公鐵兩用車牽引計(jì)算

1、CFR MRT98.003ZAGRO 原車功率（Kw）65傳動(dòng)比2519.05轉(zhuǎn)速（r/min)20002000車輪直徑（mm）310285速度（km/h)4.675.64速度（m/s)1.30 1.57 電機(jī)提供的牽引扭力28.723.9T=9549Pn小車的牽引力（KN）18.512.78F=4×TiR 由于各被牽引車輛在公鐵牽引時(shí)，均處于無(wú)動(dòng)力的自由狀態(tài)，故系統(tǒng)的受力可表示為：Ft=Fa+Fb其中，F(xiàn)t牽引車提供動(dòng)力； Fa牽引車所受阻力： Fb被牽引車所受阻力：被牽引車阻力FbFb按產(chǎn)生原因可以分為基本阻力和附加阻力兩種；按運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為起動(dòng)阻力Wq和運(yùn)行阻力。起動(dòng)基本阻力W

2、q=K=1Nmkgwqkmk第k節(jié)被牽引車的質(zhì)量（t）；wqk第k節(jié)被牽引車的起動(dòng)單位基本阻力（N/kN），電力、內(nèi)燃車取5N/kN;N被牽引列車的節(jié)數(shù)；g9.81m/s2.故：Wq=mgwq=200×9.81×5=9.81KN運(yùn)行基本阻力基本阻力+附加阻力基本阻力（軸承摩擦、車輪在鋼軌上滾動(dòng)、車輪與鋼軌的滑動(dòng)摩擦等）w0=A+Bv+Cv2其中：w0被牽引車運(yùn)行單位基本阻力（N/kN）;v列車運(yùn)行速度（km/h）。被牽引車輛的運(yùn)行基本阻力為：W0=K=1Nmkgw0k附加阻力（坡道附加阻力、曲線附加阻力、隧道附加阻力等）運(yùn)行阻力：動(dòng)車組最大基本阻力：CRH2動(dòng)車組 w0=0

3、.88+0.0074v+0.000114v2電力機(jī)車基本阻力：8G型： w0=2.55+0.0083v+0.000212v2內(nèi)燃機(jī)車基本阻力：ND5型： w0=2.98+0.0202v+0.000033v2牽引時(shí)速度為5km/h，不足10km/h按照10km/h計(jì)算。 得出w0最大為3.2N/kN.按照牽引噸位200t計(jì)算： W0=200×9.8×w0=6.3KN最大啟動(dòng)力：F=mg=0.25×200×9.8=490KN最小啟動(dòng)力：F阻=w0mg=5×200×9.81000=9.8KN小車可以提供的牽引力：T=9549Pn=9549&

4、#215;62000=28.7KNF=4×TiR=4×25×28.70.31/2=18.5KN按照MRT98提供的最大扭力TMAX=940計(jì)算，F(xiàn)MAX=4×TMAXR=4×9400.31/2=24.3KN小車提供的牽引力大于最小啟動(dòng)阻力，小于最大粘著力，可以牽引小車。 根據(jù)受力分析，假設(shè)小車在負(fù)載啟動(dòng)時(shí)，前輪處于正好要打滑的臨界狀態(tài)，此時(shí)，前輪所受的地面反作用力,即G1=0；前輪水平方向不受力，即Fa=0；在啟動(dòng)的瞬間，假設(shè)受力點(diǎn)為M，此時(shí)，F(xiàn)a的力臂la=0，F(xiàn)b的力臂lb=0，G2的力臂h2=0；根據(jù)力矩平衡：F*h+Fa*la+Fb*l

5、b+G1*a+G2*h2=G*1/2*a其中，F(xiàn)=F牽【此處按照牽規(guī)計(jì)算，F(xiàn)牽=9.81KN；按照招標(biāo)文件啟動(dòng)牽引力為23KN】因此，23*880+Fa*0+Fb*0+0*2000+G2*0=G*1/2*1700；故，G=23.812KN=mg；故，m=2381.2kg；因此，小車必須在自重m小車2381.2kg時(shí)，方可確保前輪不打滑，目前小車自重m小車=（35004000）kg2381.2kg；由此可得，目前設(shè)計(jì)狀態(tài)下，牽引200T機(jī)車，前輪不打滑。在啟動(dòng)狀態(tài)下：計(jì)算后輪在負(fù)載啟動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)受力F2=G2；此時(shí)后輪主要受力來(lái)自于牽引產(chǎn)生的扭力，以及重力產(chǎn)生的扭力，假設(shè)相對(duì)于后輪牽引施加的扭力為

6、Fb1=sin*cos*F；重力施加的扭力為Gb2=sin*cos*G；F2=G2=Fb1+Gb2=sin*cos*F+sin*cos*G=40.22KN;此時(shí)，后輪承重m2=4.022T;后輪單輪承重m21=2.011T；后輪啟動(dòng)需要的扭矩T2=umg*r=1837Nm；齒箱傳動(dòng)比i=1:19.9；T2電=92.3Nm；此時(shí)，電機(jī)輸出功率P=T*n/9550=92.3Nm*1600rpm/9550=15.46KW；此時(shí)，所需輸入電流I=P/V=332A；計(jì)算前輪在負(fù)載時(shí)的瞬時(shí)受力F1=G1；前輪牽引施加的扭力為Fa1=sin*cos*F；重力施加的扭力為Ga2=sin*cos*G；F1=G1

