【學(xué)習(xí)課件】第3章-軌道車輛牽引計算

1、第三章 城軌車輛牽引計算7/28/20221精選課件3-1 概述軌道車輛牽引計算用途：研究軌道車輛在外力作用下沿軌道運(yùn)行狀態(tài)及其有關(guān)問題。依據(jù)：力學(xué)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)。研究內(nèi)容：確定軌道車輛運(yùn)行所需的動力。7/28/20222精選課件影響軌道車輛運(yùn)行的力：牽引力F：由動車的動力傳動裝置引起的、由鋼軌通過粘著作用在動輪的輪周切線方向且與列車運(yùn)行方向相同的外力。阻力W：列車運(yùn)行過程中由于各種原因自然發(fā)生的與列車運(yùn)行方向相反的外力。制動力B：由制動裝置引起的、由鋼軌通過粘著作用在制動輪的輪周切線方向且與列車運(yùn)行方向相反的外力。7/28/20223精選課件影響列車運(yùn)行的力牽引力F阻力W制動力B牽引運(yùn)行工況惰行

2、運(yùn)行工況制動運(yùn)行工況牽引運(yùn)行工況：C=F-W惰行運(yùn)行工況：C=-W制動運(yùn)行工況：C=-（W+B）7/28/20224精選課件3-2 牽引力一、牽引力的產(chǎn)生驅(qū)動輪驅(qū)動力矩接觸網(wǎng)受電弓變壓器牽引電機(jī)減速器驅(qū)動輪驅(qū)動力矩單個驅(qū)動輪對的驅(qū)動力驅(qū)動輪驅(qū)動力矩驅(qū)動輪作用于鋼軌的力 所引起的鋼軌作用于車輪的反作用力 即為驅(qū)動力。7/28/20225精選課件所有驅(qū)動輪總驅(qū)動力 即為牽引力。7/28/20226精選課件以一個動軸為隔離體進(jìn)行受力分析則有：0變速運(yùn)動 =0勻速運(yùn)動 J輪對的轉(zhuǎn)動慣量輪對的角加速度若=0則有7/28/20227精選課件二、牽引力的限制如果則：驅(qū)動輪空轉(zhuǎn)；輪軌的摩擦力由靜摩擦力變?yōu)閯幽?/p>

3、擦力；動軸加速空轉(zhuǎn)；使傳動裝置和走行部件損壞；輪軌接觸面嚴(yán)重擦傷。7/28/20228精選課件根據(jù)粘著定律，牽引力的限制條件為：三、粘著系數(shù)定義：表征輪軌間粘著狀態(tài)好壞的一個系數(shù)。純滾動時，maxf靜7/28/20229精選課件影響max的因素：車輪荷重線路剛度動車傳動裝置走行部的結(jié)構(gòu)輪軌的材料及表面狀態(tài)車速7/28/202210精選課件max的確定 影響max的因數(shù)太多，很難準(zhǔn)確計算，故用計算粘著系數(shù)j來作為計算依據(jù)。電力機(jī)車j=0.24+12/(100+8V)歐州鐵路j=0.161+7.5/(44+V)當(dāng)R600mr=j(0.67+0.00055R)7/28/202211精選課件3-3 列

4、車阻力一、概述阻力基本阻力：列車在平直道上牽引運(yùn)行時的阻力；附力阻力：列車在坡道上、曲線上、隧道里及起動時所增加的阻力阻力的表示方法單位基本阻力=列車總阻力/列車總質(zhì)量單位附加阻力=列車總附加阻力/列車總質(zhì)量7/28/202212精選課件二、基本阻力單位基本阻力的計算公式7/28/202213精選課件三、附加阻力坡道阻力：由列車重力產(chǎn)生的沿坡道斜面的分力。i=Wi/q=i（單位坡道阻力）曲線阻力：列車通過曲線時增加的阻力。r=700/R （單位曲線阻力）隧道空氣附加阻力：列車通過隧道時，由活塞效應(yīng)引起的阻力。單位隧道空氣附加阻力用s表示。s由試驗(yàn)確定則單位附加阻力為：j=i+r+ s7/28/

5、202214精選課件起動附加阻力：列車因停留而產(chǎn)生的附加阻力。單位起動附加阻力公式：四、列車總阻力牽引和惰行運(yùn)行時，列車總阻力：W=(0+j)G起動時，列車總阻力：Wq=(0+j+q)G7/28/202215精選課件3-4 列車運(yùn)行所需功率及牽引機(jī)電功率估算一、列車運(yùn)行特點(diǎn)影響列車運(yùn)行所需功率的因素：起動加速度最大運(yùn)行速度 最大坡度列車編組方式車輛總質(zhì)量7/28/202216精選課件城軌車輛牽引電機(jī)的負(fù)載特性：斷續(xù)式，工作方式為短時重復(fù)。車輛在某一區(qū)段內(nèi)的運(yùn)行速度曲線。7/28/202217精選課件電機(jī)牽引特性曲線電機(jī)的額定功率可按起動加速過程、平均加速過程和能量守恒過程進(jìn)行估算。7/28/2

6、02218精選課件二、按起動加速過程進(jìn)行估算1、起動加速度（a）的概念及取值范圍 通常指列車起動過程中，速度從0加速至某一速度之間的平均加速度。a=V/t=VA/tA一般情況下地鐵車輛：a=0.91.0m/s2輕軌車輛：a=0.81.3m/s27/28/202219精選課件2、列車平均起動牽引力F牽引力F=加速力+阻力F=9.81G102(1+)a+0+q+i+r3、列車牽引運(yùn)行所需功率PP=FVA4、每臺牽引電動機(jī)所需功率PmPm=P/n/7/28/202220精選課件三、按加速到Vmax時的平均加速過程估算列車所需功率：P=GapVmax牽引電動機(jī)功率：Pm=P/n/通常情況下：Vmax80km/h ap=0.4m/s2Vmax120km/h ap=0.35m/s27/28/202221精選課件四、按“能量守恒”估算 根據(jù)能量守恒定律：列車在某區(qū)間運(yùn)行時，其勢能與動能之和始終保持不變。所需動能：Ev=GVmax2/2所需勢能：Eh=9.81Gh所需時間：t=S/Vav所需功率：P=2(Ev+Eh)/t P(t/2)=Ev+Eh每臺牽引電機(jī)所需額定功率： Pm=P/n/7/28/2022