列車牽引與制動(緒論)

1、李占株中南大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院電話Q: 597073736列車牽引與制動列車牽引與制動教材及教學(xué)參考書教材及教學(xué)參考書 n饒忠主編，列車牽引計算饒忠主編，列車牽引計算(第二或三版第二或三版), 中國鐵道中國鐵道出版社，出版社，2010。n孫中央主編，列車牽引計算規(guī)程實用教程，中國孫中央主編，列車牽引計算規(guī)程實用教程，中國鐵道出版社，鐵道出版社，2005。n列車牽引計算規(guī)程列車牽引計算規(guī)程，鐵道部科學(xué)研究院，鐵道部科學(xué)研究院，1999。n饒忠主編，列車制動（饒忠主編，列車制動（第二版）第二版），中國鐵道出版，中國鐵道出版社，社，2011。課程教學(xué)計劃課程教學(xué)計劃 緒論緒

2、論 機(jī)車牽引力及其計算機(jī)車牽引力及其計算 列車制動總論列車制動總論 機(jī)車車輛主型制動機(jī)構(gòu)造與原理機(jī)車車輛主型制動機(jī)構(gòu)造與原理 列車運(yùn)行阻力及其計算列車運(yùn)行阻力及其計算 列車制動力計算列車制動力計算 列車制動問題解算列車制動問題解算 高速重載列車制動新技術(shù)高速重載列車制動新技術(shù)第一部分第一部分 理論課理論課(34學(xué)時學(xué)時)第二部分第二部分 實踐與實驗實踐與實驗(4學(xué)時學(xué)時) 通過在企業(yè)現(xiàn)場的學(xué)習(xí)和實踐，學(xué)生能夠分析列通過在企業(yè)現(xiàn)場的學(xué)習(xí)和實踐，學(xué)生能夠分析列車運(yùn)行過程中的各種現(xiàn)象和原理，并能夠解決鐵車運(yùn)行過程中的各種現(xiàn)象和原理，并能夠解決鐵路運(yùn)營和設(shè)計上的一些主要技術(shù)問題和技術(shù)經(jīng)濟(jì)路運(yùn)營和設(shè)計上

3、的一些主要技術(shù)問題和技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題，了解司機(jī)室司機(jī)操作牽引與制動手柄的位問題，了解司機(jī)室司機(jī)操作牽引與制動手柄的位置與功能置與功能 。 學(xué)生通過實驗，能夠加深理解和鞏固在課堂中所學(xué)生通過實驗，能夠加深理解和鞏固在課堂中所學(xué)的有關(guān)學(xué)的有關(guān)104型空氣制動機(jī)和閘瓦間隙自動調(diào)整型空氣制動機(jī)和閘瓦間隙自動調(diào)整器以及器以及120型空氣制動機(jī)的理論知識，能夠掌握型空氣制動機(jī)的理論知識，能夠掌握有關(guān)實驗的基本操作和基本技能，提高開拓創(chuàng)新有關(guān)實驗的基本操作和基本技能，提高開拓創(chuàng)新能力，為將來從事設(shè)計與生產(chǎn)打下良好的基礎(chǔ)。能力，為將來從事設(shè)計與生產(chǎn)打下良好的基礎(chǔ)。 緒論緒論一、列車牽引與制動計算的性質(zhì)與內(nèi)容一、列

4、車牽引與制動計算的性質(zhì)與內(nèi)容 列車牽引與制動計算是一門鐵路應(yīng)用科學(xué)。它以力學(xué)為列車牽引與制動計算是一門鐵路應(yīng)用科學(xué)。它以力學(xué)為基礎(chǔ)，以科學(xué)實驗和先進(jìn)操縱經(jīng)驗為依據(jù)，研究作用在列車基礎(chǔ)，以科學(xué)實驗和先進(jìn)操縱經(jīng)驗為依據(jù)，研究作用在列車上的與列車運(yùn)行方向相平行的外力上的與列車運(yùn)行方向相平行的外力( (包括機(jī)車牽引力、列車阻包括機(jī)車牽引力、列車阻力、列車制動力力、列車制動力) )，以及這些力和列車運(yùn)動的關(guān)系，進(jìn)而研究，以及這些力和列車運(yùn)動的關(guān)系，進(jìn)而研究與列車運(yùn)動有關(guān)的一系列實際問題的計算方法，其內(nèi)容是：與列車運(yùn)動有關(guān)的一系列實際問題的計算方法，其內(nèi)容是： 1 1、機(jī)車牽引力、機(jī)車車輛阻力、線路阻力與

