第1篇2电力牵引设计基础

1、第1篇 电力牵引基础第第2章章 电力牵引设计基础电力牵引设计基础n牵引计算基础牵引计算基础n牵引供电简介牵引供电简介n交流传动系统简介交流传动系统简介n牵引传动系统匹配与容量选定牵引传动系统匹配与容量选定n牵引电机设计问题牵引电机设计问题2.1 牵引计算基础1. 牵引计算的意义：n牵引计算是研究列车在各种外力作用下，一系列与行车有关的实际问题，包括列车运行速度和时间、牵引质量、机车能耗、列车制动距离等问题的计算与解算。n这些指标在铁路设计及既有线改建中，是计算铁路的通过能力、输送能力、车站分布、线路纵断面坡段、机车交路、运营支出的基本出发资料，也是评比各设计方案优劣的主要依据。n备注：列车运动

2、中，实际受力非常复杂；在牵引计算中，只研究对列车运动产生影响的外力，并将列车视为质点集中于列车中心，进行分析计算。作用在列车上的力：机车牵引力F、列车运行阻力W、列车制动力B2.列车牵引力列车牵引力 由动力传动装置由动力传动装置产生产生的、与列车运行的、与列车运行方向方向相同、相同、驱动驱动列车运行列车运行并可由司机根据需要并可由司机根据需要调节调节的的外力外力。4F F QAM5通过能量转换装置和传动装置，传递到机车动轮上是动轮收到扭通过能量转换装置和传动装置，传递到机车动轮上是动轮收到扭矩矩M M的作用的作用轴荷重轴荷重Q Q压在钢轨压在钢轨A A点形成的静摩擦阻止点形成的静摩擦阻止M M

3、产生动轮产生动轮对钢轨作用力对钢轨作用力FF钢轨对轮的反作用力钢轨对轮的反作用力F Fn按能量传递顺序分：按能量传递顺序分： 按能量转换过程限制关系分：按能量转换过程限制关系分：牵引电机牵引力牵引电机牵引力粘着牵引力粘着牵引力柴油机牵引力柴油机牵引力电力机车内燃机车传动装置牵引力传动装置牵引力粘着牵引力粘着牵引力指示牵引力指示牵引力轮周牵引力轮周牵引力车钩牵引力车钩牵引力iFFFgF61)车钩牵引力车钩牵引力 机车牵引客、货车辆的纵向力，以机车牵引客、货车辆的纵向力，以Fg表示。表示。机车是一种能量转换装置。使机车牵引车辆沿轨机车是一种能量转换装置。使机车牵引车辆沿轨道运行的外力肯定来自钢轨和

4、轮周。这个力的道运行的外力肯定来自钢轨和轮周。这个力的产生必需具备下列两个条件：产生必需具备下列两个条件：-机车动轮上有动力传动装置传来的旋转力矩。机车动轮上有动力传动装置传来的旋转力矩。-动轮与钢轨接触并存在摩擦作用。动轮与钢轨接触并存在摩擦作用。由动力传动装置引起的，与列车运行方向相同的由动力传动装置引起的，与列车运行方向相同的外力外力,它是司机可以调节的机车牵引力。它是司机可以调节的机车牵引力。由于它作用于动轮轮周由于它作用于动轮轮周(踏面踏面),所以通常称为轮周所以通常称为轮周牵引力。牵引力。2) 轮周牵引力轮周牵引力n机车重力使动轮粘着于钢轨上而产生的作用于动轮轮周上的外力之和，称为

5、轮周牵引力，简称机车牵引力。n我国牵引计算规程规定：牵引计算中的机车牵引力F均按动轮轮周牵引力计算。在牵引质量计算中需要检查车钩牵引力。轮周牵引力的产生轮周牵引力的产生 n由于机车本身移动要消耗掉一些牵引力，由于机车本身移动要消耗掉一些牵引力，所以车钩牵引力总比轮周牵引力小，即所以车钩牵引力总比轮周牵引力小，即FgF W，或，或F Fg + WF M/R3)3)指示牵引力指示牵引力假定机车动力传动装置引起的机械功毫无假定机车动力传动装置引起的机械功毫无损失地传到动轮轮周上所得到的机车牵损失地传到动轮轮周上所得到的机车牵引力。用引力。用Fi表示。表示。则轮周牵引力为：则轮周牵引力为： F Fi

