Расчет тягово-энергетических характеристик тепловоза 2ТЭ121

3. Расчёт основних параметров передачи мощности тепловоза в длительном режиме

В начале произведем выбор основных параметров тепловоза в расчётном (длительном) режиме. Расчёт тягово-энергетических характеристик тепловоза поизводится на ПЭВМ, по программе разработанной на кафедре ж/д транспорта, с использованием математического пакета Math Cad [1].

Длительная сила тяги локомотива Fк.р. определяется при принятом значении коэффициента тяги jк.р.= 0,166 и движении тепловоза с расчётной массой Mсц = 120 т на расчётном подъёме (i = 9 %) по формуле:

Fк.р = 9.81* Mсц*jк.р., кН (3.1)

Fк.р = 9.81*147*0,208 = 299,9 кН

Эффективная мощность дизеля

Pe = Pн *s ,кВт (3.2)

Pe = 2941*1,0 = 2941 кВт

где s = 1,0 – коэффициент полноты загрузки дизеля на последней позиции контроллера машиниста для электрической передачи мощности.

Мощность, расходуемая на привод вспомогательных механизмов тепловоза Pвсп, равна:

Pвсп = Pe * (Pвсп, % / 100), кВт (3.3)

Pвсп= 2941 *12/100 = 353 кВт

Свободная мощность дизеля (или мощность идущая на тягу) равна:

Pд= Pe - Pвсп, кВт (3.4)

Pд= 2941 – 353 = 2588 кВт

Коэффициент, учитывающий долю отбора мощности дизеля на привод вспомогательных механизмов:

b= (Pe - Pвсп) / Pe, (3.5)

b= (2941 -353)/2941 = 0,88

КПД передачи мощности проектного тепловоза:

h= hсг.р*hву.р*hТЭД.р*hзр (3.6)

hп.р.= 0,96*0,991*0,915*0,975 = 0,849

где hсг.р,hву.р,hТЭД.р,hзр – значения КПД берутся для длительного режима работы по соответствующим техническим данным электрических машин [1.2].

Расчётная скорость движения тепловоза вычисляется по формуле:

Vкр.= (3,6* Pд*hп.р) / Fк.р, км/ч (3.7)

Vкр.= 3,6*2588*0,849/299,9 = 26,4 км/ч

Мощность на выходе выпрямительной установки(ВУ):

Pd.p.= Pву.р.= Pд*hсг.р*hву.р (3.8)

Pd.p.= Pву.р.= 2588*0,96*0,991= 2462 кВт

Входная мощность P1ТЭД.р и мощность на валу P2p.= PТЭД.р тягового электродвигателя равны:

P1ТЭД.р= Pd.p./m ,кВт P1ТЭД.р= 2462 /6 = 410,3 кВт (3.9.)

PТЭД.р= P1ТЭД.р*hТЭД.р.,кВт PТЭД.р= 410,3*0,915 = 375,4 кВт

где m = 6 – число ТЭД

Номинальная частота вращения якоря ТЭД:

nном = µЗ* Vкр / (0,1885*Dk), об/мин (3.10)

nном = 4,318*26,4/(0,1885*1,25) = 484 об/мин

где µЗ – передаточное отношение тягового редуктора.

Максимальная частота вращения якоря ТЭД:

nмакс= nном * Vk / Vкр, об/мин (3.11)

nмакс= 484 * 100/ 26,4 = 1833 об/мин

где Vk = 100 км/ч – конструкционная скорость движения тепловоза.

Касательная мощность локомотива в длительном режиме:

Pк.р.= (Fк.р.* Vк.р.)/ 3,6, кВт (3.12)

Pк.р.= (299,9*26,4)/ 3,6 = 2200 кВт

КПД тепловоза в расчетном режиме равен:

hт.р.= 3600* Pк.р / Bч*Hи , о.е. (3.13)

hт.р.= 3600*2200/614,6*42496 = 0,303

где Bч – часовой расход топлива дизелем, кг

Bч = ge*Pe, кг (3.14)

Bч = 0,209*2941 = 614,6 кг

где ge = 0,209 кг/(кВт*ч) – удельный расход дизельного топлива [1].

КПД дизеля можно определить как:

hдиз.=3600/ ge* Hи, о.е. (3.15)

hдиз.= 3600/ 0,209 *42496 = 0,405

Для проверки КПД тепловоза можно вычислить по формуле:

hт.р1 = hдиз*hп.р*b (3.16)

hт.р1 = 0,405*0,88*0,849 = 0,303

Коэффициент передачи мощности тепловоза:

fp = Pk.p./ Pe (3.17)

fp = 2200 / 2941 = 0.748

Удельная номинальная мощность тепловоза вычисляется:

Pн= Pk.p / Mсц ,кВт/т (3.18)

Pн= 2200 / 147 = 14, 97 кВт/т

4. Расчёт и построение тяговой характеристики тепловоза и его КПД

Расчёт производится по имеющимся электромеханическим характеристикам ТЭД заданных в табличной форме (табл.2), снятых при напряжении на ТЭД UТЭД при полном aпп = 1,0 и двух ослабленных магнитных полях ТЭД a1 = 0,66 и a2 = 0,44.При этом необходимо стремиться, чтобы мощность на валу была равна мощности ТЭД проектного тепловоза.

Степень ослабления магнитного поля ТЭД выражается:

a = Iв/ Iя (4.1)

где Iв – ток обмотки последовательного возбуждения, Iя – ток якоря.

Задаемся произвольно шестью значениями токов якоря из электромеханических характеристик ТЭД от IТЭД.мин = 600 А до IТЭД.макс.= 1200 А.

Значения токов заносим в сводную таблицу 3 расчёта тяговой характеристики тепловоза. Сюда же в колонку для полного поля a = 1,0 вводим с таблицы 2 значения подводимого напряжения UТЭД, а с соответствующих графиков [1] зависимость КПД генератора hсг от тока Id на выходе выпрямительной установки.

Ток на выходе ВУ равен:

Id = IТЭД*m (4.2)

где m = 6 число параллельно соединенных ТЭД.

4.1 Расчёт и построение внешней характеристики тягового генератора

Внешняя характеристика тягового генератора представляет собой зависимость выходного напряжения тягового генератора от тока нагрузки, т.е. Uг = f (Iг).

 Скачать реферат