5、列車制動力的機(jī)車牽引力、機(jī)車車輛阻力、線路阻力與列車制動力的 概念與計算方法；概念與計算方法； 2 2、列車制動的基本概念與制動方式；、列車制動的基本概念與制動方式； 3 3、機(jī)車車輛使用制動機(jī)的型號、構(gòu)造及原理；、機(jī)車車輛使用制動機(jī)的型號、構(gòu)造及原理； 4 4、列車制動問題的解算；、列車制動問題的解算； 5 5、高速重載列車制動的新技術(shù)。、高速重載列車制動的新技術(shù)。1二、對列車有直接影響的力二、對列車有直接影響的力1機(jī)車牽引力機(jī)車牽引力 F 由動力傳動裝置引起的與列車運(yùn)行方向相同并可由司機(jī)根由動力傳動裝置引起的與列車運(yùn)行方向相同并可由司機(jī)根 據(jù)需要調(diào)節(jié)的外力。據(jù)需要調(diào)節(jié)的外力。2列車運(yùn)行阻力

6、列車運(yùn)行阻力 W 由于各種原因自然發(fā)生的與列車運(yùn)行方向相反的外力。其由于各種原因自然發(fā)生的與列車運(yùn)行方向相反的外力。其 作用阻止列車發(fā)生運(yùn)動或使列車自然減速。作用阻止列車發(fā)生運(yùn)動或使列車自然減速。3、列車制動力、列車制動力 B 由制動裝置引起的與列車運(yùn)行方向相反的外力。它是人為由制動裝置引起的與列車運(yùn)行方向相反的外力。它是人為 的阻力，大小可由司機(jī)控制。的阻力，大小可由司機(jī)控制。2三種工況：其合力由作用與列車上的不同力構(gòu)成。三種工況：其合力由作用與列車上的不同力構(gòu)成。1、牽引運(yùn)行、牽引運(yùn)行 其合力其合力 C=FC=FW W2、惰行、惰行 其合力其合力 C=C=W W3、制動運(yùn)行、制動運(yùn)行 其合

7、力其合力 C=C=（B BW W） 當(dāng)當(dāng) C C0 0時，列車加速運(yùn)行；時，列車加速運(yùn)行； C C0 0時，列車減速運(yùn)行；時，列車減速運(yùn)行； C C0 0時，列車勻速運(yùn)行時，列車勻速運(yùn)行3第一章第一章 機(jī)車牽引力機(jī)車牽引力1.5 機(jī)車牽引力的計算標(biāo)準(zhǔn)和取值規(guī)定機(jī)車牽引力的計算標(biāo)準(zhǔn)和取值規(guī)定1.1 概述概述 機(jī)車牽引力的概念、形成及分類機(jī)車牽引力的概念、形成及分類1.3 粘著牽引力粘著牽引力 牽引力的限制、牽引力的限制、 粘著牽引力的概念及計算、粘著牽引力的概念及計算、 計算粘著系數(shù)及修正計算粘著系數(shù)及修正1.4 機(jī)車牽引特性機(jī)車牽引特性 電力機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車牽引特性電力機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車牽引特性41

8、.2 輪軌間的摩擦與粘著輪軌間的摩擦與粘著 摩擦、粘著的概念與空轉(zhuǎn)摩擦、粘著的概念與空轉(zhuǎn)1.1 概述概述 由動力傳動裝置由動力傳動裝置產(chǎn)生產(chǎn)生的、與列車運(yùn)行的、與列車運(yùn)行方向方向相同、相同、驅(qū)驅(qū)動列車運(yùn)行動列車運(yùn)行并可由司機(jī)根據(jù)需要并可由司機(jī)根據(jù)需要調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)的的外力外力。通過能量轉(zhuǎn)換裝置和傳動裝置，傳遞到機(jī)車動輪上是動輪通過能量轉(zhuǎn)換裝置和傳動裝置，傳遞到機(jī)車動輪上是動輪得到扭矩得到扭矩M M的作用的作用軸荷重軸荷重Q Q壓在鋼軌壓在鋼軌A A點(diǎn)形成的靜摩擦阻止點(diǎn)形成的靜摩擦阻止M M產(chǎn)生動輪對鋼軌作用力產(chǎn)生動輪對鋼軌作用力FF鋼軌對輪的反作用力鋼軌對輪的反作用力F F5F F QAM6 按能量

