Тяговые расчеты

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Определение основного удельного средневзвешенного сопротивления состава

Требуется определить величину w^»₀ при различных скоростях движения по звеньевому пути для состава, сформированного из 4^-х и 8^-ми осных вагонов на роликовых подшипниках. Необходимые для расчета характеристики вагонов приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Данные о вагонах в составе

Характеристики	вагоны 8-осные 4 - осные
грузоподъемность, qгр, т	124,9 58,3
тара, qт, т	62 20
коэффициент полногрузности, б	0,9 0,9
соотношение вагонов в составе по количестве в%	25 75
удельный вес тормозных вагонов в% (тормоза автоматические)	100 100

Определение основного удельного средневзвешенного сопротивления состава определяется по формуле

, (1.1)

где и - основное удельное сопротивление движению восьми и четырехосных вагонов соответственно;

и - удельные веса восьми- и четырехосных вагонов соответственно.

Основное удельное сопротивление движению четырехосных вагонов определяется по формуле

, (1.2)

Основное удельное сопротивление движению восьмиосных вагонов определяется по формуле

, (1.3)

где V - скорость движения поезда, км/ч;

- осевые нагрузки восьми- и четырехосных вагонов, т/ось.

Осевая нагрузка определяется по формуле

, (1.4)

где - общая масса вагона, т;

n - количество осей вагонов.

Масса вагона брутто определяется по формуле

, (1.5)

где - масса тары вагона, т;

- грузоподъемность вагона, т;

б - коэффициент полногрузности вагона.

Удельный вес вагона определяется по формуле

, (1.6)

, (1.7)

где и - соотношения вагонов в составе восьми- и четырехосных по количеству.

В соответствии с приведенными данными производим расчет:

= 20 + 0,9•58,3 = 72,47 т;

= 62 + 0,9•124,9 = 174,41 т;

; ;

в₄ + в₈ = 0,55 + 0,45 = 1;

; ;

;

;

Основное удельное сопротивление движению локомотива в режиме тяги холостого хода определяется по формулам

; (1.8)

. (1.9)

Значения удельных сопротивлений состава и локомотива при различных скоростях представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Удельные сопротивления состава и локомотива при различных скоростях

, км/ч	0	10	20	23,4	30	40	50	60	70	80	90
щ «0, н/т	9,2	10,7	12,4	13,0	14,3	16,4	18,7	21,1	23,7	28,1	29,5
щ'0, н/т	19	19,4	20,4	20,9	22	24,2	27	30,4	34,4	39	44,2
щ0X, н/т	24	25,5	27,6	28,5	30,5	34	38,3	43,2	48,9	55,2	62,3

На основании результатов таблицы 1 на листе 1 представлены зависимости основных удельных сопротивлений от скорости движения.

2. Построение расчетной кривой силы тяги локомотива

Расчетная кривая силы тяги локомотива (ТЭ10Л) представлена на листе 2 в соответствии с рекомендациями ПТР. Значение силы тяги при различных скоростях движения представлены в таблице 2.

Таблица 2. Значения силы тяги F_К

V, км/ч	10	20	23,4	30	40	50	60	70	80	90	100
FК, кн	155	135	126,5	102,5	75	62,5	52,5	45	39	35	30,5

3. Определение массы состава, числа вагонов и длины поезда

Масса состава определяется из условия равномерного движения поезда на руководящем подъеме по формуле

, т (3.1)

где - сила локомотива при расчетной скорости, F _к = 126500 Н;

P - расчетная масса локомотива, т;

- основное удельное сопротивление локомотива при движении под тягой, н/т;

- средневзвешенное основное удельное сопротивление состава, н/т;

- расчетный подъем, ‰.

В соответствии с заданием масса состава определяется при трех значениях руководящего уклона: 11, ‰, 13, ‰, 15, ‰. Расчетная масса локомотива ТЭ10П принимается равной - 129 т.

т;

т;

т.

Длина поезда определяется по формуле

, (3.2)

где - длина локомотива, м;

- количество однотипных вагонов в составе;

- длина вагонов по осям автосцепки, м.

Так как в составе разнотипные вагоны, то число вагонов каждого типа определяется по формуле

. (3.3)

Длина поезда определяется при трех значениях руководящего уклона. В данном случае в составе находится восьми- и четырехосные вагоны. При i_p = 11 ‰, Q₁₁ = 891 т число восьми- и четырехосных вагонов равно

ед.;

ед.

