Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московский государственный университет путей сообщения

Волгоградский филиал

Курсовая работа

по дисциплине «Тяга поездов»

Студентка 3 курса

Волгоградского филиала МИИТ

Кулдашова Е.Т.

шифр: 1332-ЭЖс-3323

Рецензент:

Капустин М.Ю.

Волгоград 2016

Содержание

• 1. Описание конструкции локомотива. Тепловоз 2М62
• 2. Расчетный подъем
• 3. Масса состава
• 4. Определение скорости и времени хода поезда по участку
• 5. Аналитическое интегрирование уравнения движения поезда


Таблица №1. Исходные данные

Наименование данных	Вариант 3
Локомотив	Тепловоз 2М62
Состав поезда из четырехосных вагонов на подшипниках качения
Масса вагона брутто, q4, т	88
Длина приемоотправочных путей, lпоп, м	850
Тормозные колодки	Чугунные

Таблица №2. Профили пути

Вариант	Станции	Номер элемента	Крутизна уклона %	Длина элемента, м
2	Ст.А	1	-1,5	1800
		2	-6	2800
		3	-9	8000
		4	0,0	1600
		5	+9,0	2000
		6	+7,0	6000
		7	0,0	2400
		8	+6,0	1500
	Ст.К	9	+1,5	1700



1. Описание конструкции локомотива. Тепловоз 2М62

Тепловозы типа М62, являющиеся одними из самых надежных тепловозов, выпускаемых у нас в стране, имеют несколько модификаций, одинаковых по своим основным технико-экономическим параметрам, но отличающихся друг от друга конструктивным исполнением некоторых агрегатов и систем, в связи с различными требованиями заказчиков. Отличия эти заключаются в основном в ширине колеи (1435 или 1520 мм), профиле бандажа колесных пар, системах автотормоза, контроля бдительности машинистов, ударно-тяговых устройств, расположении подсоединительных мест для экипировки, средствах связи и внешнем оформлении тепловоза.

Двухсекционный тепловоз 2М62 (рис.1 и 2) с одной кабиной в каждой секции создан на базе односекционного двухкабинного тепловоза М62 и предназначен для магистральной грузовой работы. Каждая секция тепловоза в случае необходимости, может работать как самостоятельный локомотив. Задние кабины обеих секций переделаны в переходный тамбур, а их оборудование ликвидировано. При создании тепловоза 2М62 преследовалась цель увеличить единичную мощность локомотива при одновременном обеспечении максимальной степени его унификации с тепловозом М62. Общий показатель уровня унификации для тепловоза 2М62 составляет 92%.

Тепловоз 2М62 рассчитан на работу при температурах наружного воздуха от - 50 до +40С.

Обе секции тепловоза 2М62 идентичны, поэтому ниже дается описание конструкции одной секции и в большинстве случаев под термином «тепловоз» подразумевается одна из секций тепловоза.



Рис.1 Общий вид тепловоза

Рис.2 Конструкция тепловоза 2М62

В качестве силовой установки на тепловозе используется дизель генератор 14ДГУ2, состоящий из дизеля 14Д40У2 и тягового генератора постоянного тока ГП-312У2, соединенных между собой дисковой муфтой и смонтированных на общей поддизельной раме. Поддизельная рама установлена на 22 резинометаллических амортизаторах, уменьшающих передачу колебаний и сил от неуравновешенных масс дизеля на раму тепловоза и смягчающих воздействие на дизель-генератор вибрационных импульсов от этой рамы. Амортизатор состоит из двух стальных плит и резинового упругого элемента, соединенного с плитами способом вулканизации. Прочность вулканизации (усилие отрыва упругого элемента от плиты) должна быть не менее 60 кН (6000 кгс), а статический прогиб (сжатие) под нагрузкой КЗ кН (1300 кгс) должен находиться в пределах 0,3 - 0,7 мм. При установке дизель-генератора комплект амортизаторов подбирают так, чтобы разность их статических прогибов не превышала 0,1 мм. Более жесткие амортизаторы устанавливают по концам поддизельной рамы равномерно с левой и правой стороны. Опорные поверхности верхней и нижней плит амортизатора должны плотно прилегать к соответствующим опорным поверхностям поддизельной и главной рам. Амортизаторы крепят к обеим рамам болтами.

Кроме своего основного назначения, амортизаторы служат также для восприятия поперечных сил, возникающих при работе дизеля и движении тепловоза.

