Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Анализ профиля пути и выбор расчетного подъема

Расчётный подъём - это наиболее трудный для движения в данном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчетная скорость, соответствующая расчетной силе тяге локомотива. Величина расчётного подъёма i_р выбирается в зависимости от типа профиля для каждого перегона и на этой основе - для всего заданного участка

Наряду с подъёмом большой протяжённости имеется подъём большой крутизны, но небольшой длины (i = 10‰, S = 1400 м), условия подхода к которому таковы, что возможно прохождение его за счёт использования кинетической энергии без снижения скорости движения поезда ниже расчётной скорости локомотива. За расчётный принимаем подъём меньшей крутизны, но большей длины (i = 8‰, S = 4500 м).

Расчётный подъём при наличии на элементе кривой

	(1.1)
где	i	-	действительный уклон расчётного подъёма, ‰;
	iкр	-	фиктивный подъем, ‰.

Предполагаем, что наш поезд полностью вмещается в кривой и, следовательно фиктивный подъем будет равен

,	(1.2)
где	R	-	радиус кривой, м.

Так как кривая отсутствует, то принимаем i_р = 8‰.

2. Определение массы состава

Масса состава - важнейший показатель работы железнодорожного транспорта. Для того, чтобы снизить себестоимость перевозок, уменьшить расход топлива и электрической энергии следует увеличить массу состава. В соответствии с действующими Правилами тяговых расчетов массу грузового состава определяют исходя из условий полного использования мощности и тяговых качеств локомотива, а также кинетической энергии поезда. Значения расчетной скорости и соответствующей этой скорости расчетной силы тяги являются паспортными характеристиками локомотивов.

Массу состава для выбранного расчётного подъёма определяем по формуле

(2.1)

где - расчетная сила тяги локомотива, Н; = 506000 Н;

- масса локомотива, т; = 274 т;

- основное удельное сопротивление движению локомотива, Н/т;

- основное удельное сопротивление движению состава, Н/т;

Основное удельное сопротивление движению локомотива рассчитаем по следующей формуле

(2.2)

где - расчетная скорость движения локомотива, = 24,2 км/ч.

Н/т.

Основное удельное сопротивление состава определяется по формуле

 (2.3)

где - доли четырехосных, шестиосных, восьмиосных вагонов в составе по массе соответственно; = 0,84, = 0,08, = 0,08;

- основное удельное сопротивление 4-осных груженых вагонов, Н/т;

- основное удельное сопротивление 6-осных груженых вагонов, Н/т;

- основное удельное сопротивление 8-осных груженых вагонов, Н/т.

Основное удельное сопротивление 4-осных груженых вагонов определяется по формуле

(2.4)

где - масса, приходящаяся на одну колёсную пару четырехосного вагона, т/ось; = 21 т/ось.

Основное удельное сопротивление 6-осных груженых вагонов определяется по формуле

(2.5)

где - масса, приходящаяся на одну колёсную пару шестиосного вагона, т/ось; = 19,3 т/ось.

Основное удельное сопротивление 8-осных груженых вагонов

(2.6)

где - масса, приходящаяся на одну колёсную пару восьмиосного вагона, т/ось; = 19,75 т/ось.

В соответствии с формулами (2.4), (2.5), (2.6) определяем

Н/т;

Н/т;

Н/т.

Найдем основное удельное сопротивление состава по формуле (2.3)

Н/т.

Определяем массу состава

т.

Округляем массу в соответствии с требованиями ПТР и принимаем =5250 т.

Максимальная масса грузового состава, который заданный локомотив может перемещать по заданному участку, составляет = 5250 т.

3. Проверка полученной массы состава на прохождение подъемов большей крутизны, чем расчетный, с учетом накопленной кинетической энергии

Анализ профиля пути показывает, что к подъёму, принятому нами за расчётный, поезд может подойти с предельно допустимой скоростью, поскольку ему предшествуют спуски.

