Тягово-динамический расчет троллейбуса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

1.2 Электробусы с динамической подзарядкой

1.2 Обзор электробусов с динамической подзарядкой

1.3 Описание и технические характеристики выбранного троллейбуса-аналога

Вывод по разделу один

2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Выбор комплекта электрооборудования тягового электропривода троллейбуса

2.2 Выбор аккумуляторных батарей

2.3 Расчёт расхода электроэнергии на движение троллейбуса

Вывод по разделу два

3. ТЯГОВО-ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТРОЛЛЕЙБУСА

3.1 Исходные данные

3.2 Расчет снаряженной и полной массы троллейбуса

3.3 Расчет КПД трансмиссии троллейбуса

3.4 Определение естественной электромеханической и механической характеристик ТЭД

3.5 Определение передаточного числа трансмиссии и расчётного радиуса ведущих колёс

3.5 Построение тягово-скоростной характеристики

3.6 Определение разгонных свойств

3.7 Путь разгона

3.8 Определение величины преодолеваемого подъема

Вывод по разделу три

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Выбор детали

4.2 Расчет режимов резания

4.3 Техническая характеристика выбранных станков

Вывод по разделу четыре

5. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

5.1 Общие требования

5.2 Техническое обслуживание и ремонт троллейбусов

5.3 Требования к троллейбусу, выпускаемому на линию

Вывод по разделу пять

6. ГРАЖДАНСКАЯ ОБОРОНА

7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Вывод по разделу семь

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

Городской пассажирский транспорт во все времена играл важную роль в жизни городов. Сегодня существование любого города немыслимо без мощной системы общественного транспорта.

Первый троллейбус был запущен в предместье Берлина Вернером фон Сименсом 29 апреля 1882 года, а в России первый пробный троллейбус был испытан 13 апреля 1902 года в Санкт-Петербурге, а регулярное движение открылось 15 ноября 1933 года в г. Москва, где до 2017 года была крупнейшая троллейбусная есть в мире. По состоянию на 2019 год в мире свыше 300 городов имеют троллейбусные системы, однако наибольшее их количество в России -- 85 городов имеют троллейбусный транспорт, в которых эксплуатируется более 10,8 тысяч единиц подвижного состава.

Недостатком троллейбусов, по причине которого во многих городах отказались от этого вида транспорта является высокая стоимость строительства и реконструкции контактной сети, а так же низкая маневренность данного вида транспорта, вследствие невозможности объезда препятствий, превышающих предельное отклонение троллейбуса от сети, являющееся основным недостатком данного вида транспорта. Он устраняется запуском троллейбусов с увеличенным автономным ходом, называемые из-за маркетинговых соображений в настоящее время, как электробусы с динамической подзарядкой.

В данном дипломном проекте предложен проект троллейбуса с увеличенным автономным ходом на базе троллейбуса модели ЗиУ-682 с установкой транзисторно-импульсной системы управления тяговым электродвигателем. Установка данной системы управления позволит сократить расход электроэнергии троллейбуса, а наличие системы автономного хода позволит использовать его на маршрутах, не имеющих воздушной контактной сети.

1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

1.2 Электробусы с динамической подзарядкой

Электрoбус с динамической пoдзарядкой или трoллейбус с увеличенным автонoмным ходом (технология IMC, от англ. «in-mоtiоn charging») -- безрельсовoе механическoе транспoртное средствo, предназначеннoе для перевoзки 7 и более пассажиров, движимое с помощью тягового электропривода, питаемого либо непосредственно от троллейбусной контактной сети (движение в режиме троллейбуса), либо от автономного накопителя электроэнергии (аккумулятора), заряжаемого в процессе движения под контактной сетью (движение в режиме электробуса). Отличаeтся от классического троллейбуса запасом автономного хода, то есть расстоянием, которое транспортное средство может пройти без подзарядки батарей: если у некоторых троллейбусов оно составляет несколько метров (для объезда препятствий и прочих экстренных случаев), то у троллейбусов с увеличенным автономным ходом до многих десятков километров.[1]

Троллейбусы с возможностью автономного хода от аккумуляторных батарей в СССР начали появляться в 80-х годах. Это была партия из троллейбусов ЗиУ-682В1 (рисунок 1.1) для города Кордова (Аргентина).

Рисунок 1.1 - Троллейбус «ЗиУ-682В1УА» в г. Кордова (Аргентина)

Они были оборудованы щелочными аккумуляторами 9НКЛБ-70, расположенными под задней площадкой. Они давали сравнительно небольшой запас автономного хода в 1 км на скорости 5 км/ч. Это позволяло им объехать место ДТП, преодолевать обрывы контактной сети, маневрировать в парке.[2]

В дальнейшем автономным ходом оборудовались и другие различные троллейбусы, но запас хода у них был не более 2 километров.

Первым российским троллейбусом с большим запасом автономного хода стал троллейбус модели СТ-6217М (рисунок 1.2) произведённый на заводе ООО «Сибирский троллейбус». Эти троллейбусы преодолевали в режиме автономного хода расстояние в 60 километров при полной загрузке. Батарея данного троллейбуса состоит из 144 литий-иoнных аккумуляторов с ёмкостью в 240 А*ч, соединённых последовательно. Троллейбус был в введён в эксплуатацию в г. Новосибирске на маршруте № 401, протяженностью в однопутном исчислении -- 45,56 километров, из них 17 километров без контактной сети.

Рисунок 1.2 - Троллейбус «СТ-6217М»

Впоследствии ОАО «Сибэлтранссервис» закупило кузова троллейбусов семейства «Мегаполис» на заводе «ТролЗа» и создало на базе них низкопольные троллейбусы ТролЗа-СТ-5265А (рисунок 2.3). Они были введены в эксплуатацию в Новосибирске в 2013 году. [3]

Рисунок 1.3 - Троллейбус «ТролЗа-СТ-5265А»

ЗАО «Тролза» в 2012 году начало разрабатывать собственные троллейбусы с увеличенным автономным ходом, оснащённых литиевыми батареями. После испытаний в различных регионах России (Владимирская область, Крым, Ставропольский край, Краснодарский край, Башкирия, Адыгея, Пермский край) электробусы были запущены в серийное производство и начали поставляться в различные города России (Тула, Нальчик, Санкт-Петербург), а так же зарубеж (Аргентина, города Росарио и Кордова). [4]

22 сентября 2017 года электробус с динамической подзарядкой был официально представлен в рамках заседания Президиума Государственного Совета России, посвященного развитию общественного транспорта, и в этом же году был заключен контракт на поставку 110 электробусов с динамической подзарядкой в г. Санкт Петербург производства ЗАО «ТролЗа» г. Энгельс и ОАО «Белкоммунмаш» г. Минск.

12 декабря 2017 года в Санкт Петербурге был открыт первый маршрут электробусов с динамической подзарядкой (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 - Электробус «ТролЗа-5265.08 «Мегаполис»

Значительную часть новых маршрутов электробусы преодолевают на автономном ходу. Таким образом, СПб ГУП «Горэлектротранс» удалось связать новые районы экологически безопасным видом транспорта без строительства инфраструктуры.

Первые месяцы эксплуатации нового вида пассажирского транспорта получили высокую оценку со стороны эксплуатирующего предприятия. Так за месяц работы после запуска электробусов маршрута пассажиропоток вырос почти в 10 раз.

