кВт.

Скорость часового режима 29,9 км/ч.

Осевая характеристика 2₀₊2₀

Сцепной вес 100 т.

Осевая нагрузка 25 тс.

Расчетная скорость 26,5 км/ч.

F_k -26 тс.

F_тр-33 тс.

Максимальная скорость 70 км/ч.

Длина по осям автосцепок 16,4 м.

Техническая характеристика вагонов

Серия вагона ВС-85

Грузоподъемность 85 т.

Тара вагона 35 т.

Число осей 4

Длина по осям автосцепок 12,17 м.

Осевая нагрузка 30 тс.

Д100м Сцепная масса электровоза равнялась 100 т. При часовом режиме его сила тяги была 16400 кгс, скорость — 31,0 км/ч, при продолжительном — соответственно 12700 кгс и 32,7 км/ч. Конструкционная скорость электровоза составляла 70 км/ч.

Тяговые расчеты являются прикладной частью теории тяги поездов т позволяют решать многочисленные практические задачи, возникающие при проектировании и эксплуатации железных дорог. К числу важнейших задач относятся:

определение массы грузовых составов при заданном типе локомотива в соответствии с профилем, скоростью движения и времени хода по участками отдельным перегонам;

определение необходимых параметров локомотива для обеспечения заданной пропускной и провозной способности участка;

составление графика движения поездов- основного документа работы железнодорожного транспорта;

выбор наиболее рационального размещения станций, остановочных и раздельных пунктов при проектировании железных дорог;

определение параметров системы энергоснабжения при электрификации железной дороги: размещение тяговых подстанций и определение их мощности, расчет тяговой сети и другое.

В теории тяги изучают движение поездов. При этом поезд рассматривают как управляемую систему, функционирующую в условиях переменных возмущающих воздействий внешней среды, наложения внутренних и внешних удерживающих связей и нормативных ограничений ее управляющих воздействий.

В тяги поездов принято считать, что локомотивы и вагоны, связанны между собой автосцепками, движутся в пространстве и времени как единое целое -как система, не имеющая никаких других движений, кроме управляемого.

В процессе движения поезда на него действуют различные внутренние и внешние силы. Как известно из механики, внутренние силы уравновешиваются внутри системы и не влияют на ее движение. На характер поступательного движения системы влияют только внешние силы или их составляющие, направленные по ходу движения или в противоположную сторону.

Рис.1. Силы, действующие на поезд

К внешним силам, действующим на поезд, относятся:

- касательная сила тяги F_к, создаваемая локомотивом во взаимодействии с рельсами и приложенная к ободам ведущих колес;

- тормозная сила В_т, создаваемая тормозными средствами поезда во взаимодействии с рельсами и приложенная к ободам тормозных колес;

- силы сопротивления движению W - все остальные внешние силы, приведенные к ободам колес подвижного состава.

Силу тяги и тормозные силы называют управляемыми, т.к. их можно регулировать. На силы сопротивления движению воздействовать нельзя, поэтому их называют неуправляемыми.

Сила тяги направлена по движению поезда, тормозная сила действует в противоположном направлении. Силы сопротивления, как правило, также действуют против движения. Исключение составляет случай движения по спуску.

По законам механики несколько сил, действующих на точку или механическую систему, можно заменить одной силой, которую в теории тяги поездов называют ускоряющей F_у или равнодействующей F_д силой:

F_y = F_д = F_к - W - B_т. (1)

Одновременно три составляющие равнодействующей силы на поезд не действуют, т.к. в один и тот же момент времени не имеет смысла тратить топливо (электроэнергию) на реализацию силы тяги локомотивом и использовать тормозную систему локомотива или вагонов. В зависимости от того, какие силы действуют в данный момент на поезд, различают следующие режимы движения:

- режим тяги, когда действуют сила тяги F_к и силы сопротивления движению W:

F_д = F_к - W; (2)

- режим выбега (холостого хода), когда на поезд действуют только силы сопротивления движению:

F_д = -W, (3)

- режим торможения, когда к силам сопротивления движению прибавляется тормозная сила В_т:

F_д = - (W + В_т). (4)

Равнодействующие силу, имеющую отрицательное значение, иногда называют замедляющей силой.

