Тяговые расчеты для поездной работы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Уральский государственный университет путей сообщения"

(ФГБОУ ВПО УрГУПС)

Кафедра "Электрическая тяга"

Расчетно-графическая работа

по дисциплине "Теория тяги поездов"

Тяговые расчеты для поездной работы

Проверил: Тихонов В.А.

Выполнил: Низамутдинов И.О.

Екатеринбург 2013

Содержание

1. Исходные данные

2. Анализ спрямленного профиля пути

3. Расчет критической массы состава

4. Проверка критической массы состава по условию взятия поезда с места

5. Построение диаграммы удельных результирующих сил поезда

1. Исходные данные

Общие данные

Участок А-Б-В имеет звеньевой путь.

Расположение осей станционных путей следующее:

- ось станции А расположена в начале первого элемента;

- ось станции Б расположена в середине элемента № 13;

- ось станции В расположена в конце последнего элемента № 27.

Длина станционных путей - 1050 м.

Допустимая скорость движения по состоянию путей:

- по перегонам - 80 км/ч;

- по станциям - 60 км/ч.

Допустимый тормозной путь при экстренном торможении -1200 м.

Тормозные колодки - чугунные.

Допущения, применяемые в тяговых расчетах

1. Поезд заменяется материальной точкой, масса которой равна массе поезда, а расположение соответственно середина длинны поезда;

2. Напряжение на тяговых двигателях и диаметры бандажей колесных пар локомотива неизменимые и равны своим номинальным значениям.

Индивидуальные данные

Локомотив серии 1,5 ВЛ 11 м. Его технические данные приведены в таблице 1. Спрямленные профиля пути участка А-Б-В приведены в таблице 2.

Таблица 1 - Основные тяговые характеристики локомотива 1,5 ВЛ 11 м.

Серия локомотива	Тип тягового двигателя	Fктр, кН	Fкр, кН	Vр, км/ч	Vк, км/ч	mл, т	lл, м	,°С	Расчетный режим
1,5 ВЛ 11	ТЛ-2К	921	676	46,7	100	276	50	120	П - ОП 1

Таблица 2 - Профиля пути

Номер элемента	Lэ, м	i, ‰
1	1300	-0,5
2	800	0
3	1100	4
4	1900	9
5	1200	7
6	2400	10
7	3200	11,5
8	800	0
9	1700	-1
10	1100	-4
11	1700	-2
12	800	0
13	1400	0,8
14	900	0
15	1300	3,5
16	1500	2
17	800	0
18	1200	-4
19	1600	-9
20	1800	-1
21	700	0
22	2900	11
23	600	2,5
24	1700	7,5
25	800	0
26	1300	-3
27	1100	-0,4
Lуч, м	37600

2. Анализ спрямленного профиля пути

Вес грузового состава в соответствии с ПТР определяется из условий полного использования мощности, тяговой способности локомотива и кинетической энергии поезда при движении по конкретному профилю пути.

За расчетный подъем принимают один из наиболее крутых и один из наиболее длинных по протяженности подъемов, перед которым отсутствуют достаточно легкие элементы профиля пути. Последнее дает основание предположить, что этот подъем не может быть преодолен с использованием кинетической энергии движения поезда. Из вышесказанного следует, что надежного метода выбора расчетного подъема нет. Поэтому правильность определения расчетного подъема может быть установлена только после построения кривой скорости движения поезда и оценки проследования выбранного подъема.

1. Расчетный подъем: участок № 7, L_уч = 3200 м, i = 11,5 ‰;

2. Максимальный спуск: участок № 19, L_уч = 1400 м, i = -9 ‰;

3. Уклон на станции отправления: участок № 1, L_уч = 1300 м, i = -0,5 ‰.

Доля восьмиосных и четырехосных вагонов в составе поезда:

Вагонный состав поезда

Доля (по массе) восьмиосных (б8) и четырехосных (б4) вагонов в составе поезда

б₈=0,2+0,02•N, (1)

б₈=0,2+0,02•12=0,44.

Где N порядковый номер студента по списку.

б₄=1- б8, (2)

б₄=1-0,44=0,56.

Масса в тонах приходящаяся на ось, соответственно:

m₀₈=11+0,2•N, (3)

m₀₈=11+0,2•12=13,4.

m₀₄=13+0,2•N, (4)

m₀₄=13+0,2•12=15,4.

