Báo cáo khoa học: "tính toán đặc tính kéo của đầu máy d10h khi nâng cao tốc độ" ppsx

tính toán đặc tính kéo của đầu máy d10h khi nâng cao tốc độ TS. Nguyễn hữ u dũng Bộ môn Đầu máy - Toa xe i. Đặt vấn đề Khoa Cơ khí - Trờng ĐHGTVT Tóm tắt: Bi báo trình by phơng pháp xây dựng đồ thị sức kéo v tính trọng lợng kéo của đầu máy D10H sau khi cải tạo nâng cao tốc độ. Summary: The paper presents an establishment method on traction force curve and calculation of pulling capacity for locomotive after rehabilitated to increase speed. Hiện nay Liên Hiệp ĐSVN có chủ trơng thay động cơ và nâng cao tốc độ đầu máy D10H để kéo tầu khách trên tuyến Hà nội - Yên bái. Theo phơng án kỹ thuật đã đợc thông qua: Động cơ trên đầu máy hiện nay là động cơ 12V180ZJ của Trung quốc sẽ đợc thay bằng động cơ CAT 3508B của Mỹ có cùng số vòng quay 1500 vòng/phút và cùng công suất 1100 mã lực. Vấn đề làm cho một số ngời còn băn khoăn là sau khi cải tạo nh thế sức kéo của đầu máy cũng nh trọng lợng kéo của nó sẽ thay đổi ra sao và liệu nó có đáp ứng đợc yêu cầu kéo tầu khách của Xí nghiệp hay không? Những tính toán sau đây sẽ trả lời câu hỏi đó. ii. Xây dựng đặc tính sức kéo của đầu máy sau khi cải tạo Do động cơ mới có công suất bằng công suất động cơ cũ nên có thể coi nh công suất của đầu máy không thay đổi vì thế có thể xây dựng đờng đặc tính sức kéo của đầu máy sau khi cải tạo dựa trên cơ sở đờng đặc tính sức kéo của đầu máy trớc khi cải tạo. Nếu tốc độ đầu máy sau khi cải tạo đợc nâng lên đến 70 km/h thì tỉ số tốc độ lớn nhất trớc và sau khi cải tạo là: 33,1 5,52 70 cumaxV moimaxV kv === (1) Dựa trên công thức tính công suất đầu máy ta có: kv F 270 kv.V 270 VF N KK KK K == (2) có nghĩa là nếu tốc độ đầu máy đợc tăng lên bao nhiêu lần thì sức kéo đầu máy sẽ giảm đi bấy nhiêu lần. Hình 1. Đặc tính sức kéo của đầu máy D10H trớc v sau khi cải tạo Vì thế chúng ta có thể xây dựng đặc tính sức kéo của đầu máy sau khi cải tạo bằng cách sử dụng chính ngay đặc tính sức kéo cũ của đầu máy với sự thay đổi tỉ lệ của các trục toạ độ: Tỉ lệ trục vận tốc đợc tăng lên kv lần, nghía là mỗi giá trị vận tốc V trớc kia đợc chuyển thành: V.kv Tỉ lệ trục sức kéo đợc giảm đi kv lần, nghía là mỗi giá trị sức kéo F K trớc kia đợc chuyển thành: F K / kv = F K . k F Trong đó: 75,0 70 5,52 kv 1 k F === (3) Đặc tính sức kéo bám vì chỉ có trục vận tốc thay đổi cần tính lại theo công thức: BBB PF = (4) trong đó: hệ số bám B phụ thuộc vận tốc: V20100 8 25,0 B + += (5) Kết quả tính sức kéo bám đợc ghi trong bảng sau: V [km/h] 0 5 10 15 B 0,33 0,29 0,277 0,27 F B [ T ] B 18,48 16,24 15,49 15,12 Toàn bộ đặc tính sức kéo của đầu máy trớc và sau khi cải tạo đợc thể hiện trên hình 1. Chúng ta nhận thấy: ở những tốc độ thấp dới 20 km/h sức kéo bị giảm đáng kể nhng đây không phải là vùng tốc độ thờng xuyên vận dụng. Trong khoảng từ 20 đến 50 km/h hai đờng đặc tính gần nh trùng nhau chứng tỏ ở những tốc độ này sức kéo không bị suy giảm. Trên 50 km/h là vùng tốc độ mở rộng sức kéo giảm theo quy luật hyperbol. Nh vậy việc tăng tốc độ không làm giảm khả năng kéo so với trớc nhng lại lại mở rộng thêm đợc vùng tốc độ vận dụng. Iii. tính toán trọng lợng kéo của đầu máy sau khi cải tạo 1. Tính trọng lợng đoàn tầu theo độ dốc hạn chế của tuyến đờng Theo công thức: ( ) () i" i'PF G O OK + + = (6) trong đó: F K là sức kéo lâu dài của đầu máy F K = 110000 kg; P là trọng lợng của đầu máy P = 56 