26 января 2018 года в Брюсселе директор СПб ГУП «Горэлектротранс» Василий Остряков на заседании Троллейбусного комитета Международного союза общественного транспорта (МСОТ) представил доклад о запуске в Петербурге новых маршрутов, обслуживаемых электробусами с динамической подзарядкой. [5]

1.2 Обзор электробусов с динамической подзарядкой

1.2.1 Электробус ТролЗа-5265 «Мегаполис»

Тролза-5265 «Мегаполис» -- семейство двухосных низкопольных троллейбусов большой вместимости, предназначенных для внутригородских пассажирских перевозок, серийно производящихся на ЗАО «Тролза» с 2006 года в городе Энгельсе Саратовской области. Модификации с автономным ходом являются электробусами с динамической подзарядкой.

Рисунок 1.5 - Электробус ТролЗа-5256.03 «Мегаполис»

Наружная обшивка крыши выполнена из оцинкованого цельнотянутого стального листа. Овалы крыши, обшивка бортов, передка и задка выполнена стеклопластиковыми панелями. Пол низкий по всей длине салона, ступенек нет. Напротив средней двери имеется накопительная площадка для стоящих пассажиров, на которой также возможно размещение инвалидной или детской коляски. Троллейбусы выпускаются с транзисторной системой управления и асинхронным тяговым двигателем (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 - Асинхронный тяговый электродвигатель ДТА-1У1

В 2007 году на основе данного троллейбуса была разработана его шарнирно-сочленённая версия Тролза-6206 «Мегаполис».

В 2016 году было начато производство модернизированных версий данного троллейбуса модификаций ТролЗа-5265.02, ТролЗа-5256.03, ТролЗа-5256.05, ТролЗа-5256.08, получившие неофициальное название «Мегаполис-2». Данные модификации отличаются большей длиной, а так же большим количеством сидячих мест (34), что устранило главный недостаток предыдущей версии - слишком малое число сидячих мест в салоне (22).

Троллейбусы «Мегаполис» оснащены автономным ходом от литий-титанатных аккумуляторных батарей (рисунок 1.7, 1.8), размещенных вдоль крыши, либо в задней части, в зависимости от модификации и требований заказчика. АКБ находятся в специальных защитных блоках, которые регулируют микроклимат для эффективной работы батарей.

Рисунок 1.7 Литий-титанатные аккумуляторы в задней части электробуса

Рисунок 1.8 - Литий-титанатная аккумуляторная батарея

Рисунок 1.9 - Движение в режиме электробуса

Дальность автономного хода электробуса составляет до 35 км. Зарядка батарей осуществляется во время движения под контактной сетью. Технология динамической подзарядки позволяет увеличить срок эксплуатации одного из самых дорогостоящих элементов машины - накопителей энергии и уменьшить нагрузку на электрическую сеть. При использовании электробусов с динамической подзарядкой нет необходимости в инвестировании средств в строительство дорогостоящей зарядной инфраструктуры.[6]

Подключение к контактной сети электробуса (рисунок 1.10) происходит в автоматическом режиме из кабины водителя, при помощи специальных «ловушек», установленных непосредственно на контактной сети, а так же пневматическими или гидравлическими штангоулавителями. Контроль подключения производится через камеры, изображение от которых отображается на дисплее в кабине водителя. Для удобства подключения к контактной сети в тёмное время суток на токоприёмниках установлены специальные фонари, включение которых так же производится из кабины водителя через кнопку на приборной панели.

Рисунок 1.10 - Автоматическое подключение токоприёмников к контактной сети при помощи «ловушки»

Технические характеристики электробуса ТролЗа-5265 «Мегаполис» приведены в таблице 3.1.

Таблица 1.1 - Технические характеристики электробуса ТролЗа-5256 «Мегаполис»

Габаритные размеры, мм	-длина 12335 -ширина 2500 -высота (с опущенными токоприемниками) 3410
Высота пола над уровнем проезжей части, мм	360
Снаряжённая масса, кг	10580
Пассажировместимость, чел	100 - из них мест для сидения 34
Максимальная скорость при полной нагрузке, км/ч	60
Продолжение таблицы 1.1
Максимальный подъем, преодолеваемый троллейбусом при полной нагрузке, %	15
Время разгона троллейбуса на горизонтальном участке дороги при полной нагрузке до скорости 50 км/ч, с	22
Внутренний шум, дБА:	- на рабочем месте водителя 78 - в пассажирском салоне 82
Внешний шум, дБА	78
Применяемые системы управления тяговым электродвигателем:	Арс-Терм; Чергос
Применяемые АКБ	ООО «Лиотех-Инновации»
Расположение аккумуляторов для автономного хода	В задней стенке, на крыше

1.2.2 Электробус ВМЗ-5298.01 «Авангард»

Рисунок 1.11 - Электробус ВМЗ-5298.01 «Авангард»

ВМЗ-5298.01 «Авангард» (рисунок 1.11) российский низкопольный троллейбус большой вместимости для внутригородских пассажирских перевозок, производящийся с 2007 года на АО «Стройтранс» в г. Вологда.

Концепция остекления боковин кузова данного троллейбуса позволяет пассажирам в инвалидных колясках и маленьким детям во время поездки иметь хороший обзор пейзажа за окнами. Яркое светодиодное освещение салона позволяет экономить электроэнергию, а так же подчеркивает дизайн троллейбуса в темное время суток.

На данном электробусе установлены мосты портального типа, а так же рулевое управление фирмы ZF. Благодаря покрытию бортов из оцинкованного листа с многослойным лакокрасочным покрытием, антикоррозионной обработки каркаса кузова, и герметичной проклейки специальным напольным покрытием салона обеспечивает ресурс эксплуатации троллейбуса до 15 лет.

Асинхронный тяговый электродвигатель производства Псковского электромашиностроительного завода, полностью защищён от попадания влаги и пыли, а его конструкция исключает эффект разрушающих «подшипниковых» токов за счёт вытеснения магнитного поля из зоны установки подшипников.

Микропроцессорная система управления тяговым двигателем и её алгоритм обеспечивают рекуперативное торможение, что позволяет экономить до 10 % электроэнергии.

Основное высоковольтное электрооборудование устaнoвлeно на крыше что помимо защиты его от влаги и грязи позволяет повысить электро и пожаробезопасность. Так же расположенное на крыше электрооборудование позволяет естественным путём охлаждать его, тем самым сохраняя от перегрева при работе на маршрутах с тяжёлым профилем. Высоковольтные и низковольтные провода, проложены внутри кузова в специальных изолированных коробах.

Пневмoресивера располoжены в салоне под декoративными кoжухами, что уменьшает oбразование кoнденсата из-за разности температур. На каждом из ресиверов установлен специальный клапан, который обеспечивает автоматический сброс конденсата. Все пневмомагистрали изготовлены из полиамидной трубки, которая создаёт надежную герметичность контуров и повышенную стойкость к коррозии на протяжении всего срока эксплуатации троллейбуса.

Электробусы ВМЗ-5298.01 «Авангард» оснащаются литий-ионными аккумуляторными батареями, которые установлены на колёсных арках задних колёс (рисунок 1.12), которые обеспечивают движение до 40 км без подключения к контактной сети (рисунок 1.13).

Рисунок 1.12 - Салон троллейбуса ВМЗ-5298-01 «Авангард»

Восстанавливается заряд аккумуляторных батарей примерно за 1 час работы от контактной сети.

