Сила тяги является управляющим воздействием поезда (входом), скорость движения - регулируемой величиной (выходом), сопротивление движению поезда— возмущающим воздействием (входом) 1241.
Тяговые характеристики локомотивов являются статическими потому, что получены экспериментально при равновесном взаимодействии управляющих и возмущающих воздействий и движении с равномерной
45
скоростью. Если расчет скорости движения поездов производится с использованием тяговых характеристик, то переходные процессы не учитываются.
В эксплуатации преобладают динамические процессы тяги, при которых переменные состояния поезда и локомотива изменяются во времени. Однако динамические процессы определяются местными условиями движения: профилем пути, массой и ходовыми свойствами поезда, организацией движения поездов и т. д. Построить динамическую тяговую характеристику с учетом всех эксплуатационных факторов невозможно. Поэтому использование статических характеристик в тяговых расчетах является упрощающим допущением.
Тяговые характеристики тепловозов и электроподвижного состава (ЭПС) имеют принципиальные различия. Тепловозы имеют автономный источник энергии — дизель, мощность которого ограничена, и поэтому возникает ограничение силы тяги по дизелю. Мощности дизеля и внешней нагрузки соизмеримы, и поэтому переменные состояния поезда в процессе движения оказывают существенное влияние на режим, параметры и энергетическую эффективность работы тепловоза.
Для повышения провозной и пропускной способности дорог при ограниченной мощности генератора энергии необходимо иметь гиперболическую тяговую характеристику тепловозов. В таком случае мощность дизеля используется более полно при различных скоростях движения. Графический вид тяговой характеристики тепловоза определяется типом, параметрами тяговой передачи и ее ограничениями.
У электровозов нет ограничения в получаемой энергии, а переменная внешняя нагрузка не оказывает влияния на режим и параметры генераторов энергии — электростанций.
Магистральные тепловозы и электровозы переменного тока имеют только параллельное соединение двигателей, и поэтому тяговые характеристики при соединениях С и СП отсутствуют.
Регулирование скорости и силы тяги изменением возбуждения тяговых двигателей у тепловозов производится автоматически, а у большинства электровозов — изменением позиции контроллера при скоростях, установленных нормативами ПТР.
У электровозов постоянного тока скорость движения зависит от напряжения на зажимах двигателей и не зависит от тока нагрузки, поэтому их тяговую характеристику строят по электромеханическим характеристикам двигателя. У электровозов переменного тока напряжение на зажимах двигателя зависит от тока нагрузки, и поэтому тяговую характеристику электровоза необходимо строить с учетом внешней характеристики выпрямительной установки.
Таким образом, тяговые характеристики локомот-ивов имеют ограничения по ресурсам и по надежности работы: у тепловозов по дизелю, по тяговой передаче, по сцеплению и конструкционной скорости; у электровозов — по тяговым двигателям, по сцеплению и по конструкционной скорости. 46
Локомотивы проектируют из условия равенства мощности указанных сил тяги в расчетном режиме. При отклонении режимов от расчетных происходит рассогласование сил тяги на ступенях передачи мощности вследствие различной физической природы процессов. В результате какая-то из перечисленных сил окажется наименьшей. Очевидно, локомотив в состоянии реализовать только наименьшую из ограничительных сил тяги.
Имеются и другие ограничения силы тяги и режимов работы локомотивов: по нагреванию обмоток электрических машин, по коммутации тока, по прочности автосцепок и т. д. Параметры этих ограничений зависят не только от конструкции и характеристик соответствующих агрегатов, но и от режимов работы. Поэтому их нельзя показать на тяговых характеристиках. Предельные величины таких параметров установлены нормативами ПТР, а фактические значения бпределят-ся тяговыми расчетами в конкретных условиях эксплуатации.
К тяговым свойствам и характеристикам локомотивов предъявляют следующие требования: высокая мобильность (постоянная готовность локомотива к движению); реверсирование без изменения направления вращения коленчатого вала дизеля; небольшая продолжительность переходных процессов; изменение силы тяги и скорости движения в широком диапазоне. Магистральные тепловозы должны иметь высокие секционную мощность и силу тяги для вождения поездов большой массы с высокой скоростью, а также возможность работы по системе многих единиц для рациональной организации использования тяговых средств в разнообразных условиях эксплуатации. Быстрый разгон поезда — «резкость» имеет большое значение для увеличения пропускной способности станций, сокращения времени и числа остановок поездов у запрещающих сигналов по неприему станций, своевременного выхода на расчетные значения силы тяги и скорости перед входом на подъем, прилегающий к станции. Разгон поезда производится при сравнительно низких скоростях и полном использовании силы тяги по сцеплению. При этом коэффициент сцепления движущих колес с рельсами изменяется незначительно, а ток нагрузки достигает большей величины.
Отсюда следует, что тепловоз должен обладать высокими пусковыми характеристиками: обеспечивать плавный разгон поезда с постоянным ускорением, иметь силу тяги, предельную по сцеплению, и автоматическую защиту тяговых генераторов от перегрузочных токов. Современные грузовые тепловозы обеспечивают ускорение до 0,2 м/с2, маневровые -•• до 0,3 м/с2, пассажирские — до 0,4 м/с2. Высокоскоростные пассажирские поезда имеют ускорение до 0,6 м/с2, более высокие ускорения недопустимы по биологическому дискомфорту.
Тепловозы относятся к автономным видам тяги, имеющим собствен ный генератор энергии, преобразуемой в энергию движения поезда. Мощность дизель-генератора ограничена. При движении поезда на перевалистом профиле пути скорость и сопротивление движения могут
47
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.