9、傳遞順序分：按能量傳遞順序分： 按能量轉(zhuǎn)換過程限制關(guān)系分：按能量轉(zhuǎn)換過程限制關(guān)系分：牽引電機(jī)牽引力牽引電機(jī)牽引力粘著牽引力粘著牽引力柴油機(jī)牽引力柴油機(jī)牽引力電力機(jī)車內(nèi)燃機(jī)車傳動裝置牽引力傳動裝置牽引力粘著牽引力粘著牽引力指示牽引力指示牽引力輪周牽引力輪周牽引力車鉤牽引力車鉤牽引力iFFFgF7F F QAMR 由力矩平衡條件：由力矩平衡條件： M=F R F =M /R M 動輪扭矩 R 動輪半徑 對整個機(jī)車：對整個機(jī)車： F=mF m 機(jī)車動軸數(shù) 即輪周牽引力就是機(jī)車牽引力。即輪周牽引力就是機(jī)車牽引力。1、輪周牽引力、輪周牽引力F：鋼軌作用于機(jī)車動輪踏面的力。鋼軌作用于機(jī)車動輪踏面的力。 考

10、察某一動軸：考察某一動軸：82 2、車鉤牽引力、車鉤牽引力gFgFFW 就是機(jī)車牽引客、貨車輛的縱向力。它只是機(jī)車和車輛之就是機(jī)車牽引客、貨車輛的縱向力。它只是機(jī)車和車輛之間相互作用的內(nèi)力，不是使列車發(fā)生或加速的外力。間相互作用的內(nèi)力，不是使列車發(fā)生或加速的外力。W機(jī)車總阻力機(jī)車牽引力產(chǎn)生必須具備兩個條件：機(jī)車牽引力產(chǎn)生必須具備兩個條件：（1）機(jī)車動輪上有動力傳動裝置傳來的旋轉(zhuǎn)力矩。（2）動輪與鋼軌接觸并存在摩擦作用。即車鉤牽引力總比輪周牽引力小。即車鉤牽引力總比輪周牽引力小。9 我國牽規(guī)規(guī)定，機(jī)車牽引力以輪周牽引力為計算標(biāo)準(zhǔn)，即以輪周牽引力來衡量和表示機(jī)車牽引力的大小。由于動輪直徑的變化會影

11、響牽引力的大小，規(guī)定機(jī)車牽引力按輪轂半磨耗狀態(tài)計算。101.2 輪軌間的摩擦與粘著輪軌間的摩擦與粘著一、輪軌間的摩擦一、輪軌間的摩擦 車輪與鋼軌的各個接觸點(diǎn)在它們接觸瞬間是沒有相對運(yùn)動的，輪軌車輪與鋼軌的各個接觸點(diǎn)在它們接觸瞬間是沒有相對運(yùn)動的，輪軌之間的縱向水平作用力就是物理學(xué)上說的靜摩擦力，其之間的縱向水平作用力就是物理學(xué)上說的靜摩擦力，其 “最大靜摩最大靜摩擦力擦力”是一個與運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)的常量。它等于鋼軌對車輪的垂直力是一個與運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)的常量。它等于鋼軌對車輪的垂直力N N與靜摩擦系數(shù)與靜摩擦系數(shù)的乘積。這是一種難以實現(xiàn)的理想狀態(tài)。否則，可的乘積。這是一種難以實現(xiàn)的理想狀態(tài)。否則，可能

12、實現(xiàn)的牽引力最大值就是輪軌間靜摩擦阻力的極限值。能實現(xiàn)的牽引力最大值就是輪軌間靜摩擦阻力的極限值。11 第二種與第一種相反。即輪軌間為動摩擦，輪軌間縱向水平作用力第二種與第一種相反。即輪軌間為動摩擦，輪軌間縱向水平作用力超過了維持靜摩擦的極限值超過了維持靜摩擦的極限值最大靜摩擦力最大靜摩擦力，輪軌接觸點(diǎn)發(fā)生相對，輪軌接觸點(diǎn)發(fā)生相對滑動，此時，輪軌間縱向水平作用力變成了滑動摩擦力，其值比最滑動，此時，輪軌間縱向水平作用力變成了滑動摩擦力，其值比最大靜摩擦力小得多，機(jī)車運(yùn)行速度并不高，鐵路術(shù)語中把這種狀態(tài)大靜摩擦力小得多，機(jī)車運(yùn)行速度并不高，鐵路術(shù)語中把這種狀態(tài)稱為稱為“空轉(zhuǎn)空轉(zhuǎn)”。在這種狀態(tài)下，

13、牽引力反而大大降低，鋼軌和車輪。在這種狀態(tài)下，牽引力反而大大降低，鋼軌和車輪遭到劇烈磨耗。這是必須杜絕的事故狀態(tài)。此時輪軌間的動摩擦阻遭到劇烈磨耗。這是必須杜絕的事故狀態(tài)。此時輪軌間的動摩擦阻力就成為滑行時的摩擦力。力就成為滑行時的摩擦力。 實際上，車輪在鋼軌上滾動時，輪軌接觸處既非靜止亦非滑動，而是靜中有微動或滾中有微滑的狀態(tài)，在運(yùn)行過程中，由于牽引力和慣性力不是作用在同一水平面內(nèi)，造成機(jī)車前后車輪作用于鋼軌的垂直載荷不均勻分配。所以，輪軌間縱向水平作用力的最大值實際與運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)，在鐵路術(shù)語中用“粘著粘著”來稱呼這種狀態(tài)。由于正壓力而保持動輪與鋼軌接觸處相對靜止的現(xiàn)象稱為“粘著粘著”。在粘

14、著狀態(tài)下輪軌間縱向水平作用力的最大值（靜摩擦力）就稱為粘著力粘著力，而把粘著力與輪軌間垂直載荷之比稱為粘著系數(shù)粘著系數(shù)。輪軌間的摩擦與粘著輪軌間的摩擦與粘著二、輪軌間的粘著二、輪軌間的粘著 12 輪軌間的粘著與靜力學(xué)中的靜摩擦的物理性質(zhì)十分相似。驅(qū)動轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的切向力增大時，粘著力f隨之增大，并保持與切向力相等。當(dāng)切向力增大到某一數(shù)值時，粘著力f達(dá)到最大值。此后切向力如再繼續(xù)增大， f反而迅速減小。試驗證明，粘著力f最大值fmax與動輪對的正壓力Pi成正比，其比例常數(shù)稱為粘著系數(shù)粘著系數(shù)，用表示。即 fmaxfmax= =PPi i 上式表明，在軸重一定的條件下，輪軌間的最大粘著力由輪軌間粘著系

15、數(shù)的大小決定。輪軌間的摩擦與粘著輪軌間的摩擦與粘著13 當(dāng)輪軌間出現(xiàn)最大粘著力時，若繼續(xù)加大驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，一旦切向力大于最大粘著力時，輪軌間粘著狀態(tài)被破壞。動輪與鋼軌的相對運(yùn)動由純滾動變?yōu)榧扔袧L動也有滑動。此時鋼軌對動輪的反作用力由靜擦力變?yōu)榛瑒幽Σ亮Γ渲笛杆贉p?。徊⑹箘虞喌霓D(zhuǎn)速上升。這種因驅(qū)動轉(zhuǎn)矩過大，破壞粘著關(guān)系，使輪軌間出現(xiàn)相對滑動的現(xiàn)象，稱為“空轉(zhuǎn)空轉(zhuǎn)”。動輪出現(xiàn)空轉(zhuǎn)時，輪軌間只能依靠滑動摩擦力傳遞切向力，傳遞切向力的能力大大削弱，同時造成動輪踏面和軌面的擦傷。因此，牽引運(yùn)行應(yīng)盡量防止出現(xiàn)動輪的空轉(zhuǎn)。輪軌間的摩擦與粘著輪軌間的摩擦與粘著14 粘著系數(shù)是由輪軌間的物理狀態(tài)確定的。加大每軸的

16、正壓力，即軸重，可以提高每軸牽引力，但軸重受到鋼軌、路基、橋梁等限制。動力分散型的城市軌道交通車輛，動軸數(shù)較多，很容易達(dá)到整列車所需的牽引力，因而軸重較小，這對保護(hù)輪軌的正常作用是有利的。 輪軌間的摩擦與粘著輪軌間的摩擦與粘著151.2 粘著牽引力粘著牽引力 粘著狀態(tài)下輪軌間切向摩擦力最大值稱為“粘著力粘著力”，粘著牽引力是受輪軌間粘著力限制的機(jī)車牽引力。在機(jī)車牽引特性圖中以帶有陰影的曲線表示。把它與車輪鋼軌間垂直載荷之比稱為“粘著系數(shù)粘著系數(shù)”。 機(jī)車粘著牽引力的計算公式為： （KN)KN) 在列車運(yùn)行中，由于制動力和慣性力不是作用在同一水平面內(nèi)，從而造成機(jī)車車輛前后車輪作用于鋼軌的垂直載荷

