Розрахунок потужності

Розрахунковим режимом є рух від зупинки до зупинки на віддаль 400 м. На цьому відрізку електропривод повинен забезпечити швидкість руху не менше 25км/год, а прискорення при максимальному завантаженні 1.5 м/с².

Потужність тягового електродвигуна тролейбуса визначаємо виходячи з технічних характеристик машини і заданих умов руху.

Потужність P_дв двигуна визначаємо як

P_дв = М_дв∙w_дв, (4.1)

де М_дв – обертовий момент на валу тягового двигуна;

w_дв – кутова швидкість вала двигуна.

М_дв =_­ F_ekв∙D /2∙i∙h, (4.2)

де F_ekв – еквівалентна сила тяги прикладена до коліс тролейбуса;

D = 1,2 – зовнішній діаметр колеса, м;

h = 0,95 – коефіцієнт корисної дії тягової передачі;

і = 10,673 – передавальне число редуктора.

Сила тяги F_ekв повинна покривати сумарну силу опору рухові ΣF, яка в свою чергу складається з наступних складових:

F_f – сила опору кочення яка включає втрати в підшипниках коліс і тягового редуктора;

F_пов ­­– сила опорові повітря яка залежить від швидкості руху ТЗ та від її аеродинамічних властивостей;

F_i – сила опорові при руху на підйомі, кут нахилу приймається 1⁰.. 4⁰;

F_d – сила опорові пробуксовування коліс;

F_j – сила опорові при рухові з прискоренням.

= 0.016 ∙ 172000 = 2730Н,

де G_a=m·9,8=172000 Н – вага транспортного засобу,

f – коефіцієнт опору рухові, який залежить від дорожнього покриття, його величина знаходиться в межах 0.003..0.15, для тролейбуса f=0.014....0.018. Приймаємо рівним 0.16.

Коефіцієнт опору рухові визначається лінійною залежністю:

,

або квадратичною

,

де – постійна складова коефіцієнта опору рухові.

Вираз для сили опору підйому має вигляд:

= 172000 ∙ 0.01 = 1720 Н,

де i = tg a – крутість профілю, ⁰/₀₀; приймаємо рівною 10⁰/₀₀.

Сила опору повітря F_пов, основну частину якого (60%) становить лобовий опір рухові запишеться як:

= 15 ∙ 1 ∙ 6.9² ∙ 9.14/2 = 3700 Н,

де σ_х =15 – коефіцієнт лобового опору,

r =1 – густина повітря,

А_ПОВ = h · l = 3,6 ∙ 2,55 = 9.14 м² – площа лобового опору.

Інерційність F_jx транспортного засобу виражається як:

=1.15 · 17200 · 1.5 = 29700 Н,

де – коефіцієнт врахування маси.

Сила , яка розсіюється в зоні контакту колеса з опорною поверхнею при умові рівномірного розподілу маси між ведучими і ведомими колесами описується наступним виразом:

= 172000 · 0.015·0.5 = 2600 Н,

де – повздовжня реакція покриття, рівна вазі яка припадає на ведучі колеса, при рівномірному розподілі ваги, рівна половині ваги тролейбуса.

– лінійна швидкість колеса або тролейбуса при відсутності проковзування;

– лінійна швидкість поступального руху колеса;

– коефіцієнт проковзування колеса відносно поверхні.

Діапазон зміни коефіцієнта проковзування d становить 0-1. Так, у ведучому та гальмівному режимах за відсутності проковзування коефіцієнт проковзування дорівнює нулю, а для повного проковзування – одиниці. У ведучому режимі повне проковзування має місце для буксуючого колеса і нерухомого екіпажу, а в гальмівному режимі – для заблокованого колеса й руху екіпажу юзом.

Визначаємо сили. Основний опір рухові:

F_осн = F_f + F_пов + F_i + F_d = 2730 + 3700 +1720+ 2600 =10750 H.

