第1章机车牵引力课件.ppt
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- 机车 牵引力 课件
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1、本章主要内容本章主要内容n牵引力的产生,分类牵引力的产生,分类n粘着系数,粘着牵引力粘着系数,粘着牵引力n内燃机车牵引力及其牵引特性问题内燃机车牵引力及其牵引特性问题n电力机车牵引力及其牵引特性问题电力机车牵引力及其牵引特性问题n动车组的牵引特性动车组的牵引特性机车牵引力:由动力传动装置引起的机车牵引力:由动力传动装置引起的与列车运行方向相同的外力。与列车运行方向相同的外力。n牵引力分类:牵引力分类:n按能量转换过程,机车牵引力分为:按能量转换过程,机车牵引力分为:1 电力机车的受牵引电动机能力限制的牵引力,电力机车的受牵引电动机能力限制的牵引力,和受轮轨间粘着能力限制的牵引力;和受轮轨间粘着
2、能力限制的牵引力;2 内燃机车的受柴油机功率限制的牵引力和受轮内燃机车的受柴油机功率限制的牵引力和受轮轨间粘着能力限制的牵引力;轨间粘着能力限制的牵引力;n按机械功传递过程,机车牵引力分为:按机械功传递过程,机车牵引力分为:1 车钩牵引力车钩牵引力2 轮周牵引力轮周牵引力3 指示牵引力指示牵引力 1 车钩牵引力与轮周牵引力车钩牵引力与轮周牵引力 n1)车钩牵引力车钩牵引力 n机车牵引客、货车辆的纵向力,以机车牵引客、货车辆的纵向力,以Fg表表示。示。n机车是一种能量转换装置。使机车牵引车辆沿机车是一种能量转换装置。使机车牵引车辆沿轨道运行的外力肯定来自钢轨和轮周。这个力轨道运行的外力肯定来自钢
3、轨和轮周。这个力的产生必需具备下列两个条件:的产生必需具备下列两个条件:n(1)机车动轮上有动力传动装置传来的旋转力机车动轮上有动力传动装置传来的旋转力矩。矩。n(2)动轮与钢轨接触并存在摩擦作用。动轮与钢轨接触并存在摩擦作用。n由动力传动装置引起的,与列车运行方向相同由动力传动装置引起的,与列车运行方向相同的外力的外力,它是司机可以调节的机车牵引力。它是司机可以调节的机车牵引力。n由于它作用于动轮轮周由于它作用于动轮轮周(踏面踏面),所以通常称为轮所以通常称为轮周牵引力。周牵引力。2)轮周牵引力轮周牵引力轮周牵引力的产生轮周牵引力的产生 n由于机车本身移动要消耗掉一些牵引力,由于机车本身移动
4、要消耗掉一些牵引力,所以车钩牵引力总比轮周牵引力小,即所以车钩牵引力总比轮周牵引力小,即FgF W,或,或F Fg +WF M/R3)指示牵引力指示牵引力n假定机车动力传动装置引起的机械功毫假定机车动力传动装置引起的机械功毫无损失地传到动轮轮周上所得到的机车无损失地传到动轮轮周上所得到的机车牵引力。用牵引力。用Fi表示。表示。n则轮周牵引力为:则轮周牵引力为:n F Fi*i2 轮轨间的摩擦与粘着轮轨间的摩擦与粘着 1)轮轨间的摩擦轮轨间的摩擦 n最大静摩擦力最大静摩擦力 n滑动摩擦力滑动摩擦力 n空转空转2)轮轨间的粘着轮轨间的粘着 n纵向和横向滑动。纵向和横向滑动。n在铁路牵引和制动理论中
5、,在分析轮轨间纵向在铁路牵引和制动理论中,在分析轮轨间纵向力问题时,不用力问题时,不用“静摩擦静摩擦”这个名词,而以这个名词,而以“粘着粘着”来代替它。来代替它。n相应地,在粘着状态下轮轨间纵向水平作用力相应地,在粘着状态下轮轨间纵向水平作用力的最大值就称为粘着力,而把粘着力与轮轨间的最大值就称为粘着力,而把粘着力与轮轨间垂直载荷之比称为粘着系数。垂直载荷之比称为粘着系数。n理论粘着系数。理论粘着系数。n计算粘着系数。计算粘着系数。n轮轨接触表面状态轮轨接触表面状态n运行速度运行速度n机车转向架构造机车转向架构造n环境气候环境气候影响计算粘着系数的因素:影响计算粘着系数的因素:粘着系数与运行速
