Влияние электрической и механической подсистем магистрального тепловоза на реализацию предельных тяговых усилий

• Автор: Федяев, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПОВЫШЕНИЕ ТЯГОВЫХ СВОЙСТВ ТЕПЛОВОЗОВ. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Тепловоз как теплоэлектромеханическая система.

1.2. Пути повышения тяговых свойств тепловозов

1.3. Основные типы систем защиты от буксования тепловозов с двигателями постоянного тока последовательного возбуждения.

1.4. Постановка задачи

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЯГОВОГО ПРИВОДА ОСИ ТЕПЛОВОЗА.

2.1. Модель электрической части тягового привода оси

2.2. Модель механической части тягового привода оси.

2.3. Сравнение процессов буксования приводов с различными типами тяговых двигателей при использовании жесткости естественных механических характеристик двигателей
3. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОВОЗА
3.1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ТЕПЛОВОЗА
3.1.1. Математическая модель тягового двигателя
3.1.2. Математическая модель дизельгенераторной установки
3.1.3. Моделирование системы управления тяговыми двигателями
в режиме буксования.
3.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ТЕПЛОВОЗА.
3.2.1. Математическая модель механической части тепловоза
в ПК ИМ.
3.2.2. Моделирование кривой сцепления
3.3. Проверка адекватности электромеханической модели тепловоза.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ НА РЕАЛИЗАЦИЮ ПРЕДЕЛЬНЫХ ТЯГОВЫХ УСИЛИЙ.
4.1. Оценка распределения веса по осям при разгоне локомотива
с различной конструкцией тележек.
4.2. Моделирование режимов движения в зоне ограничения по току при использовании тележек различной конструкции.
4.3. Моделирование режимов движения в зоне постоянства мощности при ухудшенных условиях сцепления
4.4. Влияние алгоритма работы и инерционности системы управления на регулирование силы тяги
4.5. Выводы по четвертой главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Модель механической части выполнена на основе системы связанных твердых тел (СТТ) в ПК «Универсальный механизм» (1)М), ориентированном на составление моделей сложных динамических систем. Модель позволяет выполнять расчеты с учетом динамического перераспределения нагрузок по осям тепловоза в нормальных и нестационарных режимах тяги для различных конструкций ходовой части. Исследуемый тепловоз 2ТЭК имеет трехосные тележки типа ТЭ6 с опорно-осевым подвешиванием ТЭД. В то же время на втором опытном тепловозе 2ТЭА, созданном в году ЗАО УК БМЗ, применена новая тележка конструкции ВНИКТИ МПС с мягким двухступенчатым рессорным подвешиванием, низко опущенным шкворнем и механизмом радиальной установки колесных пар (РУКП). Если натурные испытания подтвердят заявленные динамические качества и показатели износа колес локомотивов на этих тележках, то в дальнейшем может состояться унификация экипажной части тепловозов 2ТЭК и 2ТЭА в пользу новой тележки. Следует отметить, что ВНИКТИ МПС был проработан вариант новой тележки с наклонными тягами для передачи продольных сил между тележкой и кузовом. Для связи двух программных комплексов используется специальный интерфейс, обеспечивающий интеграцию моделей на основе комплекса МаЛаЬ/БшиНпк в модели ПК им. В данной главе также выполнена проверка адекватности математической модели асинхронного привода путем сравнения результатов моделирования с результатами экспериментальных исследований ВНИКТИ МПС. Глава 4 содержит результаты расчета и анализа режимов реализации предельных тяговых усилий магистральным тепловозом при различной конструкции ходовой части и рекомендации по повышению тяговых свойств. В заключении даны основные итоги работы и выводы. В приложении приведены используемые для моделирования параметры. Диссертация содержит 9 страниц основного текста, включая рисунок и 3 таблицы. Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 6. ПОВЫШЕНИЕ ТЯГОВЫХ свойств ТЕПЛОВОЗОВ. Тяговый привод тепловоза с электропередачей является сложной динамической системой, обобщенная структура которой для перспективного шестиосного тепловоза с двигателями постоянного тока и индивидуальным регулированием осей представлена на рис. Рис. Источником питания для электропривода служит дизель-генераторная установка Д-СГ, включающая дизель Д и синхронный генератор СГ. Далее электроэнергия поступает на полупроводниковый статический преобразователь СП, состоящий из шести независимых выпрямительных установок ВУ1. ВУ6, к которым подключены 6 тяговых электродвигателей Д1. Д6 Вращающий момент от двигателей передается через механические передачи МГ. МП6 нагрузке Н (локомотиву и поезду) через контакт колесо-рельс. Сигналы управления для дизель-генераторной установки и статического преобразователя формируются под контролем системы управления СУ, обрабатывающей сигналы с датчиков. Общую систему ТЭП укрупненно можно разбить на две части (подсистемы): электрическую, в которую входят СГ, СП, Д1. Д6, СУ и механическую, включающую МП1. МП6, Н. Исследованию динамических процессов в механической части локомотивов, проблем взаимодействия колеса и рельса и улучшения использования потенциальных условий сцепления посвящены работы А. И. Беляева [1, 3], И. В. Бирюкова [1, 2, ], Е. П. Блохина [, И], Г. П. Бурчака [], М. Ф. Вериго [7, 8], A. J1. Голубенко [, ], A. C. Евстратова [4, 5], В. Н. Иванова [, ], И. П. Исаева [, ], А. Н. Коняева [], B. C. Коссова [, , 2], В. А. Лазаряна [9], A. A. Лисицина [], В. Н. Лисунова [, ], Ю. М. Лужно-ва [, ], H. H. Меншутина [], Д. К. Минова [], Г. А.Н. Савоськина [], Г. В. Самме [, ], Т. А. Тибилова [, ], Й. Калкера [,8, 9], А. Де Патера [0] и многих других ученых. Проблемы совершенствования электрической части локомотивов, автоматизации управления тяговыми электродвигателями проработаны в трудах Б. И. Вилькевича [], Ю. М. Инькова [], Ю. И. Клименко [], Ю. М. Пере-гудова [], A. B. Плакса [], В. Е. Розенфельда [], H. A. Ротанова [], А. Н. Савоськина [], В. В. Стрекопытова [], В. Д. Тулупова [], и других; для подвижного состава с ТЭД переменного тока электрические подсистемы глубоко проанализированы в трудах A. C. Курбасова [], В.