Использование мощности локомотивов по условиям сцепления колес с рельсами и нагреванию электрических машин. Влияние режимов вождения поездов на использование электроэнергии или топлива, страница 16

Для определения расхода топлива по механической работе удоб­но иметь значения удельного расхода топлива gt, кг/Дж, получен­ные как отношение расхода топлива GT, кг/мин, к механической ра­боте ЛМ1 тягового электрического привода за 1 мин при различных скоростях движения локомотива и положениях рукоятки контрол­лера управления. Расчет значений g? ведут по тяговым характери­стикам тепловоза и паспортным характеристикам расхода топлива за 1 мин при соответствующих режимах работы локомотива. На­пример, при скорости движения и = 60 км/ч на 15-м положении ру­коятки контроллера управления при 2-й ступени ослабления воз­буждения тепловоз 2ТЭ10Л с тяговыми двигателями ЭД-104А рас­ходует 16,9 кг дизельного топлива за 1 мин. В этом режиме в соот­ветствии с тяговыми характеристиками он реализует касательную силу тяги /7К=209000 Н. Механическая работа тягового электриче­ского привода за 1 мин ЛМ1 = 16,67и/:'=16,67-60-209000=20,9Х XIО7 Дж.

Удельный расход топлива, отнесенный к этой работе, учитыва­ющий затраты на совершение 1 Дж полезной механической работы тягового электрического привода и покрытие потерь энергии дизель­ного топлива при ее преобразовании,

gr= 16,9/20,9-107=0.808-Ю

В качестве примера в табл. 7 представлены исходные данные и результаты расчета удельного расхода топлива gi на тепловозе 2ТЭ10Л с тяговыми двигателями ЭД-104А на 15-м положении ру­коятки контроллера управления. На рис. 11 приведены зависимости от скорости движения удельного расхода топлива тем же теплово­зом на 5, 13 и 15-м положениях рукоятки контроллера управления. Как видим, при скорости движения свыше 20 км/ч удельный расход топлива практически не зависит от скорости и положения рукоят­ки контроллера управления. Это обстоятельство дает возможность использовать некоторое среднее значение удельного расхода топли­ва для приближенной оценки распределения полного расхода топ­лива по составляющим механической работы тепловоза, затрачен­ной на перемещение поезда по участку.

Расчетное значение среднего удельного расхода топлива gTc можно принять соответствующим наиболее экономичному из ши­роко используемых положений рукоятки контроллера машиниста при средней скорости движения на участке и увеличить на 1,5— 2% для учета работы тепловоза в период пуска и при высокой ско­рости движения с повышенным расходом топлива.

Средний удельный расход топлива gTc, принимаемый при расче­те составляющих расхода топлива по значению механической ра­боты, соответствует некоторому расчетному среднему значению к. п. д. локомотива. В действительности изменение скорости дви­жения и положений рукоятки контроллера управления сопровождается изменением к. п. д. локомотива, а следовательно, и той части расхода топлива, которая затрачивается на покрытие потерь энер­гии в дизеле, электрической и тяговой передачах.

Наглядное представление о к. п. д. современных тепловозов да­ют приведенные на рис. 12 зависимости к. п. д. тепловоза ТЭ10 от скорости движения при характерных положениях рукоятки конт­роллера управления. Напомним, что под средним значением к. п. д. тепловоза понимают отношение полезной механической работы тя­гового электрического привода к механическому эквиваленту энер­гии израсходованного дизельного топлива. Как видим, при малой скорости движения, особенно когда реализуемая мощность значи­тельно меньше номинальной, к. п. д. локомотива имеет низкое зна­чение.

Тепловозы проектируют и строят так, чтобы их к. п. д. имел мак­симальные значения при наиболее вероятных скоростях движения по участку. Этим объясняется относительно небольшое уменьшение к. п. д. тепловоза в зоне высоких скоростей движения.

При дальнейшем анализе влияния элементов режима ведения поезда на составляющие расхода топлива, соответствующие при­нятым ранее составляющим механической работы тягового элект­рического привода, примем расчетное значение удельного расхода топлива для тепловоза 2ТЭ10Л равным 0,8-10-7 кг/Дж при среднем значении его к. п. д. 0,286. Примем также, что масса поезда, со­стоящего из тепловоза 2ТЭ10Л и четырехосных вагонов со сред­ней нагрузкой на ось 170 кН, равна 4258 т.

Составляющие расхода топлива локомотивом, связанные с из­менением потенциальной энергии поезда на участке и преодолени­ем сопротивления движению от кривых при принятых ранее допу­щениях, не зависят от режима ведения поезда, а определяются осо­бенностями плана и профиля участка пути. Расход топлива на изменение потенциальной энергии поезда, кг,

От„э=£тИ„в= 1000 gg^mp+mtdbff

При отрицательном значении общего изменения высоты поезда АЯ на участке расход топлива Отта оказывается также отрица-тельным. Это означает экономию топлива по сравнению, например, с участком пути, на котором ДЯ=0. При отрицательном знаке рас­ход топлива на изменение потенциальной энергии поезда следует вычесть из суммы остальных составляющих расхода топлива локо­мотивом, рассматриваемых ниже.

Расход топлива, кг, на участке пути, приходящийся на преодо­ление сил сопротивления движению от п кривых длиной skp, км, каждая,

От1ф=£тсЛ«р==1(ЮО ££IC(OTp+mQ)x

п

X^^VAp,-1=1

Влияние элементов режима ведения поезда на расход топлива локомотивом здесь рассматривается с точки зрения его распреде­ления по составляющим общей полезной механической работы тяго­вого электрического привода, затраченной на передвижение поезда по участку пути, при расчетном среднем значении к.п. д. тепло­воза. Поэтому составляющие расхода топлива принимаются про­порциональными соответствующим составляющим общей механиче­ской работы и, следовательно, таким же образом зависящими от режима ведения поезда.

Расход локомотивом дизельного топлива на участке пути, свя­занный с преодолением основного сопротивления движению, кг,

п

0=ftctAo + Л0") = I000ggnР+ mQ) ^ «»оА ~

i-i ~ 10(%TCg (тр -f mQ) «yocs,

где w0t — значения основного удельного сопротивления движению, соответствующие отрезкам участка пути с равномерным или нерав­номерным движением, Н/кН; рассчитывают woi по методике, изло­женной на с, 37; Sj — длина этих отрезков участка пути, км; п —