Главная рама тепловоза несущая, основой ее является хребтовая балка, состоящая из двух продольных двутавровых балок, скрепленных между собой поперечными перегородками. Спереди и сзади рамы к хребтовой балке приварены литые стяжные ящики, в которых размещены фрикционные аппараты автосцепок СА-3. По контуру рама ограничена несущими швеллерами, соединенными с хребтовой балкой поперечными кронштейнами.

Рама выдерживает сжимающие и растягивающие усилия по оси автосцепки, равные 2450 кН (250 тс). В средней части рамы подвешен съемный топливный бак, имеющий с левой и правой сторон отсеки-ниши для размещения аккумуляторной батареи.

На раму тепловоза установлен кузов вагонного (не несущего) типа. Кузов состоит из отдельных частей, скрепляемых между собой в процессе сборки и жестко привариваемых к раме. Составными частями кузова являются кабина машиниста, кузов над камерой электрооборудования (простанка), кузов над дизель генератором, холодильная камера, переходный тамбур.

Каждая секция тепловоза имеет три наружные двери: две расположены по бокам тепловоза, третья помещается в торце переходного тамбура и служит для прохода в сочлененную секцию. Кроме наружных, в тепловозе имеются три внутренние двери: две находятся в тамбуре проставки и соединяют тамбур с кабиной машиниста и дизельным помещением, третья соединяет холодильную камеру с переходным тамбуром.

Внутренняя обшивка различных частей кузова имеет разное конструктивное исполнение в зависимости от требований к шумотермоизоляции этих частей. Окна кузова из безопасного закаленного стекла, укрепленного в проемах резиновой окантовкой, обеспечивают освещение внутреннего пространства кузова в светлое время суток. На боковых стенках кузова над дизелем имеются проемы с нерегулируемыми жалюзи, через которые осуществляется забор наружного воздуха для работы дизеля, а также для охлаждения тягового генератора и тяговых электродвигателей.

В крыше кузова предусмотрены люки для выемки вспомогательного оборудования при ремонте, а также люки-лазы, позволяющие выходить при ремонте на крышу тепловоза. Один люк-лаз выполнен в крышке люка над тормозным компрессором, другой - в крышке люка над турбокомпрессорами дизеля, третий - в крыше переходного тамбура. Под люками-лазами находятся предохранительные решетки, без снятия которых выход на крышу невозможен. Тифоны можно обслуживать, не снимая решетки.

Для выемки дизель-генератора крыша кузова над ним сделана съемной. При этом вертикальные разъемы выполнены без болтового крепления по стыку арочных балок, а горизонтальный разъем - с применением самоцентрирующих призматических элементов, стягиваемых болтами. Для вентиляции дизельного помещения на заднем люке крыши установлен вертикальный вытяжной вентилятор с диффузором, приводимый от индивидуального электродвигателя. Для этой же цели могут использоваться люки-лазы. На крыше дизельного помещения установлен глушитель шума выхлопа дизеля.

В кабине машиниста с правой стороны расположен пульт управления, с левой - столик помощника машиниста. Пульт управления оборудован приборами и устройствами, позволяющими управлять тепловозом и контролировать работу силовой установки, вспомогательного оборудования и систем тепловоза. Справа от пульта управления установлены кран машиниста и кран вспомогательного тормоза. В кабине имеются два мягких переносных сиденья со спинкой, регулируемых по высоте, а также откидное сиденье, укрепленное на задней стенке кабины. В столике помощника машиниста размешен отопительно-вентиляционный агрегат с электроприводом, подключенный к водяной системе дизеля и имеющий устройство для забора воздуха как снаружи, так и изнутри кабины. Для естественной вентиляции в крыше кабины имеются два лючка.

Лобовые окна кабины машиниста выполнены из безопасного закаленного стекла толщиной 5-6 мм, укрепленного резиновой окантовкой и металлическими скобками. С наружной стороны окна оборудованы стеклоочистителями с пневматическим приводом, а с внутренней для предохранения от обледенения могут обдуваться теплым воздухом, подаваемым отопительно-вентиляционным агрегатом. У каждого лобового окна изнутри кабины укреплен регулируемый теневой щиток. Боковые окна кабины выполнены раздвижными. Их передняя часть может поворачиваться относительно вертикальной оси наружу, что позволяет уменьшить скорость потока воздуха, врывающегося в кабину при движении тепловоза. Лобовые и боковые окна, а также зеркала, установленные снаружи кабин у боковых окон, обеспечивают свободное наблюдение за участками пути и состоянием поезда.