Единицами в соответствии с международной системой единиц (СИ) - ньютон (Н = кг * м/с²) и килоньютон (кН). Перевод значений силы из одной системы единиц в другую выполняется по следующему соотношению:

1 кгс = 1 кг * g = 9.81 Н, (5)

где g = 9.81 м/с² - ускорение свободного падения.

Силы, действующие на весь поезд, локомотив, вагон и т.п. называют полными и обозначают прописными буквами (F_к, W, B_т). Силы, действующие на единицу массы, называют удельными и обозначают строчными буквами (f_к, w, b_т)

, (6)

где F, f - полная и удельная силы (равнодействующая, тяги, сопротивления или торможения), Н;
P - расчетная масса локомотива, т;
Q - масса вагонного состава, т.

В случаях, когда поезд рассматривают как единое целое с неизменной длиной и равноускоренным движением всех его подвижных единиц (т.е. при описании его движения одним дифференциальным уравнением), местом приложения сил считается середина поезда. Причем учитываются суммарные силы, действующие на все составной части поезда (локомотив, вагон, группу однотипных вагонов и т.д.). В противном случае, силы, действующие на отдельные составной части поезда, учитываются отдельно и местом их приложения являются середины этих частей.

На железнодорожном транспорте России методы производства тяговых расчетов и необходимые для их выполнения нормативы регламентируются Правилами тяговых расчетов (ПТР) для поездной работы.

Проектная линия продольного профиля железной дороги состоит из отдельных элементов -площадок(горизонтальных элементов), спусков и подъемов различной крутизны и протяжения, плавно сопряженных в местах их пересечения. Границу смежных элементов называют переломом профиля, расстояние между смежными переломами -длиной элемента. Значение уклона в тысячных (‰) представляет отношение разности отметок по концам элемента профиля в метрах к горизонтальной проекции его длины в километрах.

При проектировании железных дорог различают уклоны, определяющие наибольшую допускаемую крутизну элементов профиля: руководящий уклон, уравновешенный уклон, уклон усиленной тяги, инерционный уклон. Спуски подразделяются на вредные и безвредные. Кроме того, в расчетах используют средний уклон; уклон, эквивалентный дополнительному сопротивлению от кривой; приведенный уклон.

Уклоны элементов продольного профиля на железных дорогах измеряются в промилле (‰). В практике проектирования и эксплуатации дорог эту единицу называют «тысячная». Величина уклона в тысячных представляет собой отношение разности отметок по концам элемента профиля в метрах к горизонтальной проекции его длины в километрах. Иначе - уклон элемента i в тысячных выражает тангенс угла наклона элемента профиля к горизонту.

Горизонтальный элемент профиля (i = 0) называют площадкой, границу смежных элементов - переломом профиля, расстояние между смежными переломами - длиной элемента.

Руководящий уклон -это наибольший уклон неограниченной протяженности, на котором при движении на подъем одиночной тягой грузового поезда расчетной массы с принятым на данной линии типом локомотива (одно-, двух- или многосекционным) скорость его устанавливается равной расчетной для данного типа локомотива.

Для особо грузонапряженных линий i_p ≤ 9‰; на линиях I категории i_p ≤ 12‰; II категории i_p ≤15 ‰.

Уклон усиленной тяги (уклон кратный тяги) - это уклон круче руководящего, в общем случае неограниченной протяженностью, преодолеваемый поездом расчетной массы с расчетной скоростью с двумя или несколькими локомотивами.

Из тяговых расчетов известно, что руководящий уклон при данном типе локомотива и при данном вагонном составе определяет расчетную массу состава. Напротив, если необходимо обеспечить на проектируемой линии определенную массу состава , то в зависимости от руководящего уклона определяют потребную мощность локомотива. Во взаимосвязи массы состава, мощности локомотива и руководящего уклона проектируемой линии заключается большое эксплуатационное значение последнего.

Уравновешенный уклон- это уклон круче руководящего в общем случае неограниченной протяженностью, применяемый в "негрузовом "направлении при ярко выраженной неравномерности перевозок по направлениям.

Инерционный уклон- это уклон круче руководящего ограниченной протяженностью, преодолеваемой поездом расчетной массы не только за счет силы тяги, но и за счет запаса кинетической энергии, накопленной поездом на предыдущем участке.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: