Báo cáo khoa học: "Xác định công suất và xây dựng đặc tính sức kéo đoàn tàu kéo đẩy"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

81
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đặt vấn đề Đoàn tàu kéo đẩy bao gồm một đầu kéo, một đầu đẩy và các toa xe kéo theo ở giữa. Trong quá trình vận dụng trong khu đoạn từ A đến B, các đầu kéo đẩy thay nhau vị trí đầu tiên tuỳ theo h-ớng chạy từ A đến B hoặc ng-ợc lại từ B đến A. Do vậy mà nó không phải quay đầu và cũng không cần thiết bị quay đầu phức tạp. Một đặc điểm của đoàn tàu kéo đẩy là phải gia tốc nhanh khi khởi động cũng nh- sau khi hãm....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "Xác định công suất và xây dựng đặc tính sức kéo đoàn tàu kéo đẩy"

X¸c ®Þnh c«ng suÊt vμ x©y dùng ®Æc tÝnh søc kÐo ®oμn tμu kÐo ®Èy TS. NguyÔn v¨n chuyªn Bé m«n §Çu m¸y - Toa xe Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §H GTVT Tãm t¾t: Bμi b¸o tr×nh bμy c¸ch x¸c ®Þnh c«ng suÊt vμ x©y dùng ®Æc tÝnh søc kÐo cho ®oμn tμu kÐo ®Èy. Summary: This arctile presents to ascertain power and to make tractive performance for pully - hauly train. kÐo, mét ®Çu ®Èy, hai toa kh¸ch vµ mét toa I. §Æt vÊn ®Ò hµng ¨n. - Tèc ®é cao nhÊt trªn ®−êng b»ng lµ §oµn tµu kÐo ®Èy bao gåm mét ®Çu kÐo, 120 km/h. mét ®Çu ®Èy vµ c¸c toa xe kÐo theo ë gi÷a. Trong qu¸ tr×nh vËn dông trong khu ®o¹n tõ A - T¶i träng trôc ®Çu m¸y 12 T/trôc. ®Õn B, c¸c ®Çu kÐo ®Èy thay nhau vÞ trÝ ®Çu tiªn tuú theo h−íng ch¹y tõ A ®Õn B hoÆc - C¨n cø vµo t¶i träng trôc, träng l−îng ng−îc l¹i tõ B ®Õn A. Do vËy mµ nã kh«ng lín nhÊt cña mét ®Çu m¸y lµ 4 x 12 = 48T. ph¶i quay ®Çu vµ còng kh«ng cÇn thiÕt bÞ - T¶i träng trôc toa xe lµ 10T, träng l−îng quay ®Çu phøc t¹p. Mét ®Æc ®iÓm cña ®oµn mét toa xe tèi ®a lµ 40T. tµu kÐo ®Èy lµ ph¶i gia tèc nhanh khi khëi ®éng còng nh− sau khi h·m. ChÝnh v× vËy khi - B¸n kÝnh ®−êng cong: tÝnh to¸n søc kÐo vµnh b¸nh ®Ó x¸c ®Þnh c«ng + Trªn chÝnh tuyÕn R ≥ 100 m suÊt vµnh b¸nh vµ c«ng suÊt ®éng c¬ cÇn cã yªu cÇu riªng. Sau khi x¸c ®Þnh ®−îc c«ng + Trªn ®−êng nh¸nh R ≥ 75 m suÊt vµnh b¸nh cÇn ph¶i x©y dùng ®−êng ®Æc tÝnh søc kÐo ®Ó phôc vô cho c«ng t¸c vËn - Gia tèc ®oµn tµu a = 0,65 m/s2 dông. - §é gi¶m tèc khi h·m a = 1 m/s2 II. Néi dung - C«ng suÊt ®éng c¬ tèi ®a 2 x (600 ÷ 700) = 1200 ÷ 1400 m· lùc A. TÝnh to¸n c«ng suÊt ®oµn tµu kÐo ®Èy. - C«ng thøc trôc ®Çu m¸y B0 - B0 1. C¸c sè liÖu phôc vô cho tÝnh to¸n - TruyÒn ®éng ®Çu m¸y lµ truyÒn ®éng §©y lµ sè liÖu cña mét ®oµn tµu cô thÓ dù ®iÖn ®Þnh thiÕt kÕ ë ViÖt nam : - §−êng kÝnh b¸nh xe D = 780 mm = 0,78 m - Thµnh phÇn ®oµn tµu gåm: Mét ®Çu
2. TÝnh to¸n søc kÐo b¸m cho ®Çu m¸y søc kÐo ®Ó b¶o ®¶m ®oµn tµu ch¹y an toµn. Søc kÐo b¸m quyÕt ®Þnh kh¶ n¨ng søc 3. TÝnh lùc c¶n ®oμn tμu kÐo cña ®oµn tµu trong qu¸ tr×nh tÝnh søc kÐo C¸c c«ng thøc tÝnh lùc c¶n ®oµn tµu c¨n cÇn tÝnh c¸c th«ng sè sau: cø vµo tµi liÖu [1], [3]. - TÝnh hÖ sè b¸m cho ®Çu m¸y ®iesel - TÝnh lùc c¶n c¬ b¶n ®¬n vÞ ®Çu m¸y truyÒn ®éng ®iÖn trªn ®−êng th¼ng ω'o = 1,9 + 0,01V + 0,0003 V 2 [N/KN] 8 μ = 0,25 + V lµ vËn tèc cña ®oµn tµu km/h. 100 + 20.V - TÝnh lùc c¶n c¬ b¶n ®¬n vÞ toa xe kh¸ch - TÝnh hÖ sè b¸m khi vµo ®−êng cong: μr = μ(0,67 + 0,00055R ) ω'o = 1,66 + 0,0075 V + 0,000155 V 2 [N/KN] ' Víi R = 75m vµ R = 100m - TÝnh lùc c¶n ®¬n vÞ quy ®æi ®−êng dèc, ®−êng cong vµ ®−êng hÇm: - TÝnh lùc kÐo b¸m khi ch¹y trªn ®−êng i j = i + ωr + ω S th¼ng: [N / KN] Fb = 2P.g.μ [KN] 700 L r =i+ + 0,00013.L S . Víi P lµ khèi l−îng cña mét ®Çu m¸y R LC g lµ gia tèc träng tr−êng; g = 9,81 m/s2 12,2α =i+ + 0,00013.L S - TÝnh lùc b¸m ®Çu m¸y trong ®−êng LC cong: trong ®ã: Fbr = 2P.g.μr [KN] i - §é dèc cña ®−êng [N/KN] ωr - Lùc c¶n ®¬n vÞ ®−êng cong [N/KN] Tõ c¸c c«ng thøc trªn ta thay c¸c sè liÖu vµo, cho vËn tèc ch¹y tõ 0 ®Õn 120 km/h, ωS - Lùc c¶n ®¬n vÞ ®−êng hÇm [N/KN] ®ång thêi dïng phÇn mÒm MATLAB 6.0 sÏ vÏ Lr - ChiÒu dµi ®−êng cong [m] ®−îc ®å thÞ lùc kÐo b¸m khi ch¹y trªn ®−êng th¼ng vµ trªn ®−êng cong nh− h×nh 1: R - B¸n kÝnh ®−êng cong [m] Fbr [KN] Fbr [KN] LC - ChiÒu dµi ®oµn tµu [m] α - Gãc ë t©m ®−êng cong [radian] LS - ChiÒu dµi ®−êng hÇm [m]. R=0 - TÝnh lùc c¶n vËn hµnh kÐo ®Èy: Lùc c¶n vËn hµnh kÐo ®Èy bao gåm lùc R = 100 c¶n c¬ b¶n ®Çu m¸y, lùc c¶n c¬ b¶n toa xe vµ lùc c¶n phô ®oµn tµu, ký hiÖu lµ W. R = 75 W = [2Pω 'o + Gω 'o + (2P + G).i j ].g [N] ' trong ®ã: H×nh 1. §å thÞ lùc kÐo b¸m P - Khèi l−îng mét ®Çu m¸y [T] Tõ ®å thÞ thÊy r»ng b¸n kÝnh ®−êng cong G - Khèi l−îng 3 toa xe [T] cµng bÐ, lùc b¸m cµng nhá. Do vËy khi ch¹y g - Gia tèc träng tr−êng [m/s2] trong ®−êng cong ph¶i chó ý tíi sù ph¸t huy
4. 4. TÝnh lùc kÐo - TÝnh lùc c¶n vËn hµnh ®oµn tµu khi ch¹y ®µ: TÝnh to¸n søc kÐo cho ®oµn tµu kÐo ®Èy TÝnh + Lùc c¶n ®¬n vÞ ch¹y ®µ ®Çu m¸y: ®−îc thùc hiÖn ë 3 chÕ ®é: ChÕ ®é ch¹y trªn ®−êng b»ng ë tèc ®é cao nhÊt, ë chÕ ®é tèc ω'od = 2,4 + 0,01V + 0,00035 V 2 [N/KN] ®é tÝnh to¸n vµ ë chÕ ®é khëi ®éng. VÒ lý + TÝnh lùc c¶n ch¹y ®µ toµn ®oµn tµu: thuyÕt ®èi víi ®oµn tµu kÐo ®Èy, do khèi l−îng Wd = [2Pω 'od + Gω 'o + (2P + G ).i j ].g ®oµn tµu thÊp, nªn ë chÕ ®é tÝnh to¸n vµ khëi ' [N] ®éng th−êng kh«ng sö dông hÕt c«ng suÊt, dï g Dïng phÇn mÒm MATLAB 6.0 m¸y tÝnh tÝnh søc kÐo ë hai chÕ ®é nµy lín. §Ó chän c«ng sÏ vÏ ra ®å thÞ c¸c lùc c¶n ®¬n vÞ ®Çu m¸y, lùc suÊt tÝnh to¸n hîp lý, ta vËn hµnh lùc kÐo ë ba c¶n ®¬n vÞ toa xe vµ lùc c¶n ®¬n vÞ ch¹y ®µ chÕ ®é trªn ®Ó lùa chän. nh− h×nh 2: - TÝnh lùc kÐo ë tèc ®é cao nhÊt: TÝnh ω0', ω0'', ω0d' [N/KN] §å thÞ lùc c¶n ®¬n vÞ vËn hµnh, ch¹y ®µ ë ®oµn tµu kÐo ®Èy lùc kÐo ë ®Çu m¸y sau b»ng 0,95 lùc kÐo ë ®Çu m¸y tr−íc. NÕu gäi tæng søc kÐo cña c¶ ®oµn ω0d' tµu lµ Fct; lùc kÐo mét ®Çu m¸y tr−íc lµ ω0'' Fct1 ta cã : Fctt = Fct1(1 + 0,95) = Fct1.1,95 c = [2Pω 'o + Gω 'o + (2P + G).0].g ' ω0' ë ®©y lÊy ij = 0 nghÜa lµ ®oµn tµu ph¸t huy tèc ®é cao nhÊt trªn ®−êng b»ng. Thay V = 120 km/h vµo ta ®−îc: H×nh 2. §å thÞ lùc c¶n ®¬n vÞ ®Çu m¸y, toa xe, ch¹y ®μ Fctt = 12629 [N] Trªn c¬ së c¸c gi¸ trÞ lùc c¶n ®¬n vÞ x¸c c ®Þnh ®−îc lùc c¶n vËn hµnh kÐo ®Èy vµ lùc - TÝnh lùc kÐo ®Èy ë tèc ®é tÝnh to¸n: c¶n ch¹y ®µ cña toµn ®oµn tµu ®−îc thÓ hiÖn Fttt = Ftt1(1 + 0,95) = Ftt1.1,95 ë h×nh 3: t W,Wd [N] §å thÞ lùc c¶n vËn hµnh W [N], ch¹y ®µ Wd [N] trong ®ã: Fttt lµ tæng lùc kÐo ®oµn tµu khi t ch¹y ë tèc ®é tÝnh to¸n. Ftt1 lµ lùc kÐo ë ®Çu m¸y tr−íc. Ftt = 1,95 .Ftt1 = [2Pω 'o + Gω 'o + (2P + G ).i j ].g ' Víi ij lµ ®é dèc lín nhÊt trong khu gian Víi vËn hµnh. ω'o vµ ω'o lµ søc c¶n tÝnh ë tèc ®é tÝnh vµ ' to¸n. Ta lÊy tèc ®é tÝnh to¸n V = 15 km/h, ®é H×nh 3. §å thÞ lùc c¶n vËn hμnh kÐo ®Èy, ch¹y ®μ dèc lín nhÊt ij = 17 %0 thay vµo ta ®−îc:
Ftt = 40144 [N] trong ®ã: Fct tÝnh b»ng [N] - TÝnh lùc kÐo khi khëi ®éng, theo [3]. Vct tÝnh b»ng, Vct = 120 [km/h] - Lùc c¶n khëi ®éng ®¬n vÞ ®Çu m¸y lÊy Thay vµo ta ®−îc: ω'q b»ng: = 5 N/KN. 12629 x120 NKct = = 420,97 kW 3600 - Lùc c¶n khëi ®éng ®¬n vÞ ®oµn xe: Nkct = 420,97 [kW] ω 'q = 3 + 0,4.i q ' [KN/N] - C«ng suÊt vµnh b¸nh ë tèc ®é tÝnh to¸n: Víi iq lµ ®é dèc ë vÞ trÝ ®Çu m¸y vµ toa xe Ftt .Vtt Nktt = khëi ®éng. [kW] 3600 - Lùc c¶n ®oµn tµu khi khëi ®éng: 40114 x15 = = 167,27 kW Wq = [2Pω 'q + Gω 'q + (2P + G ).i q ].g [N] ' 3600 Nktt = 167,27 [KW] Thay c¸c gi¸ trÞ vµo ta tÝnh ®−îc: - TÝnh c«ng suÊt vµnh b¸nh khi khëi Wq = 16010 [N] ®éng: - TÝnh lùc kÐo khi khëi ®éng Fq .Vq NKq = Gäi Fq lµ lùc khëi ®éng cña c¶ ®oµn tµu, [kW] 3600 Fq1 lµ lùc khëi ®éng cña ®Çu m¸y tr−íc ta cã: 16010 x2 = = 8,89 kW Fq = Fq1(1 + 0,95) = 1,95.Fq1 3600 = [2Pω'q + Gω'q + (2P + G).iq ].g ' Nkq = 8,89 [kW] Thay c¸c gi¸ trÞ vµo ta tÝnh ®−îc: Sau khi tÝnh to¸n ta lùa chän c«ng suÊt vµnh b¸nh Nkct = 420,97 kW lµ c«ng suÊt kÐo Fq = 16010 [N] cña ®Çu m¸y. 5. TÝnh c«ng suÊt vμnh b¸nh xe 6. TÝnh c«ng suÊt ®éng c¬ diesel cña Trªn c¬ së ®· x¸c ®Þnh ®−îc lùc kÐo ë ®Çu m¸y c¸c chÕ ®é, chóng ta ®· x¸c ®Þnh c«ng suÊt §©y lµ c«ng suÊt cña tæng c¸c ®éng c¬ cÇn thiÕt khi ch¹y ë tèc ®é cao nhÊt, ë tèc ®é ®iesel trªn ®oµn tµu. NÕu gäi hiÖu suÊt c¬ khÝ tÝnh to¸n vµ ë chÕ ®é khëi ®éng. C¨n cø vµo 3 lµ ηck; hiÖu suÊt tæn hao cho c¸c m¸y phô lµ gi¸ trÞ c«ng suÊt, sÏ chän gi¸ trÞ nµo lín nhÊt ηmf; hiÖu suÊt tæn hao cho qu¸ tr×nh truyÒn lµm c«ng suÊt tÝnh to¸n. §©y chÝnh lµ c«ng ®éng lµ ηtd. suÊt vµnh b¸nh tho¶ m·n khi ch¹y ë chÕ ®é trªn. Gi¸ trÞ ®ã lµ gi¸ trÞ c«ng suÊt vµnh b¸nh C¨n cø vµo [2] chän ηck.ηmf = 0,8; lín nhÊt ®Ó x©y dùng ®Æc tÝnh søc kÐo cña ηtd = 0,82. Chóng ta tÝnh ®−îc tÝch: ®Çu m¸y. ηck.ηmf.ηtd = 0,8 x 0,82 = 0,656. - TÝnh c«ng suÊt vµnh b¸nh khi ch¹y ë Ta tiÕn hµnh tÝnh c«ng suÊt ®éng c¬ tèc ®é cÊu t¹o: ®iesel trªn ®Çu m¸y nh− sau : Fct .Vct NKct = [kW] 1. C«ng suÊt ®éng c¬ ®iesel tho¶ m·n khi 3600
C¨n cø vµo c«ng suÊt vµnh b¸nh, chóng ®oµn tµu ch¹y ë tèc ®é cao nhÊt: ta chän lo¹i nµo cã gi¸ trÞ lín nhÊt ®−îc coi lµ Nkct N ect = [kW] th«ng sè tÝnh to¸n. η ck .ηmf .η td Trong ba lo¹i, c«ng suÊt vµnh b¸nh ë c¸c 420,97 tr¹ng th¸i vËn hµnh trªn ®−êng th¼ng, ë tèc ®é = = 641,72 kW 0,656 tÝnh to¸n vµ khi ch¹y ®µ th× c«ng suÊt vµnh b¸nh khi ch¹y ë tèc ®é cao lµ lín nhÊt. Gi¸ trÞ Nect = 641,72 kW cña nã lµ Nkct = 420,97 kW. 2. C«ng suÊt ®éng c¬ ®iesel tho¶ m·n khi 2. X©y dùng ®Æc tÝnh søc kÐo cña ®Çu ®oµn tµu ch¹y ë tèc ®é tÝnh to¸n: m¸y Nktt N ett = [kW] C¨n cø vµo c«ng thøc: η ck .η mf .η td Fct .Vct Nkct = = 420,97 kW 167,27 = = 254,98 kW 3600 0,656 C«ng suÊt 420,97 kW lµ c«ng suÊt vµnh Nett = 254,98 KW b¸nh ë vÞ trÝ toµn t¶i. TruyÒn ®éng cña ®Çu m¸y lµ truyÒn ®éng ®iÖn mét chiÒu, do vËy 3. C«ng suÊt ®éng c¬ ®iesel tho¶ m·n ®Ó ®Æc tÝnh søc kÐo c¬ d¹ng hypebon. Víi c«ng ®oµn tµu khëi ®éng ®−îc: suÊt lµ Nkct ®Æc tÝnh søc kÐo cã d¹ng: Nkq N eq = [kw] F.V η ck .ηmf .η td Nkct = 3600 8,89 = = 13,55 kW Tõ ®©y suy ra: 0,656 3600.Nkct F= Neq = 13,55 [kW] [N] V C¨n cø vµo c¸c gi¸ trÞ Nect, Nett vµ Ncq ta Víi V = [0, 5, 10, 15, ... 