6、度、气候条件间的关系粘着系数与运行速度、气候条件间的关系 提高粘着力的方法和措施提高粘着力的方法和措施1 改善轮轨接触面的状态改善轮轨接触面的状态(1)撒沙撒沙(2)用机械方法来清洁钢轨用机械方法来清洁钢轨2 改善机车走行部性能改善机车走行部性能(1)使动轮具有相同的轮径,使动轴具有均衡的使动轮具有相同的轮径,使动轴具有均衡的轴重。轴重。(2)保持走行部的清洁。保持走行部的清洁。3 优化设计:采用无级调速控制,使牵引力变化优化设计:采用无级调速控制,使牵引力变化均匀。均匀。3 粘着牵引力粘着牵引力 1)1)定义:是受轮轨间粘着力限制定义:是受轮轨间粘着力限制的机车牵引力。的机车牵引力。机车粘着
7、牵引力的计算公式:机车粘着牵引力的计算公式:FPfjPgj (kN)2)2)机车的计算粘着系数的经验公式:机车的计算粘着系数的经验公式:n国产电力机车国产电力机车 n6K型电力机车型电力机车 n8G型电力机车型电力机车 n国产电传动内燃机车国产电传动内燃机车 nND5型电传动内燃机车型电传动内燃机车 vj81001224.0vj4486.8189.0vvj006.0650428.0vj20759.5248.0vj1180072242.0机车不同运行速度下的计算粘着系数表机车不同运行速度下的计算粘着系数表0102030405060国产电力机国产电力机车车 0.3600.3070.2860.275
8、0.2690.264 0.2616K型电力型电力机车机车 0.3900.3530.3270.3090.2940.2830.2748G型电力型电力机车机车 0.3600.3100.2920.2790.2700.2610.254国产电传动国产电传动内燃机车内燃机车 0.3270.2690.2600.2570.2550.2530.253ND5电传动电传动内燃机车内燃机车 0.3320.3210.3130.3060.3000.2950.2913)3)粘降粘降定义定义:机车在曲线上运行时,由于钢轨超高及内外机车在曲线上运行时,由于钢轨超高及内外侧动轮走行距离不同引起横向和纵向滑动等原因,侧动轮走行距离不
9、同引起横向和纵向滑动等原因,粘着系数将要减小。粘着系数将要减小。n电力机车在曲线半径及小于电力机车在曲线半径及小于600m时,计算粘着时,计算粘着系数系数 rj(0.67+0.00055R)n内燃机车在曲线半径内燃机车在曲线半径R小于小于550m时,计算粘着时,计算粘着系数系数 rj(0.805+0.000355R)例:例:求求SS1型电力机车在半径为型电力机车在半径为500m的曲线上以的曲线上以50km/h运行时的计算粘着系数。运行时的计算粘着系数。vj81001224.04)粘着牵引特性粘着牵引特性定义:机车粘着牵引力与机车速度的关系。定义:机车粘着牵引力与机车速度的关系。粘着牵引力曲线图
10、粘着牵引力曲线图4 4 内燃机车的牵引特性及其计算标准内燃机车的牵引特性及其计算标准 1)1)牵引特性:指牵引力随速度变化的曲线,牵引特性:指牵引力随速度变化的曲线,有预期牵引特性和实际牵引特性两种。有预期牵引特性和实际牵引特性两种。n预期牵引特性预期牵引特性 n设计机车时根据理论参数绘制的。设计机车时根据理论参数绘制的。n实际牵引特性实际牵引特性 n以牵引实验为基础,并调查后得到。以牵引实验为基础,并调查后得到。(1)受粘着条件的限制受粘着条件的限制(2)受牵引电机允许的最大电流限制受牵引电机允许的最大电流限制(3)受传动装置功率和性能的限制受传动装置功率和性能的限制(4)受机车最大速度的限