Начальные условия

Начальная километровая отметка участка S₀, км

S₀=800+100•N, (5)

S₀=800+100•12=2000.

Скорость движения поезда в начале участка V₀, км/ч

V₀=5+N, (6)

V₀=5+12=17 км/ч.

Начальное значение времени движения поезда t₀, мин

t₀=0,3•N, (7)

t₀=0,3•12=3,6.

Время стоянки на промежуточной станции Т_ст, мин

T_ст=5+0,2•N, (8)

T_ст=5+0,2•12=7,4.

3. Расчет критической массы состава

(9)

где F_к.р - расчетная сила тяги электровоза, H;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

w₀ - удельное основное сопротивление движению электровоза при езде под током, H/kH;

i_p - расчетный подъем, ‰;

W''₀ - удельное основное сопротивление движению состава, H/kH.

(10)

, (11)

где w₀₄'' - удельное основное сопротивление движению четырехосных вагонов, H/kH;

w₀₈'' - удельное основное сопротивление движению восьмиосных вагонов, H/kH.

(12)

(13)

4. Проверка критической массы состава по условию взятия поезда с места

, (14)

где m_с.тр - масса состава по условию взятия поезда с места, т;

F_к.тр - сила тяги электровоза при трогании поезда с места, Н;

w_тр - удельное основное сопротивление движению состава при трогании поезда с места, Н/кН;

i_тр - уклон станционного пути, на котором происходит трогание поезда с места, ‰.

Удельное основное сопротивление движению при трогании поезда с места для вагонов на роликовых подшипниках определяется по формуле

(15)

где m_oi - масса, приходящаяся на ось вагона i-того типа, т.

(16)

Проверка массы состава по размещению на станционных путях

Длина поезда l_п, м, определяется по формуле

l_п=l_c+n_лl_л+10?1050 м, (17)

l_п=1001+50+10=1061 м

где l_c - длина состава, n_л - число локомотивов.

Длина состава определяется по формуле

(18)

где n_i - количество вагонов i-го типа в составе;

l_i - длина вагона i-го типа, м.

В расчетной работе принять l₄=14 м, l₈=21м.

Количество вагонов определяется по выражению

(19)

где a_i - доля вагонов i-го типа (по массе);

m_i - масса одного вагона i-го типа, т.

, (20)

Так как по расчету длина состава не укладывается в длину 1050 м, мы уменьшаем массу состава:

2) Уменьшаем массу состава на 50т.

l_п=987+50+10=1047 м

Выбор расчетной массы состава

Из трех значений масс состава, полученных выше, для дальнейших расчетов принимается наименьшее значение - m_с.р.

m_с.р.=4700 т

5. Построение диаграммы удельных результирующих сил поезда

В режиме выбега

(21)

(22)

где w_x - удельное основное сопротивление движению электровоза при работе его без тока, Н/кН.

(23)

Таблица 3- Данные для режима выбега

Vкм	W04''	W08''	w0''	wx	wox	fв
0	0,89	1,15	1,01	2,60	1,09	-1,09
10	0,98	1,45	1,18	2,75	1,27	-1,27
20	1,09	1,78	1,39	2,96	1,48	-1,48
30	1,24	2,14	1,63	3,25	1,72	-1,72
40	1,41	2,53	1,91	3,60	2,00	-2,00
46,7	1,55	2,81	2,11	3,88	2,20	-2,20
50	1,63	2,96	2,21	4,03	2,31	-2,31
60	1,87	3,41	2,55	4,52	2,66	-2,66
70	2,14	3,90	2,92	5,09	3,04	-3,04
80	2,45	4,42	3,32	5,72	3,45	-3,45
90	2,79	4,97	3,75	6,43	3,90	-3,90
100	3,17	5,55	4,22	7,20	4,38	-4,38

В режиме тяги

(24)

(25)

(26)