T; O là sức cản cơ bản của đầu máy. Theo quy trình tính sức kéo của Liên hiệp ĐSVN ban hành ngày 24 - 5 - 1985: 2 LO O V M F0453,0 V0931,0 q 132 5,6' +++= (7) với q O là tải trọng trục, q O = 14 [T]; F là tiết diện ngang của đầu máy, [m 2 ]; M L là khối lợng của đầu máy M L = 56 [T]. Ta tính đợc: (8) ]T/N[V0086,0V0931,093,15' 2 O ++= O là sức cản cơ bản của toa xe. Lấy theo toa xe khách 4 trục ổ bi: (9) ]T/N[V0029,0V26,015" 2 O ++= Với V là vận tốc dài lâu của đầu máy V = 16,2 km/h. i là độ dốc hạn chế của tuyến đờng, i = 12 o / o o ta tính đợc: O = 19,6952 [N/T] = 2,01 [kg/T] O = 19,973 [N/T] = 2,038 [kg/T] Nh vậy: ( ) () ]T[7,727 12038,2 1201,25611000 Q = + + = (10) Trên độ dốc i =12 o / oo đầu máy có thể kéo đợc đoàn tầu có Q = 728 [T]. 2. Tính trọng lợng đoàn tầu theo điều kiện khởi động Theo công thức: ( ) () maxiKD maxiOKD " 'PF G + + = (11) trong đó: F KD là sức kéo khi khởi động của đầu máy F K = 15500 kg; O là sức cản cơ bản của đầu máy khi khởi động O = 5 kg/T; O là sức cản đơn vị của toa xe khi khởi động: (12) ]T/N[V0029,0V26,015" 2 O ++= i max là sức cản phụ ứng với độ dốc cực đại i max = 12 kg/T. Với V = 10 km/h và i = 12 o / oo ta tính đợc: O = 17,89 [N/T] = 1,8255 [kg/T] Nh vậy: () () ]T[1052 128255,1 1255615500 Q = + + = Khi khởi động trên độ dốc lớn nhất đầu máy có thể kéo đợc đoàn tầu có Q = 1050 [T]. IV. Tính tốc độ lớn nhất của đầu máy khi kéo đon tầu có trọng lợng cố định Muốn xác định đợc tốc độ này ta cần xây dựng các đờng đặc tính sức cản đoàn tàu trên cùng một đồ thị với đờng sức kéo sau đó xác định vận tốc ứng với giao điểm của đờng đặc tính sức kéo và các đờng đặc tính sức cản này tính với đoàn tầu có trọng lợng Q trên độ dốc i o / oo nghĩa là các điểm có: ()() i"Gi'PF OOK ++ + = (13) Trong đó O và O phụ thuộc tốc độ V tính theo (8), (9). Các đồ thị xây dựng bằng phần mềm MATLAB khi đầu máy kéo các đoàn tàu Q = 400 tấn và Q = 700 tấn đợc thể hiện trên hình 2. Tốc độ lớn nhất đầu máy có thể đạt đợc trên các độ dốc 0, 5, 10, 12, 15 o / o o trớc và sau khi cải tạo khi kéo đoàn tầu Q = 400 tấn tấn đợc ghi lại trong bảng sau: Vmax [km/h] Q[T] i o / o o Khi 0 5 10 12 15 Vmax = 52,5 km/h 52,5 51 31,5 27 24 400 Vmax= 70 km/h 70 47 33 28 24 700 Vmax= 70 km/h 57 32 20 16 Chúng ta thấy khi kéo đoàn tầu Q = 400 tấn tốc độ lớn nhất đạt đợc trớc và sau khi cải tạo không chênh lệch nhau nhiều. Trong bảng trên chúng ta cũng thấy đợc tốc độ lớn nhất đầu máy đạt đợc khi kéo đoàn tầu khách Q = 700 tấn trên tuyến Hà nội - Lào cai. Hình 2. Xác định Vmax khi kéo đon tầu có Q = 400 t v 700 t. Tài liệu tham khảo [1]. Baránszky-Job Imre - Vasúti Jảrmu szerke- zetek, Budapest, 1979. [2]. Lại ngọc Đờng. Sức kéo Đoàn tầu (Bài giảng Cao học). Hà nội, 2000. [3]. Nguyễn Văn Chuyên. Sức kéo Đoàn tầu. Hà nội, 2001. [4]. Liên hiệp ĐSVN. Các tài liệu về Đầu máy D10H. Hà nội, 2002 . suất của đầu máy không thay đổi vì thế có thể xây dựng đờng đặc tính sức kéo của đầu máy sau khi cải tạo dựa trên cơ sở đờng đặc tính sức kéo của đầu máy trớc khi cải tạo. Nếu tốc độ đầu máy. tính toán đặc tính kéo của đầu máy d10h khi nâng cao tốc độ TS. Nguyễn hữ u dũng Bộ môn Đầu máy - Toa xe i. Đặt vấn đề Khoa Cơ khí - Trờng ĐHGTVT Tóm tắt: Bi báo trình by. xây dựng đặc tính sức kéo của đầu máy sau khi cải tạo bằng cách sử dụng chính ngay đặc tính sức kéo cũ của đầu máy với sự thay đổi tỉ lệ của các trục toạ độ: Tỉ lệ trục vận tốc đợc tăng