Расчет и построение тяговой характеристики тепловоза

Расчет тяговой характеристики производится на основе построенных электротяговых характеристик КМБ. Для этого, задаваясь значениями тока ТЭД I_i, по данным характеристикам определяют величины F_Di и V_i для полного поля возбуждения ТЭД и ослабленных полей. Далее рассчитывают силу тяги тепловоза F_Ki, кН, и строят тяговую характеристику

F_Кi = F_Di m, (54)

где m – число ТЭД на одной секции тепловоза.

Расчет тяговой характеристики сводится в табл. 5.

Таблица 5

Расчет параметров тяговой характеристики тепловоза

Режим работы ТЭД
ПП (a1 = 1)	ОП1 (a2 = 0,6)	ОП2 (a3 = 0,38; 0,25)
I, A	FD, кН	V, км/ч	FК, кН	I, A	FD, кН	V, км/ч	FК, кН	I, A	FD, кН	V, км/ч	FК, кН

На бумаге формата А4 по данным табл. 5 строится тяговая характеристика тепловоза (рис. 7).

Рис. 7. Тяговая характеристика тепловоза

На построенную тяговую характеристику наносятся точки перехода работы ТЭД. Для этого необходимо определить скорости переключения работы ТЭД с ПП на ОП1 и на ОП2, используя соотношение

V_ПР^ПП-ОП1 = V_ОБР^ПП-ОП2 i_ОБР / i, (55)

где V_ОБР^ПП-ОП1 – скорость перехода тепловоза-образца с ПП на ОП1; i_ОБР – передаточное отношение тягового редуктора тепловоза-образца (см. табл. 6). Обратный переход (ОП2 – ОП1 и ОП1 – ПП) производится при скорости движения на 10 км/ч меньшей, чем прямой переход. Для грузовых тепловозов величина ослабления поля на первой ступени составляет 60 %, на второй ступени – 38 %, для пассажирских – 60 % и 25 %, для маневровых – 48 % и 25 %.

Таблица 6

Скорости перехода работы ТЭД тепловозов

Серия тепловоза	Передаточное отношение, i	V ОБРПП-ОП1, км/ч	VОБРОП1-ОП2, км/ч
ТЭМ2	4,41
ТЭМ7	4.41
2ТЭ3	4,41	29,5	41,5
М62	4.41
2ТЭ10	4.53
2ТЭ116	4,41
2ТЭ121	4,41
ТЭП60	2,32
ТЭП70	2, 38

Тяговая характеристика должна иметь вид близкий к равнобокой гиперболе, что свидетельствует о постоянстве касательной мощности и полном использовании эффективной мощности ДВС на всем диапазоне скорости движении от V = V_РАС до V = V_КОН.

На тяговую характеристику наносятся ограничения по длительному току и по сцеплению колес с рельсами. Ограничение по длительному току I_ДЛ позволяет уточнить значение расчетной скорости. Чтобы нанести ограничение по I_ДЛ поступают следующим образом: для значения I_ДЛ (см. табл.3) по электротяговым характеристикам КМБ определяют величину F_D для одного ТЭД при полном поле их возбуждения. Тогда длительная сила тяги тепловоза определяется как

F_K^{T =} F_D m. (56)

Полученное значение F_K^T откладывают на тяговой характеристике по оси F и проводят линию, параллельную оси V.

Для наложения на тяговую характеристику ограничения по сцеплению колес с рельсами необходимо воспользоваться основным законом локомотивной тяги:

F_K £ F_СЦ, (57)

где F_СЦ – сила сцепления колес с рельсами, кН.

F_СЦ = y_К Р_СЦ, (58)

где y_К – расчетный коэффициент сцепления:

– для тепловозов типа ТЭ10: y_К = 0,118 + 4 / (22 + V), (59)

– для остальных тепловозов: y_К = 0,118 + 5 / (27,5 + V), (60)

где Р_СЦ – сцепной вес тепловоза, кН.

Р_СЦ = 2П m, (61)

где 2П – нагрузка от колеса на рельс (см. табл.1).

Величина F_СЦ для маневровых и грузовых тепловозов вычисляется для скоростей движения 0,5,10,15,20,25 км/ч, а для пассажирских – до скоростей 45 – 50 км/ч. При нанесении на тяговую характеристику ограничения по сцеплению, кривая F_СЦ = f (V) должна пересекаться с зависимостью F_K = f (V). Точка пересечения этих кривых указывает скорость движения, при которой осуществляется выход на автоматическую кривую полного использования мощности силовой установки.