Тяговые характеристики П.С. для чайников
 

Тяговыми расчетами без компа и без инета, я пытался заниматься в середине 90х, когда хотел узнать может ли м62 и 12 вагонов быть быстрее расписания поезда, на котором я ездил в деревню. Сейчас понимаю, что наделал кучу ошибок, но приблизительное время разгона на полной мощности в принципе совпадает с практическим (конечно +/-, т.к. каждый машинист ведет поезд по своему на руках). Дело было давно и с тех пор я не касался этой темы. Чисто случайно, перелопачиваю просторы ютуба в поисках нужных звуков для М62-К, я увидел комментарии юзеров. Что, мол ТЭП70 слабее М62. Я сразу полез в справочники.

И вот, что я вижу:


Сила тяги (М62) в часовом режиме (15 км/ч): 24 500 КГС
Сила тяги (ТЭП70) в часовом режиме (50 км/ч): 17 000 КГС
Сила тяги (ЧС2Т) в часовом режиме (91,5 км/ч): 16 200 КГС

Т.е получается, что чс2т самый дохлый из всех?

Но как же так? ЧС2Т разогнать 15 вагонов до 120 км/ч, раз плюнуть. Я думаю уйдет на это при токе 400А от силы 2 км а то и меньше. М62 чтобы разогнать 10 пассажирских вагонов до 100 км/ч на 15 позции нужно около 3 км. Никогда м62 не включают в тяжелые составы. Как правило он всегда водит до 8 вагонов.

Это ладно. Мне тут довелось ехать на пригородном поезде от Выборга до Зеленогорска, через Приморск. Поезд представляет из себя 6 вагонов ЭР2 и м62. Поезд отправился со станции Советский и примерно через 400 м достиг горловины станции на скорости 23 км/ч (не знаю уж какое там ограничение по стрелкам с бокового пути, но разгон продолжался после 23 км/ч а вышел ли хвост или нет за пределы стрелок сказать было тяжело, т.к. я находился в первом вагоне и выслушивал позиции) и 7 позиции. Скорость смотрел по навигатору, расстояние по викимапии

Другой пример чс2т и 16 вагонов поезда Питер Москва, который отправляется из Питера в 1 час ночи с копейками. Я стоял в толчке во втором вагоне с навигатором и так же выслушивал позиции. Так вот чс2т набрал всего 3 позиции и набрал скорость на первых стрелках 18 км/ч!
Я посмотрел по викимапии это примерно 280 метров. Это если предположить, что морда локомотива стоит там, где кончается навес. Но можно посчитать по другому. (16 вагонов х 25 метров) + (40 см на гофры х 25 метров)+ расстояние от путевого упора до хвоста состава (равно длине чмэ3) 17,2 метра + 1 метр от хвоста чмэ3 до путевого упора = 400м+ (40см х 16 вагонов) 6,4м+17,2+1= 425 м (с округлением в большую сторону). Согласно викимапии расстояние от путевого упора до первых стрелок на крайних платформах составляет примерно 670м. 670-425=245м. Получается, что для того чтобы достичь скорости 18 км/ч, чс2т и 16 вагонам надо, всего 245 метров на 3 позиции.
М62 даже с 8 вагонами на 3 позиции на равнине не наберет 18 км/ч. Я уж промолчу, о том, что будет, если к м62 прицепить 16 вагонов. Он бедолага еле с 6 вагонами эр2 справлялся, правда, кто ездил по маршруту Выборг-Советский-Зеленогорск, знает какой там профиль.

Про тэп70 мне сказать нечего, к сожалению мне не доводилось ездить пассажиров в поезде, который тащит тэп70. Но м62 и чс2т это день и ночь!

А Вы на скорость часовой мощности внимание обратили? Сравните силу тяги при одинаковых скоростях и все сразу станет ясно. Причем М62 грузовой тепловоз и у него передаточное отношение заточено именно под силу тяги, а у ТЭП70 и ЧС2 под скорость. Заодно посмотрите и сравните мощность по ТЭД-ам у всех трех машин и сразу поймете какая машина самая мощная из этих трех.