На задней стенке кабины расположены радиостанция с пультом управления и штурвал привода ручного тормоза. Сам привод смонтирован с противоположной стороны задней стенки в камере электрооборудования. Над лобовыми окнами слева и справа от люка доступа к прожектору, выполнены ниши с дверками, предназначенные для хранения мелких предметов технического и бытового назначения.

Технические данные:

· Мощность дизеля локомотива: 2000 л. с.

· Конструкционная скорость: 100 км/ч

· Дизель: 14Д40 (после капитального ремонта обычно ставится дизель 2Д49)

· Масса (одной секции): 116т, (120т у 2М62, 126т у 2М62У)

· Нагрузка на ось: 19,3т (20т у 2М62, 21т у 2М62У)

· Сила тяги (М62) в часовом режиме (15 км/ч): 245 кН

· Максимальная сила тяги (ДМ62) в длительном режиме (20.9 км/ч): 191 кН

· Сила тяги (2М62) в расчетном режиме (20.9 км/ч): 2Ч196 кН

2. Расчетный подъем

Расчетный подъем - это наиболее трудный для движения в данном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчетная скорость, соответствующая расчетной силе тяги локомотива.

Для моего профиля расчетным подъемом будет элемент, имеющий крутизну i= +7 и длину s= 6000 м.

3. Масса состава

Масса состава - один из важнейших показателей работы железнодорожного транспорта. Увеличение массы состава позволяет повысить провозную способность железнодорожных линий, уменьшить расход топлива и электрической энергии, снизить себестоимость перевозок. Поэтому массу грузового состава определяют исходя из полного использования тяговых и мощностных качеств локомотива. Для выбранного расчетного подъема массу состава в тоннах вычисляют по формуле:



где - расчетная сила тяги локомотива, Н;

Р - расчетная масса локомотива, т;

- основное удельное сопротивление локомотива, Н/кН;

- основное удельное сопротивление состава, Н/кН;

- крутизна расчетного подъема, %о;

g - ускорение свободного падения; g=9,81 м/

Основное удельное сопротивление локомотива Н/кН в зависимости от скорости на режиме тяги (при движении под током) подсчитывают по формуле:

Основное удельное сопротивление состава с 4-осными вагонами на роликовых подшипниках:

здесь - масса, приходящаяся на одну колесную пару 4-осного вагона, т/ось.

Таблица №3. Расчетные параметры локомотива

Серия локомотива	Расчетная сила тяги , Н	Расчетная скорость , км/ч	Расчетная масса Р, т	Конструкционная скорость , км/ч	Сила тяги при трогании с места , Н	Длина локомотива , м	Число движущихся колесных пар
Тепловоз 2М62 (2 секции)	400300	20,0	238	100	610100	34	12

Выполняем проверку массы состава по длине приемо-отправочных путей, необходимо определить число вагонов в составе, длину поезда и сопоставить эту длину с заданной длиной приемо- отправочных путей станций.

Число вагонов в составе грузового поезда:

Длина 4-осного вагона принимается равной 15 м. Длина локомотива приведена в табл.3. Общая длина поезда:

здесь 10м - запас длины на неточность установки поезда.

Проверка возможности установки поезда на приемо-отправочных путях выполняется по соотношению:

где lnon - длина приемо-отправочных путей, м (см. табл. 1).

869850

Так как вычисленная длина поезда получилась больше длины приемо-отправочных путей, указанной в исходных данных, то массу состава уменьшаем так, чтобы длина поезда равнялась длине приемо- отправочных путей на раздельных пунктах (при этом снова определяем число вагонов в составе уменьшенной массы и соответствующую длину поезда и выполнение сопоставление последней с заданной длиной приемо-отправочных путей станций).

Q=4850-176=4650 т

839850

Таблица №4 Сила тяги локомотивов Fк при различных значениях скорости V локомотивов Н.

Скорость Серия локом	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Тепловоз 2М62 (2секции)	600000	400000	280000	210000	170000	150000	125000	115000	100000	80000

4. Для построения диаграммы удельных равнодействующих сил предварительно составляют таблицу для трех режимов ведения поезда по прямому горизонтальному пути:

а) для режима тяги

fк - w0 - f1(v);

б) для режима холостого хода

wox = f 2 (v);

в) для режима торможения: при служебном регулировочном торможении

wox + 0,5bТ = f3(v),

при экстренном торможении

wox +bT = f4(v).

