1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Решение тормозной задачи для грузового поезда с локомотивом ВЛ80 с уклоном 5%



Введение

Цель курсовой работы - получить дополнительные теоретические и практические знания в области эксплуатации и ремонта тормозной техники, изучить устройство и работу тормозных систем подвижного состава, освоить методику выполнения тормозных расчетов по общепринятым исходным данным с учетом действующих на железнодорожном транспорте инструкций по автоматическим тормозам. Применение элементов тяговых расчетов при выполнении курсовой работы обеспечивает полное использование мощности локомотивов и грузоподъемности вагонов.

Курсовая работа выполняется в два этапа, в первом из которых производится ручной расчет веса состава, проверяется вес состава по условия трогания с места, определяется общее число вагонов и длина поезда в целом. Выполняется расчет усилия, реализуемого тормозным цилиндром, определяется передаточное число тормозной рычажной передачи и оценивается обеспеченность поезда тормозами. В работе производится проверка поезда на возможность разрыва при торможении и решается тормозная задача. Во втором этапе производятся все эти действия, но с использованием ЭВМ. В конце работы необходимо построить график зависимости скорости движения состава от величины тормозного пути при экстренном и полном служебном торможение и вычертить схему тормозной рычажной передачи рассчитываемого вагона.



1. Формирование поезда

1.1 Расчет веса состава по расчетному подъему

Расчётный подъём - это наиболее трудный по крутизне и длине элемент профиля пути для движения в заданном направлении, на котором устанавливается равномерная скорость движения поезда, равная расчётной скорости локомотива.

Нельзя считать, что самый крутой подъём является расчётным. Если его длина небольшая и ему предшествуют элементы легкого профиля пути (площадки, спуски), то поезд может преодолеть со скоростью выше расчётной за счёт использования кинетической энергии поезда. Такой подъём круче расчётного, но не затяжной, называется инерционным или скоростным.

Из задания следует, что расчётный подъём равен 5 0/00.

Выбор наибольшего спуска с длиной элемента профиля пути более длины поезда необходим для определения допустимой максимальной скорости, при которой обеспечивается безопасность движения.

Расчетный спуск равен 4 0/00.

Вес состава, который может провести локомотив на заданном профиле пути со скоростью, не ниже расчетной, зависит от мощности локомотива, трудности профиля пути и типа вагонов. Расчетный вес состава проверяется по условиям трогания с места на раздельных пунктах и по длине приемоотправочных путей.

На основании выбранного расчётного подъёма, а также исходя из равенства нулю равнодействующей на поезд силы, при движении его с постоянной расчётной скоростью, вес состава определится, тс:



где Fкр - касательная сила тяги локомотива при расчётной скорости, кгс;

Р - вес локомотива, тс;

iр- расчётный подъём, 0/00;

, - основное удельное сопротивление движению локомотива и состава соответственно, кгс/тс.

Расчётные характеристики локомотива : ВЛ 80

- расчётный вес P = 184 тс;

расчётная скорость Vр = 44,2 км/ч;

расчётная сила тяги Fкр = 49000 кгс;

сила тяги при трогании с места Fк тр = 66200 кгс;

число осей - 8;

длина lл = 33 м.

Расчётный вес состава зависит от сил сопротивления движению подвижного состава, а именно: от основного сопротивления, которое действует на поезд при движении на прямом, горизонтальном пути, и от дополнительных сопротивлений от подъёма и кривых, если последние имеются на элементе профиля с расчётным подъёмом.

Основное удельное сопротивление зависит от скорости движения, нагрузки от оси на рельс, осности вагонов, типа подшипников буксового узла (скольжения или качения) и от типа пути (звеньевой или бесстыковой).

Для локомотива (в режиме тяги):

где V=Vр- скорость движения, км/ч;

кгс/тс.



Для четырехосных грузовых вагонов на подшипниках качения:

, (1.3)

где - нагрузка от оси на рельс, тс.

Для грузовых вагонов тс.

кгс/тс.

Для восьмиосных грузовых вагонов на подшипниках качения:

; (1.4)

кгс/тс.

Так как в составе имеются четырехосные и шестиосные грузовые вагоны, то основное удельное сопротивление состава определится по формуле:

где , - основное удельное сопротивление движению четырёхосных и шестиосных вагонов на подшипниках качения и скольжения, кгс/тс;

, - весовые доли в составе четырёхосных вагонов на подшипниках качения, скольжения и шестиосных вагонов на подшипниках качения соответственно.

кгс/тс.

Подставив полученные данные в формулу (1.1), имеем:

тс.

1.2 Проверка веса состава по условию трогания с места

Полученный по выражению (1.1) вес состава необходимо проверить по условию трогания с места:

, (1.6)

где - касательная сила тяги локомотива при трогании с места, кгс;

- удельное сопротивление троганию состава с места, кгс/тс;

- крутизна подъёма наиболее трудного элемента на раздельном пунте,0/00.

При расчёте примем (по данным бланка задания).

Средневзвешенное значение удельного сопротивления при трогании с места для состава, сформированного из разнотипных вагонов, определяется по формуле:



, (1.7)

где , - удельное дополнительное сопротивление при трогании с места вагонов на подшипниках качения и скольжения, кгс/тс;

, - весовые доли в составе вагонов, объединённых по типу подшипникового буксового узла (по данным бланка задания).

Так как по заданию имеются только вагоны на подшипниках качения, то ведём расчёт для .

Определим удельное сопротивление при трогании с места вагонов на подшипниках качения, кгс/тс:

, (1.8)

где - средняя нагрузка от оси на рельс для соответствующих групп вагонов;

Вес состава по условию трогания с места (1.6), тс:



В результате произведённого расчёта должно быть соблюдено условие:

;

5274 >

Данное условие выполняется.

1.3 Расчёт числа вагонов в составе

Общее число вагонов

, (1.10)

где - количество в составе вагонов одинаковой осности.

Для расчёта групп вагонов одинаковой осности необходимо учесть принятый вес состава:

(1.11)

где - число осей вагона, входящего в i - ю группу;

- нагрузка от оси вагона на рельс, тс;

- весовая доля в составе, приходящаяся на данную группу вагонов одинаковой осности (по данным бланка задания).

Количество в составе четырехосных вагонов



(1.12)

Принимаем единиц.

Количество в составе восьмиосных вагонов -

(1.13)

Принимаем единиц.

N = 35+7=42 шт.

1.4 Назначение типов вагонов

Выбор того или иного вида грузовых вагонов в одной и той же группе одинаковой осности делается произвольно, но общий вес сформированного поезда должен соответствовать условию:

тс. (1.14)

, (1.15)

где - тара вагонов в составе одинаковой осности;

- количество вагонов в составе одинаковой осности;

- грузоподъёмность группы вагонов одинаковой осности.

, (1.16)

тс.

4252,89 < 4256 <4302,89 тс.

Условие выполняется

Для описи состава заполняем табл. 1.

Таблица 1. Опись состава

1.5 Определение длины поезда

Длина поезда, будучи связанная с весом и параметрами вагонов (длина, осность, грузоподъёмность), не должна превышать полезной длины приёмоотправочных путей станции. На установку поезда учитывается допуск, принимаемый равным 10 м :

, (1.17)

где , - длина состава и локомотива соответственно.

Длина состава определяется количеством вагонов и их длиной:



. (1.18)

где , - число вагонов определённого типа и длина одного вагона соответственно.

(1.19)

м.

м.

Полученную длину поезда необходимо сравнить с заданным значением длины станционных приёмоотправочных путей .

Должно выполняться условие:

, (1.20)

где - длина приёмоотправочных путей на раздельных пунктах, м. 670,9 м 1200 м.

Условие (1.20) выполняется.



2. Обеспечение поезда тормозами

Для расчёта рычажной передачи вагона выбирается расчётная схема (рис.1) в соответствии с заданием. Все вагоны в составе оборудуются композиционными колодками.

2.1 Определение усилия, развиваемого поршнем тормозного цилиндра

Усилие по штоку поршня тормозного цилиндра:

, (2.1)

где F - площадь поршня тормозного цилиндра, см2,

, (2.2)

здесь - диаметр тормозного цилиндра;

см2;

- давление сжатого воздуха в тормозном цилиндре при торможении,

=2,7 кгс/ см2;



- коэффициент полезного действия тормозного цилиндра,

;

- усилие отпускной пружины тормозного цилиндра при максимальном ходе поршня, кгс,

, (2.3)

здесь - усилие предварительного сжатия пружины тормозного цилиндра при отпущенном тормозе, кгс,

кгс;

- жёсткость отпускной пружины тормозного цилиндра, кгс/ см,

кгс/ см;

- полный ход поршня тормозного цилиндра, см,

=10 см;

кгс;

- реактивное усилие возвратной пружины авторегулятора рычажной передачи, приведённое к штоку тормозного цилиндра, кгс,



, (2.4)

здесь k - коэффициент, учитывающий вид привода,

k=0,67;

- реактивное усилие возвратной пружины авторегулятора, кгс,

кгс;

а, б, в, г - размеры плеч горизонтального рычага, мм,

а = 195 мм, б = 305 мм, в = 400, г = 160;

- жёсткость пружины регулятора, кгс/ см,

кгс/ см;

- величина сжатия пружины авторегулятора,

= 1,5 см;

кгс;

кгс.



2.2 Определение передаточного числа тормозной рычажной передачи

Передаточное число тормозной рычажной передачи - это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз с помощью рычагов рычажной передачи изменяется сила, реализуемая на штоке тормозного цилиндра, при передаче её к тормозным колодкам.

Определяется оно как произведение отношений длины ведущих плеч к длине ведомых плеч всех рычагов, используемых для передачи усилия от штоков цилиндра к тормозным колодкам.

Рычаг - это элемент рычажной передачи, имеющий три точки: приложения усилия от штока поршня т. ц., поворота и передачи усилия на тормозную колодку.

Ведущее плечо рычага - это расстояние от точки приложения силы к рычагу до точки поворота рычага.

Ведомое плечо рычага - это расстояние от точки поворота рычага до точки, в которой через рычаг передаётся усилие.

Подсчет передаточного числа на каждую тормозную колодку необходимо вести, начиная всегда от штока поршня тормозного цилиндра. При этом следует помнить о том, что все передаточные числа должны быть равны между собой.

Общее передаточное число для всего вагона

, (2.5)

где , , …, - передаточные числа к отдельным тормозным колодкам;

- угол между направлением силы, действующей в точке передачи на колодку, и направлением нормального давления на колесо (для грузовых вагонов ).

Передаточные числа к отдельным тормозным колодкам:

Общее передаточное число по формуле (2.5) равно:

.

=42,237

2.3 Определение действительной суммарной силы нажатия на все тормозные колодки вагона

Действительная суммарная сила нажатия на все тормозные колодки вагона определяется по формуле, кгс:

, (2.6)

где - коэффициент полезного действия тормозной рычажной передачи вагона с авторегулятором,

кгс.

2.4 Определение коэффициента силы нажатия на тормозные колодки вагона

Тормозная эффективность вагона характеризуется коэффициентом силы нажатия на тормозные колодки вагона:



(2.7)

где - полный вес вагона, кгс,

Полный вес грузового вагона определяется как сумма грузоподъемности и тары вагона:

;

=63+25=88 кгс;

2.5 Оценка обеспеченности поезда тормозами

При оценке обеспеченности поезда тормозами принимаем, что все вагоны, которые имеют ту же осность, что и вагон, расчёт рычажной передачи которого выполнен, обладают рассчитанным , а остальные вагоны имеют «справочные» силы нажатия колодок на оси. Фактический тормозной коэффициент поезда определяется

, (2.8)

где - суммарное расчетное нажатие тормозных колодок поезда, кгс,

(2.9)



здесь - суммарное расчетное нажатие тормозных колодок состава (вагонов), кгс;

- суммарное расчётное нажатие тормозных колодок локомотива, кгс.

Необходимо помнить о том, что в грузовых поездах, следующих по участкам с уклоном до 20 0/00, при определении обеспеченности поезда тормозами вес локомотива и его расчётное нажатие тормозных колодок в расчёт не принимаются, т.е. выражение (2.8) принимает вид:

(2.10)

При определении обеспеченности тормозами грузового поезда с композиционными колодками суммарное расчётное нажатие тормозных колодок состава

, (2.11)

где - единая расчётная сила нажатия тормозных колодок на ось вагона, кгс,

;

nв- общее число четырехосных вагонов в поезде, шт,

- общее число осей шесьтиосных вагонов в поезде, шт,



= кгс.

Фактический тормозной коэффициент поезда по формуле (2.10) равен:

=

Для обеспеченности поезда тормозами все грузовые и пассажирские поезда должны иметь необходимое тормозное нажатие (иметь соответствующий коэффициент силы нажатия тормозных колодок, отнесённый к 100 тс веса поезда).

Условие обеспеченности поезда тормозами имеет вид:

,

где - потребный тормозной коэффициент поезда, для грузовых поездов

Условие (2.12) выполняется.