Рисунок 1.13 - Движение в режиме электробуса

Троллейбус может комплектоваться любым типом тягового электропривода, а также другими дополнительными опциями (автоматическая система обнаружения и тушения пожара, электронная информационная система с маршрутными табло, автоматизированная система контроля проезда, видеонаблюдение, система записи и хранения информации технического состояния электронного управления тяговым двигателем, неполадок и действий водителя во время движения, автоматическая система смазки узлов и агрегатов, GPS -- навигация и приборы контроля режима работы водителя) в зависимости от пожеланий заказчика. Для комфорта водителя и пассажиров возможна установка системы кондиционирования и климат-контроля. Остекление салона может быть выполнено тонированным.

Конструкцией так же предусмотрена функция «книлинг», предназначенная для наклона кузова на правый борт для удобства посадки и высадки пассажиров. [7]

Технические характеристики электробуса ВМЗ-5298.01 «Авангард» приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Технические характеристики электробуса ВМЗ-5298.01 «Авангард»

Пассажировместимость, чел
* полная	110
* мест для сидения	23
* мест для инв. Коляски	1
Габаритные размеры, мм:
* длина	12650
* ширина	2530
* высота	3370
* база, мм	5900
Колея колес, мм
* управляемой оси	2096-2101
* ведущей оси	1826-1882
Масса транспортного средства, кг
* снаряженная	10850
* полная, кг	18000
Высота уровня пола, мм
* в рабочем состоянии	340 -- 360
* с учетом книлинга	270
Запас автономного хода, м	До 40 км
Максимальная скорость, км/ч	70
Продолжение таблицы 1.2
Система управления двигателем	Транзисторно-импульсная на основе IGBT-транзисторов
Тяговый двигатель	Асинхронный переменного тока
Применяемые АКБ	ООО «Лиотех-Инновации»; Drive Electro
Расположение аккумуляторных батарей для автономного хода	Над колёсными арками задних колёс

1.2.3 Электробус БКМ-32100D

Рисунок 1.14 - Электробус БКМ-32100D

БКМ-321 (рис.3.10) -- семейство белорусских низкопольных троллейбусов большой вместимости для внутригородских пассажирских перевозок, выпускаемых серийно с 2003 года на ОАО «Белкоммунмаш» в г. Минск. Относятся к третьему поколению троллейбусов, разработанных заводом.

Троллейбус БКМ-32100D -- оборудованы транзисторно-импульсной системой управления асинхронным тяговым электродвигателем переменного тока, а так же системой увеличенного автономного хода до 20 км на литий-титанатных АКБ расположенными в заднем свесе (рисунок 1..15), позволяющих обеспечить работу троллейбуса без использования контактной сети.



Рисунок 1.15 - Расположение аккумуляторных батарей в троллейбусе БКМ-32100D

Данная опция позволяет прокладывать новые маршруты электрического транснопорта в районы городов, не обеспеспеченных троллейбусной инфраструктурой.

Конструктивные особенности электробуса:

-- полностью низкий уровень пола и полное отсутствие ступенек при входе;

-- транзисторно-импульсный тяговый электропривод, позволяющий экономить до 44% электроэнергии;

-- обеспечение доступа пассажиров с ограниченными возможностями, а так же пассажиров с колясками;

-- смонтированное на крыше электрооборудование в специальных герметичных отсеках, исключающих воздействие атмосферных осадков, влияющих на электробезопасность и надёжность работы системы. [8]

Технические характеристики электробуса БКМ-32100D приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Технические характеристики электробуса БКМ-32100D

Пассажировместимость, чел.	90
Количество мест для сидения, шт	22
Снаряжённая масса, кг	11900
Максимальная техническая масса, кг	18000
Напряжение в сети, В	550
Высота пола над дорогой, мм	340
Мощность электродвигателя, кВт	150
Максимальная скорость, км/ч	60
Дальность автономного хода, км	20
Система управления двигателем	Транзисторно-импульсная на основе IGBT-транзисторов
Расположение аккумуляторных батарей для автономного хода	В заднем свесе

1.2.4 Электробус Дніпро-Т203

Рисунок 1.16 - Электробус Днiпро-Т203

Днiпро-Т203 (рисунок 1.16) - двенадцатиметровый низкопольный троллейбус, кузов которого производящийся из машинокомплекта на Южном машиностроительном заводе (ЮМЗ) в городе Днепр (Украина).

Подвеска передних колёс - независимая пневматическая, задних - зависимая, пневматическая.

Троллейбусы модели Днепр-Т203 имеют функцию автономного хода до 20 км от литий-ионных аккумуляторных батарей GMI на 100 кВт · ч (рисунок 1.17). Время полной зарядки от контактной сети составляет до 40 минут. Масса одной секции АКБ из 160 батарей составляет 576 кг.



Рисунок 1.17- Аккумуляторная батарея троллейбуса Днiпро-Т203

Троллейбус может комплектоваться системой кондиционирования воздуха в кабине водителя, а так же в салоне. Для удобства пассажиров на инвалидных колясках имеется откидная аппарель расположенная у средней двери.

Электробус оборудован тяговым электродвигателем с мощностью 180 кВт. [9]

Технические характеристики троллейбуса Днiпро-Т203 приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Технические характеристики троллейбуса Днiпро-Т203

Параметр	Значение
Снаряженная масса, т	11,2
Полная масса, т	18
Макс.скорость при полной загрузке, км / ч	65
Макс.скорость при пустом салоне, км / ч	65
Разгон 0-50 км / ч за, сек	22
Мест для сидения:	31
Нормальная вместимость (5 человек / мІ)	100
Полная вместимость (8 человек / мІ)	до 107
Длина, мм	12200
Ширина по молдинги, мм	2500
Высота по крыше, мм	3500
База, мм	6140
Клиренс, мм	125
Мощность тягового двигателя, кВт	180
Напряжение на токоприемниках, Вольт	600
Расположение аккумуляторных батарей для автономного хода	Под полом перед передним правым колесом и после заднего левого колеса

1.2.5 Электробус Љkoda-26Tr

Љkoda 26Tr (рисунок 1.18) трехдверный низкопольный троллейбус производства компании «Шкода Электрик» г. Пльзень (Чехия). Троллейбусы данной модели можно эксплуатировать на маршрутах под напряжением около 600 или 750 В постоянного тока.

Рисунок 1.18 - Электробус Љkoda-26Tr

Особенностью данного электробуса является то, что компания «Шкода Электрик» устанавливает электрооборудование собственной разработки, установленное в одном компактном и герметичном контейнере на крыше (рисунок 1.19).

Рисунок 1.19 - Электрооборудование троллейбуса Љkoda-26Tr

В зависимости от пожеланий заказчика, троллейбус можно оснастить либо дизельным генератором, либо тяговыми аккумуляторами, которые установленными в задней части транспортного средства и позволяющих осуществлять движение без подключения к контактной сети. Троллейбусы данной модели очень популярны у заказчиков и стал очень ходовым как на Чешском, так и на зарубежном рынке.

Комфорт пассажиров и водителя повышает мощная система климат-контроля, обзорная система предоставления информации, а так же откидная аппарель, для пассажиров с ограниченными возможностями. Кроме того, троллейбусы данной модели имеют функцию рекуперации и накопления энергии при торможении и функцию «kneeling», которая позволяет облегчить вход и выход из транспортного средства на остановочных пунктах для пассажиров. [10]

Технические характеристики троллейбуса Љkoda-26Tr приведены в таблице 1.5.

