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

2、運(yùn)行工況制動(dòng)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(dòng)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(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力矩接觸網(wǎng)受電弓變壓器牽引電機(jī)減速器驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力矩單個(gè)驅(qū)動(dòng)輪對(duì)的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力矩驅(qū)動(dòng)輪作用于鋼軌的力 所引起的鋼軌作用于車(chē)輪的反作用力 即為驅(qū)動(dòng)力。7/28/20225精選課件所有驅(qū)動(dòng)輪總驅(qū)動(dòng)力 即為牽引力。7/28/20226精選課件以一個(gè)動(dòng)軸為隔離體進(jìn)行受力分析則有：0變速運(yùn)動(dòng) =0勻速運(yùn)動(dòng) J輪對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量輪對(duì)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(dòng)輪空轉(zhuǎn)；輪軌的摩擦力由靜摩擦力變?yōu)閯?dòng)摩

3、擦力；動(dòng)軸加速空轉(zhuǎn)；使傳動(dòng)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(gè)系數(shù)。純滾動(dòng)時(shí)，maxf靜7/28/20229精選課件影響max的因素：車(chē)輪荷重線(xiàn)路剛度動(dòng)車(chē)傳動(dòng)裝置走行部的結(jié)構(gòu)輪軌的材料及表面狀態(tài)車(chē)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(jì)算，故用計(jì)算粘著系數(shù)j來(lái)作為計(jì)算依據(jù)。電力機(jī)車(chē)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(chē)阻力一、概述阻力基本阻力：列車(chē)在平直道上牽引運(yùn)行時(shí)的阻力；附力阻力：列車(chē)在坡道上、曲線(xiàn)上、隧道里及起動(dòng)時(shí)所增加的阻力阻力的表示方法單位基本阻力=列車(chē)總阻力/列車(chē)總質(zhì)量單位附加阻力=列車(chē)總附加阻力/列車(chē)總質(zhì)量7/28/202212精選課件二、基本阻力單位基本阻力的計(jì)算公式7/28/202213精選課件三、附加阻力坡道阻力：由列車(chē)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(xiàn)阻力：列車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)增加的阻力。r=700/R （單位曲線(xiàn)阻力）隧道空氣附加阻力：列車(chē)通過(guò)隧道時(shí)，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(dòng)附加阻力：列車(chē)因停留而產(chǎn)生的附加阻力。單位起動(dòng)附加阻力公式：四、列車(chē)總阻力牽引和惰行運(yùn)行時(shí)，列車(chē)總阻力：W=(0+j)G起動(dòng)時(shí)，列車(chē)總阻力：Wq=(0+j+q)G7/28/202215精選課件3-4 列車(chē)運(yùn)行所需功率及牽引機(jī)電功率估算一、列車(chē)運(yùn)行特點(diǎn)影響列車(chē)運(yùn)行所需功率的因素：起動(dòng)加速度最大運(yùn)行速度 最大坡度列車(chē)編組方式車(chē)輛總質(zhì)量7/28/202216精選課件城軌車(chē)輛牽引電機(jī)的負(fù)載特性：斷續(xù)式，工作方式為短時(shí)重復(fù)。車(chē)輛在某一區(qū)段內(nèi)的運(yùn)行速度曲線(xiàn)。7/28/202217精選課件電機(jī)牽引特性曲線(xiàn)電機(jī)的額定功率可按起動(dòng)加速過(guò)程、平均加速過(guò)程和能量守恒過(guò)程進(jìn)行估算。7/28/2

6、02218精選課件二、按起動(dòng)加速過(guò)程進(jìn)行估算1、起動(dòng)加速度（a）的概念及取值范圍 通常指列車(chē)起動(dòng)過(guò)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(chē)輛：a=0.91.0m/s2輕軌車(chē)輛：a=0.81.3m/s27/28/202219精選課件2、列車(chē)平均起動(dòng)牽引力F牽引力F=加速力+阻力F=9.81G102(1+)a+0+q+i+r3、列車(chē)牽引運(yùn)行所需功率PP=FVA4、每臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)所需功率PmPm=P/n/7/28/202220精選課件三、按加速到Vmax時(shí)的平均加速過(guò)程估算列車(chē)所需功率：P=GapVmax牽引電動(dòng)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(chē)在某區(qū)間運(yùn)行時(shí)，其勢(shì)能與動(dòng)能之和始終保持不變。所需動(dòng)能：Ev=GVmax2/2所需勢(shì)能：Eh=9.81Gh所需時(shí)間：t=S/Vav所需功率：P=2(Ev+Eh)/t P(t/2)=Ev+Eh每臺(tái)牽引電機(jī)所需額定功率： Pm=P/n/7/28/2022