第3章_軌道交通牽引力

1、機(jī)車牽引力機(jī)車牽引力1.4 機(jī)車牽引力的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和取值規(guī)定機(jī)車牽引力的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和取值規(guī)定1.1 概述概述 機(jī)車牽引力的概念、形成及分類機(jī)車牽引力的概念、形成及分類1.2 黏著牽引力黏著牽引力 牽引力的限制、牽引力的限制、 粘著牽引力的概念及計(jì)算、粘著牽引力的概念及計(jì)算、 計(jì)算粘著系數(shù)及修正計(jì)算粘著系數(shù)及修正1.3 機(jī)車牽引特性機(jī)車牽引特性 電力機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車、蒸汽機(jī)車牽引特性電力機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車、蒸汽機(jī)車牽引特性11.1 概述概述由動(dòng)力傳動(dòng)裝置由動(dòng)力傳動(dòng)裝置產(chǎn)生產(chǎn)生的、與列車運(yùn)行的、與列車運(yùn)行方向方向相同、相同、驅(qū)動(dòng)列驅(qū)動(dòng)列車運(yùn)行車運(yùn)行并可由司機(jī)根據(jù)需要并可由司機(jī)根據(jù)需要調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)的的外力外力。通

2、過能量轉(zhuǎn)換裝置和傳動(dòng)裝置，傳遞到機(jī)車動(dòng)輪上是動(dòng)輪收到扭通過能量轉(zhuǎn)換裝置和傳動(dòng)裝置，傳遞到機(jī)車動(dòng)輪上是動(dòng)輪收到扭矩矩M M的作用的作用軸荷重軸荷重Q Q壓在鋼軌壓在鋼軌A A點(diǎn)形成的靜摩擦阻止點(diǎn)形成的靜摩擦阻止M M產(chǎn)生動(dòng)輪產(chǎn)生動(dòng)輪對(duì)鋼軌作用力對(duì)鋼軌作用力FF鋼軌對(duì)輪的反作用力鋼軌對(duì)輪的反作用力F F2F F QAM3 按能量傳遞順序分：按能量傳遞順序分： 按能量轉(zhuǎn)換過程限制關(guān)系分：按能量轉(zhuǎn)換過程限制關(guān)系分：牽引電機(jī)牽引力牽引電機(jī)牽引力黏著牽引力黏著牽引力柴油機(jī)牽引力柴油機(jī)牽引力電力機(jī)車內(nèi)燃機(jī)車傳動(dòng)裝置牽引力傳動(dòng)裝置牽引力黏著牽引力黏著牽引力指示牽引力指示牽引力輪周牽引力輪周牽引力車鉤牽引力車鉤

3、牽引力iFFFgF4F F QAMR 由力矩平衡條件：由力矩平衡條件： M=F R F =M /R M 動(dòng)輪扭矩 R 動(dòng)輪半徑 對(duì)整個(gè)機(jī)車：對(duì)整個(gè)機(jī)車： F=mF m 機(jī)車動(dòng)軸數(shù) 1、輪周牽引力、輪周牽引力F：鋼軌作用于機(jī)車動(dòng)輪踏面的力。鋼軌作用于機(jī)車動(dòng)輪踏面的力。 考察某一動(dòng)軸：考察某一動(dòng)軸：2、車鉤牽引力、車鉤牽引力gFgFFWW機(jī)車總阻力51.2 黏著黏著牽引力牽引力一、牽引力的限制一、牽引力的限制 FM， M F, FF靜 輪軌相對(duì)滑動(dòng) 動(dòng)輪空轉(zhuǎn) 喪失牽引力FM靜2動(dòng)靜F受輪軌粘著力（相當(dāng)于輪軌最大受輪軌粘著力（相當(dāng)于輪軌最大靜摩擦力）的限制，靜摩擦力）的限制， 即即FFQ6二、機(jī)車粘

4、著牽引力的概念及計(jì)算二、機(jī)車粘著牽引力的概念及計(jì)算計(jì)算黏著牽引力 KN ；機(jī)車粘著質(zhì)量 t ； 重力加速度 （9.81m/s2）； 計(jì)算粘著系數(shù)。受輪軌黏著牽引力限制允許機(jī)車發(fā)揮的最大牽引力。受輪軌黏著牽引力限制允許機(jī)車發(fā)揮的最大牽引力。jFPg(KN)jFPPgjPKNF71、計(jì)算黏著系數(shù)j的計(jì)算式：12 0.2410088.866 0.1894448 0.280.0006 506jjjvKvGvv國產(chǎn)電力機(jī)車型電力機(jī)車型電力機(jī)車三、計(jì)算黏著系數(shù)三、計(jì)算黏著系數(shù) 5.9 0.248752072ND 0.24280011jjvv國產(chǎn)電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車型電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車30 100jv前進(jìn)型、建設(shè)型蒸

