Тяговый расчет троллейбуса

Содержание

 

Приложение А – Построение кривых движения ПС графическим способом 34

Приложение Б - Построение кривых движения ПС в обратном 
                            направлении графическим способом……………………………. .35

 

 

 

 

Введение

 

В данной курсовой работе мы по заданным расчётным формулам, а также графически определяем скорость и время хода транспортного средства по заданному участку, тормозной путь и расход электроэнергии на движение подвижного состава.

 По заданию нам заданы следующие параметры:

− модель троллейбуса-прототипа: АКСМ-20101;

− марка тягового двигателя: ДК-213;

− номинальный (часовой) ток тягового двигателя I_ч: 300 А;

− конструктивная скорость V_max: 70 км/ч;

− число вагонов n_ваг: 1 ;

− средний коэффициент наполнения вагона (салона троллейбуса) κ_н: 0,32;

− передаточное отношение редуктора υ_тр: 11,6;

− диаметр колеса D_к: 1070 мм;

− профиль пути № 9.

Необходимые параметры получили от преподавателя, также принимаем из приложения, некоторые коэффициенты принимаем самостоятельно из предложенных диапазонов величин, исходя из конструктивных соображений.

При выполнении задания  мы получаем навыки по определению скорости и времени хода подвижного состава по заданному участку пути, расхода электроэнергии на движение подвижного состава.

 

 

1 Расчёт и построение  зависимости основного удельного сопротивления движению  от скорости транспортного средства 

 

На удельное основное сопротивление движению подвижного состава (ПС) оказывают влияние большое число факторов, в том числе случайных, поэтому эту величину в практических расчетах обычно определяют по эмпирическим  формулам. В общем случае для подвижного состава городского электрического транспорта удельное сопротивление движению w_o, Н/кН, определяется по формуле

 

w_o = a + bv + cv² ,

 

где  a, b, c – постоянные коэффициенты, отражающие влияние различных

факторов на основное сопротивление движению;

   v – скорость движения ПС, км/ч.

c – коэффициент сопротивление воздушной среды

Коэффициенты  a и b характеризуют силы трения, определяемые конструкцией подвижного состава. Каждому  типу подвижного состава соответствует разные значения  коэффициентов.

Вес троллейбуса G, кН, рассчитывается по формуле

 

G = ,

 

где m_в – снаряженная масса троллейбуса, кг; по заданию m_в = 10515 кг;

m_п – расчетная масса пассажира, кг; m_п = 70 кг;

 k_н – коэффициент среднего наполнения троллейбуса; k_н = 0,32;

N_п – вместимость троллейбуса, пас.; N_п = 110 пас.;

g – ускорение свободного падения, м/с².

 

G

кН.

 

Для троллейбуса (не сочлененного) удельное основное сопротивление движению определяется по выражениям:

– при движении под  током

 

w_oт = 12 + 0,004v² ,

 

– при движении без  тока

 

w_oх = 16 + 0,004v² .

 

Для графического представления этих зависимостей задаемся рядом скоростей от нуля  до максимальной конструкционной скорости v ^max , согласно заданию v ^max = 85 км/ч и рассчитываем w_oт и w_oх. Результаты расчета сводим в таблицу 1.

Таблица 1 –  Удельное основное сопротивление движению

Скорость  движения подвижного состава v, км/ч	Удельное  сопротивление движению, Н/кН
	woт = 12 + 0,004v2	woх = 16 + 0,004v2
0	12	16
5	12,1	16,1
10	12,4	16,4
15	12,9	16,9
20	13,6	17,6
25	14,5	18,5
30	15,6	19,6
35	16,9	20,9
40	18,4	22,4
45	20,1	24,1
50	22	26
55	24,1	28,1
60	26,4	30,4
65	28,9	32,9
70	31,6	35,6

 

По результатам  расчетов приводим графические зависимости  удельных основных сопротивлений движению троллейбуса от скорости на рисунке 1.

Рисунок 1 – Зависимость  удельного основного сопротивления троллейбуса от скорости движения

 

 

2 Расчет и  построение электромеханических  характеристик передачи   на ободе колеса

2.1 Характеристики, отнесённые к валу двигателя

 

Электромеханические характеристики тягового электродвигателя (ТЭД), отнесённые к валу двигателя, определяются по следующим выражениям

 

n = ,

 

M =  ,

 

n_д =  ,

 

где  n – частота вращения якоря, об/мин;

U – напряжение на выходах двигателя, В;

I − ток в цепи якоря, А;

r – суммарное сопротивление якорной цепи, Ом;

с – постоянная двигателя;

Ф – магнитный поток  в двигателе, Вб;

М – момент на валу двигателя, Нм;

Р_м − механические потери в двигателе, Вт;

Р_с – потери в стали при холостом ходе двигателя, Вт;

k_с – коэффициент дополнительных потерь при нагрузке двигателя;

η_д – КПД тягового электродвигателя.