Таблица 1.5 - Технические характеристики троллейбуса Љkoda-26Tr

Длина, мм	12 000
Ширина, мм	2 550
Высота, мм	3 450
Полная масса, кг	18000
Мощность ТЭД, кВт	160
Максимальная скорость, км/ч	65
Общее количество пассажиров, чел.	102
Мест для сидения	34
Продолжение таблицы 1.5
Расположение аккумуляторных батарей	В задней части
Дальность автономного хода, км	До 40 км

1.3 Описание и технические характеристики выбранного троллейбуса-аналога

По состоянию на 2019 гол всего в России действуют 4 завода, производящих электробусы с динамической подзарядкой: 1. ЗАО «ТролЗа» (бывш. ЗиУ) г.Энгельс, 2. ПАО «КамАЗ» г. Набережные Челны, 3. АО «СтройТранс» (бывш. Транс-Альфа) г. Вологда, 4. АО «УТТЗ» г. Уфа. Однако, стоимость новых машин достаточно высока, вследствие чего многие российские города не могут позволить обновлять свой парк современными машинами, предлагаемыми этими заводами.

Рисунок 1.20 - Анализ парка троллейбусов РФ

Согласно анализу, проводимому группой ГАЗ (рисунок 1.20), самой массовой эксплуатируемой моделью троллейбуса в России является ЗиУ-682 (рисунок 1.21), производства ЗАО «ТролЗа». По состоянию на май 2019 года в России и странах СНГ эксплуатируется около 4000 троллейбусов этого семейства различных модификаций, средний возраст которых составляет 20 лет.

ЗиУ-682 (до сертификации ЗиУ-9) -- высокопольный троллейбус большой вместимости, предназначенный для внутригородских пассажирских перевозок, производящийся в г. Энгельсе Саратовской области на предприятии ЗАО «ТролЗа».

Эта модель троллейбуса находится в серийном производстве с 1972 года, пережив несколько модернизаций. В 1990-е годы на предприятия, организованные на базе ремонтных заводов, разработали свои варианты ЗиУ-682, изначально оформляемые как капитально-восстановительный ремонт с заменой кузова. Всего с начала выпуска троллейбусов семейства ЗиУ-682 было выпущено более 42000 троллейбусов различных модификаций, которые работают практически по всему миру. [2]

Рисунок 1.21 - Троллейбус ЗиУ-682

Троллейбусы ЗиУ-682 имеют реостатно-контакторную систему управления (РКСУ) тяговым двигателем. В данной системе управления замыканием и размыканием контакторов управляет специальный серводвигатель. Динамика разгона и торможения определяется заранее заданной временной последовательностью в конструкции РКСУ. Не смотря на простоту своего обслуживания, РКСУ имеет огромный расход электроэнергии, отсутствие рекуперации электроэнергии и как следствие высокие затраты на эксплуатацию и нецелесообразность установки системы автономного хода.

Данную систему управления предлагается заменить на транзисторно импульсную, которая помимо меньшего расхода электроэнергии имеет невысокую общую массу составляющих её частей, а так же возможность рекуперации энергии при торможении, которая может быть направлена либо в сеть, либо на подзарядку аккумуляторов.

Транзисторно-импульсная система управления (ТрСУ) - система управления тяговым электродвигателем основанная на транзисторных ключах. Принцип действия сводится к прерыванию с большой частой и регулируемой скважностью тока через тяговый электродвигатель. Применение микропроцессорного управления позволяет применять достаточно сложные алгоритмы управления двигателем, реализуя защиту от боксования, рекуперативное и реостатное торможение практически до полной остановки, дотормаживание контртоком, поосное регулирование тяги, диагностику и защиту. Все это достигается за счет независимого регулирования тока в якоре и обмотках возбуждения. Так как транзисторы при отсутствии управляющего напряжения на затворе запираются транзисторно-импульсные системы хорошо защищены от аварийных ситуаций. [11]

Расчет и замер расхода электроэнергии предприятиями электротранспорта показывают, что расход электроэнергии троллейбуса ЗиУ-682 с РКСУ составляет 2,55 кВт*ч/км, а троллейбуса модели ТролЗа-5275.07 «Оптима» с ТрСУ производства ООО НПФ «Арс Терм» - 1,9 кВт*ч/км. Соответственно, экономия на 1 км пробега троллейбуса «Оптима» по сравнению ЗиУ-682 - 0,65 кВт*ч/км (26 %), что в ценах на тяговую электроэнергию составляет 2,07 руб/км (3,19 руб. за 1 кВт*ч в феврале 2019 года). Средний пробег троллейбуса в месяц составляет 5000 км. Таким образом, средняя экономия троллейбуса с транзисторной системой управления составляет - 10 367 руб. в месяц или 124 410 руб. в год. [12]

Приблизительная стоимость строительства 1 км контактной сети троллейбуса составляет 7,4 млн. рублей, без учёта строительства тяговой подстанции.

Примерная стоимость капитально-восстановительного ремонта троллейбуса ЗиУ-682 с установкой ТрСУ и системы автономного хода составляет 4 млн. рублей, в то время как стоимость нового троллейбуса с системой автономного хода ТролЗа-5265.08 «Мегаполис» 13 млн. руб, таким образом экономия составляет около 9 миллионов рублей.

Установка транзисторно-импульсной системы управления на троллейбус ЗиУ-682 позволит получить экономию расхода электроэнергии до 31%, а установка системы автономного хода позволит прокладывать новые троллейбусные маршруты без строительства новой контактной сети и тяговых подстанций, а так же обеспечит возможность объезда препятствий, возникающих на пути следования троллейбуса без привязки к контактной сети. [12]

Вывод по разделу один

В данном разделе был проведён обзор выпускающихся на данный момент электробусов с динамической подзарядкой, краткая история их появления, а так же проведён анализ троллейбусного парка РФ по состоянию на 2019 год. Так же было дано обоснования выбора троллейбуса для модернизации модели ЗиУ-682, как самого массово эксплуатируемого троллейбуса на территории РФ. Проведён примерный экономический расчёт рентабельности модернизации данного троллейбуса.

2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

В данном разделе проведён выбор комплектующих отечественного производства для модернизации троллейбуса ЗиУ-682, а так же проведён расчёт расхода электроэнергии на движение модернизированного троллейбуса.

2.1 Выбор комплекта электрооборудования тягового электропривода троллейбуса

электробус троллейбус электропривод

Как было сказано в предыдущем разделе на троллейбусах ЗиУ-682 установлена реостатно-контакторная система управления тяговым электродвигателем. Ввиду высокого расхода электроэнергии установка системы автономного хода невыгодна. В качестве альтернативы данной системе управления была выбрана транзисторно-импульсная система управления тяговым двигателем ПТК-115НЛ производства ООО НПФ «Арс Терм» г. Новосибирск. Электрооборудование этого производителя массово устанавливается на троллейбусы производства ЗАО «ТролЗа», а так же других производителей. Помимо установки на новые машины, данный комплект тягового оборудования так же предназначен для установки на подвижной состав в ходе проведения капитально-восстановительного ремонта на машины с коллекторным тяговым электродвигателем постоянного тока. Его основным преимуществом перед РКСУ помимо пониженного энергопотребления (до 31%, вследствие отсутствия потерь на пусковых реостатах), так же является более высокая надёжность, за счёт исключения релейной аппаратуры.

Состав данного комплекта оборудования:



Рисунок 2.1 - Преобразователь ИРБИ ПТ-2-380 У2

Преобразователь ИРБИ ПТ-2-380 У2 (рисунок 2.1) предназначен для плавного пуска и остановки троллейбуса. Данный преобразователь осуществляет полностью цифровое формирование алгоритмов управления, в качестве элементов связки применяются оптоволоконные кабели, имеется возможность внешнего программирования режимов работы. Имеет встроенные измерители для учёта потреблений электроэнергии.

Рисунок 2.2 - Блок индикации БИ-03

Блок индикации (рисунок 2.1) является своеобразным бортовым компьютером и объединяет в себе всю необходимую для водителя информацию о работе троллейбуса. Он показывает давление в пневмосистеме, различные электрические параметры, остаток заряда аккумуляторных батарей, скорость движения, потребление энергии, а так же проводит диагностику всей системы в целом.



Рисунок 2.3 - Кабинный блок процессора ПБТ-03АТ

Кабинный блок процессора (рисунок 2.3) формирует команды управления тяговым преобразователем в цифровом коде и передаёт сформированные команды управления тяговым электродвигателем через оптический канал связи.

Рисунок 2.4 - Контроллер водителя КВП-36 АТ

Контроллер водителя (рисунок 2.4) преобразует сигналы ходовой и тормозной педалей водителя в управляющие сигналы для процессора, а так же задает режим движения «Вперед/назад».

Рисунок 2.5 - Автоматический выключатель ВБА-250

Автоматический выключатель ВБА-250 (рис.5.12) в случае возникновения аварийного режима работы тягового преобразователя разрывает тяговую цепь.

Рисунок 2.6 Блок автономного хода ПН 24-600

Блок автономного хода ПН 24-600 (рисунок 2.6) позволяет запустить силовой тяговый привод от собственных аккумуляторов без подключения к контактной сети.

Рисунок 2.7 - Преобразователь ПНР-125-2

Преобразователь ПНР-125-2 (рисунок 2.7) осуществляет свою работу на основе высокочастотного преобразования электрической энергии без участия механического звена. ПНР-125 устанавливается либо под полом, либо на крыше подвижного состава и обеспечивает питание бортовой сети с высоким КПД (93 %) при любых погодных условиях, не требуя отдельной принудительной вентиляции. Облегчённый режим работы АКБ, вследствие стабильного выходного напряжения, обеспечивает её долговечность. Преобразователь ПНР-125 является энергонезависимым оборудованием, запускается и сохраняет свою работоспособность даже при обрыве цепи аккумуляторной батареи. ПНР-125 имеет ограничение тока нагрузки, не боится короткого замыкания, терпит импульсы перенапряжения в контактной сети, предусмотрена функция внешней индикации о неисправности. [13]

Рисунок 2.8 Схема расположения оборудования под полом троллейбуса ЗиУ-682В

1-задняя пневматическая подвеска, 2-задний мост в сборе, 3-карданная передача, 4-тяговый двигатель, 5-ящик аккумуляторных батарей, 6-мотор-компрессор, 7-индуктивный шунт, 8-генератор и вспомогательный двигатель, 9-ящик шунтовых реостатов, 10-ящик с пускотормозным реостатом, 11-групповой реостатный контроллер, 12-передний мост, 13-передняя пневматическая подвеска, 14-гидросистема усилителя рулевого управления, 15-привод ручного тормоза, 16-рулевое управление в сборе, 17-педали контроллера и тормоза.

При замене имеющейся в троллейбусе реостатно-контакторной системы управления тяговым двигателем на предложенную транзисторно-импульсную, необходимость в таких узлах как: индуктивный шунт (7, рисунок 2.8), генератор и вспомогательный двигатель (8, рисунок 2.8), ящик шунтовых реостатов (9, рисунок 2.8), ящик с пускотормозным реостатом (10, рисунок 2.8), групповой реостатный контроллер (11, рисунок 2.8) отпадает. Эти узлы заменяются на комплект электрооборудования тягового двигателя постоянного тока ПТК-115 производства ООО НПФ «Арс Терм» г. Новосибирск. В состав этого комплекса входят: преобразователь ИРБИ ПТ-2-380 У2 (рисунок 2.1), блок индикации БИ-03 (рисунок 2.2), кабинный блок процессора ПБТ-03АТ (рисунок 2.3), контроллер водителя КВП-36 АТ (рисунок 2.4), автоматический выключатель ВБА-250 (рисунок 2.5), блок автономного хода ПН 24-600 (рисунок 2.6), преобразователь ПНР-125-2 (рисунок 2.7). Место расположения составляющих данного комплекта выбирается по пожеланию эксплуатирующего предприятия. Для облегчения обслуживания приоритетным является расположение оборудования на крыше.

Рисунок 2.9 - Электрооборудование, расположенное на крыше троллейбуса

2.2 Выбор аккумуляторных батарей

В качестве источника энергии для движения троллейбуса в режиме автономного выбран батарейный блок КАТ-240НЛ, производства ООО «Лиотех-Инновации». АКБ этого производителя устанавливаются практически на все производимые в РФ электробусы различных типов.

Один батарейный блок КАТ-240НЛ (рисунок 2.10) состоит из 36 последовательно соединённых литий-железо-фотсфатных аккумуляторов.

В каждом блоке установлены элементы охлаждения и обогрева, позволяющие поддерживать оптимальную температуру необходимую для работоспособности аккумуляторов, система контроля и защиты, которая производит балансировку и контролирует заряд аккумуляторов, их температуру, а также техническое состояние (рисунок 2.11).



Рисунок 2.10 - Габаритные размеры батарейного блока КАТ 240НЛ

Рисунок 2.11 - Составные элементы батарейного блока КАТ 240НЛ

Система управления температурой в батарейном блоке КАТ-240НЛ успешно справилась со своей задачей во время испытаний первого троллейбуса с автономным ходом СТ-6217М (рисунок 1.2) в 2012 году в г. Новосибирске. Машина успешно преодолевала расстояние в 60 км.

Технические характеристики батарейного блока КАТ-240НЛ приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Технические характеристики батарейного блока КАТ 240НЛ

Параметры	Единицы измерения	1 блок	2 блока	3 блока	4 блока
Конфигурация
Последовательно	Ячейка	36	72	108	144
Ёмкость начальная
Номинальная	А*ч	240	240	240	240
Ёмкость конечная
Номинальная	А*ч	26	52	77	102
Напряжение
Максимальное	В	133	266	400	532
Номинальное	В	115	230	345	460
Минимальное	В	101	202	303	403
Запасённая энергия
Номинальная	кВт*ч	27,6	55,2	82,8	110,4
Доступная	кВт*ч	22,4	44,2	66,3	88,3
Мощность при разряде
1С	кВт	27,6	55,2	82,3	110
3С	кВт	82,8	165	248	440
С/2	кВт	13,8	27,6	41,4	55,2
Дальность хода троллейбуса массой 20 т
Расстояние	км	15	30	44	60

В одном батарейном блоке расположено 36 аккумуляторов LFP240 (рис.5.3), соединённых последовательно. Стоимость одного батарейного болка составляет примерно 864 000 рублей. [14]

При замене реостатно-контакторной системы управления тяговым двигателем на транзисторно-импульсную, описанной в пункте 2.1, освобождается пространство под полом троллейбуса в средней части, куда можно поместить 2 ящика АКБ. Дополнительно предлагается добавить аккумуляторные батареи в заднюю часть под полом, а так же на задней накопительной площадке за задней пассажирской дверью. Чтобы компенсировать потерянные пассажироместа, возможна установка сидений на ящик с АКБ. Схема расположения АКБ представлена на рисунке 2.12.



Рисунок 2.12 Схема расположения АКБ

Стоит отметить, что количество блоков устанавливаемых аккумуляторных батарей выбирается в зависимости от дальности маршрута, на котором предстоит работать троллейбусу.