Принимаем = 2 вагонов, = 7 вагона.

Производим проверку:

т;

Так как 0,65 ? 0,66 ? 0,71, то принятое число вагонов принимается для дальнейших расчетов.

При i_p = 13 ‰, Q₁₃ = 748 т число восьми- и четырехосных вагонов равно

ед;

ед.

Принимаем = 2 вагон, = 5 вагон.

Производим проверку:

т;

Так как 0,65 ? 0,65 ? 0,71, то принятое число вагонов принимается для дальнейших расчетов.

При i_p = 15 ‰, Q₃ = 641 т число восьми- и четырехосных вагонов равно

ед;

ед.

Принимаем = 2 вагонов, = 4 вагон.

Производим проверку:

т;

Так как 0,65 ? 0,68 ? 0,71, то принятое число вагонов принимается для дальнейших расчетов.

По полученному числу вагонов определяем длину поезда при трех значениях руководящего уклона. Принимая для нашего случая l_л = 17 м; l₄ = 15 м; l₈ =20 м, получим

На листе 3 представлена зависимость массы состава и длины поезда от руководящего уклона.

4. Построение диаграммы удельных равнодействующих сил

Диаграмма удельных равнодействующих сил, представленная на рисунке 3, построена на основании подсчетов приведенных в таблице 2.

В таблице приняты следующие условные обозначения:

F_k - сила тяги локомотива, н;

щ'₀ - основное удельное сопротивление локомотива в режиме тяги, н/т;

W'₀, - полное основное сопротивление локомотива в режиме тяги, н;

щ «₀ - основное удельное средневзвешенное сопротивление состава, н/т;

W»₀ - основное полное сопротивление состава, н;

W₀ - основное полное сопротивление поезда определяется:

W₀ = W'₀ + W''₀, н; (4.1)

F_k-W₀ - полная равнодействующая сила, н;

f_k-w₀ - удельная равнодействующая сила при движении на площадке под тягой определяется:

f_k-w₀ = (F_k - W₀) / (P+Q), н/т, (4.2)

где Q - масса состава при руководящем уклоне, т;

щ_X - основное удельное сопротивление локомотива при движении без тяги, н/т;

W_X - основное полное сопротивление локомотива при движении без тяги, н;

W_OX - основное полное сопротивление поезда при движении без тяги определяется:

W_OX = W_X + W''₀, н; (4.3)

щ_0X - удельная равнодействующая сила при движении по площадке без тяги определяется

щ_0X = , н/т (4.4)

в_Т - удельная тормозная сила поезда определяется:

в_Т = 1000ц_кV_p, н/т (4.5)

где ц_к - расчетный коэффициент трения колодки о бандаж определяется:

, (4.6)

V_p - расчетный тормозной коэффициент состава, который определяется по формуле:

, тс/т (4.7)

где ?К_р(в) - сумма расчетных нажатий всех тормозных колодок вагонов определяется

?К_р(в) = К_р(4)n_т(4) + К_р(8)n_т(8), тс (4.8)

где n_т(4) - число тормозных четырехосных вагонов, которое определяется по формуле

n_т(4) = n₄б_т(4), (4.9)

n_т(8) - число тормозных восьмиосных вагонов, которое определяется по формуле

n_т(8) = n₈б_т(8), (4.10)

где б_т(4) - удельный вес тормозных четырехосных вагонов;

б_т(4) - удельный вес тормозных восьмиосных вагонов;

n₄, n₈ - число четырех- и восьмиосных вагонов при руководящем уклоне соответственно;

щ_ox+в_т - удельная равнодействующая сила при экстерном торможении, н/т;

щ_ox+0,5в_т - удельная равнодействующая сила при служебном торможении, н/т;

Определение удельной тормозной силы

Определим расчетный коэффициент для скорости движения 60 км/ч:

1) Число тормозных вагонов:

n_т(4) = n₄б_т(4) = 5?1 = 5;

n_т(8) = n₈б_т(8) = 2?1 = 2.

2) Расчетные нажатия на все оси одного вагона:

К_D = 8 ? 70 = 560 т.;

К_D = 4 ? 70 = 280 т.

3) Сумму расчетных сил нажатия на оси всего состава:

?К_р(в) = 5?280 + 2?560 = 2520 тс.