6、* i1)轮轨间的摩擦轮轨间的摩擦 n最大静摩擦力最大静摩擦力 n滑动摩擦力滑动摩擦力 n空转空转（4） 粘着粘着牵引力牵引力牵引力的限制牵引力的限制 FM， M F, FF静 轮轨相对滑动 动轮空转 丧失牵引力FM静2动静F受轮轨粘着力（相当于轮轨最大受轮轨粘着力（相当于轮轨最大静摩擦力）的限制，静摩擦力）的限制， 即即FFQ132)2)轮轨间的粘着轮轨间的粘着 n纵向和横向滑动。纵向和横向滑动。n在铁路牵引和制动理论中，在分析轮轨间纵向力在铁路牵引和制动理论中，在分析轮轨间纵向力问题时，不用问题时，不用“静摩擦静摩擦”这个名词，而以这个名词，而以“粘着粘着”来代替它。来代替它。 n相应地，

7、在粘着状态下轮轨间纵向水平作用力的相应地，在粘着状态下轮轨间纵向水平作用力的最大值就称为粘着力，而把粘着力与轮轨间垂直最大值就称为粘着力，而把粘着力与轮轨间垂直载荷之比称为粘着系数。载荷之比称为粘着系数。 理论粘着系数。理论粘着系数。 计算粘着系数。计算粘着系数。 n轮轨接触表面状态轮轨接触表面状态n运行速度运行速度n机车转向架构造机车转向架构造n环境气候环境气候影响计算粘着系数的因素：影响计算粘着系数的因素：粘着系数与运行速度、气候条件间的关系粘着系数与运行速度、气候条件间的关系 提高粘着力的方法和措施提高粘着力的方法和措施1 改善轮轨接触面的状态改善轮轨接触面的状态(1)撒沙撒沙(2)用机

8、械方法来清洁钢轨用机械方法来清洁钢轨2 改善机车走行部性能改善机车走行部性能(1)使动轮具有相同的轮径，使动轴具有均衡的轴使动轮具有相同的轮径，使动轴具有均衡的轴重。重。(2)保持走行部的清洁。保持走行部的清洁。3 优化设计：采用无级调速控制，使牵引力变化优化设计：采用无级调速控制，使牵引力变化均匀。均匀。主动防滑机车粘着牵引力的概念及计算机车粘着牵引力的概念及计算计算粘着牵引力 KN ；机车粘着质量 t ； 重力加速度 （9.81m/s2）； 计算粘着系数。受轮轨粘着牵引力限制允许机车发挥的最大牵引力。受轮轨粘着牵引力限制允许机车发挥的最大牵引力。jFPg(KN)jFPPgjPKNF211、

9、计算粘着系数j的计算式：12 0.2410088.866 0.1894448 0.280.0006 506jjjvKvGvv国产电力机车型电力机车型电力机车3 3）计算粘着系数）计算粘着系数 5.9 0.248752072ND 0.24280011jjvv国产电传动内燃机车型电传动内燃机车30 100jv前进型、建设型蒸汽机车22机车不同运行速度下的计算粘着系数表机车不同运行速度下的计算粘着系数表0102030405060国产电力机国产电力机车车 0.3600.3070.2860.2750.2690.264 0.2616K型电力型电力机车机车 0.3900.3530.3270.3090.294

10、0.2830.2748G型电力型电力机车机车 0.3600.3100.2920.2790.2700.2610.254国产电传动国产电传动内燃机车内燃机车 0.3270.2690.2600.2570.2550.2530.253ND5电传动电传动内燃机车内燃机车 0.3320.3210.3130.3060.3000.2950.291粘降粘降- -j j 的修正的修正定义定义 ：机车在曲线上运行时，由于钢轨超机车在曲线上运行时，由于钢轨超高及内外侧动轮走行距离不同引起横向和高及内外侧动轮走行距离不同引起横向和纵向滑动等原因，粘着系数将要减小。纵向滑动等原因，粘着系数将要减小。 n电力机车在曲线半径及小于电力机车在曲线半径及小于600m时，计时，计算粘着系数算粘着系数 rj(0.67+0.00