11、制受机车最大速度的限制2)机车牵引特性的有效范围机车牵引特性的有效范围机车牵引特性的有效范围机车牵引特性的有效范围货运内燃机车货运内燃机车DFDF4 4(货货)的牵引特性的牵引特性(1)牵引力限制牵引力限制(粘着、起动电流)(粘着、起动电流)(2)有级、无级有级、无级(3)外包线外包线(最大功率最大功率)(4)变化趋势变化趋势DFDF4C4C(货货)型内燃机车牵引特性曲线图型内燃机车牵引特性曲线图 客运内燃机车客运内燃机车DFDF1111型的牵引特性型的牵引特性(1)持续速度持续速度vc、持续电流、持续电流Ic、持续牵引力、持续牵引力Fcn持续速度:持续速度:机车在机车在全功率全功率工况下,传
12、动装工况下,传动装置可以置可以长时间连续工作长时间连续工作而而不会过热不会过热的机车的机车最低最低速度。(这个速度下,机车牵引力一速度。(这个速度下,机车牵引力一般不受粘着牵引力限制。)般不受粘着牵引力限制。)n持续牵引力:持续速度下持续牵引力:持续速度下满级位满级位(柴油机(柴油机最高转速)的轮周牵引力。最高转速)的轮周牵引力。3)对内燃机车的规定对内燃机车的规定3)对内燃机车的规定对内燃机车的规定(2)计算速度计算速度(最低最低)vj和计算牵引力和计算牵引力(最高最高)Fj n计算速度:计算计算速度:计算牵引重量牵引重量所依据的速度。所依据的速度。n计算牵引力:计算速度下计算牵引力:计算速
13、度下满级位满级位(最高(最高柴油机转速)的牵引力。柴油机转速)的牵引力。注意:注意:1)计算速度不低于持续速度;计算速度不低于持续速度;2)速度可以上浮。速度可以上浮。3)对内燃机车的规定对内燃机车的规定(3)计算起动牵引力计算起动牵引力Fq n计算计算起动牵引重量起动牵引重量所用的牵引力,按所用的牵引力,按2.5km/h计算;计算;n电传动内燃机车,粘着牵引力与起动电流所决定电传动内燃机车,粘着牵引力与起动电流所决定的牵引力的较小者;的牵引力的较小者;n液力传动内燃机车,粘着牵引力与全功率牵引力液力传动内燃机车,粘着牵引力与全功率牵引力的较小者;的较小者;例:例:DF4(货货)的最低计算速度
14、、最大计算牵引力以的最低计算速度、最大计算牵引力以及计算起动牵引力?及计算起动牵引力?3)对内燃机车的规定对内燃机车的规定(4)牵引力使用系数牵引力使用系数Fy=Fy(y=0.9)(5)牵引力因功率降低的修正牵引力因功率降低的修正 Fx=Fphs 海拔海拔(m)5001000150020002500300035004000大气压强大气压强(kPa)95.2389.6484.3279.474.6170.2265.9762.85DF1.0001.0000.9120.8660.861DF4(货、客货、客)1.0000.9330.8550.7800.7070.6380.5690.503DF7D1.00
15、00.9730.9260.8850.841内燃机车牵引力海拔修正系数表内燃机车牵引力海拔修正系数表 环境温度环境温度303234363840DF1.0000.9780.9750.9710.9680.964DF4(客货客货)1.0000.9850.9580.9300.9040.877DF4B(客、货客、货)1.0000.9820.9520.9210.8920.864DF4c(货货)1.0000.9870.9540.9200.8860.853DF8、DF111.0000.9840.9500.9130.8770.841内燃机车牵引力环境温度修正系数表内燃机车牵引力环境温度修正系数表 4219137t