4) Расчетный тормозной коэффициент:

, тс/т

5) Удельную тормозную силу:

в_Т = 1000?0,108?3,6 =389 н/т

5. Определение скоростей, допускаемых по тормозам, при движении на спусках

Наибольшая допускаемая скорость при движении на спуске определяется из условия, что машинист должен остановить поезд, увидев сигнал остановки, в пределах длины установленного тормозного пути. Расчетный тормозной путь S_т устанавливается МПС.

Полный тормозной путь состоит из пути подготовки к торможению S_п и действительного пути торможения S_д:

S_т = S_п + S_д. (5.1)

Путь подготовки к торможению, т.е. путь, проходимый поездом от начала торможения до начала снижения скорости,

S_п = 0,278V_нt_п, (5.2)

где V_н - скорость движения поезда в момент начала торможения (начальная скорость торможения), км/ч;

t_п - расчетное время подготовки к торможению, с.

Для грузовых составов длиной 200 и менее осей при автоматических тормозах определяется

t_п = 7 - 100i_c/в_т; (5.3)

для грузовых составов длиной более 200 осей при автоматических тормозах без усилителей экстренного торможения

t_п = 10 - 150i_c/в_т, (5.4)

где i_c - спрямленный уклон, ‰, на котором происходит торможение (величина i_c для подъемов принимается со знаком плюс, для спусков со знаком минус);

в_т - значение удельной тормозной силы поезда, соответствующее начальной скорости торможения, кгс/т.

Подсчеты по определению величины S_п и S_д выполнены в табличной форме (таблица 4).

Таблица 4. Подсчеты для построения кривых S_п и S_д

Vн, км/ч	0,278Vн, м/с	вт = 1000цкрVр, н/т	i = 0	i = - 6,5	i = -13
			tп = 7-100ic/ вт,с	Sп = 0,278 Vнtп, м	Sд = 1000 - Sп, м	tп = 7-100ic/ вт,с	Sп = 0,278 Vнtп, м	Sд = 1000 - Sп, м	tп = 7-100ic/ вт,с	Sп = 0,278 Vнtп, м	Sд = 1000 - Sп, м
0	0	972	7	0	1000	7,7	0	1000	8,3	0	1000
60	16,7	389	7	117	883	8,7	145	855	10,3	172	828
80	22,2	350	7	155	845	8,9	198	802	10,7	238	762
100	27,8	324	7	195	805	9	250	750	11	306	694

6. Построение кривой скорости и времени хода поезда по перегону

Кривая скорости в направлении от ст. А к разъезду 1 построены методом МПС, с помощью линейки и угольника, при этом необходимо учитывать характер изменения продольного профиля.

В направлении от разъезда 1 до ст. А кривая V = f (S) построена методом подвижной диаграммы. В основе метода лежит использование, вычерченной на кальке, диаграммы равнодействующих сил f_k - w_o = f(V). На диаграмме в произвольном месте строится угол так, чтобы tg (µ/2) = 1/12, а биссектриса угла была параллельна оси f_k - w_o. Диаграмму на кальке накладывают на подготовленный чертеж - сетку для графических построений.

Перед построением кривой скорости определены приведенные уклоны по направлениям. Приведенные уклоны определяются по формуле

, (6.1)

где i - действительный уклон продольного профиля («+» - подъём, «-» - спуск), ‰;

i_э(к) - эквивалентный уклон, равный сопротивлению от кривой w_r.

Эквивалентный уклон определяется по формуле

, (6.2)

где - сумма углов поворота, град;

S - длина элемента, м.

Определим приведенные уклоны по направлениям для элемента №4

(i = +12,5 ‰; S = 1100 м; = 41⁰)

‰;

‰;

‰.

Аналогично вычисляем приведенные уклоны по направлениям для элемента №6.

Кривая времени хода t = f (S) направлении от ст. А до разъезда 1 кривая V=f (S) построена способом Лебедева, который требует наличия заранее построенной кривой скорости.

В обратном направлении кривая времени построена при помощи треугольника Дегтерева. Треугольник характерен тем, что путь, равный его снованию, будет пройден за одну минуту, если средняя скорость на данном отрезке пути равна высоте треугольника.

7. Построение кривой силы тяги локомотива, подсчет механической работы силы тяги и сил сопротивления

Механическая работа локомотива представляет собой работу силы тяги локомотива на всех участках пути, где локомотив движется под тягой или с частичным использованием тяги.

