l – ход поршней, м;
m – число цилиндров дизеля;
p
– среднее индикаторное давление, кгс/см
;
n
– частота вращения коленвала, об/мин;
?
– механический к. п. д. дизеля, учитывающий потери
только в самом дизеле;
?
– коэффициент, учитывающий расход мощности на
вспомогательные нагрузки;
?
– к.п.д. электрической передачи;
? – тактность дизеля: 2 – двухтактный; 4 – четырёхтактный.
Сила тяги по передаче определяется как
F
= 367I
U
?
?
/v, кгс (4)
где
I
– ток главного генератора, A;
U
– напряжение главного генератора, В;
?
– к.п.д. тягового электродвигателя;
?
– к.п.д. зубчатой передачи.
Рис. 1.1.1
Сила тяги по электрической передаче ограничивается величиной тока, вызывающего перегрев обмоток главного генератора или тяговых электродвигателей выше допустимого.
Тяговые характеристики тепловозов различных серий приводятся в Правилах тяговых расчётов для поездной работы (ПТР) [2] или в технической документации завода-изготовителя.
Паспортные тяговые характеристики тепловозов 2ТЭ25КМ, 2ТЭ116У и ТЭП70 показаны на рис. 1.1.1 – 1.1.3.
Рис. 1.1.2
1.2. Сила тяги и тяговые характеристики газотурбовозов
Сила тяги газотурбовозов с электрической передачей постоянного, постоянно-переменного и переменного тока с частотным регулированием имеет те же ограничения, что и рассмотренные в предыдущем параграфе. Тяговые характеристики газотурбовозов с такими «эластичными» передачами также схожи с тепловозными.
При механической передаче или жёсткой передаче переменного тока (при свободной тяговой турбине) тяговая характеристика как бы копирует моментную характеристику тяговой турбины. Простейшая одно- или двухступенчатая газовая турбина имеет практически линейную моментную характеристику, а следовательно, газотурбовоз с такой турбиной имеет также линейную тяговую характеристику, причём обычно ограничение по сцеплению лежит значительно выше силы тяги при частоте вращения турбины и, соответственно, скорости движения v = 0.
Рис. 1.1.3
Приближение тяговой характеристики к гиперболической осуществляется либо введением одной или нескольких ступеней скорости, либо за счёт улучшения характеристики турбины применением различных программ регулирования, в частности, поворотом лопаток. При нерегулируемых проточных частях близкую к гиперболической характеристику можно получить за счёт форсирования турбокомпрессорной части на нерасчётных режимах, увеличивая скорость вращения вала турбокомпрессора при изменении скорости тяговой турбины [3].
1.3. Сила тяги и тяговые характеристики паровозов
В последнее время интерес к казалось бы навсегда ушедшим в историю паровозам вновь возрос в связи с организацией ретро-туров для любителей паровой тяги. Кроме того, по распоряжению РЖД, в России поддерживается небольшой парк горячих паровозов в нескольких локомотивных депо (в специально выделенных для этих целей цехах). Аналогичное положение существует и на Украине.
Расчётный коэффициент сцепления для паровозов согласно ПТР определяется по формуле
?
= 30 / (100 + v). (5)
Кроме ограничения по сцеплению, у паровозов сила тяги ограничивается паропроизводительностью котла (ограничение силы тяги по котлу) и машиной.
Сила тяги по котлу имеет следующую зависимость:
F