7、=Ga1-Fa1=10.79KN；此時(shí)，前輪承重m1=1.079T;前輪單輪承重m11=0.5385T；此時(shí)前輪需要扭矩T1=492Nm；齒箱傳動(dòng)比i=1:19.9;T1電=24.72Nm；此時(shí)，電機(jī)輸出功率P=T*n/9550=24.72Nm*1600rpm/9550=4.14KW；此時(shí)，所需輸入電流I=P/V=86.3A；因此，加速啟動(dòng)時(shí)所需總扭矩T=4658Nm；所需總電流I總=332A*2+86.3A*2=836.6A。在連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下：由于如果能夠正常啟動(dòng)的話，連續(xù)運(yùn)行時(shí)就無(wú)需考慮前輪打滑問(wèn)題，計(jì)算時(shí)，可直接考慮作為一個(gè)整體進(jìn)行計(jì)算。此時(shí)，小車施加的扭力，可僅考慮牽引力施加的力；故，

8、F總=Fa+Fb；前輪Fa=sin*cos*F；后輪Fb=sin*cos*F；此時(shí)，牽引所需的相對(duì)作用力F=F牽=9.7KN；故，F(xiàn)a=2.39KN;Fb=4.78KN；F總=7.17KN；此時(shí)驅(qū)動(dòng)輪所需的總扭矩T=1456Nm；齒箱傳動(dòng)比i=1:19.9；T電=73.2Nm；此時(shí)，電機(jī)輸出功率P=T*n/9550=73.2Nm*1600rpm/9550=12.3KW；此時(shí)，所需輸入電流I=P/V=255.5A。在空載運(yùn)行狀態(tài)下：由于小車在空載狀態(tài)下一般為在公路上行駛，故摩擦系數(shù)將隨路面狀態(tài)不同而變化，這里取中間值u=0.025；并且由于啟動(dòng)加速時(shí)間較短，這里僅計(jì)算以10km/h運(yùn)行過(guò)程中所需

9、的電量；F=umg=0.025*4000*10=1KN；故，此時(shí)總扭矩T=155Nm；齒箱傳動(dòng)比i=1:25；T電=6.2Nm；此時(shí)，電機(jī)輸出功率P=T*n/9550=6.2Nm*2000rpm/9550=1.30KW；此時(shí)，所需輸入電流I=P/V=1.30KW/48V=27A?？蛰d制動(dòng)：制動(dòng)時(shí)小車總重m=4000kg;膠輪與鋼軌粘著系數(shù)fa=0.4；車輪與鋼軌粘著力計(jì)算：Fh=fa*m*g=0.4×4000×9.8=15.68KN;F推=F減=ma a=15.68/4=3.92m/s22as=v2 s=(1.3)2/2/3.92=0.2m空載時(shí)可以提供最大的減速度為3.9

10、2m/s2，最小的制動(dòng)距離為0.2m。負(fù)載制動(dòng)分析：制動(dòng)時(shí)機(jī)車及小車總重m=204T;假定機(jī)車做勻減速運(yùn)動(dòng)，減速度a=0.07m/s2；減速時(shí)間20S，減速距離約28m；小車自重m1=4T；膠輪與鋼軌粘著系數(shù)fa=0.4；制動(dòng)時(shí)，下車所受推力：F推=F減-F阻;其中，F(xiàn)減=ma=204t×0.07=14.28KN； F阻=w0mg=5×200×9.81000=9.8KN；F推=14.28-9.8=4.48KN；車輪與鋼軌粘著力計(jì)算：Fh=fa*m1*g=0.4×4000×9.8=15.68KN;Fh>F推；因此，在正常狀態(tài)下，可以有效制動(dòng)

11、不打滑；假定Fh=F推F減=F推 +F阻=15.68+9.8=25.48KNa=F減m=25.48204t=0.12按照初始速度為5km/h計(jì)算：t=v/a=5/3.6/0.12=11.5ss=7.9m按照初始速度為4km/h計(jì)算：t=v/a=4/3.6/0.12=9.25ss=5.1m制動(dòng)力矩驗(yàn)算：制動(dòng)時(shí)所需總扭矩T= F推×r=15.68×0.155=2430.4Nm（按照Fh=F推）；齒箱傳動(dòng)比i=1:25；T電=97.22Nm；單個(gè)驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)扭矩T電單=24.3Nm；T電單<T制=60Nm；因此，所選型號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)制動(dòng)滿足制動(dòng)需求。由此，若選用MRT98的驅(qū)動(dòng)裝置，啟動(dòng)時(shí)最大扭矩2600Nm>1837Nm;額定扭矩540Nm>連續(xù)運(yùn)行485.