К примеру, рассмотрим маршрут автобуса №6 «Вокзал - п. Динамо» г.Миасса, который с 90-х годов планируется перевести на обслуживание троллейбусами. Общая протяжённость маршрута составляет 7 километров, при этом на расстоянии в 3,5 километра до остановки «Дворец автомобилестроителей» имеется контактная сеть, используемая троллейбусами 3,4 и 7 маршрутов. Соответственно, расстояние в 3,5 км до конечной остановки «п. Динамо», расположенной у проходной завода «МиассЭлектроАппарат» составляет так же 3,5 км, таким образом км неэлектрифицированный участок составляет 7 км в двухпутном исчислении. Для преодоления данного участка троллейбусу хватит 1 блока установленных АКБ, которых хватит троллейбусу для преодоления участка в 15 км. Так же этого запаса автономного хода троллейбусу хватит преодолеть, к примеру участок обесточенной контактной сети, либо место автомобильной аварии, соответственно эксплуатирующее предприятия не будет нести потери из-за простоев на линии. Аналогично можно провести расчёт для других маршрутов и исходя из их протяжённости определить требуемый запас автономного хода.

2.3 Расчёт расхода электроэнергии на движение троллейбуса

Расчёт расхода электроэнергии на движение троллейбуса производится с учётом расхода электроэнергии на вспомогательные нужды: различные манёвры в депо, обслуживание и ремонт контактной сети, службы энергоснабжения, расходы на потери в тяговых подстанциях и системе энергоснабжения.

Расчёт производится по формуле:

(2.1)

где Нп - нормы расхода электроэнергии без учёта потерь по типам (моделям) подвижного состава трамваев (троллейбусов);

i- тип (модель) подвижного состава;

Кт.п. -потери в тяговых подстанциях, принимается 0,95;

Кп -потери в системе электроснабжения, принимаем 0,93;

Кв - расходы электроэнергии на вспомогательные производственные процессы (прочее производственное потребление) принимаем 0,96 для предприятий с инвентарём подвижного состава до 100 единиц и 0,97 для предприятий с инвентарём подвижного состава свыше 100 единиц.

Цэ - прогнозируемая цена электроэнергии в течение планового периода (4,86 руб).

Определение величины Цэ производится на основании данных о стоимости электроэнергии за предыдущий период, данных о величине индекса цен на электрическую энергию, публикуемые Росстатом России, а также данных о величинах дефляторов и индексов цен на электрическую энергию, публикуемых Минэкономразвиия России в Сценарных условиях для формирования вариантов прогноза социально-экономического развития на очередной период.

Нормы расхода электроэнергии без учёта потерь по типам (моделям) подвижного состава трамваев (троллейбусов) рассчитываются по формуле:

(4.2)

где Нт - технологическая норма расхода электроэнергии на электротягу трамвайного вагона или троллейбуса;

Нв - норма расхода электроэнергии на вспомогательные нужды вагонов (троллейбусов) -собственные нужды, отопление, вентиляция, освещение и т.д.;

Gср. - средняя масса трамвая (троллейбуса) с пассажирами, рассчитывается по формуле:

(4.3)

где Gт - снаряжённая масса трамвая (троллейбуса), включая массу водителя, т;

g - средняя масса пассажира, т (принимается равным 0,07 т);

nср - среднее наполнение вагона (троллейбуса), чел.

При расчёте расхода электроэнергии основной нормативной характеристикой является расход электроэнергии на тягу (Hо), значения которого приведены в таблице 2.2

Таблица 2.2 - Технологические нормы расхода электроэнергии на электротягу трамвайных вагонов и троллейбусов

Трамвайные вагоны*	Троллейбусы**
Тип подвижного состава	Но кВтч/1000 ткм. при Vэо = 15 км/ч	Тип подвижного состава	Но кВтч/1000 ткм. при Vэо = 16 км/ч
71-605, ЛМ-68 71-608К, КМ	96 110	ЗиУ-682 В, Г **(с РКСУ и двиг.115 кВт)	140
Т-4СУ ЛВС-86К	112 110	ЗиУ-683Б, 6205 5264-02	110 80
ЛМ-93	85	БТЗ-5276, 52761,	110
ЛМ-99	80	ВМЗ-5298	110
71-619К 71-619КТ, А 71-623 71-153 71-152 (ЛМ-2005) 71-631 71-154	100 85 75 75 95 85 90	ВМЗ-5298-01 ПТЗ-5283 ТРОЛЗА 5275-05, 07 ТРОЛЗА 62052 ТРОЛЗА 5265 БТЗ-52764Т, 52764А БКМ-321	100 90 115 125 90 90 90

*на модификации трамвайных вагонов и троллейбусов с электронной системой управления вместо применяемых на базовых моделях РКСУ норма снижается на 15%.

**троллейбусы ЗиУ - 9 и аналогичные по системе тягового привода ЗиУ - 682 (ВЗТМ-5284; МТрЗ-6223; ЗиУ - 682 Г - 016 или 017 и т.п.) принимать норму ЗиУ - 682.

Индивидуальная технологическая норма расхода электроэнергии на электротягу трамвайного вагона или троллейбуса определяется по формуле:

(6.4)

где Hо - норма расхода электроэнергии на электротягу, полученная в условиях городского движения при базовой средней эксплуатационной скорости (Vэо) для трамвая 15 км/ч для троллейбуса 16 км/ч, эквивалентном уклоне, равном нулю, температуре окружающего воздуха +5°С, при номинальной нагрузке (5 чел/м2площади пола, сидячие места заняты).

Коэффициенты qv, qi, qм, учитывающие изменение затрат электроэнергии в зависимости от реальных скоростей, уклонов и климатических условий, рассчитываются по формулам:

Коэффициент qv, при Vэ ? Vэо:

(6.5)

где Vэ - планируемая средняя эксплуатационная скорость движения, км/ч;

Vэо - базовая средняя эксплуатационная скорость км/ч;

р - коэффициент, принимается: для троллейбуса р = 1,0; для трамвая р = 1,2.

К потребителям электроэнергии на вспомогательные нужды в троллейбусах относятся: освещение пассажирского салона, в том числе обогрев лобового стекла кабины, компрессор, стеклоочистители внешняя светотехника, привод гидроусилителя рулевого управления, отопление пассажирского салона и кабины водителя. Для питания низковольтных потребителей используются генератор, либо преобразователь бортового питания.

Нормативы потребления электроэнергии на вспомогательные нужды представлены в таблице 2.3:

Таблица 2.3 - Норматив потребления электроэнергии на вспомогательные нужды трамваев и троллейбусов

Тип транспортных средств	Норматив э/энергии на вспомогательные нужды, кроме отопления, кВт ч / час работы
Троллейбус 2-осный	4,5
Троллейбус сочленённый 3-осный	5,5
Трамвайный вагон 4-осный	2.5
Трамвайные вагоны 6 и 8-осные	4,5

При установке кондиционера в кабине водителя добавляется к норме 0,5 - 1,0 кВт в зависимости от климатической зоны эксплуатации. [15]

По формулам 6.1 - 6.5 был произведён расчёт расхода электроэнергии на движение троллейбуса ЗиУ-682 с транзисторно-импульсной системой управления:

Нт = 0,090 · 1,14 · 1,2=0,123 кВтч/км;

Gср. = 9,12 + 0,07 · 120 = 18,98 т;

Нп = (0,123+ 0,0045) · 18,98 = 2,06 КВт·ч/км;

Учитывая, что потребление электроэнергии троллейбусом ЗиУ-682 с реостатно-контакторной системой управления составляет 2,32, то определим расход электроэнергии на движение аналогичным образом:

Учитывая, что средний пробег троллейбуса за смену составляет около 300 км, то экономия одного троллейбуса ЗиУ-682 с ТрСУ, по сравнению троллейбуса с РКСУ за месяц составляет 47000 руб.