Да, но я не совсем понимаю, что это за скорость такая? А в книгу по тяговым расчетам лень лезть - сейчас диплом пишу по другой специальности. Не хочу чтобы формулы одна на другу лезли. А то на защите вместо коэффициента восстановления платежеспособности, ляпну - коэффициент сцепления колеса с рельсом)))))))))))))
Я вспоминаю велик. Я переставляю на каму, на зад звездочку с большим числом зубьев и я помню как в любой подъем влетал. По идее то 6 вагонов от эр2, это даже легче чем 6 пассажирских вагонов. Он должен с 3 позиции уже 20км/ч набрать через 20-30 метров. А он чтобы (я понимаю бы были затяжные подъемы как на Севере) въехать на поганые горки по маршруту Выборг-Приморск-Зеленогорск, чуть ли не 15 позицию втыкал. Во всяком случае весь букет выхлопных газов бродил по салону, как если бы баня по черному топилась. А там расписание весьма растянутое. Я сколько смотрел в навигатор даже 80 км/ч ни разу не набрали. В основном 40-60.

p.s. А тэп70 получается дохлее чем М62? Тогда для чего ему более мощный дизель?

Вы бы сказали где мощность по ТЭДам посмотреть....................

Эта та скорость, которую Вы в скобочках указали.
[url]http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A7%D0%B0%D1%81%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D1%80%D0%B5%D0%B6%D0%B8%D0%BC[/url] Это что такое часовая мощность.

Это про ТЭД-ы у М62. На тепловозе установлены тяговые электродвигатели ЭД-118А, имеющие для данного локомотива номинальную (продолжительную) мощность 192 кВт (при напряжении 356/570 В и токе 595/372 А); частота вращения якоря при продолжительном режиме 474 об/мин, максимальная — 2290 об/мин; масса электродвигателя 3100 кг. Предусмотрены две ступени ослабления возбуждения — 60 и 37%. До 1973 г. на тепловозах устанавливались тяговые электродвигатели ЭД-107А, близкие по конструкции и параметрам к электродвигателям ЭД-118А.

Это про ТЭД-ы у ТЭП70. На каждой тележке установлены три тяговых электродвигателя ЭД-119 номинальной мощностью по 411 кВт (напряжение в продолжительном режиме 512В, максимальное 750В, ток продолжительного режима 880А, ток при максимальном напряжении 600А), частота вращения якоря в продолжительном режиме . 657 об/мин, максимальная 2320 об/мин. Обмотки полюсов имеют изоляцию класса F, обмотка якоря — класса Н; эта обмотка выполнена петлевой. Масса электродвигателя 3250 кг. Машины изготовлены заводом «Электротяжмаш». Тяговые электродвигатели всегда соединены параллельно.
Одновременно с изменением конструкции тягового привода тяговые электродвигатели ЭД-119 были заменены на ЭД-121А, выполненные на базе электродвигателей ЭД-120А, используемых на маневровых тепловозах ТЭМ7. По сравнению с ЭД-119 у электродвигателя ЭД-121А несколько изменены параметры номинальной мощности (413 кВт), напряжения (542/750 В) и тока (830/600 А).

Технические характеристики ЧС2т, мощность ТЭД найдете сами. [url]http://royalline.ru/tio62vti-xo-hoe20/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7_%D0%A7%D0%A12%D0%A2[/url]

Ну и на закуску, а то вдруг не сосчитаете. М62 - мощность по ТЭД 1152 квт, ТЭП70 - мощность по ТЭД 2478 квт и ЧС2т - мощность по ТЭД 4629 квт.

Еще вопросы есть?

Так часовая мощность подразумевает ограничение по частоте вращения более часа. Это значит, что если везде скорость 160 км/ч и в гору (чисто теоретически) то двигатели сгорят? И все же к вопросу М62. Его тяговитость, для меня как для внимательного пассажира, заключается разве что в рывке при трогании с места.

Я там сообщение дополнил, дочитайте до конца. И таки да, 160 везде в гору не получится, это раз, локомотивом управляет машинист, который ток часового и длительного режима знает, для данного локомотива, и превышать его не будет. Все, что я написал выше гуглится на раз-два-три. Вас в гугле забанили?

[QUOTE=сандро;458063]Это значит, что если везде скорость 160 км/ч и в гору (чисто теоретически) то двигатели сгорят?[/QUOTE]
Если длительный ток будет больше номинального для часового режима - то сгорят независимо от скорости.
У локомотивов скорость не влияет непосредственно, всё дело в нагреве:
есть ТЭД-ы, которые сильно нагреваются при работе; и есть вентиляторы, которые на них дуют:crazy:. Но при длительной езде на запредельных тяговых токах обдува уже не хватит, ТЭД-ы в конце-концов перегреются, и начнёт гореть изоляция...
А число оборотов якоря может быть любым от нуля до максимально допустимой, но не больше (иначе якорь разлетится нафиг)...
Есть ещё 15-минутный режим, для карьерной тяги. Ясно, что ток больше, нагрев сильнее, время работы ТЭД до допустимой температуры нагрева изоляции меньше.
[I]Слышал, но не знаю, правда или нет[/I]: если на затяжном подъёме очень низкая установленная скорость - менее часовой, электропоезд может не заехать туда именно по нагреву - его ТЭД-ы с самовентиляцией, которой не хватит на малых оборотах.
Может, ещё и поэтому поезда метро всегда быстро идут на подъём от глубоких к станциям мелкого заложения.
ЗЫ: рассуждал теоретически, но когда мы меняли ТЭД с разбандажировкой - всё было очень практически.:crazy:

Ну хорошо, мы видим, что мощность ТЭД ТЭП70 выше, чем у м62. Почему же сила тяги продолжительного режима меньше?

Физика W=F*V где мощность W, сила F, скорость V соответственно.
15км/ч = 4,17м/с 50км/ч = 13,9 м/с 91,5км/ч = 25,4м/с
24500 кгс= 240,3кН 17000кгс = 166,7кН 16200кгс = 158,9кН
тогда мощности длительного режима
М62 - 1002кВт
ТЭП70 - 2317кВт
ЧС2 - 4036кВт
Таким образом видно, что всё правильно. При одинаковой мощности чем выше скорость - тем ниже сила и наоборот. Тут уже писали, что сравнивать надо при ОДИНАКОВЫХ исходных, в данном случае это при одинаковой скорости или силе тяги.
F=W/V для ЧС2 при V=13,9м/с (скорость для ТЭП70) Fтяги будет 290кН, что выше чем у ТЭП70
для М62 при V=13,9м/с Fтяги будет всего 72кН
Хотя в реальности формулы наверно сложнее теории. Но суть понятна.

Понятно. Короче чтобы вникнуть надо опять загружаться в книгу правила тяговых расчетов.

Тогда вопрос такой. Когда получается максимальная сила тяги? Во всех книгах говорят, при трогании. Но я так понимаю, это некая недостижимая величина? Т.е при полной мощности при трогании будет максимальная сила тяги?

Ну почему недостижимая. Откуда тогда берётся пробуксовка? И мощности для этого требуется совсем немного кстати. Чисто по теории от 0 до некоторой скорости сила тяги максимальная, ограничена по сцеплению, а мощность растет пропорционально скорости и ускорению. При достижении максимально возможной мощности сила тяги начинает падать (скорость*тяга=const) На графиках тяговых характеристик локомотивов (скорость-тяга) это точки перехода линейного участка в гиперболическую.
Сила сцепления максимальна при трогании, с ростом скорости она становится меньше. так что максимальное усилие именно при трогании.

[QUOTE=сандро;458122]Ну хорошо, мы видим, что мощность ТЭД ТЭП70 выше, чем у м62. Почему же сила тяги продолжительного режима меньше?[/QUOTE]

Блин, опять, не надо сравнивать силу тяги на скорости 15 км/ч с силой тяги на скорости 50 км/ч. Надо брать одинаковые скорости. :cool:

Да, тут я глупость сморозил. Я же забыл, что сила тяги зависит от скорости. Чем выше скорость, тем ниже сила тяги.

Кстати, хотел поинтересоваться по поводу фантомаса. Там вроде движки стоят как на 2М62 - ЭД-118А. Почему же он мощнее 2М62?

[QUOTE=сандро;458239]...
Кстати, хотел поинтересоваться по поводу фантомаса. Там вроде движки стоят как на 2М62 - ЭД-118А. Почему же он мощнее 2М62?[/QUOTE]
Дизель мощнее.
Генератор (возможно) тоже.

Дизель на тепловозе, условно говоря не имеет никакого значения кроме массы, которая нужна локомотиву. Если кто нибудь изобретет устройство размером с автомобильный стартер, которое будет работать от АКБ 12v и оно способно будет крутить гену при любых нагрузках, значит будет крутить!!!!!!
Поэтому тип дизеля можно не рассматривать.
Я думаю, что для того чтобы локомотив мог тащить более тяжеловесные составы, нужны более мощные ТЭДы.

А на тепловозе с гидропередачей?

Мы говорим о тепловозе с электропередачей. Хотя и с гидро тоже самое. Если человечество изобретет двигатель который будет способен прокручивать передачу, которая выдержит все составов в несколько тысяч тонн и при этом будет иметь размеры с автомобильный стартер. Почему бы и нет? Вопрос прежде всего в силе тяги на ободе колеса. Если я правильно понимаю. Ведь именно она отражает способность тащить составы. Ну и коэффициент сцепления, который в не меньшей степени зависит от массы локомотива.