Электромеханические характеристики, отнесённые к валу двигателя, для  тягового электродвигателя ДК – 213 выбираем из приложения А [1]. Они представлены в таблице 2 и на рисунке 2.

 

Таблица 2 – Электромеханические характеристики, отнесённые к валу электродвигателя

I, A	Частота вращения якоря, об/мин			Момент на валу, Нм			КПД, %
	β = 1,0, Iш=2,15А	β = 0,5, Iш =2,15А	β = 0,31, Iш =0,7 А	β = 1,0, Iш=2,15А	β = 0,5, Iш =2,15А	β = 0,31, Iш =0,7 А	β = 1,0, Iш=2,15А	β = 0,5, Iш =2,15А	β = 0,31, Iш =0,7 А
120	1510	1850	4000	300	220	90	91,5	89	82
160	1400	1700	3450	420	330	170	91	90	86
200	1300	1600	3000	600	480	260	90,5	90	88
240	1220	1500	2610	780	650	360	90	90	90
280	1170	1430	2380	970	810	480	89	90	90
320	1110	1370	2200	1160	980	600	88,5	90	90
360	1050	1310	2050	1340	1150	730	87	89	89
400	1020	1260	1910	1530	1320	860	86	88	88
440	990	1210	1800	1730	1490	1000	84,5	86,5	87

                                                   1 – режим полного поля (β=1); 2 – режим ослабления поля (β=0,5);

                                                                  3 – режим ослабления поля (β=0,31)

 

Рисунок 2 – Электромеханические  характеристики, отнесённые к валу электродвигателя

 

2.2 Характеристики, отнесённые к ободу колеса

 

Для пересчёта характеристик  ТЭД с вала на обод колеса используются следующие формулы

 

ν =  ,

 

F =  ,

 

n =  ,

 

где   D_к – диаметр колёс, м; по заданию D_к = 1,07 м;

μ – передаточное число  редуктора; по заданию μ = 11,6;

F – сила тяги, Н;

  Р_з – потери в передаче, Вт;

η – КПД тягового двигателя, отнесённый к ободу колеса.

Потери в передаче Р₃, Вт, определяются по формуле

 

P_з =  ,

 

где Р_зо – относительные потери в передаче, %; принимаем по таблице 3, [1].

U – напряжение в контактной сети, В; U = 550 В;

I – номинальный (часовой) ток двигателя, А; по заданию I_ч = 300 А.

Принимаем для рассчитываемого троллейбуса двухступенчатую зубчатую с карданным валом и определяем потери в передаче. Результаты расчета представлены в табличном (таблица 3) и графическом виде (рисунок 3).

 

 

Таблица 3 – Относительные потери в передаче

Тип передачи	Ток якоря I, А
	120	160	200	240	280	320	360	400	440
Относительные Pзо, %	19,5	13,6	11,5	11,1	11,7	12,4	13,2	14,0	14,7
Абсолютные Рз, Вт	12870	11968,7	12662	14678,4	18027,7	21822,2	26136	30725,6	35604

 

 

 

Рисунок 3 – Зависимость потерь в передаче от тока двигателя

 

Пересчитываем электромеханические характеристики ТЭД с вала двигателя на обод колеса, корректируя потери для заданных токов с помощью линии тренда, созданной на основе построенного выше графика. Результаты заносим в таблицу 5, а графические зависимости представлены на рисунках 4, 5.

 

Таблица 4 – Электромеханические характеристики электродвигателя, отнесенные к ободу колеса

I, A	Скорость движения ПС v, км/ч			Сила тяги F, Н			КПД
	β = 1,0, Iш=2,15А	β = 0,5, Iш =2,15А	β = 0,31, Iш =0,7 А	β = 1,0, Iш=2,15А	β = 0,5, Iш=2,15А	β = 0,31, Iш =0,7 А	β = 1,0, Iш=2,15А	β = 0,5, Iш =2,15А	β = 0,31, Iш =0,7 А
120	26,26	32,17	69,55	4739,82	3329,59	1951,40	0,9131	0,8881	0,8181
160	24,34	29,56	59,99	7336,32	5697,31	2913,54	0,9086	0,8986	0,8586
200	22,60	27,82	52,16	10992,41	8768,71	4811,28	0,9038	0,8988	0,8788
240	21,21	26,08	45,38	14420,85	12067,20	6801,00	0,8989	0,8989	0,8989
280	20,34	24,86	41,38	17841,25	14952,19	9130,42	0,8888	0,8988	0,8988
320	19,30	23,82	38,25	21080,56	17950,33	11312,57	0,8838	0,8988	0,8988
360	18,26	22,78	35,64	23900,05	20803,39	13623,83	0,8687	0,8887	0,8887
400	17,74	21,91	33,21	26936,36	23571,18	15813,29	0,8586	0,8786	0,8786
440	17,21	21,04	31,30	30063,45	26213,68	18147,68	0,8435	0,8635	0,8685