Масса состава проверяется на прохождение поездом участков профиля большей крутизны, чем расчетный подъем, учитывая при этом использование кинетической энергии поезда.

Чтобы убедиться в том, что с таким составом принятый тепловоз преодолеет и подъем 10 ‰, рассчитаем, как изменится скорость по мере движения поезда по данному подъёму. Вычисления проведём в соответствии с выражением

, (3.1)

где Ї скорость движения поезда в конце и начале выбранного интервала скорости, км/ч;

Ї коэффициент пропорциональности, = 12;

r Ї средняя равнодействующая сил, приложенных к поезду, в выбранном интервале скорости, Н/т.

r=, (3.2)

где F Ї средняя сила тяги локомотива в выбранном интервале, Н;

W Ї среднее общее сопротивление движению поезда в выбранном интервале скорости, Н.

Значение силы тяги локомотива определяем с помощью тяговой характеристики 2ТЭ116.

Полное общее сопротивление движению поезда определяется по формуле

(3.3)

где Ї основное сопротивление движению поезда, Н/т.

. (3.4)

где - основное сопротивление локомотива в режиме тяги, Н/т.

. (3.5)

- основное сопротивление состава, Н/т.

. (3.6)

Результаты расчетов в соответствии с формулами (3.1) Ї (3.5) представим в таблице 3.1.

Н/т;

Н/т;

Н/т;

Н/т;

Н/т;

Н;

Н;

Н;

r= Н/т;

м.

Таблица 3.1 - Проверка возможности преодоления подъема крутизной больше расчетного

км/ч	км/ч	км/ч	Н	Н/т	, Н/т	, Н/т	, Н/т	, Н/т	, Н/т	, Н/т	м	м
75	65	70	180000	40,7	17,8	11152	93435	104587	656987	86,3	676	676
65	55	60	210000	35,8	15,8	9809	82924	92733	645133	78,8	635	1310
55	45	50	260000	31,5	14,0	8631	73661	82292	634692	67,8	614	1925

Так как 1925 > 1400 м, то поезд с рассчитанной массой состава преодолеет этот профиль пути с максимальным уклоном = 10 ‰.

4. Проверка полученной массы состава на трогание с места на остановочных пунктах

Проверка массы состава на трогание с места на раздельных пунктах заданного участка выполняется по формуле

(4.1)

где - сила тяги локомотива при трогании с места, Н; = 813000 Н;

- средневзвешенное удельное сопротивление движения поезда при трогании, Н/т;

- крутизна наиболее трудного элемента раздельных пунктов задано го участка, ‰; = 0.

Так как в составе все подшипники качения, тогда удельное сопротивление при трогании определяется по формуле

 (4.2)

где - масса, приходящаяся на одну колёсную пару для данной группы вагонов, т/ось.

Н/т,

Н/т,

Н/т.

Получим следующее удельное сопротивление при трогании всего состава:

Н/т.

Тогда по условиям трогания масса состава будет равна

т.

Округляем массу состава в соответствии с требованиями ПТР и принимаем = 80250 т.

Так как Q_тр > Q = 5250 т, то следовательно обеспечено трогание поезда с места на остановочном пункте с ровной площадкой.

5. Проверка полученной массы состава по длине приемо-отправочных путей

Чтобы выполнить проверку полученной массы состава по длине приемо-отправочных путей, необходимо определить число вагонов в составе, длину поезда и сопоставить эту длину с заданной длиной приёмо-отправочных путей, т.к. поезд может быть слишком длинным, чтобы уместиться в пределах станции.

Длина поезда не должна превышать полезной длины приемо-отправочных путей.

(5.1)

(5.2)

где - длина локомотива, м; в соответствии с ПТР принимаем = 36 м;

- длина состава, м;

- допуск на неточность остановки поезда, м.

Определим длину состава по формуле

, (5.3)

где ,,- количество четырехосных, шестиосных и восьмиосных вагонов соответственно;

,, - длина четырехосных, шестиосных и восьмиосных вагонов соответственно, м.

Количество четырехосных и восьмиосных вагонов находим по формулам

(5.4)

; (5.5)

(5.6)

 ваг;

ваг;

ваг.

Длина вагонов составляет в соответствии с ПТР:

- четырехосных - 12 м;

- шестиосных - 17 м;

- восьмиосных - 20 м.

Определим длину состава по формуле (5.3)

м.

Полная длина поезда равна

м.

Так как = 810 м < = 1250 м, то очевидно, что наш поезд помещается на приемо-отправочных путях.

6. Спрямление профиля пути

Для повышения точности результатов тяговых расчетов, а также для сокращения объема последних необходимо спрямлять профиль пути. Спрямление профиля состоит в замене двух или нескольких элементов продольного профиля пути одним элементом, длина которого равна сумме длин спрямляемых элементов (), т.е.

. (6.1)

Крутизна спрямляемого элемента вычисляется по формуле

, (6.2)

где , ,…,- длина спрямляемых элементов, м;

, ,…, - крутизна элементов спрямляемого участка, ‰.

Для количественной оценки возможности спрямления профиля вводят условие

, (6.3)

где - длина спрямляемого элемента, м;

- абсолютная величина разности между уклоном спрямляемого участка и уклоном проверяемого элемента, ‰.

Встречающиеся кривые на спрямляемом участке заменяют дополнительным фиктивным подъемом, крутизна которого определяется по формулам.

; (6.4)

(6.5)

Величину приведенного уклона принимаем

, (6.6)

Объединять группы для спрямления следует:

- только близкие по крутизне элементы профиля одного знака;

- горизонтальные элементы (площадки) могут включатся в спрямляемые группы как с элементами положительного знака крутизны, так и с элементами отрицательной крутизны.

Не спрямляются:

- элементы, на которых расположены раздельные пункты;

- расчетный подъем;

- скоростной подъем.

Спрямлённый профиль должен сохранить характерные особенности действительного профиля в смысле относительного расположения повышенных и пониженных точек.

Попытаемся спрямить элементы 11-12.

В соответствии с выражением (6.2) находим

‰.

Сумма длин элементов спрямляемого профиля

м.

Проверим возможность спрямления

- элемент 11 м.

- элемент 12 м.

Условие для всех элементов выполнено, следовательно, спрямление возможно.

На рассматриваемом участке пути в плане расположена одна кривая. В соответствии с выражениями (6.4) рассчитаем фиктивный подъем от влияния этой кривой

‰.

Приведенный уклон равен

‰.

Все результаты расчетов по спрямлению профиля пути на участках сведём в таблицу 6.1.

