2.7 Тягово-экономические характеристики локомотивов

Главные технические показатели локомотива - мощность, сила тяги и скорость - связаны между собой соотношением:

(2.17)

где: Р_к - касательная мощность, снимаемая с обода колесных пар

(полезная мощность), Вт;

F_к - касательная сила тяги (тяговое усилие, передаваемое от колесных

пар автосцепке локомотива), Н;

v - скорость локомотива, м/с.

Обычно величины выражаются: мощности в кВт, силы тяги в кН, скорости в км/ч и, поэтому, формула имеет вид:

(2.18)

Из этого соотношения следует, что для выполнения основной задачи транспорта - возить больше и быстрей - требуются мощные локомотивы. Особенно это касается участков с крутыми затяжными подъемами, когда требуется большая сила тяги для преодоления возросшего сопротивления и сохранения довольно высокой скорости движения, чтобы уменьшить время его прохождения. В то же время, при определенных условиях (движение по легкому профилю - спускам, площадкам), когда не требуется большое тяговое усилие, мощность локомотива будет недоиспользована.

Установить на тепловозе дизель большой мощности (с запасом) не всегда представляется возможным из-за габаритных или весовых ограничений. Максимальная мощность тепловозных дизелей 4400 кВт. При этой мощности тепловоз может двигаться по расчетному подъему, используя силу тяги в продолжительном режиме около 500 кН, со скоростью только 25 км/ч. Если же потребуется сократить время прохождения подъема, то есть увеличить скорость, необходимо будет снижать силу тяги, а значит уменьшать массу состава. Это вытекает из того, что дизель, установленный на тепловозе, имеет ограниченную мощность, увеличить которую выше номинальной невозможно. Значит, при движении тепловоза с составом по участку на номинальном режиме работы дизеля касательная мощность будет постоянна, а значит постоянным будет и произведение силы тяги на скорость:

(2.19)

Иными словами, во сколько раз будет увеличиваться скорость движения поезда, во столько же раз будет снижаться сила тяги и наоборот. Поэтому, при движении локомотива с тяжелым составом на подъеме, сила тяги вынуждена увеличиваться для преодоления возросшего сопротивления движению поезда, а скорость, соответственно, уменьшаться.

Таким образом, графическая зависимость между силой тяги и скоростью для тепловоза в соответствии с приведенным выше соотношением будет иметь вид гиперболы. Эту зависимость называют тяговой характеристикой тепловоза (рис. 2.2,а).

Рис. 2.2. Тяговая характеристика (а) и внешняя характеристика генератора (б) тепловоза

У этой характеристики произведение и равно const (на гиперболическом участке). Участок характеристики А-Б определяет ограничение силы тяги по сцеплению колеса с рельсом. Участок Б-В - гиперболический, определяет ограничения по дизелю, а участок В-Г - ограничение по допустимой частоте вращения якорей тяговых электродвигателей.