Вывод по разделу два

В данном разделе дипломного проекта были выбраны комплект тягового электрооборудования троллейбуса, а так же блок аккумуляторных батарей. Выбор данных комплектующих обосновывается тем, что они устанавливаются на троллейбусы производимые ЗАО «ТролЗа», что позволит унифицировать ремонтную базу троллейбусных парков и облегчит работу обслуживающего персонала. Были предложены места расположения аккумуляторных батарей и проведён пример определения необходимого запаса автономного хода для троллейбуса. Так же был проведён расчёт расхода электроэнергии троллейбуса на движения и определена экономическая эффективность эксплуатации троллейбуса с транзисторно-импульсной системой управления тяговым электродвигателем.

3. ТЯГОВО-ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТРОЛЛЕЙБУСА

В данном разделе дипломного проекта выполнен тягово-динамический расчет троллейбуса ЗиУ-682 в различных комплектациях, который является необходимым при проектировании транспортных средств. Актуальность данного расчёта заключается в том, что от правильности полученных результатов зависят тягово-динамические характеристики транспортного средства и расход электроэнергии. Данный расчёт производится по стандартным формулам для расчёта подвижного состава городского электрического транспорта.

В результате расчёта получена тягово-скоростная характеристика и определена величина преодолеваемого подъёма.

3.1 Исходные данные

Снаряжённая масса mсн = 10100 кг

Полная масса mп = 19500 кг

Максимальная скорость 75 км/ч

Количество тяговых двигателей ,

Площадь лобового сопротивления 7,0 м2,

Коэффициент сопротивления воздуха 0,4 кг/м3,

Коэффициент сопротивления дороги 0,04

Тяговый электродвигатель ДК-213

Мощность номинальная ;

- Номинальное напряжение ;

- Частота вращения, об/мин:

- номинальная: 1460,

- максимальная: 3900,

Ток якоря в режиме:

- 60 мин: 232А,

- продолжительном: 205А,

Сопротивление обмотки якоря ;

Сопротивление последовательной обмотки возбуждения

;

Сопротивление обмотки добавочных полюсов .

3.2 Расчет снаряженной и полной массы троллейбуса

Снаряженная масса - масса троллейбуса или трамвая в снаряженном состоянии, но без водителя, кондуктора и пассажиров.

Для начала определим снаряжённую массу троллейбуса, при замене реостатно-контакторной системы управления на транзистроно-импульсную ПТК-115-4НЛ:

Определим снаряжённую массу троллейбуса при установке 1, 2, 3 и 4 блоков аккумуляторных батарей соответственно:

Полная масса - масса снаряженного подвижного состава с водителем, кондуктором и пассажирами. Определим аналогично полную массу модернизированного троллейбуса:

Теперь определим полную массу троллейбуса при установке 1, 2, 3 и 4 блоков аккумуляторных батарей:

3.3 Расчет КПД трансмиссии троллейбуса

Коэффициент полезного действия трансмиссии характеризует потери мощности в трансмиссии и равен произведению коэффициентов полезного действия ее механизмов (карданная передача, механизмы ведущего моста) [16, cтр. 100]:

(3.1)

где - КПД механизмов ведущего моста,

- КПД карданной передачи,

- КПД главной передач,

- КПД карданного шарнира.

Для проектных расчетов рекомендуются следующие значения КПД отдельных механизмов трансмиссии: карданного шарнира ; главной передачи ; колесной передачи (редуктора)

3.4 Определение естественной электромеханической и механической характеристик ТЭД

Уравнение электромеханической характеристики двигателя для номинального режима работы [17, с.134]:

(3.2)

где -- номинальная частота вращения двигателя, рад/с.

Для построения естественной электромеханической и механической характеристик ТЭД определим следующие параметры.

Для построения электромеханической характеристики используем зависимость (3.2). Представим силу тока в виде а произведение конструктивной постоянной на магнитный поток - в виде Коэффициент показывает, во сколько раз сила тока отличается от номинально силы тока, коэффициент показывает, во сколько раз отличается от. Значения и определяем по графику кривой намагниченности (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Кривая намагниченности

Произведём расчёт по формулам

, , [18]

и найдём значения параметов . Полученные результаты занесём в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Расчёт параметров ТЭД

			, А	, В·с	, рад/с	, Н·м
1	2	3	4	5	6	7
0,08	0,2	0,016	24	0,574	746,423	13,868
0,16	0,4	0,064	48	1,148	426,153	55,471
0,32	0,6	0,192	96	1,722	295,867	166,412
0,4	0,7	0,28	120	2,009	256,481	242,684
0,52	0,8	0,416	156	2,296	226,312	360,560
0,6	0,88	0,528	180	2,526	206,832	457,633
0,8	0,92	0,736	240	2,640	198,294	637,913
1	1	1	300	2,870	183,167	866,730
1,2	1,08	1,296	360	3,099	170,180	1123,282
1,4	1,1	1,54	420	3,157	167,216	1334,764
1,6	1,12	1,792	480	3,214	164,352	1553,180
1,8	1,16	2,088	540	3,329	158,910	1809,732
2	1,19	2,38	600	3,415	155,058	2062,817
2,2	1,2	2,64	660	3,444	153,816	2288,167
2,6	1,24	3,224	780	3,559	149,038	2794,338
2,8	1,265	3,542	840	3,631	146,199	3069,958
3,2	1,28	4,096	960	3,674	144,547	3550,126

3.5 Определение передаточного числа трансмиссии и расчётного радиуса ведущих колёс

Передаточное число трансмиссии определяется по следующей формуле [16]:

(3.10)

где rк - радиус качения ведущего колеса транспортного средства, м;

nmax - максимальная частота вращения якоря двигателя, об/мин;

нmax - максимальная скорость движения транспортного средства, км/ч.

Радиус качения ведущего колеса транспортного средства определяем по формуле [16]:

(3.11)

где -- статический радиус транспортного средства, м;

- буксование, для троллейбуса принимаем [16]

По формуле (3.10) передаточное число трансмиссии равно:

3.5 Построение тягово-скоростной характеристики

Cила тяги на ведущем колесе [16]:

(3.12)

Мощность, подводимая к ведущим колёсам:

(3.13)

Нормальная реакция дороги [16]:

(3.14)

где f = 0,015 - коэффициент сопротивления качению [16];

б - угол уклона дороги, б = 30°.

Сила сопротивления при движении на подъём [16]:

(3.15)

Результаты расчёта по формулам приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Динамический фактор и тяговые характеристики троллейбуса

н, км/ч	Fк, Н	D	D1	D2	D3	D4
15	35656,67	0,386	0,377	0,369	0,361	0,353
20	27241,16	0,293	0,287	0,280	0,274	0,268
25	21792,93	0,233	0,228	0,223	0,218	0,213
30	18160,77	0,1932	0,189	0,185	0,181	0,177
35	15566,38	0,165	0,161	0,157	0,154	0,151
40	13620,58	0,143	0,139	0,137	0,134	0,131
45	12107,18	0,127	0,124	0,121	0,118	0,116
50	10896,46	0,113	0,111	0,108	0,106	0,104
55	9905,87	0,102	0,100	0,098	0,096	0,094
60	9080,38	0,093	0,091	0,089	0,087	0,085



Рисунок 3.2 - Тяговая характеристика троллейбуса

Рисунок 3.3 - Динамический фактор

По данным таблицы 3.2 был график зависимости силы тяги на ведущем колесе от скорости движения (рисунок 3.2), а так же график зависимости динамического фактора от скорости (рисунок 3.3). График ограничен: максимальной скоростью транспортного средства, и минимальной скоростью транспортного средства при естественной характеристики двигателя.