Таблица 6.1 - Спрямление профиля пути

№ элемента	Длина, м	Уклон, ‰	Кривые	Sс, м	iс', ‰	iс», ‰	iс, ‰	2000/	№ спрямленного элемента	Примечание
			R, м	Sкр, м	бо
1	2000	0	-	-	-	2000	0	0	0	-	1	Ст. D
2	450	-3,5	640	-	10	3000	-5,1	0,1	-5,0	1250	2
3	1750	-6	-	-	-					2222
4	800	-4	1500	250	-					1818
5	1000	-2,5	-	-	-	1650	-1,5	0,0	-1,5	2000	3
6	650	0	-	-	-					1333
7	1400	10	-	-	-	1400	10	0	10	-	4	iсп
8	500	0	-	-	-	1900	3,2	0,2	3,4	625	5
9	800	3	850	400	-					10000
10	600	6	2500	300	-					714
11	1000	0	-	-	-	2200	-1,9	0,2	-1,7	1053	6
12	1200	-3,5	1050	600	-					1250
13	900	-3,5	-			900	-3,5	0,0	-3,5	-	7
14	2400	0	-	-	-	2400	0	0	0	-	8	Ст. C
15	700	1	1300	400	-	2400	1,3	0,2	1,5	6667	9
16	800	3	-	-	-					1176
17	900	0	1200	-	20					1538
18	4500	8	-	-	-	4500	8	0	8	-	10	iр
19	375	3	-	-	-	1575	2,2	0,0	2,2	2500	11
20	1200	2	-	-	-					10000
21	4500	0	-	-	-	4500	0	0	0	-	12
22	600	-4,5	900	200	-	1800	-6,8	0,2	-6,6	870	13
23	1200	-8	640	-	12					1667
24	1000	0	-	-	-	2700	1,9	0,1	2,0	1053	14
25	900	2	3000	600	-					20000
26	800	4	2000	600	-					952
27	2200	0	-	-	-	2200	0	0	0	-	15	Ст. B
28	1500	8	-	-	-	1500	8	0	8	-	16
29	4800	-7	1500	900	-	4800	-7	0,1	-6,9	-	17
30	1500	-2,5	-	-	-	2000	-1,9	0,0	-1,9	3333	18
31	500	0	-	-	-					1053
32	1000	-5,5	860	-	22	1850	-4,8	0,1	-4,7	2857	19
33	850	-4	-	-	-					2500
34	600	0	750	-	15	2300	-1,7	0,2	-1,5	1176	20
35	700	-2	-	-	-					6667
36	600	-3,5	-	-	-					1111
37	400	-1	640	250	-					2857
38	2000	0	-	-	-	2300	0	0	0	-	21	Ст. A

7. Построение диаграммы ускоряющих и замедляющих сил, действующих на поезд

Для построения диаграммы ускоряющих и замедляющих сил, необходимой для выполнения тяговых расчетов, выполняют вычисления, результаты которых сводят в таблицу. Вычисления обычно выполняют для трех режимов ведения поезда: режима тяги, режима холостого хода (выбега) и режима торможения (служебного и экстренного).

Порядок заполнения таблицы следующий.

Первые два столбца таблицы заполняют данными тяговой характеристики локомотива 2ТЭ116, приведенный на рисунке 7.1. Шаг изменения скорости не должен превышать 10 км/ч. Кроме того, в таблицу необходимо внести значения, соответствующие характерным точкам тяговой характеристики. Такими значениями являются скорость перехода от ограничения по сцеплению (по току) на автоматическую характеристику, расчетная скорость и скорости изменения режима работы тяговых электродвигателей. Для тех значений скорости, при которых возможна работа на двух режимах работы тяговых электродвигателей, принимают среднее значение силы тяги. В третьем и четвертом столбцах помещают значения основного удельного и полного сопротивления движению локомотива при движении в режиме тяги.

Столбцы 7-9 заполняют, выполняя вычисления в соответствии с выражениями



,	(7.1)
.	(7.2)

Затем выполняют расчеты и заполняют столбцы 10 - 13 для режима холостого хода (выбега).

Прежде чем перейти к расчету и заполнению столбцов 14 - 17 соответствующих режиму торможения определяют значение расчетного тормозного коэффициента

. где - суммарное расчетное нажатие тормозных колодок.	(7.3)

Суммарное расчетное нажатие тормозных колодок вычисляют по числу вагонов каждого вида (n₄, n₆, n₈), входящих в состав поезда, числу осей локомотива заданной серии (n_л) и расчетному нажатию на одну тормозную ось для каждого вида вагонов и локомотива

	(7.4)
Где	Kрi	-	тормозное нажатие на одну ось единицы подвижного состава, кН/ось; Kр =42,5 кН/ось - для грузовых гружёных вагонов, оборудованных композиционными колодками.

Если не все оси в составе тормозные, то это следует учитывать при вычислении суммарного нажатия тормозных колодок. С этой целью суммарное тормозное нажатие для состава умножают на коэффициент равный доле тормозных осей в составе.

При расчетах тормозной силы для грузовых поездов, движущихся на участках со спусками до 20 ‰, Правилами тяговых расчетов рекомендуется не принимать в расчет пневматические тормоза локомотива и его вес. Иначе говоря, в формуле (7.3) можно исключить P, а в формуле (7.4) исключают слагаемое n_лK_рл.