Таблицу удельных равнодействующих сил, форма которой приведена ниже (табл. 6), заполняют для скоростей от 0 до конструкционной vконстр через 10 км/ч.

Значение силы тяги для скоростей от 0 до конструкционной vконстр приведены в табл.4

Числовые значения основных удельных сопротивлений локомотива при движении под током и основное удельное сопротивление состава приведены в табл. 5.

Расчетные значения удельных основных сил сопротивления движению локомотива , состава и коэффициентов трения для чугунных колодок

локомотив тепловоз скорость



Таблица № 5

v, км/ч	, Н/кН	, Н/кН	, Н/кН	Чугунные
0	1,9	0,9	2,4	0,27
10	2,1	0,95	2,55	0,198
20	2,2	1,0	2.76	0,162
30	2,4	1,1	3,05	0,140
40	2,8	1,25	3,4	0,126
50	3,15	1,35	3,83	0,116
60	3,58	1,5	4,32	0,108
70	4,07	1,7	4,89	0,102
80	4,62	1,9	5,52	0,097
90	5,23	2,1	6,23	0,093
100	5,9	2,3	7,00	0,09

Все результаты вычислений вносят в расчетную табл. 6.

Значения , , для различных скоростей берутся из табл. 5. По данным этой таблицы следует построить по расчетным точкам диаграмму удельных равнодействующих сил для режима тяги

fк - w0 - f1(v),

режима холостого хода

wox = f 2 (v)

и режима служебного торможения

wox + 0,5bТ = f3(v).

Таблица № 6. Таблица удельных равнодействующих сил локомотива 2М62; масса состава Q=4650 т.

режим тяги	v,км/ч	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
	Fк, Н	610000	600000	400300	280000	210000	170000	150000	125000	115000	100000	80000
	w`,Н/кН	1,9	2,1	2,2	2,4	2,8	3,15	3,58	4,07	4,62	5,23	5,9
	W`0=w`0Pg,Н	4436,082	4903,038	5136,516	5603,472	6537,384	7354,557	8358,512	9502,555	10786,68	12210,9	13775,2
	w``0 Н/кН	0,9	0,95	1	1,1	1,25	1,35	1,5	1,7	1,9	2,1	2,3
	W``0=w``0Qg,Н	41054,85	43335,68	45616,5	50178,15	57020,63	61582,28	68424,75	77548,05	86671,35	95794,65	104918
	W0=W`0+W``0,Н	45490,93	48238,71	50753,02	55781,62	63558,01	68936,83	76783,26	87050,6	97458,03	108005,5	118693,2
	Fк-W0, Н	564509,1	551761,3	349547	224218,4	146442	101063,2	73216,74	37949,4	17541,97	-8005,55	-38693,2
	(Fr-W0)/(P+Q)*g=fk-w0	11,77	11,51	7,29	4,68	3,05	2,11	1,53	0,79	0,37	-0,17	-0,81
режим холостого хода	wx,Н/нК	2,4	2,55	2,76	3,05	3,4	3,83	4,32	4,89	5,52	6,23	7
	Wx=wx*Pg,H	5603,472	5953,689	6443,993	7121,079	7938,252	8942,207	10086,25	11417,07	12887,99	14545,68	16343,46
	Wx+W``0,H	46658,32	49289,36	52060,49	57299,23	64958,88	70524,48	78511	88965,12	99559,34	110340,3	121261,4
	wox=(Wx+W``0)/(P+Q)* g,H/кН	-0,97304	-1,02791	-1,0857	-1,19495	-1,35468	-1,47075	-1,63731	-1,85532	-2,07626	-2,30109	-2,52885
режим торможения	?кр	0,27	0,198	0,162	0,1404	0,126	0,115714	0,108	0,102	0,0972	0,093273	0,09
	bт=?кр*Эр,Н/кН	-83,7	-61,38	-50,22	-43,524	-39,06	-35,8714	-33,48	-31,62	-30,132	-28,9145	-27,9
	wох+0,5bт,Н/кН	-42,823	-31,7179	-26,1957	-22,9569	-20,8847	-19,4065	-18,3773	-17,6653	-17,1423	-16,7584	-16,4788
	wох+bт,Н/кН	-84,673	-62,4079	-51,3057	-44,7189	-40,4147	-37,3422	-35,1173	-33,4753	-32,2083	-31,2156	-30,4288

Рис.3. Диаграмму удельных равнодействующих сил поезда

4. Определение скорости и времени хода поезда по участку

Которая состоит в определении максимально допустимой скорости движения поезда по наиболее крутому спуску участка при заданных тормозных средствах и принятом тормозном пути. Эта задача в работе решена графическим способом.