Как ты не поймёшь, что сцепление между колёсами и рельсами небольшое? Раза в 3 меньше, чем между автомобильными шинами и дорогой, если не больше (а в росу или дождь падает ещё в 2 раза). Поэтому чтоб колесо что-то сдвинуло, надо его нагрузить весом локомотива. Либо использовать в дополнение к рельсам зубчатые рейки (которые, опять же, имеют предел по передаваемому усилию, и зубчатые колёса тоже должны прижиматься к ним), и для которых создать стрелочные переводы практически нереально...


Советские тепловозы делали так, чтобы оптимальный режим движения был с запасом по боксованию (т.е. чтобы на нём даже в плохую погоду локомотив бы не начал боксовать). И вес поездов рассчитывали под этот режим. Сейчас перешли к тому, чтобы тепловоз на любом возможном движении без боксования не перегревался.

По поводу твоих стартеров... Машинист локомотива с помощью контроллера управляет ОБОРОТАМИ дизеля (а не подачей топлива, как у бензиновых двигателей). Не тягой, а именно оборотами. И дизель сам подстраивается под то, сколько мощности он сможет выдать (это делает автоматический регулятор - поддерживает обороты, меняя подачу топлива).

В случае что электро-, что гидро- передачи, они передадут всё, что смогут реализовать колёса (за исключением потерь). Но если колёса не способны развить на скорости их вращения нужную силу тяги из-за боксования, а значит и нужную мощность, то передачи тоже не могут передать эту мощность, и дизелю приходится уменьшать выдаваемую мощность, он "разгружается". Хотя у электрической передачи тоже есть защита - по максимальному току (которая срабатывает если машинист "упорствует" с подачей песка)


И последнее. Вот так выглядят "стартеры", двигающие тысячи тонн веса под углом 20 градусов
[SPOILER][IMG]http://img-fotki.yandex.ru/get/5212/30348152.f5/0_54a14_73fe55b2_orig[/IMG][/SPOILER]

[QUOTE]Кстати, хотел поинтересоваться по поводу фантомаса. Там вроде движки стоят как на 2М62 - ЭД-118А. Почему же он мощнее 2М62? [/QUOTE]Наверное, при проектировании машки взяли готовые электромоторы с 2ТЭ10, из-за спешки и для унификации, и они на ней работают с меньшим током.
А ток ограничен как раз потому, что дизель-генератор не дает такую же мощность, как на 2ТЭ10/116.

...
Кстати, мощность определяет силу тяги, которая будет развиваться локомотивом при сравнительно большой скорости. Сила же при трогании от мощности не зависит и будет у 2М62 и 2ТЭ10 примерно одинаковой (разница будет только из-за разного сцепного веса и неравномерности развески).
Вот, для сравнения, машка (серый) и 2ТЭ10В (черный):
[IMG]http://s018.radikal.ru/i508/1406/5f/6fe088b24533.jpg[/IMG]
При 0 км/ч сила тяги у машки меньше лишь на 15%.
При 20 км/ч машка тянет слабее почти на 40%: здесь оба тепловоза работают на полную мощность и такое соотношение остается в широком диапазоне скоростей.

Чего то я совсем запутался между мощностью и тягой. Тяга падает с набором скорости, это понятно. А мощность?

А мощность растет сначала (до 10-20 км/ч у рассматриваемых тепловозов), а затем остается постоянная примерно.
Тяга же почти постоянная до этой скорости, а затем начинает резко падать.
То есть процесс разгона делится на две части с разным поведением этих характеристик.

[QUOTE]А мощность?[/QUOTE]а мощность в самом начале растёт (так как она ограничена сцеплением колёс и током генератора) а затем становится константой (т.е. такой, которую дизель может выдать при данных оборотах с наибольшей подачей топлива)

Чтобы получить график мощности, помнож силу тяги на скорость :)

TRam_, а что это на картинке? :o

[QUOTE=TRam_;458311]а мощность в самом начале растёт (так как она ограничена сцеплением колёс и током генератора) а затем становится константой (т.е. такой, которую дизель может выдать при данных оборотах с наибольшей подачей топлива)

Чтобы получить график мощности, помнож силу тяги на скорость :)[/QUOTE]

А на электровозе как?

[QUOTE]TRam_, а что это на картинке?[/QUOTE]произведение прямой, выходящей из нуля, и собственно графика.