В четырнадцатом столбце записывают значения расчетного коэффициента трения колодки ц_кр, которые рассчитывают для значений скорости приведенных в первом столбце по следующей формуле (для композиционных колодок)

ц	(7.5)

В пятнадцатом столбце таблицы записывают значения удельной тормозной силы, вычисленные по формуле

цкр	(7.6)

В шестнадцатом столбце записывают значение равнодействующей сил, приложенных к поезду в режиме служебного торможения. Для грузовых поездов

	(7.7)

А в семнадцатом для экстренного торможения

	(7.8)

Рассчитаем действительный тормозной коэффициент

Результаты расчетов сводим в таблицу 7.1.

По данным таблицы 7.1 строим диаграмму удельных равнодействующих сил, действующих на поезд, представленную на рисунке 7.2.

При построении диаграммы используем масштабы из ПТР:

1) Удельная сила: 10 Н/т - 6 мм;

2) Скорость: 1 км/ч - 1 мм.

8. Определение предельно допустимой скорости движения при заданных тормозных средствах поезда

Для обеспечения безопасности движения поездов важнейшее значение имеет возможность ограничения скорости движения или остановки поезда, выполняемой в штатной или экстраординарной ситуации. А это значит, что при необходимости остановки или ограничения скорости движения должна быть обеспечена эффективность действия тормозов поезда.

Тормозной путь S_т складывается из подготовительного и действительного тормозных путей

	(8.1)

Допустив, что поезд проходит путь подготовки тормозов к действию с постоянной скоростью, найдем его значение

	(8.2)
Где		-	скорость поезда в начале торможения, км/ч;
	tн	-	время подготовки тормозов к действию, с.

Для грузовых составов длиной более 200 осей (до 300 осей) при автоматических тормозах время подготовки тормозов к действию определяется по формуле

	(8.3)

При аналитическом интегрировании уравнения движения поезда весь диапазон изменения скорости, от начальной до конечной, разбивают на интервалы. Для каждого из интервалов изменения скорости находят путь, который проходит поезд. Суммарное значение действительного тормозного пути

	(8.4)
Где		-	начальная скорость поезда на рассматриваемом интервале, км/ч;
		-	конечная скорость поезда на рассматриваемом интервале, км/ч;
	rсрi	-	среднее на i-ом интервале изменения скорости значение удельной равнодействующей сил, приложенных к поезду, Н/т.
	(8.5)

Расчёт пути пройденного поездом за время подготовки тормозов к действию сведём в таблицу 8.1, а действительного тормозного пути в таблицы 8.2 - 8.4.

Таблица 8.1 - Расчёт пути пройденного поездом за время подготовки тормозов к действию

i, ‰	0	-5	-10
tп, с	10	11,4	12,9
Sп, м	278	317,7	357,5

Таблица 8.2 - Расчёт действительного тормозного пути для горизонтальной площадки

v1, км/ч	v2, км/ч	vср, км/ч	цкр	bт, Н/т	wох, Н/т	rср, Н/т	Si, м	УSi, м
	100							0
100	90	95	0,259	518,8	25,9	-544,7	145,3	145,3
90	80	85	0,264	528,8	23,2	-552,0	128,3	273,7
80	70	75	0,270	540,0	20,5	-560,5	111,5	385,2
70	60	65	0,276	552,9	18,2	-571,1	94,9	480,0
60	50	55	0,284	567,7	16,1	-583,8	78,5	558,5
50	40	45	0,293	585,0	14,3	-599,3	62,6	621,1
40	30	35	0,303	605,5	12,9	-618,4	47,2	668,3
30	20	25	0,315	630,0	11,6	-641,6	32,5	700,7
20	10	15	0,330	660,0	10,5	-670,5	18,6	719,4
10	0	5	0,349	697,5	10,5	-708,0	5,9	725,3