17、不均勻分配，即“軸重轉(zhuǎn)移”因此，各個車輪對鋼軌的法向反力不相等。便于計算，假定輪軌間垂直載荷在運(yùn)行中固定不變，認(rèn)為粘著力的變化是由于粘著系數(shù)的變化引起的。這樣，粘著力與列車速度的關(guān)系就被簡化成粘著系數(shù)與列車速度的關(guān)系。它也就成了假定值，稱為“計算粘著系數(shù)計算粘著系數(shù)”。一、牽引力的定義一、牽引力的定義 ()fjjFPPg161.2 粘著粘著牽引力牽引力二、牽引力的限制二、牽引力的限制 FM， M F, FF靜 輪軌相對滑動 動輪空轉(zhuǎn) 喪失牽引力FM靜2動靜F受輪軌粘著力（相當(dāng)于輪軌最大受輪軌粘著力（相當(dāng)于輪軌最大靜摩擦力）的限制，靜摩擦力）的限制， 即即FFQ17三、機(jī)車粘著牽引力的計算三、機(jī)

18、車粘著牽引力的計算計算粘著牽引力 KN ；機(jī)車粘著質(zhì)量 t ； 重力加速度 （9.81m/s2）； 計算粘著系數(shù)。受輪軌粘著牽引力限制允許機(jī)車發(fā)揮的最大牽引力。受輪軌粘著牽引力限制允許機(jī)車發(fā)揮的最大牽引力。jFPg(KN)jFPPgjPKNF181 1、影響粘著系數(shù)的因素、影響粘著系數(shù)的因素 主要有兩個：主要有兩個：一個是車輪和鋼軌的表面狀況； 一個是列車運(yùn)行速度。 輪軌間表面狀況包括：干濕情況、臟污程度、是否有銹、是否撒砂以及砂的數(shù)量和品質(zhì)等等。輪軌的濕度、臟污程度又與天氣、環(huán)境污染狀況和制動裝置形式(有無踏面或軌面清掃設(shè)備)等因素有關(guān)。 列車運(yùn)行速度對粘著系數(shù)的影響主要是：隨著牽引過程中列

19、車速度的增大，沖擊振動以及伴隨而來的縱向和橫向的少量滑動都逐漸增加，因而粘著力和粘著系數(shù)也逐漸減小，其減小的程度與機(jī)車車輛動力性能、軌道的情況等有關(guān)。 其次，線路對粘著系數(shù)也有影響，鋼軌愈軟或道渣的下沉量愈大，粘著系數(shù)愈小；鋼軌不平或直線地段兩側(cè)鋼軌頂不在同一水平，動輪所處位置的軌面狀態(tài)不同，曲線半徑愈小，都會使粘著系數(shù)減小。另外，空轉(zhuǎn)必然導(dǎo)致動車的粘著系數(shù)減小。四、計算粘著系數(shù)與改善粘著的方法四、計算粘著系數(shù)與改善粘著的方法 192 2、計算粘著系數(shù)、計算粘著系數(shù)j j的計算式：的計算式：12 0.2410088.866 0.1894448 0.280.0006 506jjjvKvGvv國產(chǎn)

20、電力機(jī)車型電力機(jī)車型電力機(jī)車5.9 0.248752072ND 0.24280011jjvv國產(chǎn)電傳動內(nèi)燃機(jī)車型電傳動內(nèi)燃機(jī)車20（1 1）修正輪軌表面接觸條件，改善表面不清潔狀態(tài)，（2 2）設(shè)法改善列車的懸掛系統(tǒng)，以減輕輪對減載帶來的 不利影響。3 3、改善粘著的方法改善粘著的方法清掃閘瓦閘瓦釬螺 桿套 茼活塞環(huán)閘瓦吊桿214、j 的修正(0.670.00055 )600rjRR產(chǎn)生原因：修正公式：電力機(jī)車內(nèi)燃機(jī)車(0.8050.000355 )550rjRR小半徑曲線上粘著系數(shù)修正：小半徑曲線上粘著系數(shù)修正： 長隧道粘著系數(shù)修正（長隧道粘著系數(shù)修正（L1000m） ： 由試驗確定五、粘著牽

21、引力曲線五、粘著牽引力曲線 根據(jù)各型機(jī)車不同速度下的粘著牽引力，在坐標(biāo)圖中會出粘著牽引根據(jù)各型機(jī)車不同速度下的粘著牽引力，在坐標(biāo)圖中會出粘著牽引力與速度的關(guān)系曲線。力與速度的關(guān)系曲線。 22( (一一) )空轉(zhuǎn)的產(chǎn)生空轉(zhuǎn)的產(chǎn)生 當(dāng)動輪對的牽引力大于最大粘著力時，輪對就發(fā)生空轉(zhuǎn)。空轉(zhuǎn)時輪對的轉(zhuǎn)速迅速上升，如果任其擴(kuò)展往往可能在數(shù)秒或略長的時間內(nèi)超出構(gòu)造速度。這樣不僅使動車的牽引力下降，而且由于高速空轉(zhuǎn)使輪對的踏面嚴(yán)重擦傷，若帶有輪箍結(jié)構(gòu)形式的輪對，那么會導(dǎo)致輪箍因過熱而松動脫落，同時牽引電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組也可能因離心力過大而飛散“掃膛”，引起重大事故，因此必須對空轉(zhuǎn)進(jìn)行保護(hù)。六、空轉(zhuǎn)的產(chǎn)生與防止六、