5、汽機(jī)車82、j 的修正(0.670.00055 )600rjRR三、計(jì)算黏著系數(shù)三、計(jì)算黏著系數(shù) 產(chǎn)生原因：修正公式：電機(jī)機(jī)車內(nèi)燃機(jī)車(0.8050.000355 )550rjRR小半徑曲線上黏著系數(shù)修正：小半徑曲線上黏著系數(shù)修正： 長隧道黏著系數(shù)修正（長隧道黏著系數(shù)修正（L1000m） ： 由試驗(yàn)確定四、黏著牽引力曲線四、黏著牽引力曲線 根據(jù)各型機(jī)車不同速度下的黏著牽引力，在坐標(biāo)圖中會(huì)出黏著牽引根據(jù)各型機(jī)車不同速度下的黏著牽引力，在坐標(biāo)圖中會(huì)出黏著牽引力與速度的關(guān)系曲線。力與速度的關(guān)系曲線。 91.3 機(jī)車牽引特性機(jī)車牽引特性一、電力機(jī)車牽引特性一、電力機(jī)車牽引特性 1 1、牽引電動(dòng)機(jī)的電流

6、特性、牽引電動(dòng)機(jī)的電流特性在一定電壓下牽引電動(dòng)機(jī)電流在一定電壓下牽引電動(dòng)機(jī)電流Id與運(yùn)行速度與運(yùn)行速度v的關(guān)系的關(guān)系 。()deddddedUC nI RIUC nR 100060100060cddcdenvDUCvIRCCD短時(shí)電流短時(shí)電流（最大電流、粘著電流525Q）、小時(shí)電流小時(shí)電流（500Q）、持續(xù)電流持續(xù)電流（450Q） 2 2、機(jī)車牽引力特性、機(jī)車牽引力特性 指機(jī)車牽引力指機(jī)車牽引力F與牽引電機(jī)電流與牽引電機(jī)電流Id的關(guān)系，可以由電機(jī)的關(guān)系，可以由電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式和牽引力轉(zhuǎn)矩的關(guān)系導(dǎo)出：的電磁轉(zhuǎn)矩公式和牽引力轉(zhuǎn)矩的關(guān)系導(dǎo)出： 322101000dcdmdcmMmCDDFI 3 3

7、、機(jī)車牽引特性曲線、機(jī)車牽引特性曲線指表示機(jī)車輪周牽引力指表示機(jī)車輪周牽引力F與運(yùn)行速度與運(yùn)行速度v之間的關(guān)系的特性曲線。之間的關(guān)系的特性曲線。 機(jī)車輪周功率機(jī)車輪周功率N u機(jī)車功率機(jī)車功率機(jī)車標(biāo)稱功率機(jī)車標(biāo)稱功率Nb 1000136003.6FvNFv(0.97 0.98)bNNu機(jī)車牽引特性曲線機(jī)車牽引特性曲線（1 1）理想牽引力曲線理想牽引力曲線要求：在牽引工況下，機(jī)車要求：在牽引工況下，機(jī)車恒功率恒功率輸出輸出。 即 N=F N=F V V曲線受曲線受F F 與與V Vg g的限制，的限制， V Vg g為機(jī)車構(gòu)造速度為機(jī)車構(gòu)造速度VgFVV1125 01 5 01 0 02 5 0

8、2 0 03 5 03 0 04 0 05 0 04 5 02 04 06 08 01 0 0591 31 72 12 52 93 3 - I3 3 - I I3 3 - I I I4 5 0 A ( 持 續(xù) 制 )3 3 m5 2 5 A ( 持 續(xù) 制 )圖 1 - 7 S S 1 型 電 力 機(jī) 車 牽 引 特 性（2） 機(jī)車實(shí)際的牽引力特性曲線131、柴油機(jī)牽引力柴油機(jī)牽引力二、內(nèi)燃機(jī)車牽引特性二、內(nèi)燃機(jī)車牽引特性 受柴油機(jī)功率（或能力）限制的機(jī)車牽引力受柴油機(jī)功率（或能力）限制的機(jī)車牽引力柴油機(jī)牽引力。柴油機(jī)牽引力。 2 2、柴油機(jī)牽引力的計(jì)算、柴油機(jī)牽引力的計(jì)算 柴油機(jī)牽引力可以根