Полный (расчетный) тормозной путь

где - путь подготовки тормозов к действию, на протяжении которого тормоза поезда условно принимаются недействующими (от момента установки ручки крана машиниста в тормозное положение до включения тормозов поезда);

- действительный тормозной путь, на протяжении которого поезд движется с действующими в полную силу тормозами (конец пути совпадает с началом пути ).

На тот же график следует нанести зависимость подготовительного тормозного пути от скорости:



(м)

где - скорость в начале торможения, км/ч;

- время подготовки тормозов к действию, с; это время для автотормозов грузового типа равно:

Для составов длиной от 200 осей до 300 осей.

Здесь ic- крутизна уклона, для которого решается тормозная задача (для спусков со знаком минус)

- удельная тормозная сила при начальной скорости торможения .

(сек)

0,278*100*14,8=411 (м)

1200-411=789 (м)

5. Аналитическое интегрирование уравнения движения поезда

, км/ч

где коэффициент уравнения движения поезда с учетом поправки на силы инерции вращающихся масс;

- удельная сила, действующая на поезд, H/kH.

Интегрирование уравнения движения поезда позволяет найти зависимость между скоростью н, временем t и пройденным расстоянием s.

В инженерной практике уравнение движения поезда обычно интегрируют, пользуясь методом конечных приращений скорости

Дн=нn+1-нn.

В пределах этих приращений величина равнодействующей силы принимается постоянной и соответствующей средней скорости нср интервалов. Следовательно, кривая удельных равнодействующих сил заменяется ступенчатой кривой:

где - начальная скорость выбранного интервала скоростей, км/ч;

- конечная скорость интервала, км/ч;

-

численное значение равнодействующей удельной силы, приложенной к поезду при средней скорости интервала (берется по диаграмме удельных равнодействующих сил).

Под равнодействующей удельных сил (ѓк- щк - вт )ср следует понимать разность удельных сил, действующих на поезда.

Эта разность в режиме тяги при движении по ровному горизонтальному пути представляет собой (ѓк- щп)ср при средней скорости интервала изменения скорости. Ее находят по постоянной диаграмме удельных сил для средних скоростей интервалов. При движении по подъему в режиме тяги она будет иметь вид (ѓк- щк-i )ср (i - удельное сопротивление от подъема, численно равное числу тысячных подъема).

При движении по спуску, наоборот, к разности (ѓк-щп)ср нужно прибавить удельную силу, создаваемую при спуске за счет составляющей веса поезда т.е. (ѓк-щп+iс )ср.

В режиме холостого хода (выбега) сила тяги отсутствует и удельные равнодействующие силы будут иметь вид: (-щпх ± i)ср, а в режиме торможения: (-щпх ± i - вт)ср.

Равнодействующие удельные силы для режимов тяги, холостого хода и торможения берем из диаграммы удельных равнодействующих сил при средних скоростях интервалов.

Наибольшая допустимая скорость движения 78 км/ч.

Определим время хода поезда по участку от момента трогания до прохода подъемом последнего элемента участка.

s1=1800 м; i1=-1,5.

В интервале н = 0-10 км/ч по диаграмме удельных равнодействующих сил в режиме тяги при средней скорости 5 км/ч.

(fк-щп)ср=12 Н/кН;

н = 10 - 20 км/ч; (ѓ? - щп)ср = 10 H/kH;

Допустимая скорость по тормозам на крутом спуске ндоп = 78 км/ч.

Скорость достигла максимально допустимой - 78 км/ч. Необходимо произвести служебное торможение, снизив скорость до 68 км/ч. Используем кривую служебного торможения диаграммы удельных равнодействующих сил.

Достигнув скорости 65,5 км/ч, и продолжаем двигаться на холостом ходу до скорости 78 км/ч.

Достигнув скорости 78 км/ч, применяем служебное торможение до скорости 70 км/ч.

Достигнув скорости 70 км/ч, начинаем двигаться на холостом ходу до скорости 78 км/ч. Повторяя 3 раза.

Достигнув скорости 50 км/ч, включаем тяговые двигатели, и движемся на тяге до скорости 78 км/ч.

После проследования участка с крутым спуском 78 км/ч, достигаем скорость 80 км/ч.

Размещено на Allbest.ru

...