3. Проверка поезда на возможность разрыва при экстренном торможении

При торможении поезд подвергается продольно-динамическому воздействию сжимающих и растягивающих сил. При расчёте тормозов поезда необходимо определить эти усилия, сравнив их с нормируемыми.

По существующим нормам продольно-динамические усилия в поезде при экстренном торможении не должны превышать 200тс.

Максимальные продольно-динамические усилия, возникающие в поезде при экстренном торможении, тс,

,

где А - опытный коэффициент, характеризующий состояние поезда перед торможением, для сжатого поезда А = 0,4, для растянутого А - 0,65;

, - суммарные действительные нажатия тормозных колодок состава (вагонов) и локомотива соответственно, кгс;

, - коэффициенты трения тормозных колодок вагонов и локомотива;

- длина поезда, м (рассчитана в подразд. 1.5);

- скорость распространения тормозной волны при экстренном торможении, м/с, для воздухораспределителя № 483

м/с;

- время наполнения тормозного цилиндра вагона до давления 3,5 кгс/ см2, в грузовых вагонах до 75 вагонов

с.

Для грузового поезда с чугунными колодками, имеющего четырёхосные и шестиосные вагоны, и определяются:

(3.2)

где - общее число осей шестиосных и восьмиосных вагонов в составе;

(3.3)

тормозной вагон подвижной поезд

где - расчётная сила нажатия на ось локомотива, тс;

- число осей локомотива.

Суммарные действительные нажатия тормозных колодок состава и локомотива соответственно, кгс:

кгс;

кгс.

Коэффициент трения тормозных колодок вагонов

,

где V - скорость движения, км/ч.

Коэффициент трения тормозных колодок локомотива



При скорости V = 20 км/ч коэффициенты трения тормозных колодок вагонов и локомотива равны:

;

.

При скорости V = 80 км/ч коэффициенты трения тормозных колодок вагонов и локомотива равны:

;

.

Продольно-динамические усилия для сжатого поезда при минимальной скорости:

тс.

Продольно-динамические усилия для сжатого поезда при максимальной скорости:

тс.



Продольно-динамические усилия для растянутого поезда при минимальной скорости:

тс.

Продольно-динамические усилия для растянутого поезда при максимальной скорости:

тс.



4. Решение тормозной задачи

4.1 Расчёт замедляющих усилий, действующих на поезд в режимах выбега локомотива и торможения

тормозной вагон подвижной поезд

Расчёт замедляющих усилий выполняется исходя из сил сопротивления движению, тормозных сил, веса локомотива и поезда. Результаты расчёта рекомендуется представлять в форме табл. 2 в диапазоне от нулевой до максимальной скорости движения поезда перед торможением с интервалом в 10 км/ч, т. е. по средней интервальной скорости Vср.

Таблица 2. Результаты расчёта замедляющих усилий

Наименование параметра	Интервал скорости Vн - Vк, км/ч
	0 -10	10 -20	20-30	30-40	40-50	50-60	60-70	70
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Vср, км/ч	5,00	15,00	25,00	35,00	45,00	55,00	65,00	70,00
wx, кг/тс	2,464	2,644	2,894	3,214	3,604	4,064	4,594	5,194
Pwx, кгс	310,43	333,11	364,61	404,93	454,07	512,03	578,81	654,41
,кгс/тс	1,001	1,070	1,161	1,276	1,414	1,576	1,761	1,970
, кгс	4259,17	4548,78	4938,03	5426,92	6015,46	6703,63	7491,45	8378,93
Wox, кгс	4569,60	4881,89	5302,64	5831,86	6469,53	7215,67	8070,26	9033,32
wox,кгс/тс	1,044	1,115	1,211	1,322	1,477	1,648	1,843	2,063
	0,349	0,330	0,315	0,303	0,293	0,284	0,276	0,270
	0,227	0,177	0,150	0,133	0,120	0,112	0,105	0,099
, тс	97,863	92,602	88,392	84,949	82,079	79,650	77,569	75,765
, тс	21,773	17,033	14,400	12,724	11,564	10,714	10,063	9,549
Вm, тс	119,63	109,63	102,79	97,673	93,643	90,364	87,632	85,314
bm, кгс/тс	27,320	25,036	23,474	22,305	21,385	20,636	20,012	19,483
bm0,8 кгс/тс	21,856	20,029	18,779	16,844	17,108	16,509	16,009	15,586



В таблице 2 приняты следующие обозначения:

- основное удельное сопротивление движению локомотива на выбеге:

; (4.1)

- основное удельное сопротивление движению поезда;

- полное основное сопротивление движению поезда на выбеге,

; (4.2)

- основное удельное сопротивление движению поезда на выбеге,

; (4.3)

- полная тормозная сила поезда при экстренном торможении,

- удельная тормозная сила поезда при экстренном торможении,

;



- удельная тормозная сила при полном служебном торможении;

- удельная замедляющая сила при экстренном торможении, знак «-» берется для уклона, «+» - для подъема.

