СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТЯГОВОМ ПРИВОДЕ ЛОКОМОТИВОВ С ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧЕЙ
BENCH FOR SIMULATION OF DYNAMIC PROCESSES IN TRACTION DRIVE OF LOCOMOTIVE WITH POWER TRANSMISSION

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано для исследования динамических процессов в тяговом приводе.
Известен стенд для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей, содержащий по крайней мере один электродвигатель, характеристика которого аналогична характеристике тягового электродвигателя локомотива, а вал якоря фрикционно связан с установленным в подшипниковых опорах валом, несущим маховик, имитирующий массу поезда, и электрическую нагрузочную машину, имитирующую тяговую нагрузку, вал якоря которой связан с упомянутым валом, несущим маховик [1].
Недостатком указанного стенда является то, что на нем невозможно имитировать процессы автоколебаний в тяговом приводе локомотива при его совместной работе с колесными парами в режиме боксования.
Известен стенд для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей, содержащий дизель-генераторную установку, электрически связанную с двигателем колесной пары, ось которой посредством цилиндрического редуктора связана с выходным валом тягового электродвигателя, катки, каждый из которых связан с соответствующим колесом колесной пары, смонтированный на оси катков маховик, имитирующий массу поезда, и электрическую нагрузочную машину, имитирующую тяговую нагрузку [2].
Недостатком данного стенда является то, что он не в полной мере воспроизводит эксплуатационные условия, в частности не обеспечивает проскальзывание и потери сцепления одним из колес колесной пары и не позволяет получить режимы автоколебаний в тяговом приводе.
Известен стенд для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей, содержащий по крайней мере один электродвигатель, характеристика которого аналогична характеристике тягового электродвигателя локомотива, а вал якоря электродвигателя фрикционно связан с валом, несущим маховик, имитирующим массу поезда посредством колесной пары с колесами различных диаметров, и электрическую нагрузочную машину, имитирующую тяговую нагрузку, вал якоря которой связан с упомянутым валом, несущим маховик [3].
Недостатком указанного стенда является то, что он не в полной мере воспроизводит эксплуатационные условия, то есть не обеспечивает в процессе работы изменение момента сопротивления движению при трогании с места и движению с малыми скоростями на подъеме, где наиболее часто происходят процессы боксования и автоколебаний в тяговом приводе.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей стенда и приближения условий моделирования к эксплуатационным путем создания переменного внешнего динамического момента сопротивления движению локомотива.
Указанная задача достигается тем, что стенд для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей, содержащий дизель-генераторную установку с преобразователем частоты, электродвигатель, характеристика которого аналогична характеристике тягового электродвигателя локомотива, вал якоря которого фрикционно связан с валом, несущим маховик, имитирующим массу поезда, посредством колесной пары с колесами различных диаметров, электрическую нагрузочную машину, вал якоря которой связан с валом, несущим маховик, отличающийся тем, что маховик снабжен лентой из фрикционного материала, охватывающей внешнюю поверхность маховика, связанную с якорем электромагнита нагружающего устройства, управление которым осуществляется системой, состоящей из датчиков моментов электродвигателя и сопротивления, сравнивающего устройства, исполнительного устройства, переключателя, задатчика времени, источника тока, токовой уставки, датчика вращения.
Известно, что локомотив (состав) движется по железнодорожному пути различного профиля. Трогание и движение с малыми скоростями может происходить на значительных продолжительных подъемах. Возможен переход с горизонтального профиля на подъем. Все эти режимы определяются изменением момента сопротивления движению. В режимах пуска и движения с малыми скоростями электрическая нагрузочная машина не может обеспечить создание необходимых динамических моментов сопротивления.
На фиг.1 представлена принципиальная схема стенда для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотивов с электропередачей; на фиг.2 - блок-схема управления стендом при его работе.
Стенд состоит из дизель-генераторной установки 1 (фиг.1), управляемой дистанционно от контролера машиниста 2, имеет статический преобразователь частоты со звеном постоянного тока 3, от которого переменное напряжение регулируемой частоты поступает на электродвигатель 4, якорь которого через тяговый редуктор 5 связан с колесной парой 6. Колесная пара 6 посредством колес 7 и 8 опирается на каток 9, связанный с маховиком 10, имитирующим массу поезда, и с нагрузочной машиной 11. Нажимное устройство 12 имитирует сцепной вес испытуемого тягового привода.
Маховик 10 охвачен фрикционной лентой 13, нижний конец которой соединен с неподвижной шарнирной опорой 16, а верхний конец ленты 13 соединен с входным концом якоря 14 электромагнита 15 нагружающего устройства. Выходной конец якоря 14 связан с возвратной пружиной 17.
При исследовании работы привода при переходе с горизонтального профиля на заданный подъем стенд работает следующим образом.
Электродвигатель 4 получает питание от дизель-генераторной установки 1 через статический преобразователь частоты 3 и начинает вращать маховик 10. На сравнивающее устройство 20 поступает сигнал от датчика 18 момента электродвигателя Мд и датчика 19 момента сопротивления Мс, определяемого моментами инерции редуктора 5, колесной пары 6, маховика 10 и якоря нагрузочной машины 11.
В момент равенства этих сигналов, что соответствует равновесному режиму движения (Мд=Мс), на исполнительное устройство 21 поступают сигналы от сравнивающего устройства 20 и задатчика момента сопротивления Мз 22, соответствующего заданному значению подъема профиля пути.
Сигнал с исполнительного устройства 21 поступает через переключатель 23 на источник тока 25, подающий питание на электромагнит 15 нагружающего устройства. Длительность прохождения сигнала через переключатель 23 регулируется временной уставкой Т, реализуемой задатчиком времени 24. Якорь 14 электромагнита 15, связанный с фрикционной лентой 13, перемещаясь, прижимает ленту 13 к маховику 10, увеличивая момент сопротивления вращению, соответствующий заданному подъему профиля пути.
Величина тока, проходящего через обмотку электромагнита 15, а следовательно, и сила натяжения ленты (момент сопротивления вращению) задается токовой уставкой 26, сигнал от которой поступает на источник тока 25 (фиг.2).
Датчик вращения 27 необходим для фиксации и регистрации частоты вращения, при которой возникает режим боксования. После проведения эксперимента источник 25 отключается и возвратная пружина 17 переводит фрикционную ленту 13 в исходное положение. Изменение момента сопротивления вращения маховика 10 приводит к изменению режима работы привода, возможности появления срыва сцепления колес с катком 9, имитирующим рельс, возникновению боксования и, как следствие, автоколебательным процессам.
Задаваясь различными моментами сопротивления и начальными частотами тягового электродвигателя, можно определять области боксования и режимы автоколебаний на различных подъемах железнодорожного пути.
Технический результат заключается в экономии времени и материальных расходов по сравнению с натурными испытаниями при определении области возникновения режимов боксования и автоколебаний привода.
Результаты можно использовать при разработке и создании противобоксовочных устройств и их систем с последующей отработкой на стенде.
Литература
1. Авторское свидетельство СССР №677786, кл. С01М 17/00, 1944.
2. Челноков Н.Н. и др. Стенды для испытаний подвижного состава железных дорог. М., НИИ Информтяжмаш, 1966, 11-66-4, с.19.
3. Авторское свидетельство СССР №712726, кл. G01M 17/00, 1978, опубл. БИ №4, 30.01.80.