120 km/h] chän gi¸ trÞ lín nhÊt lµm c¬ së chän ®éng c¬ cho ®oµn tµu vµ tõ ®ã quyÕt ®Þnh c«ng suÊt §Æc tÝnh søc kÐo ë chÕ ®é toµn t¶i ®−îc ®éng c¬ cña mét ®Çu m¸y vµ lo¹i ®éng c¬ vÏ trªn h×nh 4: ®iesel. ë ®©y chän c«ng suÊt tèi thiÓu cho hai ®éng c¬ trªn ®Çu m¸y lµ 640,72 kW. Nh− vËy c«ng suÊt tèi thiÓu cho mét ®éng c¬ trªn ®Çu m¸y lµ 320,86 kW. TÝnh ra m· lùc, c«ng suÊt tèi thiÓu cho mét ®éng c¬ lµ 436,36 m· lùc. Trªn c¬ së gi¸ trÞ lùa chän mµy ta chän lo¹i ®éng c¬ nµo cã c«ng suÊt lín h¬n c«ng suÊt tÝnh to¸n sÏ tho¶ m·n yªu cÇu cña ®oµn tµu kÐo ®Èy. B. X©y dùng ®Æc tÝnh søc kÐo cña ®Çu m¸y khi kÐo ®Èy H×nh 4. §−êng ®Æc tÝnh søc kÐo ®Çu m¸y kÐo ®Èy 1. Lùa chän c«ng suÊt cña ®Çu m¸y Nh×n vµo ®å thÞ ë tèc ®é thÊp th× lùc kÐo
lín, khi tèc ®é cµng cao th× lùc kÐo gi¶m ®i, ë tèc ®« 120 km/h lùc kÐo b»ng 12,629 KN. Ngoµi ra ®−êng ®Æc tÝnh søc kÐo cßn bÞ h¹n chÕ bëi ®−êng søc kÐo b¸m. III. KÕt luËn. 1. Khi thµnh phÇn ®oµn tµu ®· x¸c ®Þnh, trong ba gi¸ trÞ c«ng suÊt vµnh b¸nh: c«ng suÊt vµnh b¸nh ë tèc ®é lín nhÊt khi ch¹y trªn ®−êng b»ng, c«ng suÊt vµnh b¸nh tÝnh ë tèc ®é tÝnh to¸n vµ ë chÕ ®é khëi ®éng, gi¸ trÞ c«ng suÊt ë tèc ®é lín nhÊt cã gi¸ trÞ lín nhÊt, ®−îc chän lµm c«ng suÊt tÝnh to¸n vµ lÊy lµm c¬ së ®Ó chän ®éng c¬, sau khi tÝnh to¸n kh¼ng ®Þnh c«ng suÊt khi ch¹y ë tèc ®é cao nhÊt lµ c«ng suÊt lín nhÊt. Nã ®−îc chän lµm c¬ së ®Ó tÝnh to¸n thiÕt kÕ. 2. Khi thµnh phÇn ®oµn tµu thay ®æi, cÇn b¶o ®¶m tèc ®é lín nhÊt, c«ng suÊt vµnh b¸nh t¨ng lªn vµ ph¶i chän c«ng suÊt ®éng c¬ t¨ng lªn. 3. §−êng ®Æc tÝnh søc kÐo cho phÐp x¸c ®Þnh ®−îc ®Æc tÝnh vËn hµnh cña ®oµn tµu kÐo ®Èy, cho phÐp ph¸t huy c«ng suÊt ë d¶i tèc ®é tõ nhá nhÊt khi khëi ®éng ®Õn tèc ®é cao nhÊt cña ®oµn tµu. Tµi liÖu tham kh¶o [1]. A.M.BABICHEKOB. Chiaga Poez®ov Chiago- v−e Rachet−. Matxc¬va, 1971. [2]. Tr−êng §¹i häc §−êng s¾t Trung Quèc. Søc kÐo ®oµn tµu. B¾c Kinh, 1996. [3]. NguyÔn V¨n Chuyªn. Søc kÐo ®oµn tµu, Hµ néi 2001. [4]. NguyÔn V¨n Chuyªn, Mai V¨n Th¾m. §Ò môc tÝnh to¸n søc kÐo cña ®oµn tµu kÐo ®Èy. §Ò tµi cÊp nhµ n−íc: "§oµn tµu nhÑ kÐo ®Èy" do ThS. Vò Träng Quúnh chñ tr×. Hµ néi, 2003