Таблица 8.3 - Расчёт действительного тормозного пути на уклоне -5‰

v1, км/ч	v2, км/ч	vср, км/ч	цкр	bт, Н/т	wо «, Н/т	rср, Н/т	Si, м	УSi, м
	100							0
100	90	95	0,259	518,8	25,9	-494,7	160,0	160,0
90	80	85	0,264	528,8	23,2	-502,0	141,1	301,1
80	70	75	0,270	540,0	20,5	-510,5	122,4	423,6
70	60	65	0,276	552,9	18,2	-521,1	104,0	527,5
60	50	55	0,284	567,7	16,1	-533,8	85,9	613,4
50	40	45	0,293	585,0	14,3	-549,3	68,3	681,7
40	30	35	0,303	605,5	12,9	-568,4	51,3	733,0
30	20	25	0,315	630,0	11,6	-591,6	35,2	768,2
20	10	15	0,330	660,0	10,5	-620,5	20,1	788,3
10	0	5	0,349	697,5	10,5	-658,0	6,3	794,7

Таблица 8.4 - Расчёт действительного тормозного пути на уклоне -10‰

v1, км/ч	v2, км/ч	vср, км/ч	цкр	bт, Н/т	wо «, Н/т	rср, Н/т	Si, м	УSi, м
	100							0
100	90	95	0,259	518,8	25,9	-444,7	178,0	178,0
90	80	85	0,264	528,8	23,2	-452,0	156,7	334,7
80	70	75	0,270	540,0	20,5	-460,5	135,7	470,5
70	60	65	0,276	552,9	18,2	-471,1	115,0	585,5
60	50	55	0,284	567,7	16,1	-483,8	94,7	680,2
50	40	45	0,293	585,0	14,3	-499,3	75,1	755,3
40	30	35	0,303	605,5	12,9	-518,4	56,3	811,6
30	20	25	0,315	630,0	11,6	-541,6	38,5	850,0
20	10	15	0,330	660,0	10,5	-570,5	21,9	871,9
10	0	5	0,349	697,5	10,5	-608,0	6,9	878,8

Заключение

В данной работе по имеющимся исходным данным были произведены тяговые расчеты тепловоза 2ТЭ116 с составом. Целью выполнения данных расчетов было определение массы состава, расчет ограничений скорости движения поезда по тормозам или необходимой обеспеченности поезда тормозами, скорости и времени хода поезда по участку, расчет расхода энергоресурсов на тягу поездов и др. В результате расчетов получено:

· масса состава -5250 т;

· длинна поезда - 810 м;

· техническая скорость движения поезда по участку (для варианта движения с остановкой и безостановочного движения) - 50,1 и 54,8 км/ч;

· время хода поезда по участку (для варианта движения с остановкой и варианта безостановочного движения) - 56,3 и 51,2 мин.

Список источников

состав подъем масса трогание

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

2. Кузьмич, В.Д. Теория локомотивной тяги: учебник для вузов/ В.Д. Кузьмич, В.С. Руднев, С.Я. Френкель; под ред. В.Д. Кузьмича. - М: Маршрут, 2005 - 448 с.

3. Френкель, С.Я. Техника тяговых расчетов: учеб. - метод. пособие / С.Я. Френкель.: М-во образования Респ. Беларусь. Белорус. гос. ун-т трансп. - Гомель: УО «БелГУТ», 2006 - 73 с.

4. Кучма, М.П. Тяговые расчёты / М.П. Кучма, А.И. Филимонов, С.Я. Френкель. - Гомель: БелИИЖТ, 1991. - 32 с.

5. Гребенюк, П.Т. Тяговые расчёты: справочник / П.Т. Гребенюк, А.Н. Долганов, А.И. Скворцова; под ред. П.Т. Гребенюка. - М.: Транспорт, 1987. - 272 с.

6. Бабичков, А.М. Тяга поездов и тяговые расчёты / А.М. Бабичков, П.А. Гурский, А.П. Новиков. - М.: Транспорт, 1971. - 280 с.

Размещено на Allbest.ru

...