Таблица 4 - Данные для режима тяги

Vкм	Fk	fk	w0'	w0''	w0	ft
0	921159,00	18,68	1,90	1,01	1,06	17,63
10	771066,00	15,64	2,03	1,18	1,23	14,41
20	738693,00	14,98	2,22	1,39	1,44	13,54
30	713677,50	14,47	2,47	1,63	1,68	12,80
40	691605,00	14,03	2,78	1,91	1,95	12,07
46,7	676890,00	13,73	3,02	2,11	2,16	11,57
50	671004,00	13,61	3,15	2,21	2,26	11,35
57,5	656289,00	13,31	3,47	2,43	2,49	10,82
60	590071,50	11,97	3,58	2,55	2,61	9,36
70	395833,50	8,03	4,07	2,92	2,98	5,05
80	294300,00	5,97	4,62	3,32	3,39	2,58
90	220725,00	4,48	5,23	3,75	3,83	0,64
100	164808,00	3,34	5,90	4,22	4,31	-0,97

В режиме служебного торможения

 (27)

(28)

(29)

где - расчетный коэффициент трения колодок о бандаж.

(30)

Таблица 5 - Данные для режима служебного торможения

Vкм	кр	bt	wox	fсл.т.	fэкст.т.
0	0,27	89,10	1,09	-45,64	-90,19
10	0,20	65,34	1,27	-33,94	-66,61
20	0,16	53,46	1,48	-28,21	-54,94
30	0,14	46,33	1,72	-24,89	-48,05
40	0,13	41,58	2,00	-22,79	-43,58
46,7	0,12	39,19	2,20	-21,80	-41,40
50	0,12	38,19	2,31	-21,40	-40,50
60	0,11	35,64	2,66	-20,48	-38,30
70	0,10	33,66	3,04	-19,87	-36,70
80	0,10	32,08	3,45	-19,49	-35,53
90	0,09	30,78	3,90	-19,29	-34,68
100	0,09	29,70	4,38	-19,23	-34,08

6. Определение допустимых скоростей движения поезда на спусках

локомотив тяговый двигатель грузовой

Определение допустимых скоростей движения поезда на спусках производится с целью недопущения проследования поездом участков пути, имеющих спуски, со скоростями движения, превышающими допустимые значения по тормозным средствам поезда. Такая задача называется тормозной задачей и решается путем расчета режима экстренного торможения поезда, когда по заданным значениям тормозного пути , профиля пути (в данном случае величины спуска) и тормозным средствам поезда b_т определяется максимально допустимое значение скорости начала торможения V_нт.

Полный тормозной путь S_т, м, имеет две составляющие:

, (31)

где, S_п - подготовительный тормозной путь, м;

S_д - действительный тормозной путь, м.

Путь S_п, пройденный поездом за время подготовки тормозов к действию, находится по формуле

(32)

где V_нт - скорость движения поезда в момент начала торможения, км/ч;

- время подготовки тормозов к действию, с.

Количество осей в составе определяется по формуле

(33)

В зависимости от количества осей в грузовом составе N_о время находят по одной из эмпирических формул:

- при N_о > 300

, (34)

где - значение спуска, на котором решается тормозная задача, ‰.

Таким образом, выполняем расчет значений подготовительного тормозного пути S_п для ряда скоростей начала торможения в диапазоне от нуля до конструкционной скорости локомотива с шагом 10 км/ч и результаты расчетов заносим в таблицу 6.

Таблица 6 - Результаты расчетов (тормозная задача)

V, км/ч	bт, Н/кН	, с	, м
0	89,1	13,82	0
10	65,34	14,47	40,23
20	53,46	15,03	83,57
30	46,33	15,49	129,19
40	41,58	15,89	176,7
50	38,19	16,24	209,4
60	35,64	16,54	275,89
70	33,66	16,81	327,19
80	32,08	17,05	379,19
90	30,78	17,26	431,8
100	29,7	17,75	485,1

По графику определили

Зависимость действительного тормозного пути от скорости начала торможения определяют путем решения графическим методом МПС основного уравнения движения поезда в режиме его экстренного торможения, когда удельная равнодействующая сила поезда f_эстр.т равна:

(35)

Учитывая, что зависимость S_п(V_нт) начинается в начале заданного тормозного пути и имеет нарастающий характер, а зависимость S_д(V_нт) заканчивается в конце заданного тормозного пути и имеет убывающий характер, то очевидно, что две эти зависимости на интервале тормозного пути пересекаются, а точка их пересечения и есть решение тормозной задачи.

Для решения тормозной задачи воспользуемся масштабами:

- скорость движения - ;

- удельные силы - ;

- путь - .

Рассчитаем техническую скорость состава:

км/ч.

Размещено на Allbest.ru

...