3.6 Определение разгонных свойств

Ускорение при разгоне определяется для случая движения троллейбуса по горизонтальному участку дороги. Расчёт ведётся с использованием динамической характеристики троллейбуса по формуле:

 (3.21)

где - коэффициент приведенной массы,

Результаты расчёта приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Ускорение троллейбуса

D	D1	D2	D3	D4	V	a	a1	a2	a3	a4
0,393	0,384	0,376	0,367	0,360	0	3,207	3,126	3,048	2,974	2,903
0,393	0,384	0,376	0,367	0,360	5	3,207	3,126	3,048	2,974	2,903
0,393	0,384	0,376	0,367	0,360	10	3,207	3,126	3,048	2,974	2,903
0,386	0,384	0,376	0,367	0,360	15	3,141	3,126	3,048	2,974	2,903
0,293	0,292	0,285	0,279	0,273	20	2,300	2,288	2,230	2,173	2,119
0,233	0,232	0,227	0,222	0,217	25	1,755	1,746	1,699	1,655	1,612
0,193	0,192	0,188	0,184	0,180	30	1,392	1,385	1,346	1,309	1,273
0,165	0,164	0,160	0,157	0,154	35	1,132	1,126	1,093	1,062	1,032
0,143	0,143	0,140	0,137	0,134	40	0,938	0,933	0,904	0,877	0,850
0,127	0,126	0,123	0,121	0,118	45	0,787	0,782	0,757	0,732	0,709
0,113	0,113	0,110	0,108	0,106	50	0,665	0,662	0,639	0,617	0,596
0,102	0,102	0,100	0,098	0,095	55	0,566	0,563	0,543	0,523	0,504
0,093	0,093	0,091	0,089	0,087	60	0,484	0,481	0,462	0,444	0,427

По данным таблицы 3.3 строим график зависимости ускорения троллейбуса от его скорости движения.

Рисунок 3.4 - Ускорение троллейбуса

Время разгона троллейбуса зависит от квалификации водителя, который для достижения максимальной интенсивности разгона использует ускорения, близкие к допустимым. Разгон начинается с начальной скорости (при трогании троллейбуса ) и заканчивается при достижении троллейбуса заданной максимальной скорости или установившейся скорости .

Для определения времени разгона полагают, что ускорение в каждом интервале изменения скорости постоянно.

Таблица 3.4 - Изменение скорости движения троллейбуса в зависимости от времени разгона

V	Дvi	аср	аср1	аср2	аср3	аср4
0	5	3,207	3,126	3,048	2,974	2,903
5	5	3,207	3,126	3,048	2,974	2,903
10	5	3,207	3,126	3,048	2,974	2,903
15	5	3,207	3,126	3,048	2,974	2,903
20	5	2,721	2,707	2,639	2,574	2,511
25	5	2,027	2,017	1,964	1,914	1,866
30	5	1,573	1,565	1,523	1,482	1,442
35	5	1,262	1,256	1,220	1,185	1,152
40	5	1,035	1,030	0,999	0,969	0,941
45	5	0,862	0,858	0,830	0,805	0,780
50	5	0,726	0,722	0,698	0,675	0,653
55	5	0,616	0,612	0,591	0,570	0,550

Подобные документы

• Проектирование и расчет электрической передачи троллейбуса с тиристорно-импульсным регулированием

  Определение требуемой мощности тягового электродвигателя троллейбуса и выбор его типа. Расчет и построение электротяговых характеристик передачи. Определение параметров входного фильтра тиристорно-импульсного прерывателя. Описание работы силовой части.
  
  курсовая работа [279,6 K], добавлен 26.08.2013
  

• Рулевое управление троллейбуса ЗИУ-9

  Назначение и конструкция рулевого управления троллейбусов, его принцип действия. Краткая характеристика, особенности тормозной системы и конструкция рулевого механизма троллейбуса ЗИУ-9. Расчет рулевой сошки, продольной и поперечной рулевой тяги.
  
  курсовая работа [153,7 K], добавлен 22.05.2015
  

• Тяговый электропривод городского трамвая типа РВЗ с двигателем постоянного тока независимого возбуждения с транзисторно-импульсной системой управления

  Современный городской электрический транспорт. Разработка требований к приводу. Разработка требований к системе управления тяговым приводом. Проверка двигателя по тягово-тормозной диаграмме. Расчет электромеханических характеристик тягового привода.
  
  курсовая работа [622,0 K], добавлен 10.07.2012
  

• Система управления тяговым электроприводом автомобиля

  Классификация существующих систем управления тяговым электроприводом автомобиля и описание их работы, схемы данных узлов и их основные элементы. Описание датчиков, входящих в состав системы. Диагностика тягового электропривода гибридного автомобиля.
  
  отчет по практике [650,5 K], добавлен 12.06.2014
  

• Проект агрегатного участка с разработкой технологии ремонта гидроусилителя троллейбуса

  Расчет программы технического обслуживания и ремонта троллейбусов. Проектирование деповских устройств. Режим работы агрегатного участка, определение его площади и размеров. Разработка графика процесса ремонта, расчет расхода энергетических ресурсов.
  
  дипломная работа [466,6 K], добавлен 30.07.2013
  

• Эскизный проект агрегатного участка троллейбусного депо

  Факторы повышения эффективности ремонтного производства и роста производительности труда работников троллейбусного депо. Подбор оборудования агрегатного участка, определение трудоемкости и экономической целесообразности ремонта заднего моста троллейбуса.
  
  дипломная работа [1,6 M], добавлен 27.11.2014
  

• Расчет зависимости движения подвижного состава

  Электромеханические характеристики передачи на ободе колеса. Расчет тяговых и тормозных характеристик подвижного состава троллейбуса. Построение кривых движения и тока подвижного состава в прямом и обратном направлениях, определение тормозного пути.
  
  курсовая работа [1,6 M], добавлен 16.03.2012
  

• Тягово-динамический расчет автомобиля КамАЗ-5320

  Тягово-динамический расчет, на основе которого построены графики и дан анализ конструкции сцепления автомобиля КамАЗ-5320 и его агрегатов. Построение графиков тяговой динамичности автомобиля, обзор существующих конструкций сцеплений автомобиля КамАЗ-5320.
  
  дипломная работа [4,7 M], добавлен 22.06.2014
  

• Организация ремонта переднего моста троллейбуса на текущем ремонте

  Проектирование технологического процесса ремонта переднего моста: основные неисправности, составление технологической схемы, разработка документации, расчет себестоимости. Описание работы разработанного специального оборудования, его производительность.
  
  дипломная работа [670,2 K], добавлен 12.05.2013
  

• Электроснабжение городского электрического транспорта

  Роль электротранспорта в транспортном обслуживании населения городов. Контактные сети трамвая и троллейбуса как сложное техническое сооружение. Общие сведения об электроснабжении. Схемы внешнего и внутреннего электроснабжения. Работа тяговых сетей.
  
  реферат [1,3 M], добавлен 09.03.2010
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам