Приведенные в [1] критерии оптимизации конструкции тягового электродвигателя позволяют снизить стоимость, повысить надежность и улучшить динамику тягового асинхронного двигателя (ТАД) маневрового локомотива. Стоимость жизненного цикла (СЖЦ) в свою очередь должна быть оптимизирована при минимуме затрат и существенно зависит от тяговых характеристик локомотива.
Цель статьи состоит в расчете силы тяги и расчете стоимости жизненного цикла ТАД и локомотива.
1.1. Предельная тяговая характеристика
Используя рекомендуемую зависимость fк(V), можно определить предельную тяговую характеристику тягового асинхронного двигателя (ТАД) F(V) и зависимость мощности на валах тяговых двигателей от скорости P(V) для локомотива при заданной осевой формуле и нагрузке на ось.
Мощность определяется зависимостью:
Момент, развиваемый двигателем, равен:
где P2 – мгновенная механическая мощность на валу двигателя;
M – мгновенный момент, развиваемый двигателем;
ω – угловая скорость вращения вала двигателя.
Существуют как минимум два ограничения – по максимальному моменту, который способен развить тяговый электродвигатель данного типа, а также по максимальной скорости вращения его вала, которую обуславливают динамические свойства самого двигателя, а также локомотива, который он приводит в движение. Зависимость, изображенную на рис. 1, принято называть тяговой характеристикой двигателя (или) локомотива.
Сравнение новой машины с современным уровнем техники может являться инструментом оценки качества выбранных технических решений и используемых технологий, и позволяет выбирать стратегии дальнейшего усовершенствования.
Расчетная сила тяги локомотива Fр ограничена силами сцепления колес с рельсами и должна быть равна [2, 3]:
где Ψсц (V) или ψк (V) – коэффициент сцепления в зависимости от скорости V локомотива;
Рсц – сцепной вес локомотива. Определяется, как Ро · n, где n – число осей в секции (вагоне);