На электровозе нечто похожее, там машинист регулирует потребляемую ТЭДами мощность либо реостатными сопротивлениями, либо обмотками трансформатора, либо длительностью включения тиристоров, либо вектором тока инверторного 3-фазного преобразователя. В первых двух случаях обычно на каждой из позиций мощность изменяется не очень сильно, в третьем и в последнем - можно регулировать её как угодно (обычно машинистом задаётся ток, т.е. сила тяги).

Я имел ввиду на картинке выше. Большая железная штука с шестернями. :)

[B]EKim[/B], Судоподъёмник Красноярской ГЭС [url]http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%F3%E4%EE%EF%EE%E4%FA%B8%EC%ED%E8%EA_%CA%F0%E0%F1%ED%EE%FF%F0%F1%EA%EE%E9_%C3%DD%D1[/url]

В первом приближении логика тяговой характеристики примерно одинакова для всех локомотивов, включая даже паровоз: небольшой участок примерно постоянной силы тяги и затем участок примерно постоянной мощности.

Если копать глубже (повышать точность расчета), на картинку начинают влиять разные тонкости.
Так, для электровоза мощность будет заметно падать на высоких скоростях.

А как cила тока с мощностью и тягой увязана?

Сила тяги пропорциональна квадрату тока (для применяемых в качестве ТЭД коллекторных двигателей со статором из электромагнитов). Либо произведению тока якоря и тока статора если возбуждение независимое.

Понятно. Так, вот в момент натяжения первой сцепки, сила тяги не максимальна?

Сила тяги не зависит от сцепок. Если есть только локомотив, то он просто разгоняется быстрее (ускорение больше по 2 закону Ньютона). А когда растянется сцепка, локомотив будет разгоняться медленнее. Когда все сцепки растянутся, поезд будет разгоняться гораздо медленнее локомотива (ни или не "гораздо" если поезд лёгкий).

Силе тяги мешает сопротивление движения, а оно зависит от веса. Поэтому вагоны мешают набирать силу тяги быстро.

[B]сандро[/B], ты путаешь силу и ускорение. Сила - это то что давит или тянет. Ускорение - это насколько быстро увеличивается скорость.

Грубо говоря, если поставить динамометр на ведомую шестерню редуктора ТЭДа, то он покажет в момент включения тока одинаковую силу без разницы от того, прицеплен к нам поезд, не прицеплен, или даже колесная пару вовсе на рельс касается. Но с поездом электродвигатель обороты набирать будет очень медленно, а колпара раскрутится почти мгновенно (хотя тут конечно утрирую - у якоря электродвигателя сравнимый с колпарой момент инерции, поэтому он не даст передать колпаре ту же силу тяги что в случае поезда).

[quote]Я думаю, что для того чтобы локомотив мог тащить более тяжеловесные составы, нужны более мощные ТЭДы.[/quote]
Или увеличить передаточное число редукторов, и вес тепловоза - чтоб не боксовал;).
[QUOTE=сандро;458336]Силе тяги мешает сопротивление движения, а оно зависит от веса. Поэтому вагоны мешают набирать силу тяги быстро.[/QUOTE]
Инерция состава мешает.
Сопротивление движению очень небольшое. Если путь чистый и ровный, вагон может утолкать 1 человек, проверено на себе.;)

Особенно если уклончик легкий, на глаз не заметно, но в одну строну идет, а в другую - нет :)

Вот, я тут, что подумал. Раз сила тяги максимальна при трогании, а с набором позиций и ростом скорости, она падает, значит чисто теоретически, в гору лучше заезжать на низкой скорости и на малых позициях. Но ведь это не так в жизни то.

Для заезда в гору еще используют кинетическую энергию поезда и часть подъема преодолевается за ее счет.

Да, это в том случае, если масса поезда составляет несколько тысяч тонн. Конечно все зависит от локомотива. Ну вот например у меня в деревне, 1 м62 тянет один пассажирский вагон - местный подкидыш. Есть там один подъем 10% длиной 2 км. Что же получается? Кстати в том месте о котором я говорю, О.П. аккурат перед началом подъема. Грузовые конечно за счет кинетической энергии преодолеют. А пассажирский не успеет там разогнаться. Так вот, что получается? Что на м62 и 1 вагон заедет на 1 позиции в гору? Но не заедет на 15? Т.к. сила тяги на 15 позиции минимальная?

Сила тяги не минимальна на 15 позиции. Откуда Вы это взяли. Там параболическая, вроде, кривая тяговой характеристики и чем меньше скорость, тем выше будет сила тяги на 15 позиции. Кривая силы тяги и строится для 15 или 8 позиции, зависит от типа тепловоза.