16、ttth式中:式中:t7、t13、t19每日每日7、13、19时的平均外温,时的平均外温,;牵引力因功率降低的修正牵引力因功率降低的修正n例:求例:求DF4货在海拔货在海拔2000m,环境温度,环境温度为为34时运行时的牵引力。时运行时的牵引力。nF Fx x =FFp ph hn =0.7800.958F F3)对内燃机车的规定对内燃机车的规定(续续)(6)(6)多机牵引和补机推送的牵引力修正多机牵引和补机推送的牵引力修正n多机牵引:多机牵引:n重联操纵:全值重联操纵:全值n分别操纵:分别操纵:0.980.98n补机推送:补机推送:0.950.95 (7)(7)机车计算质量、最高运用速度及全
17、长。机车计算质量、最高运用速度及全长。机车牵引特性的有效范围机车牵引特性的有效范围4)内燃机车牵引力取值内燃机车牵引力取值4)内燃机车牵引力取值内燃机车牵引力取值n1)由起动电流限制线直接过渡到满手柄由起动电流限制线直接过渡到满手柄级位牵引力曲线。级位牵引力曲线。DF4B(客客)型内燃机车牵引特性曲线图型内燃机车牵引特性曲线图 DF11型内燃机车牵引特性曲线图型内燃机车牵引特性曲线图 4)内燃机车牵引力取值内燃机车牵引力取值 DF4C(货货)型内燃机车牵引特性曲线图型内燃机车牵引特性曲线图 ND 5(货货)型内燃机车牵引特性曲线图型内燃机车牵引特性曲线图 n2)由粘着牵引力曲线或由起动电流限制
18、线经粘着由粘着牵引力曲线或由起动电流限制线经粘着牵引力曲线,过渡到满手柄级位牵引力曲线。牵引力曲线,过渡到满手柄级位牵引力曲线。SSl型电力机车的牵引特性:型电力机车的牵引特性:5 5 电力机车的牵引特性及其计算标准电力机车的牵引特性及其计算标准 电力机车电力机车n电力机车牵引力的计算标准如下:电力机车牵引力的计算标准如下:1)计算速度计算速度vj和计算牵引力和计算牵引力Fj(1)粘着制:最高级位满磁场的牵引特性与粘着牵粘着制:最高级位满磁场的牵引特性与粘着牵引力曲线的交点所对应的速度和牵引力。引力曲线的交点所对应的速度和牵引力。(525A)(2)小时制:以最高级位满磁场牵引特性上小时电小时制
19、:以最高级位满磁场牵引特性上小时电流所决定的速度和牵引力作为计算速度和计算流所决定的速度和牵引力作为计算速度和计算牵引力。牵引力。(500A)(3)持续制:以最高级位满磁场牵引特性上持续电持续制:以最高级位满磁场牵引特性上持续电流所决定的速度和牵引力作为计算速度和计算流所决定的速度和牵引力作为计算速度和计算牵引力。牵引力。(450A)粘着制粘着制525A小时制小时制500A持续制持续制450A电力机车牵引力的计算标准电力机车牵引力的计算标准:(续):(续)2)牵引力使用系数牵引力使用系数Fy=Fy(y=0.9)3)计算起动牵引力计算起动牵引力Fq :例:例:求求SS1电力机车的起动牵引力电力机
20、车的起动牵引力Fq 4)多机牵引和补机推送的牵引力修正多机牵引和补机推送的牵引力修正 多机牵引:全值多机牵引:全值 补机推送:补机推送:0.950.95 电力机车牵引力取值电力机车牵引力取值n1)粘着制:粘着牵引力限制线粘着制:粘着牵引力限制线不等电流牵引不等电流牵引力变化线力变化线(525A-500A)最大削弱磁场手柄最大削弱磁场手柄级位牵引力曲线。级位牵引力曲线。n2)小时制小时制:粘着牵引力限制线:粘着牵引力限制线满磁场手柄满磁场手柄级位牵引力曲线级位牵引力曲线等电流牵引力变化线等电流牵引力变化线(500A)最大削弱磁场手柄级位牵引力曲线。最大削弱磁场手柄级位牵引力曲线。n3)持续值持续
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