Розгін з максимальним прискоренням

F₁= F_осн+ F_jx= 10750+29700 = 40450 Н,

- рух з усталеною швидкістю

F₃ = F_осн= 10750 Н,

- середня при розгоні на ділянці природної характеристики

F₂ = (F₁ + F₃)/2 = (40450+10750)/2=25600 Н,

- при гальмуванні

F₅= F_осн- F_jx= 10750 – 40450 = - 29700 Н.

Для побудова діаграми навантаження, розрахунку та вибору тягового двигуна необхідно визначити тривалість режимів роботи тролейбуса на інтервалі руху між зупинками.

Відповідно до тахограми (рис.4.1) рух можна розбити на наступні етапи:

t₁- час розгону при максимальному моменті двигуна;

t₂ - час прискореного руху на ділянці природної характеристики;

t₃ - час руху з усталеною швидкістю;

t₄ - час вибігу;

t₅ - час гальмування;

Рис. 4.1. Тахограма руху тролейбуса

 

Час, необхідний для розгону з максимальним тяговим моментом:

t₁ = v₁/a = 5.5/1.5 = 3.7,

де v₁ –швидкість з якою двигун виходить на природну характеристику.

v₁ = 0.8·v =0.8 · 6.9 = 5.5 м/с.

Час, необхідний для руху на ділянці природної характеристики:

t₂ = = 1.85 c,

Час проходження в режимі вибігу: t₄ = 5 c

Прискорення в режимі вибігу:

a₁ = F₃/m = 10750 / 17200 = 0.625 м/с²

Час гальмування:

t₅ = = 3.8 / 1.5 = 2.5 c,

де v₂ – швидкість після режиму вибігу.

v₂ = v – a₁·t₄ =6.9 - 0.625·5 = 3.8 м/с

Шлях, пройдений з максимальним тяговим моментом визначається як:

S₁ = a· = 1.5·3.7² / 2=10.28 м.

Шлях, пройдений в режимі руху на ділянці природної характеристики:

S₂ = v₁·t₁+ = 5.5·3.7 + 1.5·1.85² / 2 = 12.9 м.

Шлях, пройдений в режимі вибігу:

S₄ = v·t₄ - 6.9 · 5 – 0.625 ·5² / 2= 25.9 м.

Шлях, пройдений в режимі гальмування:

S₅ = v·t₅ - =3.8 ·2.5 – 1.5 2.5² / 2 = 10 м.

Шлях, пройдений тролейбусом з усталеною швидкістю:

S₃ = S – (S₄ – S₅ – S₂ – S₁ ) = 342 м.

Час, необхідний для руху з усталеною швидкістю:

t₃ = S₃/v = 342 / 6.9 = 50.0 с

Сумарний час руху тролейбуса між зупинками:

t_p = t₁ + t₂ + t₃ + t₄ + t₅ = 63.95 с.

Час перебування на зупинці: t_р = 30 с

Сумарний час циклу:

T = t_p + t₃ = 63.95+ 30 = 93.95 с.

З даними попередніх розрахунків будуємо тахограму руху і навантажувальну діаграму.

Еквівалентне значення тягового зусилля приводу:

F_екв = = 10950 Н.

Статичний момент, який потрібно розвивати приводу:

М_с.пр = F_{екв · =} 10950 ·1.2 / 2 / 10.673 / 0.95 = 647 Н·м.

Кутова швидкість приводу:

ω = = 2 · 6.9 · 10.673 /1.2 = 123.53 1/с

Розрахункова потужність тягового двигуна становить:

Р_дв = =123.5 · 647 = 79.6 кВт

Рис.4.2. Розрахункова тахограма руху тролейбуса між зупинками

 

Вибираємо для тягового електроприводу тролейбуса ЛуАЗ Богдан T-60111 двигун з параметрами приведеними в табл. 4.2.

Таблиця 4.2

Технічні параметри тягового двигуна

Тип	Р, кВт	n, об/хв	КПД,% при Р2/Р2ном, %	cosφ при Р2/Р2ном %
4А280SY3
89.5	92.5	93.0	92.5	91.0	0.8	0.9	0.91	0.9	0.87