22、空轉(zhuǎn)的產(chǎn)生與防止23(二) 空轉(zhuǎn)的防止1 1、主電路防空轉(zhuǎn)設(shè)計、主電路防空轉(zhuǎn)設(shè)計(1)牽引電動機(jī)全并聯(lián)結(jié)構(gòu) 兩臺串勵牽引電動機(jī)串聯(lián)連接時，在恒電壓下如果一臺電動空轉(zhuǎn)，由于串聯(lián)電路中兩臺電機(jī)勵磁電流相等，結(jié)果使空轉(zhuǎn)電動機(jī)的端電壓升高，空轉(zhuǎn)的速度進(jìn)一步加大。但在電動機(jī)并聯(lián)連接的電路里就不會發(fā)生這種電壓轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，從而加強(qiáng)了防空轉(zhuǎn)性能。24(2)采用機(jī)械特性硬的牽引電動機(jī) 機(jī)械特性硬的牽引電動機(jī)，負(fù)載大幅度變化時轉(zhuǎn)速變化很小，也就是說如果電機(jī)轉(zhuǎn)速略有上升，就會使轉(zhuǎn)矩大幅度下降，因而具有良好的防空轉(zhuǎn)性能。例如，鼠籠式牽引電動機(jī)的動車不會產(chǎn)生持續(xù)空轉(zhuǎn)。2 2傳動系統(tǒng)防空轉(zhuǎn)設(shè)計傳動系統(tǒng)防空轉(zhuǎn)設(shè)計 (1)

23、采用單電機(jī)轉(zhuǎn)向架傳動系統(tǒng)。 (2) 機(jī)械走行部分采用低位牽引，以及采用合適的懸掛系統(tǒng)等措施。25 機(jī)車的牽引特性是指牽引力隨速度變化的曲線。機(jī)車牽引列車運(yùn)行是由于它具有相當(dāng)大的牽引力，用來克服列車起動時和運(yùn)行中所受的阻力。機(jī)車牽引力(F)和運(yùn)行速度(V)的乘積就是機(jī)車的功率(P)，即 FV=P， 常用“千瓦”做單位。 任何一種機(jī)車，它的最大功率是一定的，叫做標(biāo)稱功率，例如，DF4B型內(nèi)燃機(jī)車的標(biāo)稱功率為1985千瓦。 機(jī)車在牽引列車時，所受到的阻力是經(jīng)常變化的。當(dāng)阻力增大時機(jī)車就要發(fā)揮出更大的牽引力來克服它；反之，當(dāng)阻力減小時，牽引力就可以小一點(diǎn)。為了充分利用機(jī)車的功率，要求機(jī)車在各種不同運(yùn)行

24、阻力的情況下，都能具有恒功率輸出性能。這就要使FV=常數(shù)。可見，牽引力和速度之間應(yīng)當(dāng)成反比關(guān)系：當(dāng)速度小時，牽引力大：速度大時，牽引力小。1.3 機(jī)車牽引特性機(jī)車牽引特性一、機(jī)車牽引特性的概念一、機(jī)車牽引特性的概念 26 把對F和V的這種要求表示在坐標(biāo)上，應(yīng)該是一條雙曲線，如圖2-3-9所示。這條曲線叫做機(jī)車?yán)硐霠恳阅芮€，無論任何一種機(jī)車的牽引性能，都應(yīng)與它相符合。27 當(dāng)然，曲線的兩端不能無限延長。左端，牽引力不能超過輪軌之間的粘著力，否則車輪會空轉(zhuǎn)；右端，速度也不能超過機(jī)車構(gòu)造速度所能允許的范圍。 電力傳動內(nèi)燃機(jī)車是由牽引電動機(jī)通過齒輪驅(qū)動的，所以機(jī)車牽引力和速度取決于牽引電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩

25、和轉(zhuǎn)速，從而也就決定了機(jī)車的牽引特性。 串勵牽引電動機(jī)的速率與轉(zhuǎn)矩關(guān)系如圖2-3-lO所示。它所具有的工作特性最適合于機(jī)車牽引的要求。即機(jī)車上坡或負(fù)載增加時，牽引電動機(jī)轉(zhuǎn)矩較大，而轉(zhuǎn)速較低；反之，則轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速上升。28二、電力機(jī)車牽引特性二、電力機(jī)車牽引特性 1 1、牽引電動機(jī)的電流特性、牽引電動機(jī)的電流特性在一定電壓下牽引電動機(jī)電流在一定電壓下牽引電動機(jī)電流Id與運(yùn)行速度與運(yùn)行速度v的關(guān)系的關(guān)系 。()deddddedUC nI RIUC nR 100060100060cddcdenvDUCvIRCCD短時電流短時電流（最大電流、粘著電流525Q）、小時電流小時電流（500Q）、持續(xù)電流

26、持續(xù)電流（450Q） 292 2、機(jī)車牽引力特性、機(jī)車牽引力特性 指機(jī)車牽引力指機(jī)車牽引力F與牽引電機(jī)電流與牽引電機(jī)電流Id的關(guān)系，可以由電機(jī)的關(guān)系，可以由電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式和牽引力轉(zhuǎn)矩的關(guān)系導(dǎo)出：的電磁轉(zhuǎn)矩公式和牽引力轉(zhuǎn)矩的關(guān)系導(dǎo)出： 322101000dcdmdcmMmCDDFI 3 3、機(jī)車牽引特性曲線、機(jī)車牽引特性曲線指表示機(jī)車輪周牽引力指表示機(jī)車輪周牽引力F與運(yùn)行速度與運(yùn)行速度v之間的關(guān)系的特性曲線。之間的關(guān)系的特性曲線。 機(jī)車輪周功率機(jī)車輪周功率N u機(jī)車功率機(jī)車功率機(jī)車標(biāo)稱功率機(jī)車標(biāo)稱功率Nb 1000136003.6FvNFv(0.97 0.98)bNNu機(jī)車牽引特性曲線機(jī)車牽

27、引特性曲線30（1 1）理想牽引力曲線理想牽引力曲線要求：在牽引工況下，機(jī)車要求：在牽引工況下，機(jī)車恒功率恒功率輸出輸出。 即 N=F N=F V V曲線受曲線受F F 與與V Vg g的限制，的限制， V Vg g為機(jī)車構(gòu)造速度為機(jī)車構(gòu)造速度VgFVV1315 01 5 01 0 02 5 02 0 03 5 03 0 04 0 05 0 04 5 02 04 06 08 01 0 0591 31 72 12 52 93 3 - I3 3 - I I3 3 - I I I4 5 0 A ( 持 續(xù) 制 )3 3 m5 2 5 A ( 持 續(xù) 制 )圖 1 - 7 S S 1 型 電 力 機(jī)

28、車 牽 引 特 性（2） 機(jī)車實際的牽引力特性曲線321、柴油機(jī)牽引力柴油機(jī)牽引力三、內(nèi)燃機(jī)車牽引特性三、內(nèi)燃機(jī)車牽引特性 受柴油機(jī)功率（或能力）限制的機(jī)車牽引力受柴油機(jī)功率（或能力）限制的機(jī)車牽引力柴油機(jī)牽引力。柴油機(jī)牽引力。 2 2、柴油機(jī)牽引力的計算、柴油機(jī)牽引力的計算 柴油機(jī)牽引力可以根據(jù)每分鐘汽缸中燃?xì)馑鞯墓?，扣除機(jī)械摩擦損失及自身消耗柴油機(jī)牽引力可以根據(jù)每分鐘汽缸中燃?xì)馑鞯墓?，扣除機(jī)械摩擦損失及自身消耗、機(jī)車輔助裝置消耗和傳動損失后，與同一時間內(nèi)輪周牽引力所作的功相等而求得。、機(jī)車輔助裝置消耗和傳動損失后，與同一時間內(nèi)輪周牽引力所作的功相等而求得。 3 3、內(nèi)燃機(jī)車傳動裝置牽引

29、力、內(nèi)燃機(jī)車傳動裝置牽引力柴油機(jī)裝車功率柴油機(jī)裝車功率Ne亦稱柴油機(jī)最高運(yùn)用功率，由機(jī)車生產(chǎn)廠家標(biāo)定。亦稱柴油機(jī)最高運(yùn)用功率，由機(jī)車生產(chǎn)廠家標(biāo)定。柴油機(jī)的柴油機(jī)的(0.80 0.84)beNNzld10003cos1000ffdcffcU INU IN 直流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī)zld0.00363cos0.0036ffdcffcU IFvU IFv 直流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī)0.0036dddcU IFmv 33 在高海拔、高溫、長大隧道條件下，在高海拔、高溫、長大隧道條件下，F(xiàn) F需修正：需修正： P P 海拔修正系數(shù)海拔修正系數(shù) h h 溫度修正系數(shù)溫度修正系數(shù) s s 隧道修正系數(shù)隧道修正系數(shù)5

30、5、內(nèi)燃機(jī)車牽引力的修正、內(nèi)燃機(jī)車牽引力的修正 xphsFF 多機(jī)牽引與補(bǔ)機(jī)的多機(jī)牽引與補(bǔ)機(jī)的F F修正修正 重聯(lián)操縱重聯(lián)操縱 取全值取全值 多機(jī)牽引：多機(jī)牽引： 分別操縱分別操縱 第二臺后取第二臺后取0.980.98 補(bǔ)機(jī)：補(bǔ)機(jī)： 尾部機(jī)車取尾部機(jī)車取0.950.9534圖1-3 DF4(貨)型電傳動內(nèi)燃機(jī)車的牽引特性6 6、內(nèi)燃機(jī)車牽引特性曲、內(nèi)燃機(jī)車牽引特性曲 35圖1-4 DF11(貨)型電傳動內(nèi)燃機(jī)車的牽引特性nc=1350r/min牽引計算主要數(shù)據(jù)FmaxDjFqVjminP項目KhehLjWqcVsWOV數(shù) 值5N/KN23.0m500kN2.56+0.037V+0.000042

31、V*V210.6g/kw*h4.643100.0Km/h301.4kN1013mm395.4KN24.0km/h135.0t508010090607021.530402010152.994.174.583.3124.5107.3327.3248.4192.0331.2352.8F36一、計算標(biāo)準(zhǔn)一、計算標(biāo)準(zhǔn)1.4 1.4 機(jī)車牽引力的計算標(biāo)準(zhǔn)和取值規(guī)定機(jī)車牽引力的計算標(biāo)準(zhǔn)和取值規(guī)定1 1、持續(xù)電流、持續(xù)電流IcIc、持續(xù)速度、持續(xù)速度vc與持續(xù)牽引力與持續(xù)牽引力Fc持續(xù)電流持續(xù)電流保證牽引電機(jī)長時間安全工作的電流。保證牽引電機(jī)長時間安全工作的電流。持續(xù)速度持續(xù)速度電力機(jī)車在最高級位的滿磁場，內(nèi)

32、燃機(jī)車電力機(jī)車在最高級位的滿磁場，內(nèi)燃機(jī)車在最高手柄位或最高柴油機(jī)轉(zhuǎn)速那條牽引特性曲線上，可以在最高手柄位或最高柴油機(jī)轉(zhuǎn)速那條牽引特性曲線上，可以找到實現(xiàn)持續(xù)電流的速度。（可以長期運(yùn)行的最低速度）找到實現(xiàn)持續(xù)電流的速度。（可以長期運(yùn)行的最低速度）持續(xù)牽引力持續(xù)牽引力在牽引特性曲線上，持續(xù)速度所對應(yīng)點(diǎn)在牽引特性曲線上，持續(xù)速度所對應(yīng)點(diǎn)的牽引力。（一般小于粘著牽引力）的牽引力。（一般小于粘著牽引力）37Vj 由最佳牽引重量決定的速度，即機(jī)車牽引重量確定由最佳牽引重量決定的速度，即機(jī)車牽引重量確定的列車通過區(qū)間限制坡道時，允許使用的最小速度；的列車通過區(qū)間限制坡道時，允許使用的最小速度；Fj 牽引牽引重量重量G G由由V Vj j為條件得出，對應(yīng)為條件得出，對應(yīng)G G和和V Vj j的牽引力的牽引力F F，即，即為計算牽引力為計算牽引力F Fj j。NF VFV與 成反比3 3、機(jī)車計算起動牽引力、機(jī)車計算起動牽引力FqFq2、 機(jī)車計算速度機(jī)車計算速度V Vj j與計算牽引力與計算牽引力F Fj j 在起動條件下機(jī)車所能發(fā)揮的最大牽引力，用以計算起動在起動條件下機(jī)車所能發(fā)揮的最大牽引力，用以計算起動牽引質(zhì)量。牽引質(zhì)量。 列車啟動時，所要求的牽引力。一般，起動牽引力Fq由速度為2.5Km/h的列車阻力決定，即Fq按V 2.5Km/h確定。起動牽引力起動牽引力Fq在粘著牽引力與起動電流