4.2 Расчёт тормозного пути поезда при экстренном торможении

При расчётах тормозной путь поезда принимается равным сумме подготовительного и действительного путей торможения, м,

Подготовительный тормозной путь, м,

,

где - скорость поезда в начале торможения (максимальная), км/ч;

- время подготовки тормозов к действию, с.

Для грузового поезда до 300 осей время подготовки тормозов к действию определяется (экстренное торможение), с:

tп =

где - приведённый уклон, 0/00;

- удельная тормозная сила поезда при максимальной скорости, кгс/тс;



tп= с.

По формуле (4.7) подготовительный тормозной путь равен:

= 0,278 ·80 · 7,003 = 175,205 м.

Суммарный действительный тормозной путь, м,

. (4.9)

Суммарный действительный тормозной путь при экстренном торможении (определяется по интервалам в 10 км/ч из таблицы 2), м,

301,285.

4.3 Расчет тормозного пути поезда при полном служебном торможении

В случае использования полного служебного торможения тормозной путь определяется также по методике, описанной в подразд. 4.2, при подставлении в выражения (4.8.) - (4.9.) значения вместо .

= (4.10)

= с.



Подготовительный тормозной путь по формуле (4.7), м,

= 0,278·70·12,5965 = 245,1279 м.

Суммарный действительный тормозной путь при полном служебном торможении (определяется по интервалам в 10 км/ч из таблицы 2),

=375,734 м.

По формуле (4.6) тормозной путь при полном служебном торможении равен:

=550,955 м.

Нормируемый тормозной путь при скорости менее 80 км/ч и приведённом уклоне iс ? 40/00 для грузовых поездов - 1000 м.

Вид графика зависимости полного тормозного пути Sт от скорости движения V приведен на рисунке 2.

Так как подготовительный тормозной путь Sп зависит только от начальной скорости в момент торможения, то на графике он выглядит как прямая, перпендикулярная оси ординат и отложенная в масштабе пути при Vmах.

Поскольку действительный тормозной путь Sд рассчитывается по интервалам скорости движения в 10 км/ч для средней скорости в каждом интервале, то на графике его приращения ДSд откладываются в масштабе пути при этих значениях скорости. Соединив плавной кривой точки, получим график изменения действительного тормозного пути от скорости движения Sд = f(V).



Заключение

В данной курсовой работе был сформирован поезд, рассчитан его вес и были определены типы вагонов в составе и их количество. Также была произведена проверка сформированного состава по условиям трогания с места и по длине приемоотправочных путей. Сформированный состав удовлетворяет поставленным условиям. Во втором разделе проверялось обеспечение поезда тормозами, для этого были рассчитаны усилие по штоку поршня, общее передаточное число рычажной передачи 4-осного вагона, действительная суммарная сила нажатия на все тормозные колодки вагона, а также был определен коэффициент силы нажатия на тормозные колодки. В третьем разделе была произведена проверка поезда на возможность разрыва при экстренном торможении.

В четвертом разделе были рассчитаны замедляющие усилия, действующие на поезд в режимах выбега локомотива и торможения. Так же был определен тормозной путь поезда при экстренном торможениии при полном служебном торможении. Полученные значения тормозного пути удовлетворяют допустимым значениям тормозного пути при заданных максимальной скорости и уклону.



Список использованных источников

1. Крылов В. И., Перов А. Н., Озолин А. Н., Климов Н. Н. Справочник по тормозам. - М.: Транспорт, 1975. - 448с.

2. Осиновский А. Л., Патеюк Г. М. Автоматические тормоза и элементы тяговых расчетов. - Методические указания к выполнению курсового проекта. - Омск: Омский ин-т инж. железнодорожного транспорта, 1984. - 30с.

3. Автоматические тормоза вагонов. Методические указания к выполнению курсового работы / Б. Б. Сергеев, П. Б. Сергеев; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007. 31с.

Размещено на Allbest.ru

...