9、據(jù)每分鐘汽缸中燃?xì)馑鞯墓?，扣除機(jī)械摩擦損失及自身消耗柴油機(jī)牽引力可以根據(jù)每分鐘汽缸中燃?xì)馑鞯墓?，扣除機(jī)械摩擦損失及自身消耗、機(jī)車輔助裝置消耗和傳動(dòng)損失后，與同一時(shí)間內(nèi)輪周牽引力所作的功相等而求得。、機(jī)車輔助裝置消耗和傳動(dòng)損失后，與同一時(shí)間內(nèi)輪周牽引力所作的功相等而求得。 3 3、內(nèi)燃機(jī)車傳動(dòng)裝置牽引力、內(nèi)燃機(jī)車傳動(dòng)裝置牽引力柴油機(jī)裝車功率柴油機(jī)裝車功率Ne亦稱柴油機(jī)最高運(yùn)用功率，由機(jī)車生產(chǎn)廠家標(biāo)定。亦稱柴油機(jī)最高運(yùn)用功率，由機(jī)車生產(chǎn)廠家標(biāo)定。柴油機(jī)的柴油機(jī)的(0.80 0.84)beNNzld10003cos1000ffdcffcU INU IN 直流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī)zld0.00363c

10、os0.0036ffdcffcU IFvU IFv 直流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī)0.0036dddcU IFmv 14 在高海拔、高溫、長大隧道條件下，在高海拔、高溫、長大隧道條件下，F(xiàn) F需修正：需修正： P P 海拔修正系數(shù)海拔修正系數(shù) h h 溫度修正系數(shù)溫度修正系數(shù) s s 隧道修正系數(shù)隧道修正系數(shù)5 5、內(nèi)燃機(jī)車牽引力的修正、內(nèi)燃機(jī)車牽引力的修正 xphsFF 多機(jī)牽引與補(bǔ)機(jī)的多機(jī)牽引與補(bǔ)機(jī)的F F修正修正 重聯(lián)操縱重聯(lián)操縱 取全值取全值 多機(jī)牽引：多機(jī)牽引： 分別操縱分別操縱 第二臺(tái)后取第二臺(tái)后取0.980.98 補(bǔ)機(jī)：補(bǔ)機(jī)： 尾部機(jī)車取尾部機(jī)車取0.950.9515圖1-3 DF4(貨)

11、型電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車的牽引特性6 6、內(nèi)燃機(jī)車牽引特性曲、內(nèi)燃機(jī)車牽引特性曲 16圖1-4 DF11(貨)型電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車的牽引特性nc=1350r/min牽引計(jì)算主要數(shù)據(jù)FmaxDjFqVjminP項(xiàng)目KhehLjWqcVsWOV數(shù) 值5N/KN23.0m500kN2.56+0.037V+0.000042V*V210.6g/kw*h4.643100.0Km/h301.4kN1013mm395.4KN24.0km/h135.0t508010090607021.530402010152.994.174.583.3124.5107.3327.3248.4192.0331.2352.8F171、蒸汽機(jī)車

12、牽引力受哪些影響蒸汽機(jī)車牽引力受哪些影響三、蒸汽機(jī)車牽引特性三、蒸汽機(jī)車牽引特性 粘著牽引力、鍋爐牽引力、汽機(jī)牽引力粘著牽引力、鍋爐牽引力、汽機(jī)牽引力 2 2、蒸蒸汽汽機(jī)機(jī)車車牽牽引引特特性性曲曲 6 04 08 01 0 01 2 01 4 01 6 01 8 02 0 02 2 02 4 03 0 02 8 02 6 01 02 03 05 06 07 08 00 . 20 . 40 . 50 . 60 . 6 50 . 32 02 53 03 54 09 56 5圖 1 - 9 Q J 型 蒸 汽 機(jī) 車 牽 引 特 性2 018一、計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)一、計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)1.4 1.4 機(jī)車牽引力的計(jì)算標(biāo)

13、準(zhǔn)和取值規(guī)定機(jī)車牽引力的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和取值規(guī)定1 1、持續(xù)電流、持續(xù)電流IcIc、持續(xù)速度、持續(xù)速度vc與持續(xù)牽引力與持續(xù)牽引力Fc持續(xù)電流持續(xù)電流保證牽引電機(jī)長時(shí)間安全工作的電流。保證牽引電機(jī)長時(shí)間安全工作的電流。持續(xù)速度持續(xù)速度電力機(jī)車在最高級(jí)位的滿磁場(chǎng)，內(nèi)燃機(jī)車電力機(jī)車在最高級(jí)位的滿磁場(chǎng)，內(nèi)燃機(jī)車在最高手柄位或最高柴油機(jī)轉(zhuǎn)速那條牽引特性曲線上，可以在最高手柄位或最高柴油機(jī)轉(zhuǎn)速那條牽引特性曲線上，可以找到實(shí)現(xiàn)持續(xù)電流的速度。（可以長期運(yùn)行的最低速度）找到實(shí)現(xiàn)持續(xù)電流的速度。（可以長期運(yùn)行的最低速度）持續(xù)牽引力持續(xù)牽引力在牽引特性曲線上，持續(xù)速度所對(duì)應(yīng)點(diǎn)在牽引特性曲線上，持續(xù)速度所對(duì)應(yīng)點(diǎn)的牽引力

14、。（一般小于黏著牽引力）的牽引力。（一般小于黏著牽引力）19Vj 由最佳牽引重量決定的速度，即機(jī)車牽引重量確定由最佳牽引重量決定的速度，即機(jī)車牽引重量確定的列車通過區(qū)間限制坡道時(shí)，允許使用的最小速度；的列車通過區(qū)間限制坡道時(shí)，允許使用的最小速度；Fj 牽引牽引重量重量G G由由V Vj j為條件得出，對(duì)應(yīng)為條件得出，對(duì)應(yīng)G G和和V Vj j的牽引力的牽引力F F，即，即為計(jì)算牽引力為計(jì)算牽引力F Fj j。NF VFV與 成反比3 3、機(jī)車計(jì)算起動(dòng)牽引力、機(jī)車計(jì)算起動(dòng)牽引力FqFq2、 機(jī)車計(jì)算速度機(jī)車計(jì)算速度V Vj j與計(jì)算牽引力與計(jì)算牽引力F Fj j 在起動(dòng)條件下機(jī)車所能發(fā)揮的最大牽

15、引力，用以計(jì)算起動(dòng)在起動(dòng)條件下機(jī)車所能發(fā)揮的最大牽引力，用以計(jì)算起動(dòng)牽引質(zhì)量。牽引質(zhì)量。 列車啟動(dòng)時(shí)，所要求的牽引力。一般，起動(dòng)牽引力Fq由速度為2.5Km/h的列車阻力決定，即Fq按V 2.5Km/h確定。起動(dòng)牽引力起動(dòng)牽引力Fq在粘著牽引力與起動(dòng)電流所決定的牽引力中取小者。在粘著牽引力與起動(dòng)電流所決定的牽引力中取小者。20后臺(tái)機(jī)車去后臺(tái)機(jī)車去0.980.98逆向取逆向取0.900.90；后面補(bǔ)機(jī)取后面補(bǔ)機(jī)取0.950.95逆向取逆向取0.850.85。二、多機(jī)牽引是牽引力取值的規(guī)定二、多機(jī)牽引是牽引力取值的規(guī)定 使用系數(shù)的目的：使用系數(shù)的目的：為了在運(yùn)用中對(duì)機(jī)車功率使用留有余地，避免由于為

16、了在運(yùn)用中對(duì)機(jī)車功率使用留有余地，避免由于長時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)而降低機(jī)車使用壽命，使機(jī)車經(jīng)常處長時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)而降低機(jī)車使用壽命，使機(jī)車經(jīng)常處于良好的技術(shù)狀態(tài)，于良好的技術(shù)狀態(tài)，牽規(guī)牽規(guī)規(guī)定實(shí)際使用的最大牽引規(guī)定實(shí)際使用的最大牽引力乘以使用系數(shù)，即力乘以使用系數(shù)，即三、牽引力使用系數(shù)三、牽引力使用系數(shù)yjyFF(0.9)y21四、最大牽引力的取值四、最大牽引力的取值電力機(jī)車和電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車：電力機(jī)車和電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車：在低速區(qū)，取min（起動(dòng)電流所決定的牽引力，黏著牽引力）；隨著速度增加，按最高滿磁場(chǎng)、持續(xù)電力限制和最深磁場(chǎng)削弱的牽引力曲線取值。內(nèi)燃機(jī)車：內(nèi)燃機(jī)車：按最高手柄位（最高柴油機(jī)轉(zhuǎn)速）的牽引力曲線取。最大牽引力是指機(jī)車牽引特性的最大牽引力是指機(jī)車牽引特性的“外包線外包線”所表示的牽引力。所表示的牽引力。牽引計(jì)算時(shí)取機(jī)車在同一速度下能夠發(fā)揮的最大牽引力來計(jì)算。牽引計(jì)算時(shí)取機(jī)車在同一速度下能夠發(fā)揮的最大牽引力來計(jì)算。225 01 5 01 0 02 5 02 0 03 5 03 0 04 0 05 0 04 5 02 04 06 08 01 0 0591 31 72 12 52 93 3 - I3 3 - I I3 3 - I I I4 5 0 A ( 持 續(xù) 制 )3 3 m5 2 5 A ( 持 續(xù)