Для определения механической работы силы тяги сроится зависимость силы тяги в функции пути и определяется площадь, заключенная между этой кривой и осью пути. Эта площадь будет представлять механическую работу силы тяги локомотива. F_k = f (S) построена на рисунке 7.

Построение кривой F_k = f (S) сводится к определению по тяговой характеристике силы тяги, соответствующей скорости в данной точке, и нанесению по ординате этого значения F_k в выбранном масштабе.

Площадь, ограниченная кривой F_k = f (S) и осью абсцисс (на рисунке заштрихована), определяется либо при помощи прозрачной миллиметровки, либо другим методом.

Если масштаб пути 1 км - 20 мм, а масштаб силы тяги 10000 Н - 1,25 мм (80000 Н =10 мм), масштаб механической работы 1кН?км = 20?1.25/10 = 2,5 мм², то цена деления 1 см².

кН?км

Тогда механическая работа на данном участке пути и в данном направлении определяется по формуле

, (7.1)

где ? - площадь, ограниченная кривой F_k = f(S) и осью абсцисс, см².

В нашем случае ? = 135 см²; r = 40 тс·км. Следовательно,

кН·км.

Механическая работа сил сопротивлений R_c слагается из работы сил естественного сопротивления R_w и работы тормозных сил R_в, т.е.

. (7.2)

Работа сил сопротивлений R_c определяется на участках, ограниченных раздельными пунктами, по формуле

, (7.3)

где - разность отметок конечного и начального пунктов, м.

кН·км.

8. Определение расхода дизельного топлива

Расход топлива определяется на основе построенных кривых скорости и времени хода. Весь участок разбивается на ряд элементов, в пределах которых скорость принимается постоянной и расход топлива также постоянным, соответствующим этой средней скорости.

Тогда расход топлива по участку, кг,

, (8.1)

где G - расход топлива на определенном режиме работы, кг/мин;

?t - время работы тепловоза на каждом режиме, мин;

n - число расчетных элементов, принимаемых по кривой V = f (S).

Величина ?t при расчетах определяется по кривой времени, значение G - по кривым G = f (V), приведенным в ПТР.

- масса состава - 877 т;

- длина перегона - 16,2 км;

- время разгона до скорости 15 км/ч - 0,7 мин;

- время движения в режиме тяги - 18,1 мин;

- время движения в режиме холостого хода, включая торможение, - 2,5 мин.

Принимаем, что средняя скорость при разгоне поезда 15/2 = 7,5 км/ч. Этой скорости в режиме тяги по рис. 5.65 (ПТР) соответствует расход топлива G = 14,8 кг/мин. Для любой другой скорости движения в интервале от 15 кч до 80 кг/ч G = 17,1 кг/мин. Для режима холостого хода по таблице 11 принимаем g_x = 0,76 кг/мин. Таким образом, общий расход дизельного топлива за поездку

Е_т = 14,8?0,7 + 17,1?18,1 + 0,76 ?2,5 =322 кг.

Удельный расход топлива тепловозом на участке определяется на измеритель 10⁴ ткм по формуле

, (8.2)

где E - суммарных расход топлива на поездку, кг;

Q - масса состава, т;

S - длина участка, км.

ткм.

Расчет удельного дизельного топлива приводим к расчету условного топлива, ,

, (8.3)

сопротивление локомотив тяговый тормозной

где Э - эквивалент дизельного топлива,

.

Литература

1. Правила тяговых расчетов для поездной работы. - М: Транспорт, 1985. - 287 с.

2. Турбин И.В. и др. Изыскания и проектирование железных дорог. - М: Транспорт, 1989. - 475 с.

3. Акимов В.И., Вербило В.А., Довгелюк Н.В. Тяговые расчеты при электровозной и тепловозной тяге. - Гомель: БелИИЖТ, 1990. - 66 с.

4. Довгелюк Н.В., Гуров Р.Г. Выполнение инженерных расчетов на ЭВМ IBM при проектировании железных дорог. - Гомель: БелГУТ, 1996 - 66 с.

5. Акимов В.И., Довгелюк Н.В. Учебные исследования при выполнении курсовой работы. - Гомель: БелИИЖТ, 1991. - 19 с.

Размещено на Allbest.ru

...